semikimia mencakup rentang yield yang lebih tinggi diantara metode mekanis dan kimia, 55-85 kayu kering. Smook, 2002
Tabel 2.3 Perbandingan Metode Pembuatan Pulp Mekanis
Semikimia Kimia
- Pembuatan pulp
dengan tenaga mekanik
- Yield : 90-95
- Kekuatan kurang
dan tidak stabil -
Sulit diputihkan -
Untuk kertas koran -
Pembuatan pulp kombinasi bahan
kimia dan tenaga mekanik
- Yield : 75
- Kekuatan sedang
- Sulit diputihkan
- Untuk kertas
industri -
pembuatan pulp dengan bahan
kimia saja tanpa tenaga mekanik
- Yield : 50
- Kekuatan pulp
kuat dan stabil -
Untuk kertas budaya
Sumber : Handbook for Pulp and Paper Technologists, 2002
2.5 Kraft Pulping
PT RAPP mengolah pulp dengan menggunakan proses Kraft sulfat. Kraft berarti kuat dalam bahasa Jerman. Kraft pulping menghasilkan serat pulp yang kuat dalam
proses pemasakan dengan menggunakan bahan kimia yang merupakan campuran dari NaOH dan Na
2
S white liquor. Nama proses Kraft sulfat diperoleh dari bahan kimia yang dipulihkan yang digunakan untuk mengimbangi hilangnya NaOH, masing-
masing natrium karbonat dan natrium sulfat. Tujuan dari pengolahan kraft sulfat pulp adalah untuk memisahkan serat dalam kayu secara kimia dan melarutkan
sebagian besar lignin yang terdapat dalam dinding serat atau untuk memasak chip sesuai dengan target kappa number. Pemisahan serat terjadi dengan melarutkan lignin
Universitas Sumatera Utara
yang terdapat di dalam lamela tengah yang berfungsi menyatukan antar serat. Bahan kimia dalam larutan pemasak juga melakukan penetrasi ke dalam dinding serat dan
melarutkan lignin yang terdapat di situ. Keuntungan proses kraft :
- semua spesies kayu dapat digunakan sebagai bahan baku
- prosesnya relatif tidak sensitif terhadap kulit kayu
- waktu pemasakan relatif singkat
- masalah pitch benjolan dalam pulp relatif kecil
- pulp lebih kuat
- efisien dalam penggunaan kembali bahan kimia dan energi
- memiliki hasil samping seperti turpentine dan tall oil yang cukup bernilai
Kekurangan-kekurangan utama dalam pembuatan pulp sulfat adalah persoalan bau, rendemen yang lebih rendah daripada pembuatan pulp sulfit biasanya 45-50,
warna yang gelap dari pulp yang tidak dikelantang dan akhirnya biaya yang besar untuk pemasangan pabrik baru. Fengel, 1995
Bahan kimia pemasak yang digunakan adalah white liquor lindi putih. White liquor adalah larutan bersifat basa yang terdiri dari NaOH dan Na
2
S. Konsentrasi rata- rata adalah satu molar NaOH dan 0,2 molar Na
2
S. pH dari larutan tak berwarna ini berkisar antara 13,5 – 14. Senyawa kimia yang aktif dalam white liquor adalah NaOH
dan Na
2
S yang dinyatakan sebagai alkali aktif. White liquor yang diproduksi oleh pabrik juga mengandung senyawa anorganik lainnya. Kocurek, 1989
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4 Komposisi dari White Liquor
Senyawa kimia Rentang konsentrasi gl sebagai Na
2
O Total
NaOH Na
2
S Na
2
CO
3
Na
2
SO
3
Na
2
SO
4
Na
2
S
2
O
3
81 – 120 30 – 40
11 – 44 2,0 – 6,9
4,4 – 18 4,0 – 8,9
53 21
15 3
5 3
Sumber : Pulp and Paper Manufacture : Alkaline Pulping, 1989
Dalam jumlah yang kecil juga terdapat NaCl, garam potasium, silika, dan kalsium. Bahan kimia yang aktif dalam reaksi pengolahan pulp hanya NaOH dan
Na
2
S alkali aktif. Komponen yang aktif dalam white liquor adalah ion hidroksil OH
-
dan ion hidrosulfida SH
-
yang terbentuk menurut reaksi berikut. NaOH
Na
+
+ OH
-
Na
2
S + H
2
O NaOH + NaSH
Na
2
S 2Na
+
+ S
2-
S
2-
+ H
2
O SH
-
+ OH
-
Na
2
CO
3
+ H
2
O 2Na
+
+ CO
3 2-
+ H
2
O CO
3 2-
+ H
2
O CO
3 -
+ OH
-
OH
-
+ lignin degreaded lignin
SH
-
+ lignin degreaded lignin
Dengan adanya Na
2
S yang menghasilkan ion SH
-
akan meningkatkan penghilangan lignin dan menghasilkan pulp yang lebih kuat.
Bahan kimia yang lainnya tidak mempunyai pengaruh langsung dalam pengolahan pulp yang disebut bahan kimia yang tidak aktif. Na
2
SO
4
terbentuk karena
Universitas Sumatera Utara
reduksi yang tidak sempurna dalam tungku pada recovery boiler. Na
2
CO
3
terbentuk karena proses kaustisasi yang tidak sempurna dan Na
2
S
2
O
3
terbentuk karena sulfida yang teroksidasi. Meskipun bahan kimia tidak aktif ini tidak berperan dalam
pengolahan pulp, tetapi jumlah yang tinggi dalam white liquor tidak diharapkan karena dapat menimbulkan kerak di digester dan khususnya di evaporator dan juga
meningkatkan buangan dari tungku recovery boiler. Mimms, 1993 Selama reaksi pemasakan di digester 85-95 lignin, 50 hemiselulosa, dan
10 selulosa akan larut. Reaksi-reaksi yang terjadi selama proses pemasakan 1.
Reaksi dengan lignin
Seperti dalam pembuatan pulp sulfit, depolimerisasi lignin tergantung pada pemecahan ikatan eter, sedangkan ikatan karbon dengan karbon pada dasarnya stabil.
Adanya ion-ion hidrogen sulfida sangat membantu delignifikasi karena nukleofilisitas mereka yang berat bila dibandingkan dengan ion-ion hidroksil. Pemecahan ikatan-
ikatan eter, didorong oleh ion-ion hidroksil dan hidrogen sulfida, juga menghasilkan kenaikan hidrofilisitas lignin karena pelepasan gugus-gugus hidroksil fenol. Lignin
yang terdegradasi larut dalam lindi pemasak sebagai natrium fenolat. Reaksi-reaksi utama struktur
β-aril eter fenol selama pembuatan pulp kraft. Langkah pertama meliputi pembentukan zat antara metida kuinon 2. Dalam
pembuatan pulp alkali zat antara 2 mengalami eliminasi proton atau formaldehida dan diubah menjadi struktur stiril aril eter 3a. Selama pembuatan pulp kraft zat
antara 2 diserang oleh ion-ion nukleofil hidrogen sulfida dengan pembentukan struktur tiiran 4 dan pemecahan ikatan
β-aril eter secara simultan. Zat antara 5 lebih lanjut bereaksi baik melalui dimer 1,4-ditiana atau langsung menjadi senyawa-
senyawa tipe stirena 6 dan menjadi produk-produk polimer yang rumit P. Selama
Universitas Sumatera Utara
reaksi-reaksi tersebut kebanyakan ikatan organik belerang dieliminasi sebagai unsur belerang. Sjostrom, 1995
Gambar 2.1. Reaksi-reaksi utama struktur β-aril eter fenol selama pembuatan pulp
alkali soda dan kraft. Sjostrom, 1995 Proses pelarutan lignin :
a. Initial delignification
Fase ini terjadi pada saat hot liquor masuk ke dalam digester pada temperatur 140
C. Jumlah lignin yang terlarut hanya sedikit sekitar 15-25 dari total lignin
Universitas Sumatera Utara
b. Bulk delignification
Laju delignifikasi meningkat drastis ketika suhu pemasakan dinaikkan di atas 140
o
C heating and cooking, 70-80 lignin larut. Fase ini sangat tergantung dari konsentrasi ion OH
-
dan ion SH
-
dan tergantung pada suhu. Fase ini akan terus berlangsung sampai kira-kira 90 dari semua lignin telah larut
C. Residual delignification
Yaitu melarutkan sisa-sisa lignin. Alkali yang habis menunjukkan bahwa lignin yang terkandung dalam serat sudah terlarut dalam liquor. Mimms, 1993
2. Reaksi dengan karbohidrat
Pembuatan pulp kraft mengakibatkan hilangnya karbohidrat yang cukup besar. Gugus-gugus asetil terhidrolisis pada permulaan pemasakan kraft dari xilan kayu
keras dan galaktoglukomanan kayu lunak. Dalam tahap awal pemasakan rantai polisakarida langsung lepas dari gugus-gugus ujung pereduksi yang ada pelepasan
primer. Sebagai hasil hidrolisis alkali terhadap ikatan-ikatan glikosida, yang terjadi pada suhu tinggi, gugus-gugus baru dibentuk, yang mengakibatkan terjadinya
degradasi tambahan pelepasan sekunder. Akibatnya rendemen selulosa selalu turun dalam pembuatan pulp kraft, meskipun lebih sedikit daripada hemiselulosa yang
terdegradasi lebih besar disebabkan derajat polimerisasi mereka yang rendah dan keadaan yang amorf. Reaksi pelepasan akhirnya terputus karena persaingan ”reaksi
penghentian” mengubah gugus ujung pereduksi menjadi gugus asam karboksilat yang stabil. Gambar 2.2 menunjukkan tata ulang suatu gugus ujung pereduksi menjadi zat
antara 2-keto diikuti dengan eliminasi β-alkoksi. Unit monosakarida yang dipecah
Universitas Sumatera Utara
ditata ulang menjadi struktur 2,3-diulosa, dari sini asam gluko isosakarinat selulosa dan glukomanan atau asam xiloisosakarinat xilan dibentuk melaui tata ruang asam
benzilat. Struktur diulosa dapat juga dipecah dengan kebalikan aldol kondensasi menjadi gliseraldehida, yang kemudian diubah melalui metilglioksal menjadi asam
laktat. Akhirnya, jalan yang mungkin untuk pembentukan asam-asam 3,4- dideosipentonat dan 2-dihidroksi butanoat berlangsung melalui eliminasi asam formiat
dari zat antara 3-keto, diikuti dengan tata ulang asam benzilat. Sjostrom, 1995
Gambar 2.2. Reaksi-reaksi pelepasan dan penghentian polisakarida. Sjostrom, 1995
Universitas Sumatera Utara
3. Reaksi dengan ekstraktif Selama pembuatan pulp kraft ester-ester asam lemak terhidrolisis hampir
sempurna meskipun lilin jauh lebih stabil daripada lemak. Asam-asam lemak larut bersama-sama dengan asam-asam resin sebagai garam-garam natrium dalam lindi
pemasak. Karena kayu keras tidak mengandung asam-asam resin , maka sabun tall biasanya ditambahkan pada pemasakan untuk mengurangi kandungan ekstraktif dalam
pulp akhir sampai tingkat yang cukup rendah sehingga ”persoalan pengkerakan” dapat dicegah. Beberapa asam lemak tak jenuh dan asam-asam resin terisomerisasi sebagian
pada kondisi-kondisi pembuatan pulp kraft. Asam-asam linoleat dan pinoleat yang merupakan tipe-tipe asam lemak dienoat dan trienoat, diubah menjadi isomer-
isomernya masing-masing dengan ikatan-ikatan rangkap dua terkonjugasi pada kedudukan-kedudukan 9, 11 dan 10, 12 yang konfigurasinya terutama cis, trans.
Dalam hal asam-asam resin umum, perubahan dasar adalah isomerisasi sebagian asam levopimarat menjadi asam abietat. Anggota-anggota lain dari asam-asam resin umum
pada dasarnya stabil pada kondisi-kondisi pembuatan pulp kraft. Sjostrom, 1995
2.6 Digester Area Bejana Pemasak
