Pengaruh Rasio Semen dan Partikel terhadap Kualitas Papan Semen dari Limbah Partikel Industri Pensil

TINJAUAN PUSTAKA

  Limbah Serutan Pensil

  Secara umum, definisi sampah/ limbah adalah : barang tidak berguna, tidak bermanfaat, dan dibuang oleh pemiliknya (Anonim, 1996). Sedangkan dalam Kamus Lingkungan, dinyatakan bahwa limbah adalah hasil sampingan dari proses produksi yang tidak digunakan yang dapat menimbulkan pencemaran lingkungan bilamana tidak dikelola dengan benar (Mustofa, 2005). Akan tetapi, ada juga yang mendefinisikan bahwa sampah adalah sumber daya yang tidak siap pakai (Anonim, 1996). Artinya sampah atau limbah tersebut akan berubah menjadi barang lain yang bermanfaat bagi manusia jika sudah didayagunakan atau dikenal sebagai proses recycle.

  Dilihat dari penyusunnya, kayu merupakan bahan organik, karena sebagian besar terusun oleh unsur karbon. Sedangkan jika dilihat dari sifat degradasinya, limbah kayu merupakan limbah yang biodegradable, artinya bisa terurai secara alami oleh mikroba di alam. Meskipun demikian, jika limbah atau sampah padat tersebut keberadaannya dalam jumlah yang besar tanpa dikelola, maka akan sulit juga bagi mikroba perombak untuk mengurainya di alam menjadi bahan-bahan anorganik, dan mengakibatkan pencemaran lingkungan di sekitar lokasi penumpukan. Selain menjadi sarang hewan-hewan yang kemungkinan bisa menjadi sumber penyakit, tumpukan sampah padat kayu tersebut akan menurunkan nilai estetika di lokasi sekitar (Anonim, 1996 ). dapat dipandang sebagai salahsatu upaya pengoptimalan eksploatasi kayu sebagai salah satu sumber daya alam hayati yang terbaharui.Selain itu jika dikaitkan dengan konservasi sumber daya alam, recycle limbah kayu ini juga bisa dipandang sebagai salahsatu upaya pendekatannya. Seperti dinyatakan dalam UU No. 23 tahun 1997 tentang Pengelolaan Lingkungan (UUPLH) pada Bab I pasal 1 butir 17, bahwa konservasi sumber daya alam adalah : pengelolaan sumber daya alam tak terbaharui untuk menjamin pemanfaatannya secara bijaksana dan sumber daya alam yang terbaharui untuk menjamin ketersediaannya dengan tetap memelihara dan meningkatkan kualitas nilai serta keanekaragamannya (Anonim, butir 2 antara lain adalah pemanfaatan sumber daya alam, dalam hal ini berupa potongan-potongan kayu yang merupakan limbah dari pabrik furniture. Hal ini sesuai dengan Hukum Termodinamika II yang dalam istilah sehari-harinya sering kita sebut dengan daur ulang (recycle). Menurut Hukum Termodinamika II (Hukum Entropi) dinyatakan bahwa : Energi yang tersedia di dalam lingkungan tidak dapat dipakai semuanya untuk menghasilkan kerja, tidak dapat mencapai efisiensi 100%, pada setiap proses pemakaian energi selalu ada sisa energi yang tidak terpakai disebut entropi (Tandjung, 1996).

  Bahan baku yang biasa digunakan dalam pembuatan pensil adalah kayu cedar (Cedrus libani) yang merupakan family dari pinus dan cemara, yang merupakan golongan kayu softwood. Dalam satu batang pensil, akan menghasilkan 2% shave. Kapasitas produksi industri pembuatan pensil

• 6

  3

  volumenya6,74x10 . Maka limbah yang dihasilkan adalah 269,6 m per tahun(Faber Castell, 2005).

  Semen

  Semen adalah hasil industri dari paduan batu kapur / gamping sebagai bahan utamanya dan lempung / tanah liat atau bahan pengganti lainnya sebagai bahan campuran, dengan hasil akhir berupa padatan berbentuk bubuk (bulk). Batu kapur / gamping adalah bahan alam yang mengandung senyawa kalsium oksida (CaO), sedangkan lempung / tanah liat adalah bahan alam yang mengandung magnesium oksida (MgO). Dalam proses produksi semen, bahan baku tersebut dibakar sampai meleleh. Sebagian bahan digunakan untuk membentuk clinker (bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen) kemudian dihancurkan dan ditambah dengan gips (gipsum) dalam jumlah yang sesuai. Hasil akhir dari proses produksi dikemas dalam kantong/zak dengan berat rata-rata 40 kg atau 50 kg (Ditjen Bea Cukai, 2000).

  Semen secara umum adalah material-material yang bersifat adhesif dan memiliki kemampuan untuk mengikat fragmen-fragmen atau partikel-partikel secara bersamaan sehingga menjadi suatu benda padat yang menyatu. Fungsi semen adalah mengikat butir–butir agregat hingga berbentuk suatu massa padat dan mengisi rongga–rongga udara di antara butir–butir agregat (Petra Christian University Library, 2003).

  1. Semen abu (portlandcement) adalah bubuk/bulk berwarna abu kebiru-biruan, dibentuk dari bahan utama batu kapur/gamping berkadar kalsium tinggi yang diolah dalam tanur yang bersuhu dan bertekanan tinggi. Semen ini biasa digunakan sebagai perekat untuk memplester. Semen ini berdasarkan persentase kandungan penyusunannya terdiri dari 5 tipe, yaitu tipe I-V.

  2. Semen putih(gray cement) adalah semen yang lebih murni dari semen abu dan digunakan untuk pekerjaan penyelesaian (finishing), seperti sebagai filler atau pengisi. Semen jenis ini dibuat dari bahan utama kalsit (calcite) limestone murni.

  Oil well cementatau semen sumur minyak adalah semen khusus yang digunakan dalam proses pengeboran minyak bumi atau gas alam, baik di darat maupun di lepas pantai.

  4. Mixed and fly ash cementsadalah campuran semen abu dengan pozzolan buatan (fly ash). Pozzolan buatan (fly ash) merupakan hasil sampingan dari pembakaran batubara yang mengandung amorph silika, aluminium oksida, besi oksida dan oksida lainnya dalam berbagai variasi jumlah. Semen ini digunakan sebagai campuran untuk membuat beton, sehingga menjadi lebih keras.

  Semakin baik mutu semen maka semakin cepat mengeras jika dicampur dengan air, dengan angka-angka hidrolitas yang dapat dihitung dengan rumus: (% SiO

  2 + % Al

  2 O 3 + Fe

  2 O 3 ) : (% CaO + % MgO) Angka hidrolitas ini berkisar antara > 1/1,5 (lemah) hingga < 1/2 (keras sekali). teliti untuk mendapatkan mutu yang baik dan tetap, yaitu antara > 1/1,9 hingga < 1/2,15 (Direktorat Jenderal Bea dan Cukai, 2000).

  Proses pembuatan semen dapat dibedakan menjadi dua yaitu: 1. Proses basah yaitu semua bahan baku yang ada dicampur dengan air, dihancurkan dan diuapkan kemudian dibakar dengan menggunakan bahan bakar berupa minyak bakar (bunker crude oil). Proses ini jarang digunakan karena masalah keterbatasan energi.

  2. Proses kering yaitu menggunakan teknik penggilingan dan blending kemudian dibakar dengan bahan bakar batubara. Proses ini meliputi lima tahap a.

  Proses pengeringan dan penggilingan bahan baku di rotary dryer dan roller meal .

  b.

  Proses pencampuran (homogenizing raw meal) untuk mendapatkan campuran yang homogen.

  c.

  Proses pembakaran raw meal untuk menghasilkan terak (clinker: bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen).

  d.

  Proses pendinginan terak.

  e.

  Proses penggilingan akhir, meliputi proses clinker dan gypsum digiling dengan cement mill.

  Dari proses pembuatan semen di atas akan terjadi penguapan karena pembakaran dengan suhu mencapai 900 C sehingga menghasilkan residu (sisa) yang tak larut, sulfur trioksida, silika yang larut, besi dan alumunium oksida,

  Rasio Penyusun Semen

  Semen terdiri dari mineral penyusun C S, C S, C

  A, C AF, MgO, dan

  3

  2

  3

  4 CaO bebas. Dengan C=CaO, S=SiO 2, A=Al

  2 O 3, F=Fe

  2 O 3 . Apabila semen

  dicampur dengan semakin hilang menjadi massa yang kaku dan keras (Withey dan Washa, 1954 dalam Fatimah, 1989).

  Hal ini dapat diterangkan sebagai berikut: bila C

  3 S terkena air, terbentuk

  massa kolodial dari kalsium hidrosilikat dan massa kristal dari Ca(OH) . Kolonial

  2 ini akan mengembang dengan adanya air, selanjutnya menyusut membentuk gel.

  Gel ini menyelubungi partikel-partikel semen dan secara bertahap terdehidrasi hari menjadi sangat keras. C

2 S terhidrolisa menjadi gel dengan kecepatan reaksi lebih kecil dari C S. Pengaruh kekerasan dari C S lebih kecil dibanding C S.

  3

  2

  3 Tetapi dalam waktu lebih kurang satu tahun pengaruh C

  2 S hamper sama

  kekuatannya. Sifat kekerasan semen bila diberi air biasanya dipakai untuk membuat atap ijuk-semen-pasir (Desa, 1981).

  Semen Portland

  Semen Portland menurut SII 0013-1981 adalah semen hidrolis yang dihasilkan dengan cara menghaluskan clinker (bahan setengah jadi yang dibutuhkan untuk pembuatan semen) yang terdiri dari silikat-silikat kalsium yang bersifat hidrolis bersama bahan tambahan seperti gipsum. Semen Portland dihasilkan dengan cara menghaluskan Portland clinker yang banyak mengandung sehingga terbentuk clinker yang mengandung sebagian besar silika dan kalsium dengan sedikit alumina dan oksida besi (Petra Christian University Library, 2003).

  Rasio utama semen portland terutama seperti oksida kapur (CaO), oksida silika (SiO

  2

  ), oksida alumina (Al

  3

  ) dan oksida besi (FeO), akan membentuk senyawa-senyawa sebagai berikut:

2 O

  1. Tri kalsium silikat (C

  3 S) yang bersifat hampir sama dengan sifat semen, yaitu

  apabila ditambahkan air akan menjadi kaku dan dalam beberapa jam saja pasta akan mengeras. C

3 S menunjang kekuatan awal semen dan menimbulkan panas hidrasi kurang lebih 58 cal/gram setelah 3 hari.

  3 S. Ada lima jenis Semen Portland yang diproduksi di seluruh dunia, yaitu:

  3 A), dengan air bereaksi menimbulkan panas hidrasi

  yang tinggi yaitu 212 cal/gram setelah 3 hari. Perkembangan kekuatan terjadi pada satu sampai dua hari, tetapi sangat rendah.

  4. Tetra kalsium alumino ferrite (C

  4 AF), dengan air bereaksi dengan cepat dan

  pasta terbentuk dalam beberapa menit, menimbulkan panas hidrasi 69 cal/gram. Warna abu-abu pada semen disebabkan oleh C

  4 AF.

  (Petra Christian University Library, 2003).

  Di kalsium silikat (C menyebabkan pasta mengeras dan menimbulkan panas 12 cal/gram setelah 3 hari. Pasta yang mengeras, perkembangan kekuatannya stabil dan lambat pada beberapa minggu, kemudian mencapai kekuatan tekan akhir hampir sama dengan C

  3. Tri kalsium aluminat (C

  1. Semen portland jenis I Semen portland untuk penggunaan umum yang tidak memerlukan persyaratan- persyaratan khusus seperti yang disyaratkan pada jenis-jenis lain. Semen portland jenis ini biasa disebut semen portland biasa (ordinary portland cement ).

  2. Semen portland jenis II Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan terhadap sulfat dan panas hidrasi sedang. Semen jenis II dipergunakan untuk pembetonan

  3. Semen portland jenis III Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan kekuatan yang tinggi pada fase permulaan setelah pengikatan terjadi. Semen portland jenis III ini dipergunakan untuk pembetonan yang memerlukan kekuatan awal yang tinggi, antara lain untuk membuat jembatan, pondasi dan lain-lain.

  4. Semen Portland jenis IV Semen portland jenis IV dipakai untuk bangunan di tepi laut, untuk pembetonan yang besar dan luas seperti dam dan irigasi.

  5. Semen portland jenis V Semen portland yang dalam penggunaannya memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap sulfat. Semen jenis ini dipergunakan untuk pembetonan di tepi pantai dan di lokasi dengan kandungan garam sulfat tinggi (Petra Christian University

  Kalsium Klorida (CaCl 2 )

  Kalsium klorida (CaCl ) merupakan garam yang memilikihalida yang

  2

   yaitu bahan yang akan menyerap banyak air. Kalsium klorida ini diproduksi secara langsung dari batu kapur, tetapi jumlah besarnya diproduksi dari

  Kalsium klorida dapat digunakan sebagai sumber kalsiumkalsium klorida dapat terdisosiasi:

   (aq)

  (aq)

  ogam dan gas klor.

2 CaCl 2 (l) 2 (gas) CaCl 2 (l) 2 (gas).

  → Ca (s) + Cl → Ca (s) + Cl Kalsium klorida pada dasarnya memiliki warna putih ataupun abu-abu keputih-putihan, berbau, bersifat eksotermik (dapat larut dalam air), kepadatannya

  3 o 2,15 gr/cm , titik didihnya lebih dari 1600 C dan pH-nya adalah 8 hingga 9.

  Selain itu, kalsium klorida memiliki sifat mudah menguap baik dalam keadaan padat maupun cair (likuid). Hal inilah yang pada umumnya yang menjadi ciri khas dari kalsium klorida (Ward Chemical, 2006).

  Kalsium klorida merupakan bahan yang mudah menyerap air dari sekitarnya (hidroskopis), biasanya dapat digunakan untuk mengeringkan udara dan gas lainnya. Proses hidroskopis ini melibatkan konversi kalsium klorida pencair es. Dimasa sekarang ini penggunaan kalsium klorida berbentuk bola kecil putih yang diameternya hanya beberapa milimeter dan biasanya disebut prills (butiran seperti garam yang biasanya digunakan untuk mencairkan es). Hal ini disebabkan karena penggunaan kalsium klorida yang berlebihan dapat berbahaya terhadap tanah dan tanaman (Ward Chemical, 2006).

  Papan Semen

  Papan semen merupakan papan tiruan yang menggunakan semen sebagai perekat (matriks) sedangkan bahan bakunya dapat berupa partikel kayu atau maka bentuk partikel untuk papan semen antara lain dapat berupa selumbar (flake), serutan (shaving), untai (strand), suban (splinter), atau wol kayu (excelsior). Papan semen mempunyai sifat yang lebih baik dibanding papan partikel yaitu lebih tahan terhadap jamur, tahan air, dan tahan api (Maloney, 1977).

  Coutts dalam Hakim dan Sucipto (2011) menyatakan bahwa papan semen yang dibuat dengan menggunakan serat daur ulang menjadi salah satu alternative konstruksi yang layak untuk dipertimbangkan. Sementara Fernandez, dkk (2000)dalam Hakim dan Sucipto (2009) telah melakukan penelitian dengan memanfaatkan serat jerami untuk pembuatan papan semen yang kemudian disebut sebagai fiber-cementboard. Papan semen yang dibuat mempunyai sifat yang cukup baik, namun kelemahan dari penelitian ini adalah ketersediaan bahan baku dengan menggunakan bahan baku dari sludge primer industri pulp dan kertas dengan sifat fisik dan mekanis yang bagus. Namun, penelitian ini tidak membuat target kerapatan papan semen yang dibuat, sehingga kelemahan dari penelitian ini adalah papan yang dihasilkan mempunyai kerapatan yang berbeda-beda dan memiliki berat yang tinggi.

  Particle cement board Particle cement board (PCB) adalah papan buatan yang terbuat dari campuran partikel limbah kayu, semen portland, air, dengan atau tanpa aditif.

portland, air, dan atau tanpa aditif. Campuran dengan proporsi tertentu ini

  kemudian dibentuk menjadi lembaran-lembaran berupa papan buatan. Setelah melalui proses pengkondisian dan pengeringan, papan buatan lalu dipotong- potong menjadi lembaran-lembaran menurut ukuran yang dikehendaki. Adapun sifat-sifat PCB sebagai bahan bangunan adalah sebagai berikut :

1. Tidak mudah terbakar api 2.

  Ringan, dapat dipotong dan dipaku tanpa cat 3. Cukup kuat 4. Dapat dilabur atau dicat 5. Dapat dilapisi dengan lembaran-lembaran vinir atau kertas tembok 6. Dengan perlakuan khusus, dapat dipakai untuk tujuan akustik (Ritonga, 1987).

  Kualitas Papan Semen Menurut JIS A 5417-1992

  Penentuan kelayakan papan semen sebagai bahan konstruksi bangunan meliputi beberapa kriteria pengujian. Kualitas papan semen yang dihasilkan dapat dilihat dari hasil pengujian sifat fisis dan mekanis. Standar uji sifat fisis dan mekanis papan semen berdasarkan JIS A 5417-1992disajikan pada tabel 1.

  Tabel 1. Standar uji papan semen menurut JIS A 5417-1992

  No. Sifat papan semen Nilai

  3

  1. Kerapatan (densitas) > 0,8 g/cm

  2. Kadar air <16 %

  3. Pengembangan tebal <8,3 %

• 4. Daya serap air

  5. Keteguhan lentur (MOE) >24.000 kg/cm²

  6. Keteguhan patah (MOR) >63 kg/cm²

• 8. Kuat pegang sekrup

  Penelitian Sebelumnya Mengenai Papan Semen

  Hasil penelitian (Bakri dan Sanusi,2006) menunjukkan bahwa terdapat kecenderungan peningkatan sifat fisik dan mekanik papan semen dengan bertambahnyaproporsi semen dalam pembuatan papan., Dalam penelitian ini, rasio semen dan serbuk gergaji yangmenghasilkan papan dengan sifat-sifat terbaikadalah 3:1. Ditinjau dari nilai pengembangantebal dan nilai MOR, papan hasil penelitian inibelum memenuhi standar ISO, sedangkan nilaikadar air, penyerapan air, dan MOE telahmemenuhi standar ISO.

  Papan semen yang dibuat dengan menggunakan kadar semen 150% menghasilkan sifat fisik dan mekanik yang terbaik dibandingkan dengan kadar semen 100% dan 125%. Penggunaan kadar semen yang tinggi cenderung akan semen yang terlalu tinggi akan memberikan konsekuensi kepada peningkatan biaya pembuatan papan semen (Dirhamsyah, 2011).

  Penggunaan CaCl

  2 merupakan akselerator yang sangat baik dibanding

  dengan dua akselerator lainnya. Kalsium karbonat merupakan akselerator yang biasa digunakan untuk membuat papan semen dengan bahan baku kayu, namun belum banyak digunakan untuk akselerator papan semen dengan bahan baku fiber. CaCl2 merupakan akselerator yang sangat baik untuk pembuatan papan semen karena proses pengerasan papan semakin cepat dengan suhu hidarasi yang sangat baik. Dalam penelitian ini, akselerator berperan dalam menentukan sifat Sucipto, 2009).

  Maail, dkk (2006) bahwa core-kenaf dapat digunakan atau sesuai sebagai bahan baku dalam pembuatan papan semen-gypsum serta proporsi semen-gypsum dan pengerasan autoclave berpengaruh nyata terhadap sifat fisis dan mekanis papan semen-gypsum dari core-kenaf. Proporsi semen 60 dan gypsum 40 dengan waktu curing autoclave 8 jam menghasilkan sifat papan semen gypsum yang memenuhi semua parameter pengujian dari standar JIS A 5417- 1992 serta menjadikan proses pengerasan dengan autoclave lebih unggul dari curing konvensional selama 2 minggu. Melalui teknologi curing autoclave, proses pembuatan papan semen-gypsum dapat dilakukan dengan waktu yang lebih singkat dan produk papan semen-gypsum yang dihasilkan memiliki sifat fisis dan mekanis yang lebih baik.