Pengaruh Penambahan HCl Dan pH Pada Proses Pemutihan Pulp Di Tower D0 UnitBleaching Fiber Line PT.Toba Pulp Lestari, Tbk Porsea
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Teori Umum Kayu
Kayu merupakan hasil hutan dari sumber kekayaan alam dan bahan mentah yang
mudah di proses untuk dijadikan barang sesuai kemajuan teknologi. Pengertian
kayu adalah sesuatu bahan yang diperoleh Dari hasil pemungutan pohon-pohon di
hutan yang merupakan bagian-bagian dari pohon tersebut, setelah perhitungkan
bagian-bagian mana yang lebih banyak dapat dimanfaatkan untuk tujuan sesuatu
penggunaan.baik berbentuk kayu pertukangan, kayu industri maupun kayu bakar.
(Dumanauw,1993)
Kayu adalah suatu karbohidrat yang tersusun terutama atas karbon,
hidrogen dan oksigen.
Tabel 2.1 Komposisi Unsur Kayu
Unsur
% Berat Kering
Karbon
49
Hidrogen
6
Oksigen
44
Nitrogen
Sedikit
Abu
0,1
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Unsur-unsur organik kayu
Tipe kayu
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
Kayu keras
40-44
15-35
18-25
Kayu lunak
40-44
20-32
25-35
Sumber: kollman dan cotte(1968)
2.1.1 Sifat Kimia Kayu
Komponen kimia didalam kayu mempunyai arti yang penting, karena
menentukan kegunaan sesuai jenis kayu.Susunan kimia kayu digunakan sebagai
pengenal ketahanan kayu terhadap serangan mahluk perusak kayu. Pada
umumnya, komponen kimia kayu terdiri dari tiga unsur :
1. Unsur karbohidrat yang terdiri dari selulosa dan hemiselulosa
2. Unsur non karbohidrat terdiri dari lignin
3. Unsur yang diendapkan dalam kayu selama proses pertumbuhan dinamakan
zat ekstraktif.
Distribusi komponen kimia tersebut dalam dinding sel kayu tidak merata.Kadar
selulosa dan hemiselulosa banyak terdapat dalam dinding sekunder.Sedangkan
lignin banyak terdapat dalam dinding primer dan lamella tengah.Zat ekstraktif
terdapat di luar dinding sel kayu.
Universitas Sumatera Utara
2.1.2 Komponen Kimia Kayu
1. Selulosa
Selulosa merupakan bahan kristalin untuk membangun dinding sel. Bahan
dasar selulosa adalah glukosa dengan rumus kimia C 6 H 12 O 6. Selulosa juga
merupakan bahan dasar yang penting bagi industri-industri yang memakai
selulosa sebagai bahan baku, misalnya pabrik kertas, pabrik sutra tiruan dan
sebagainya. (Dumanauw,1993)
α - Selulosa (Alpha Cellulose) adalah selulosa berantaipanjang, tidak larut
dalam larutan NaOH 17,5% atau larutan basa kuat dengan DP (Derajat
Polimerisasi)600 – 15000. α - selulosa dipakai sebagai penduga tingkat kemurnian
selulosa. Selulosa denganderajat kemurnian α < 92 % digunakan sebagai bahan
baku pada industri kertasdan industri kain (serat rayon). Semakin tinggi kadaralfa
selulosa, maka semakin baik mutu bahannya.(Ketut Sumada, Puspita Erka
Tamara, dan Fiqih Alqani,
Kajian ProsesIsolasi alfa Selulosa Dari
LimbahBatang Tanaman Manihot Esculenta CrantzYangEfisien.Vol.5: No.2)
Gambar 2.1. Rumus struktur α-Selulosa
Universitas Sumatera Utara
2. Hemiselulosa
Hemiselulosa adalah polisakarida bukan selulosa tersusun dari senyawa
karbon 5-6 atom. hemiselulosa mampu menarik air lebih besar dibanding selulosa,
pada pulp dapat mempengaruhi ketahanan tarik, retak dan sobek karena berfungsi
sebagai perekat antar serat.
Hemiselulosa merupakan semacam selulosa berupa persenyawaan dengan
molekul-molekul besar yang bersifat karbohidrat.Kayu mengandung hemiselulosa
sekitar 15-25%. Hemiselulosa disusun oleh gula yang bermartabat lima, dengan
rumus C 5 H 10 O 5 yang disebut dengan pentosan atau gula bermartabat enam
(C 6 H 12 O 6 ) yang disebut hexosan. Zat-zat ini terdapat sebagai bahan bangunan
dinding-dinding sel juga sebagai bahan zat cadangan.
3.Lignin
Lignin adalah suatu polimer yang kompleks dengan berat molekul yang
tinggi.Lignin sangat stabil, sukar dipisahkan dan mempunyai bentuk yang
bermacam-macam, karena susunan lignin dalam kayu tidak menentu.Lignin
merupakan bagian yang bukan karbohidrat, sebagai persenyawaan yang sederhana
dan tidak berstruktur. Didalam kayu, lignin merupakan bahan yang tidak berwarna
, apabila lignin bersentuhan dengan udara, terutama dengan adanya sinar matahari,
maka lama-kelamaan lignin akan menjadi kuning. Pada kertas koran yang terbuat
dari serat-serat yang diperoleh secara mekanis dengan lignin yang belum
dipisahkan, tidak berumur panjang karena kecenderungannya menjadi kuning.
Kertas koran juga kasar dan massanya besar dan kekuatannya rendah karena seratseratnya yang kaku memiliki ikatan serat yang lemah. (Haygreen,1996)
Universitas Sumatera Utara
H 3 CO
HO
O
[OCH 3 ]
[H 3 CO]
OCH 3
O
Gambar 2.2. Struktur utama lignin Eukaliptus
Secara umum polimer lignin disusun oleh unit-unit fenil propana yaitu pkumaril alkohol, koniferil alkohol, dan sinapil alkohol .yang merupakan senyawa
induk (prazat) dari lignin.Berdasarkan komposisi unit strukturalnya, lignin
diklasifikasikan kedalam beberapa tipe.Lignin pada softwood (kayu daun jarum)
atau disebut lignin guaiasil atau G lignin sebagian besar disusun oleh unit guaiasil
(sekitar 90%) dan p-kumaril alkohol (sekitar 10%).Lignin pada hardwood (kayu
daun lebar) atau disebut lignin guaiasil siringil atau G-S lignin disusun oleh unit
guaiasil dan siringil dengan perbandingan tertentu, tergantung dari jenis kayu,
umur kayu, tempat tumbuh dan iklim. (Gustini Syahbirin, Abdul Aziz,Pengaruh
Nisbah Pereaksi (Lignin Eupcalyptus – Natrium Bisulfit) Dan pH Awal Reaksi
Sulfonasi Terhadap Karakteristik Natrium Lignosulfonat,Vol. 19 No.2 )
Universitas Sumatera Utara
4. Zat Ekstraktif
Zat ekstraktif memiiki arti yang penting dalam kayu karena:
1. Dapat mempengaruhi sifat keawetan, warna, bau, dan rasa sesuatu
jenis kayu.
2. Dapat digunakan untuk mengenal sesuatu jenis kayu
3. Dapat digunakan sebagai bahan industri
4. Dapat menyulitkan dalam pengerjaan dan dapat mengakibatkan
kerusakan alat-alat pertukangan
2.1.3 Sifat Fisik Kimia Kayu
Setiap jenis kayu memiliki sifat fisik yang bervariasi, yang menentukan
kualitas dan fungsi dari kayu tersebut.Kayu lunak (Soft Wood) misalnya lebih
dipilih untuk menjadi pulp karena mudah dihancurkan. Kayu merupakan hasil dari
tumbuhan hidup dengan serat yang tidak homogen, sehingga sifat fisiknya tidak
akan sama.
1. Berat jenis kayu
Kayu memiliki berat jenis yang berbeda-beda, berat jenis merupakan
petunjuk penting bagi aneka sifat kayu.Semakin berat kayu tersebut,
umumnya makin kuat pula kayunya.Semakin ringan suatu jenis kayu
maka semakin berkurang kekuatannya.Berat jenis ditentukan oleh
dinding sel, kecilnya rongga sel yang berbentuk pori-pori.
Universitas Sumatera Utara
2. Keawetan alami kayu
Yang dimaksud keawetan alami ialah ketahanan kayu terhadap
serangan kayu dari luar seperti : jamur, rayap, bubuk, cacing laut dan
mahluk lainnya yang diukur dengan jangka tahunan.
3. Higroskopik
Makin lembab udara disekitarnya akan makin tinggi pula kelembaban
kayu. Sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya.
4. Kadar air
Efek keberadaan air didalam kayu adalah menjadikan kayu lebih lunak
dan mudah dibentuk. Sehingga kadar air ini mempengaruhi sifat fisik
lainnya seperti kekuatan tarik dan kekuatan tekan.
5. Warna kayu
Warna kayu disebabkan oleh zat-zat pengisi warna didalam kayu yang
berbeda-beda.Warna dalam suatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh
umur pohon, kelembaban udara, tempat di dalam batang. (dumanauw,
1993)
2.1.4 Sifat Mekanik Kayu
Sifat mekanik kayu dapat dibagi menjadi :
1. Kekerasan
Yang dimaksud dengan kekerasan kayu adalah suatu ukuran kekuatan
kayu menahan gaya yang membuat tarikan atau lekukan. Juga dapat di
artikan sebagai kemampuan kayu untuk menahan kikisan atau abrasi.
Universitas Sumatera Utara
2. Kekakuan Kayu
Kekakuan kayu adalah suatu ukuran kekuatannya untuk mampu
menahan bentuk atau lengkungan.
3. Keuletan Kayu
Keuletan tarik kayu ialah kekuatan kayu untuk menahan muatan gayagaya yang berusaha menarik kayu, dimana kekuatan tarik terbesar pada
kayu adalah sejajar arah serat. (Dumanauw.1993)
2.2 Pembagian kayu berdasarkan sumber serat
1. kayu berserat pendek (hard wood). Kayu jenis ini sering juga disebut
kayu berdaun
lebar
a. Kayu Alam (Mix Tropical Hard Wood)
Seperti kayu medang, api-api, martolu, raru, hoting, hau dolok, dan
lain sebagainya.
b. kayu Eucalyptus
kayu berdaun lebar ini mempunyai struktur sel kayu yang lebih lengkap.
2. Kayu berserat panjang (soft wood)
Kayu ini disebut dengan kayu berdaun jarum seperti kayu pinus.Kayu berdaun
jarum ini tidak mempunyai pori-pori (sel pembuluh), melainkan trakeida, yang
merupakan bagian terbesar dari volume kayu.
Universitas Sumatera Utara
2.3 Teori umum pemutihan pulp
Industripulp memainkan peranan penting dalam struktur perekonomian
masyarakat Eropa.Pembuatan bubur kertas semakin meningkat disetiap tahunnya.
Di SpanyolEukaliptus adalah bahan baku dominan dalam pembuatan pulp
kraftkarena Eucalyptus menyediakanyield tertinggi dan kualitas bubur terbaik di
Kraft pulp. Secara khusus, Kraft (atau sulfat) produksi pulp adalah dominan
digunakan pada Proses pembuatan buburpulpkarena kualitasnya yang
tinggi
danpulp yang diperoleh dengankonten lignin rendah dan konsumsi energi yang
lebih rendah.
(Sara Gonzalez at al,Environmental Impact Assessment Of Total Chlorine Free
Pulp From EucalyptusGlobulus In Spain,2009)
Dalam produksi pulp kraft, pada pengelantangan sebagian besarresin
awalnya hadir di kayu dihilangkanpada kraft pemasakan. Namun, zat ekstraktif
kayu yang tersisa dibubur brown stock akan dibawa ke pabrik pemutihdimana
pulp
akan bereaksi dengan bahan kimia pemutihan untuk berbagai tahapan,
tergantung pada struktur kimia danagen pemutihan yang digunakan.Spesiesyang
bertahan pada proses pemutihan dapat ditemukan sebagai buburekstraktif dan
merugikan bagi kualitas produk .Yang barutren menggunakan proses pemutihan
ramah lingkunganseperti Total Chlorine Free( TCF ) pada " Elemental Klorin
Bebas" ( ECF ) urutan klorin ,mengingat beratnyamasalah lapangan selama Kraft
Pulp dari beberapa jenis kayu.(Gutiérrezat at al, Lipophilic Extractives from
Eucalyptus globulus Pulp During Kraft Cooking Followed by TCF and ECF
Bleaching,1998)
Universitas Sumatera Utara
Reaksi delignifikasi dapat menghapus hampir setengah dari sisa
lignin.Penghilangan
lignin
faktor
utama
yang
membatasi
selama
prosesdelignifikasi adalahpenetrasi spesies oksigen dan oksigen-aktif ke dalam
matriks lignin sepanjang mikrofibril di dalampulp. Struktur matriks karbohidrat
dan kompleks lignin karbohidrat merupakanhambatan utama terhadap reaksi
oksidatif.
hemiselulosa dalambubur merupakan bagian dari kompleks lignin-
karbohidrat, dan sifat kuat dari selulosa aslistruktur kristal dalam pulp serat adalah
sebagi penghalang untuk penghilangan lignin selama proses bleaching.(Shiyu Fu
and Lucian,Investigation of the Chemical Basis for Inefficient Lignin Removal in
Softwood Kraft Pulp During Oxygen Delignification, vol 42,2003)
2.4 Asam Klorida (HCl)
Asam klorida adalah larutan akuatik dari gas hidrogen klorida,merupakan
asam kuat yang banyak digunakan dalam teknologi maupun industri. Asam
klorida harus ditangani dengan hati-hati karena merupakan cairan yang sangat
korosif (dapat menyebabkan pengikisan) dan berbau menyengat.HCl merupakan
Bahan Kimia Berbahaya (B3).Dalam skala industri HCl biasanya diproduksi
dengan konsentrasi 38%, ketika dikirim di industri, penggunaan HCl dikirim
dengan konsentrasi antara 32-34%.Pembatasan konsentrasi HCl ini karena
tekanan uapnya yang sangat tinggi, sehingga menyebabkan kesulitan ketika
penyimpanan.
2.5Metode Pembuatan Pulp
2.5.1 Latar belakang dan definisi-definisi
Universitas Sumatera Utara
Penggunaan Eucaliptus sp sebagai bahan bakupulp sudah lama dikenal, sebab
kayu Eucaliptussp mengandung selulosa, hemiselulusa, lignin dan ekstraktif.
Untuk memperoleh hasil yang maksimal maka perlu dilakukan penelitian
komposisi kimia Eucaliptus pada beberapa tingkat umur. Analisis yang dilakukan
pada penelitian meliputi penetapan kandungan pentosan yang menggunakan
prosedur Tappi Standart T 223 pada Eucaliptus spumur 4 tahun, 5 tahun, 6 tahun
dan 7 tahun. Hasil tanamancloning PT.Toba Pulp Lestari,Tbk Porsea. Hasil
penelitian menunjukan bahwa bertambahnya umur kayu Eucaliptus spcenderung
menaikan kandungan pentosan. Berdasarkan penentuan kadar pentosan tersebut
maka Eucaliptus sp dengan umur 4-5 tahun sangat baik digunakan sebagai bahan
baku pembuatan pulp. (Osloria, 2008)
Tujuan utama pembuatan pulpkayu adalah untuk melepaskan serat-serat yang
dapat dikerjakan secara mekanik atau kimia, atau dengan kombinasi kedua tipe
perlakuan tersebut.Pulp perdagangan yang umum dapat dikelompokan menjadi
tipe-tipe kimia, semikimia, kimia mekanik, dan mekanik. Pembuatan pulp secara
kimia adalah proses dalamana lignin dihilangkan samasekali sehingga serat-serat
kayu mudah dilepaskan pada pembongkaran dari bejana pemasak (digester) atau
paling tidak setelah perlakuan mekanik lunak. Hampir semua produksi pulp kimia
didunia masih di dasarkan pada proses-proses sulfit dan sulfat (sjostrom, 1995)
2.5.2 Pembuatan pulp secara Mekanik
Salah satu faktor yang penting dalam pembuatan pulp secara mekanik adalah
kebutuhan energi.Industri pengasahan dan proses-proses penggilingan semakin
Universitas Sumatera Utara
banyak yang ditentukan dengan kriteria tertentu. Tetapi konsumsi energi tidak
dapat disebut tanpa memandang kualitas pulpyang dihasilkan.
Pada proses pembuatan pulp secaramekanik, dilakukan tanpa perlakuan kimia.
Prosesini memiliki keunggulan antara lain memberikan hasil yang tinggi tetapiitu
membutuhkan energi yang lebih besar. Pulp-pulp mekanik lebih banyak
diproduksi kayu-kayu lunak. Pada proses pembuatan secara mekanik ini
kandungan lignin dan zat-zat lain masih tinggi.
2.5.3 Pembuatan Pulp Secara Semikimia
Proses pembuatan pulp secara semikimia pada dasarnya ditandai dengan
perlakuan kimia yang didahului dengan tahap penggilingan secara mekanik.
Proses semikimia yang penting adalah proses semikimia sulfit
netral
(NSSC=Neuro Sulfite Semi Chemical)yang telah digunakan secara luas di
Amerika Serikat sejak 1926, dan didalam 20 tahun terakhir juga telah digunakan
di Eropa dan banyak negara lain diseluruh dunia (Cronert 1966;Marteny 1980).
Keuntungan keuntungan umum dari proses NSCC atau proses semikimia sulfit
netral adalah persyaratan-persyaratan yang rendah mengenai kualitas dan spesies
kayu, rendemen tinggi, pemakaian bahan kimia relatif rendah pada kandungan
sisa lignin tertentu, investasi modal yang rendah dan unit-unit produksi kecil yang
menguntungkan bila dibandingkan dengan pembuatan pulp secara kimia penuh.
Cara semikimia ini lebih sesuai untuk bahan baku jenis kayu keras, dan hasil pulp
yang diperoleh sekitar 60-70% dari berat kering bahan baku.
Universitas Sumatera Utara
2.5.4 Pembuatan Pulp Secara Kimia
Pembuatan pulp secara kimia adalah proses pembuatan pulp dengan menggunakan
bahan kimia sebagai bahan utama untuk melarutkan bagian-bagian kayu yang
tidak diinginkan, sehingga pulp berkadar selulosa tinggi. Pulp yang dihasilkan
mudah diputihkan dan umumnya dilakukan untuk menghasilkan jenis pulp
tertentu seperti untuk tissue, kertas cetak, dan lain-lain.
Pada proses pembuatan pulp secara kimia digunaka Natrium Hidroksida bahan
kimia pemasak utama. Ada tiga macam pembuatan pulp secara kimia yaitu :
1. Proses Sulfit
Pada dasarnya, pembuatan pulp sulfit masih didasarkan pada penemuanpenemuan tua, meskipun beberapa modifikasi pembaruan dan perbaikan
teknik-teknik telah dilakukan. Keberhasilan terakhir selama tahun 1950-an
berkenaan dengan penggunaan yang disebut basa-basa yang larut, yang
penggantian Kalsium dengan Magnesium, Natrium atau Amonium yang
memberikan jauh lebih banyak keluwesan dalam pengaturan kondisi
pemasakan, yang memperluas baik bahan dasar yang digunakan maupun
produksi tipe-tipe pulp yang berbeda.
Keuntungan-keuntungan proses sulfit yang telah diketahui terhadap pulp kraft :
a. Rendemen yang lebih tinggi pada bilangan kappa tertentu, yang
mengakibatkan kebutuhan kayu lebih rendah.
b. Derajat putih pulp yang tidak dikelantang lebih tinggi.
c. Keluwesan yang lebih tinggi dari pengelantangan tanpa klor.
Universitas Sumatera Utara
d. Persoalan pencemaran sedikit.
e. Biaya instalasi lebih rendah.
f. Keluwesan lebih tinggi dalam rendemen dan kualitas pulp.
2. Proses Soda
Pembuatan pulp pada proses soda digunakan Natrium Hidroksida sebagai
lindi pemasak dan lindi bekas yang dihasilkan dipekatkan dengan
carapenguapan dan dibakar. Leburan, yang terdiri atas Natrium Karbonat,
diubah kembali menjadi Natrium Hidroksida. Karena Natrium Karbonat
digunakan untuk imbuhan, maka proses pemasakan dinamakan proses
soda.
3. Proses sulfat (kraft)
Kraft pulping adalah metode pembuatan pulp yang paling umum, dan
modifikasi dalam lignin telah diteliti secara rinci.Termasuk kraft pulping
pada kayu Eukaliptus. Residual lignin sebelum proses pemutihan dan
lignin dari cairan liquor dianalisis pada kandungan pulp kayu
Eukaliptus.Telah dilaporkan residual lignin pada kayu Eukaliptus relatif
rendah berkisar 30% kraft pulp yang belum diputihkan dan bahkan lebih
rendah pada nilai-nilai setelah pemutihan.Tetapi lignin-lignin diperoleh
pada kemurnian tinggi dan mempertahankan struktur kimia yang tidak
berubah. (David Ibarra,Lignin Modification During Eucalyptus globulus
Kraft PulpingFollowed by Totally Chlorine-Free Bleaching,2007)
Pembuatan pulp kraft dilakukan dengan larutan yang terdiri dari
Natrium Hidroksida dan Natrium Sulfida, yang dinamakan “lindi putih”.
Universitas Sumatera Utara
Saat ini proses sulfat tidak hanya merupakan proses pembuatan pulp
alkalis yang utama untuk kayu, tetapi sekaligus juga merupakan proses
pulp yang paling penting. Pernyataan pertama terutama didasarkan pada
kenyataan bahwa pulp kraft (kraft dalam bahasa jerman dan swedia berarti
kekuatan atau tenaga) diperoleh dalam rendemen yang lebih tinggi dan
dengan sifat-sifat yang lebih unggul bila dibandingkan dengan pulp soda.
Yang menjadi target dalam proses ini adalah untuk memisahkam seratserat yang terdapat dalam kayu secara kimia dan melarutkan sebanyak
mungkin lignin yang terdapat pada dinding-dinding serat.Pada proses
pembuatan pulp kimia, proses kraft memberikan hasil delignifikasi tinggi
sehingga rendemen dan viskositasnya tinggi, kekuatan pulp tinggi, lebih
toleran terhadap variasi jenis bahan baku, kualitas kayu, ekstraktif,
menghasilkan produk samping yang bernilai, dan bahan pemasak dapat
diproses kembali. Oleh karena itu, proses kraft lebihdisukai dibandingkan
proses
soda.Sampai
saat
ini
proses
kraft
masih
mendominasi
prosespulping kimia dengan kekuatan pulp tinggi diseluruh dunia. (Widya
Fatriasari dan Lucky Risanto,Perbedaan Konsentrasi Bahan Pemasakdan
Tahap Pemutihan, Vol 14)
Keuntungan-keuntungan utama pembuatan pulp sulfat, yaitu :
a. Tuntutan yang benar tehadap spesies kayu dalam kualitas kayu, termasuk
semua tipe kayu lunak dan kayu keras, bahkan dalam campuran, dan
toleransi terhadap jumlah ekstraktif yang tinggi maupun bagian kayu yang
besar dan sisa-sisa kulit.
Universitas Sumatera Utara
b. Waktu pemasakan yang pendek.
c. Pengelolahan limbah cairan pemasak yang telah mantap, termasuk
pemulihan bahan-bahan kimia dalam pembuatan pulp, pembangkit panas
proses dan produksi hasil samping yang berharga seperti minyak tall dan
terpentin dari spesies pinus.
d. Sifat-sifat kekuatan pulp yang baik. (fengel,D.1995)
2.6 Faktor yang Mempengaruhi Mutu Pulp
Mutu pulp dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor
yaitu :
1. Panjang Serat
Panjang serat akan mempengaruhi kekuatan kertas, dimana kekuatan kertas tak
begitu penting, misalnya untuk kertas tulis sehingga dapat terdiri dari sebagian
besar serat pendek. Namun demikian perlu pencampurannya dengan serat
panjang, hal ini penting agar lembaran yangterbentuk dapat lancar berjalan diatas
mesin kertas tanpa terputus-putus. Klasifikasi panjang serat
menurut Klemm sebagai berikut :
- Serat panjang : 2,0 – 3,0 mm
- Serat sedang : 1,0 – 2,0 mm
- Serat pendek : 0,1 – 1,0 m
2. Kadar Selulosa
Universitas Sumatera Utara
Selulosa merupakan komponen kayu yang terbesar, yang dalam kayu jumlahnya
mencapai hampir setengahnya. Sellulosa merupakan polimer linier dengan berat
molekul tinggi yang tersusun seluruhnya atas D glukosa sampai sebanyak 14.000
satuan yang terdapat sebagai berkas-berkasterpuntir mirip tali, yang terikat satu
sama lain oleh ikatan hydrogen
3. Kadar Abu dan kadar Silika (SiO2)
Adanya abu dalam pulp akan menyebabkan menurunnya kualitas pulp, sedangkan
adanya silikat dalam abu yang tinggi akan mengakibatkan pergerakan di dalam
digester. Kadar abu pada pulp diperkirakan sebesar 8 – 12 % untuk bahan baku
non-kayu.
4.Kadar Lignin
Lignin menyebabkan pulp berwarna gelap. Pada proses pembuatan pulp, kadar
lignin harus rendah. Apabila kadar lignin pada tanaman tinggi, maka zat pemutih
yang ditambahkan pada proses bleaching akan cukup banyak. Pulp akan
mempunyai sifat fisik yang baik apabila mengandung sedikit lignin. Hal ini
dikarenakan lignin bersifat menolak air dan kaku, sehingga menyulitkan dalam
proses penggilingan. Kadar lignin pulp pada bahan baku kayu 20-35%, sedangkan
pada bahan baku non kayu kadarya lebih kecil lagi.(Abdullah Shaleh,Pengaruh
Konsentrasi Pelarut, Temperatur Dan Waktu Pemasakan Pada Pembuatan Pulp,
Vol 16, No 3)
2.7 Proses Pembuatan Pulp
Universitas Sumatera Utara
2.7.1 Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan pulp adalah:
1. Chips
Chips merupakan potongan-potongan log yang kecil yang berukuran
antara 5-35 mm. kualitas chips yang akan dipakai sebagai bahan baku
dalam pemasakan merupakan hal yang paling penting untuk
diperhatikan
operasi
keseluruhan
pabrik
pulp,
dimana
akan
berpengaruh terhadap kualitas pulp yang dihasilkan. Kayu yang akan
digunakan sebagai chips terbagi kedalam 2 jenis yaitu hard wood dan
soft wood. Kayu jenis soft wood ini menghasilkan pulp yang lebih kuat
dibanding kayu jenis hard wood karena memiliki serat-serat yang lebih
panjang dan lebih lentur dibandingkan dengan serat yang terdapat pada
kayu hard wood.
2. White Liquor
White liquor merupakan bahan kimia utama pada proses pemasakan,
dengan komposisi bahan kimia kaustik soda (NaOH), Natrium
Karbonat (Na 2 CO 3 ) dan Natrium Sulfida (Na 2 S). Natrium Sulfida
sangat
penting karena dapat
mengurangi kerusakan selulusa,
mempercepat hilangnya lignin serta memperbaiki kualitas pulp.Lindi
putih atau white liquor yang di alirka ke digester berasal dari white
liquor tank. Cairan ini diperoleh dari bagian recauztisizing yang
menghasilkan lindi putih dengan cara mereaksikan lindi hijau (green
liquor) dengan kapur (lime) yang berasal dari lime kiln.
Universitas Sumatera Utara
3. Black liquor
Merupakan cairan pemasak yang mendukung fungsi dari white liquor
atau lindi putih.Black liquor ini digunakan sebagai make up dari white
liquor karena black liquor merupakan cairan hasil dari pencucian
bubur pulp pada bagian washing, dimana cairan bekas pencucian ini
mengandung lignin (senyawa organik) dan soda (senyawa anorganik)
yang merupakan sisa dari white liquor yang digunakan untuk
memasak. (Suhunan,2003)
2.7.2 wood preparasi
PT.Toba Pulp Lestari,Tbk mengolah log yang tidak berkulit maupun yang
berkulit,log yang tidak berkulit dimaksudkan bahwa log tersebut telah di kuliti di
sektor.untuklog yang masih berkulit, logdiangkut menuju debarking drum atau
drum tempat kulit kayu akan dibersihkan. setelah bersih, log dicuci di
washingstation untuk membersihkan pasir-pasir yang menempel pada log.,
kemudian log yang sudah bersih masuk kedalam magnet sperator untuk menarik
logam-logam yang terikut, lalu log dipotong-potong dengan menggunakan alat
chipper. Chip yang sudah dipotong lalu discreening kembali untuk menyesuaikan
ukuran chip yang sama, chip yang lolos screening akan disimpan didalam chipp
pile atau penampungan chip. Chip yang melebihi ukuran akan di screening
kembali, sedangkan untuk ukuran yang terlalu kecil akan di cincang oleh pallman
chipper untuk manjadi bahan bakar pada multifuel boiller. Untuk pengolahan log
yang tidak berkulit sama saja hanya tidak melewati debarking drum atau tepat
pengulitan log.
Universitas Sumatera Utara
PT.Toba Pulp Lestari,Tbk menguliti log di sektor karena memiliki keuntungan
sebagai berikut :
1. kulit-kulit dapat menjadi nutrisi bagi tanaman di sektor.
2. loglebih cepat kering karena disimpan di sektor selama 45 hari tanpa kulit.
3. biaya pengangkutan lebih murah untuk log yang sudah kering.
2.7.3 Proses Pemasakan
Digester merupakan bejana yang digunakan untuk memasak yang akan
menghasilkan bubur pulp. PT.Toba Pulp Lestrai, tbk memiliki 14 buah digester
dimana hanya 12 digester yang di gunakan sebagai bejana pemasakan dan 2
digester lagi difungsikan sebagai tempat pemasakan Liquor. Chips dimasukan
kedalam digester melalui conveyor, kemudian chips dimasukan ke digester
masing-masing ¾ dari bagian digester atau sekitar 70 – 75 ton. Dari heater
dimasukan steam panas sampai 1700C.kemudian diturunkan pressure atau tekanan
sampai 45 barr dan dimasukan cairan pemasak berupa white liquor dan black
liquor yang merupakan cairan dari sisa-sisa pemasakan.
Setelah itu ditambahkan lagi steam panas sampai 1700C, kemudian dipompakan
ke MD steam. Dari MD steam dialirkan melalui dua jalur yaitu jalur atas dan jalur
bawah, setelah itu dipompakan lagi dari awal sampai akhir. Tekanan didalam
digester harus dijaga 8 barr, untuk mengalirkan pulp yang sudah masak dari
digester ke blow tank tanpa memerlukan pompa maka tekanan harus diturunkan
sampai 0 barr. Digester dan pemanas liquor berjalan secara sirkulasi sampai chips
Universitas Sumatera Utara
didalam digester memenuhi H-faktor dan Kappa Number lalu pulp dapat dialirkan
kedalam blow tank.
Faktor-faktor yang mempengaruhi prosesdelignifikasi adalah:
1. Waktu pemasakan, dipengaruhi oleh lignin semakin besar konsentrasi
lignin semakin lama waktu pemasakan dan kisaran waktu pemasakan
antara 1- 4 jam.
2. Konsentrasi larutan pemasak, jika kadarlignin besar maka konsentrasi
larutan pemasak juga harus besar.
3. Pencampuran bahan, dipengaruhi oleh pengadukan.Dengan pengadukan,
akan dapat meratakan larutandengan bahan baku yang akan dipisahkan
ligninnya.
4. Perbandingan larutan pemasak dengan bahan baku,didasarkan pada
perbandingan larutan pemasakdengan bahan baku. Semakin kecil
perbandinganlarutan pemasak dengan bahan baku maka ligninyang
didegradasi akan kecil juga.
5. Ukuran bahan, semakin besar ukuran bahan makasemakin lama waktu
prosesnya.
6. Suhu dan Tekanan, semakin besar suhu dan tekanan maka semakin cepat
waktu prosesnya, kisaransuhunya antara 100 oC - 110 oC dan untuk
tekanannya 1 atm.(Jurnal Teknik Kimia Vol.5, No.2, 2011)
2.7.4 Pencucian Dan Penyaringan (Washing Dan Screening)
Tahap selanjutnya merupakan pencucian dengan tujuan untuk memisahkan cairan
sisa hasil pemasakan dan mengurangi dampak terhadap lingkungan. Washing
dilakukan untuk memisahkan serat dari kotoran-kotoran.Pada washing dindingdindingnya dilengkapi vacum sehingga pulp dapat menempel pada dinding
Universitas Sumatera Utara
washer dan terus berputar melewati air dibawah drum sehingga pulp tercuci.
Proses washing berlangsung dengan empat proses pencucian, air dari evaporator
akan mengalir pada washer 3 lalu mengalir ke washer 2 dan washer 1 sehingga
pada washer 1 terkandung air yang paling pekat (Black Liquor).Sementara itu, air
dari washer4 berasal dari filtrat yang kemuadian mengalir menuju washer 1.
Kemudian pulp dicuci dari washer 1 sampai washer 4 dengan prinsip yang sama.
Pada proses pencucian ini, tingkat brightness mencapai 40%. Proses selanjutnya
pulp disaring (screening) untuk memisahkan bubur pulp dari
kotoran-kotoran yang tidak larut dalam air, yang tidak dapat dilakukan oleh proses
washing.
2.7.5Pengelantangan (Bleaching)
Proses bleaching merupakan lanjutan dari proses pemasakan yang
dimaksudkan untuk memperbaiki brightness (keputihan) dan kemurnian bubur
pulp. Hal ini dilakukan dengan menghilangkan dan melunturkan bahan pewarna
yang tersisa pada bubur pulp. Proses utama pada bleaching adalah penghilangan
lignin, karena ignin yang tersisa adalah zat yang paling dominan mewarnai pulp.
Oleh karena itu, harus ada hubungan antara kadar lignin dalam bubur
pulp
sebelum pemutihan dengan jumlah bahan pemutih yang diperlukan. Bahan kimia
yang digunakan dalam proses bleaching yaitu Natrium Hidroksida (NaOH),
Oksigen (O 2 ), klorin dioksida (ClO 2 ) dan hidrogen peroksida. (Suhunan, 2003)
Proses pulping merupakan proses pelarutan lignin (delignifikasi). Proses
organosolv dapat digambarkan sebagai suatu proses delignifikasi pada suhu
pemasakan pulp dengan menggunakan pelarut organik.Penggunaan lignin saat ini
Universitas Sumatera Utara
masih sangat terbatas, ini disebabkan oleh struktur kimia lignin dan kelarutannya.
Lignin tidak larut dalam air, larutan asam serta larutan hidrokarbon dan hanya
larut dalam alkali encer dan beberapa senyawa organik. Sifat lignin tersebut dapat
diubah melalui modifikasi struktur kimia lignin misalnya dengan cara sulfonasi
lignin menjadi senyawa garam lignosulfonat. Produk produk garam Lignosulfonat
dapat berupa ammonium lignosulfonat, kalsium lignosulfonat , Natrium
lignosulfonat dan seng lignosulfonat.(Michael Lim, Eric Wirtanto, Zuhrina
Masyithah.2012.Kajian Karakteristik Dan Pengaruh Nisbah Pereaksi, pH Awal
Reaksi Dan Suhu Reaksi Terhadap Berat Rendemen Natrium Lignosulfonat.
Jurnal Teknik Kimia USU, Vol. 1, No. 1)
2.7.6 Mesin Pencetakan
Pulp machinedigunakan untuk mengubah bubur pulp dari area bleaching menjadi
lembaran-lembaran pulp dimana terjadi pengambilan air sebanyak mungkin tanpa
merusak struktur serat pulp.sekitar 90% air diserap sehingga diperoleh lembaranlembaran pulp dengan kekeringan lebih kurang 10%. Pulp machine dibagi
kedalam 6 bagian:
1. Bleach screening yaitu untuk memisahkan pulp dari kotoran-kotoran
2. Wire fourdriner yaitu untuk mencetak bubur pulp menjadi lembaran
pulp
3. Press section yaitu untuk memadatkan lembaran pulp dengan cara di
press
4. Dryer yaitu untuk mengeringkan lembaran pulp
Universitas Sumatera Utara
5. Cutter layboy yaitu untuk proses pemotongan lembaran pulp dengan
ukuran tertentu.
6. Bailing line yaitu untuk penataan lembaran pulp menjadi bate dan unit
setelah lembaran pulp dibungkus dan diikat menggunakan kawat
selanjutnya dikirim ke pelanggan.
2.8 Tahapan Proses Pemutihan
Warna pada pulp yang belum diputihkan umumnya disebabkan oleh kandungan
lignin yang masih tersisa. Penghilangan lignin lebih banyak pada proses
pemasakan, tetapi akan mengurangi hasil yang banyak sekali dan merusak serat
sehingga menghasilkan kualitas pulp yang rendah. Pada normalnya, proses
penghilangan lignin adalah melarutkan pulp kebentuk yang larut dengan air.
Penghilangan bentuk-bentuk lignin merupakan kehilangan sebagian dari hasil
proses pemutihan, yang mana ini adalah diantara 5% sampai dengan 10%(dihitung
dari mulai pulp yang telah selesai dimasak), tergantung pada metoda pemasakan
dan sasaran tingkat keputihan pada pulp.
Pengurangan kandungan lignin didalam pulp juga merupakan faktor lain
yang penting dalam proses pemutihan. Lignin pada pulp kelihatan pada berbagai
macam bentuk tergantung pada kondisi-kondisi prosespulp yang berlangsung.
Lignin ini sangat reaktif yang berarti bahwa ini mudah dipengaruhi oleh bahan
kimia seperti Klorin, HidrogenPeroksida dan NaOH, kemudian molekul terurai
menjadi partikel-partikel yang lebih kecil yang dapat larut didalam air dan dapat
dihilangkan dari pulp.Tahap pemutihan dengan klorin dioksida menghasilkan
tingkat keputihan yang tinggi pada pulp.Keuntungan pada perlakuan ini adalah
bahwa Klorin Dioksida dapat menghancurkan lignin tanpa merusak selulosa.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3. Gambar skematis model dasar delignifikasi
2.8.1 Tahap Klorinasi (D0)
Pada tahap klorinasi, lignin diklorinasi menjadi klorolignin (yang akan
menjadi terlarut pada tahap ekstraksi), sehingga proses delignifikasi terjadi.
Peningkatan
brightnesssetelah melalui tahap-tahap klorinasi ekstraksi alkali
sangatlah kecil. Oksigen juga dipergunakan pada tahap ekstraksi dan terutama
digunakan pada proses delignifikasi. Tahap pemutihan dengan Klorin dioksida
menghasilkan tingkat keputihan pulp yang tinggi.Keuntungan dengan perlakuan
ini adalah bahwa Klorin Dioksida menghancurkan lignin tanpa merusak
selulosa.Klorin bereaksi dengan lignin secara oksidasi dan substitusi. Rekasi ini
mengeluarkan lignin dan oleh karena itu, beberapa akan larut dalam tahap
klorinasi.
Oksidasi : Cl2 + pulp
(Lignin teroksidasi) + pulp bersih
Universitas Sumatera Utara
Selanjutnya dicuci dan disaring untuk memisahkan cairan kimia dan kandungan
lignin dari pulp selanjutnya pulp dikirim ke tahap pengelantangan berikutnya.
2.8.2 Tahap Ekstraksi Oksidasi (Eop)
Tahap kedua pada bleaching plant merupakan tahap pemurnian dari tahap
klorinasi. Tujuan utama pada penambahan alkali (NaOH) pada tahap ekstraksi
adalah melarutkan komponen-komponen penyebab warna
yang kemungkinan
besar larut dalam larutan alkali (NaOH). Kelarutan klorinat dan lignin yang
teroksidasi, dan komponen-komponen warna lain yang meningkatkan tingkat
keputihan dalam tahap pemutihan selanjutnya.
Proses oksidasi kimia seperti klorin dioksida, peroksida, yang digunakan
setelah tahap ekstraksi, merupakan bahan-bahan kimia yang mahal, konsumsi
bahan kimia tersebut akan menjadi tinggi jika tidak ada tahap ekstraksi yang
mengeluarkan lignin dan beberapa hemiselulosa dari pulp. Klorolignin yang tidak
larut dalam air panas dan media asam larut dalam larutan alkali (NaOH) pada
temperatur yang rendah.Pada temperatur yang lebih tinggi, hemiselulosa larut,
sehingga menyebabkan kehilangan produksi pulp untuk golongan kertas
parameter-parameter proses oksidasi ekstraksi yaitu temperatur, pH, brightness
dan viscosity. Bahan kimia yang digunakan pada proses ekstraksi oksidasi adalah
NaOH, H 2 O 2, dan O 2 .
NaOH + H 2 SO 4
Na 2 SO 4 + H 2 O
Na 2 SO 4 + H 2 O 2 Na 2 O 2 + H 2 SO 4
Pengujian viscositas dilakukan untuk menentukan kekuatan yang dimiliki
oleh pulp, pengujian mengevaluasi derajat polimerisasi daripada selulosa atau
Universitas Sumatera Utara
dengan kata lain degradasi serat selulosa. Tingkat keputihan yang lebih tinggi
dihasilkan pada tahap pemutihan/oksidasi berikutnya dan ekstrasi kappa lebih
rendah dapat dicapai jika temperatur ekstraksi dijaga pada suhu 800C. tingkat
keputihan juga harus mencapai 80-85% sesuai standart ISO dan akan bekerja
secara maksimal pada pH 10-11.
2.8.3 Tahap Klorin Dioksida (D1)
Proses pemutihan tahap III dimana pulp dari tahap II diputihkan kembali
untuk mendapatkan tingkat keputihan yang diinginkan, dengan menggunakan
bahan kimia Klorin Dioksida yang direaksikan pada temperatur 800C. selanjutnya
dicuci dan disaring untuk memisahkan cairan kimia dan kandungan lignin dari
pulpnya. Klorin Dioksida adalah suatu bahan pemutih yang akan berpengaruh
terhadap lignin dan memberikan tingkat keputihan yang tinggi pada pulp tanpa
memperlemah kekuatannya.
2.8.4 Tahap klorin dioksida (D2)
proses pemutihan tahap keempat dimana prosesnya sama dengan tahap
ketiga dimana pulp dari tahap Klorin Dioksida diputihkan kembali supaya
mencapai target brightness yang lebih tinggi dari tahap III dan bahan kimia yang
digunakan adalah CLO 2 pada temperatur 800C selanjutnya di cuci dan disaring
untuk memisahkancairan kimia dan kandungan lignin dari pulpnya temperatur
yang optimum untuk pemutihan tahap ini adalah 800, jika temperatur lebih rendah
daripada ini, klorin yang dikomsumsikan tidak mencukupi untuk mencapai
brightness 89% sesuai standart ISO. Dan jika temperatur dinaikan melebihi 800C
Universitas Sumatera Utara
secara substansial, reaksi akan sangat dapat cepat terjadi dan memiliki resiko
terhadap semua pemakaian klorin dioksida sebelum reaksi berakhir yang disertai
dengan pengembalian warna.
2.9. Variabel-variabel Proses pada Pemutihan
1. Kekentalan
Keefektifan proses ekstraksi tergantung pada konsentrasi alkali yang
digunakan. Suatu pulp dengan konsistensi yang tinggi maka akan diberikan
konsentrasi alkali yang lebih tinggi pada penerapan bahan kimia yang diberikan.
Pada konsistensi yang lebih tinggi sedikit uap air yang dibutuhkan untuk
memanaskan pulp untuk menaikan temperatur.
2.temperatur
Brightness yang lebih tinggi dihasilkan pada tahap pemutihan oksidasi
berikutnya dan ekstraksi, kappa lebih rendah dapat dicapai jika temperatur
ekstraksi dijaga pada suhu 65-700C.temperatur di atas 700C tidak menjunjukan
adanya hasil-hasil yang menguntungkan.
3. waktu reaksi
Bilangan kappa berkurang dengan suatu kenaikan terhadap waktu reaksi
pada saat parameter-parameter lainnya dijaga.Hal ini secara terus menerus
berkurang setelah suatu reaksi dengan waktu yang sangat lama. Ada dua bentuk
reaksi untuk menghilangkan lignin, sebuah tahap awal delignifikasi yang sangat
cepat diikuti dengan sebuah akhir delignifikasi yang lambat. Masing-masing
Universitas Sumatera Utara
mereka disebut eliminasi lignin yang bersifat mudah dan eliminasi lignin dengan
cara lambat.
4. brightness
Ketika lignin sudah dikeluarkan dari pulp pada proses pemutihan
dengan oksigen, brightnessakan meningkat. Hal ini umumnya disebabkan oleh
delignifikasi dan bukan proses penghilangan lignin. Alat ukur brightness
dinamakan elrephometer.
5. pH
Ketika pulp yang dicuci diklorinasi, pH dengan cepat turun lebih rendah
dari 2 sebagai akibat pemakaian klorin yang dihasilkan HCl. pH memiliki
pengaruh yang besar pada proses eliminasi lignin secara khusus terhadap
degradasi kandungan pulp.pulp dengan pH 2 keluar dari menara klorinasi masuk
kemenara ekstraksi oksidasi. Dimenara ekstraksi kandungan lignin dan ekstraktif
kayu harus dihilangkan semaksimal mungkin.Dengan penambahan caustik soda
pH 2 dinaikan hingga pH berkisar antara 10-11. Penghilangan lignin dan ekstraktif
tidak akan sempurna dengan pH dibawah 10, akan tetapi dengan pH lebih besar
dari 11 akan mendegradasi serat selulosa.
6. Pengadukan
Ketika lignin sudah dikeluarkan dari pulp pada proses pemutihan
dengan oksigen, tingkat keputihan akan meningkat. Hal ini umumnya disebabkan
oleh delignifikasi, dan bukan proses penghilangan
lignin. Tujuan dari
pengadukan ini adalah untuk mendistribusikan bahan-bahan kimia yang
Universitas Sumatera Utara
ditambahkan secara merata.Pengadukan yang tidak baik dapat menghasilkan
tingkat keputihan yang tidak merata.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Teori Umum Kayu
Kayu merupakan hasil hutan dari sumber kekayaan alam dan bahan mentah yang
mudah di proses untuk dijadikan barang sesuai kemajuan teknologi. Pengertian
kayu adalah sesuatu bahan yang diperoleh Dari hasil pemungutan pohon-pohon di
hutan yang merupakan bagian-bagian dari pohon tersebut, setelah perhitungkan
bagian-bagian mana yang lebih banyak dapat dimanfaatkan untuk tujuan sesuatu
penggunaan.baik berbentuk kayu pertukangan, kayu industri maupun kayu bakar.
(Dumanauw,1993)
Kayu adalah suatu karbohidrat yang tersusun terutama atas karbon,
hidrogen dan oksigen.
Tabel 2.1 Komposisi Unsur Kayu
Unsur
% Berat Kering
Karbon
49
Hidrogen
6
Oksigen
44
Nitrogen
Sedikit
Abu
0,1
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Unsur-unsur organik kayu
Tipe kayu
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
Kayu keras
40-44
15-35
18-25
Kayu lunak
40-44
20-32
25-35
Sumber: kollman dan cotte(1968)
2.1.1 Sifat Kimia Kayu
Komponen kimia didalam kayu mempunyai arti yang penting, karena
menentukan kegunaan sesuai jenis kayu.Susunan kimia kayu digunakan sebagai
pengenal ketahanan kayu terhadap serangan mahluk perusak kayu. Pada
umumnya, komponen kimia kayu terdiri dari tiga unsur :
1. Unsur karbohidrat yang terdiri dari selulosa dan hemiselulosa
2. Unsur non karbohidrat terdiri dari lignin
3. Unsur yang diendapkan dalam kayu selama proses pertumbuhan dinamakan
zat ekstraktif.
Distribusi komponen kimia tersebut dalam dinding sel kayu tidak merata.Kadar
selulosa dan hemiselulosa banyak terdapat dalam dinding sekunder.Sedangkan
lignin banyak terdapat dalam dinding primer dan lamella tengah.Zat ekstraktif
terdapat di luar dinding sel kayu.
Universitas Sumatera Utara
2.1.2 Komponen Kimia Kayu
1. Selulosa
Selulosa merupakan bahan kristalin untuk membangun dinding sel. Bahan
dasar selulosa adalah glukosa dengan rumus kimia C 6 H 12 O 6. Selulosa juga
merupakan bahan dasar yang penting bagi industri-industri yang memakai
selulosa sebagai bahan baku, misalnya pabrik kertas, pabrik sutra tiruan dan
sebagainya. (Dumanauw,1993)
α - Selulosa (Alpha Cellulose) adalah selulosa berantaipanjang, tidak larut
dalam larutan NaOH 17,5% atau larutan basa kuat dengan DP (Derajat
Polimerisasi)600 – 15000. α - selulosa dipakai sebagai penduga tingkat kemurnian
selulosa. Selulosa denganderajat kemurnian α < 92 % digunakan sebagai bahan
baku pada industri kertasdan industri kain (serat rayon). Semakin tinggi kadaralfa
selulosa, maka semakin baik mutu bahannya.(Ketut Sumada, Puspita Erka
Tamara, dan Fiqih Alqani,
Kajian ProsesIsolasi alfa Selulosa Dari
LimbahBatang Tanaman Manihot Esculenta CrantzYangEfisien.Vol.5: No.2)
Gambar 2.1. Rumus struktur α-Selulosa
Universitas Sumatera Utara
2. Hemiselulosa
Hemiselulosa adalah polisakarida bukan selulosa tersusun dari senyawa
karbon 5-6 atom. hemiselulosa mampu menarik air lebih besar dibanding selulosa,
pada pulp dapat mempengaruhi ketahanan tarik, retak dan sobek karena berfungsi
sebagai perekat antar serat.
Hemiselulosa merupakan semacam selulosa berupa persenyawaan dengan
molekul-molekul besar yang bersifat karbohidrat.Kayu mengandung hemiselulosa
sekitar 15-25%. Hemiselulosa disusun oleh gula yang bermartabat lima, dengan
rumus C 5 H 10 O 5 yang disebut dengan pentosan atau gula bermartabat enam
(C 6 H 12 O 6 ) yang disebut hexosan. Zat-zat ini terdapat sebagai bahan bangunan
dinding-dinding sel juga sebagai bahan zat cadangan.
3.Lignin
Lignin adalah suatu polimer yang kompleks dengan berat molekul yang
tinggi.Lignin sangat stabil, sukar dipisahkan dan mempunyai bentuk yang
bermacam-macam, karena susunan lignin dalam kayu tidak menentu.Lignin
merupakan bagian yang bukan karbohidrat, sebagai persenyawaan yang sederhana
dan tidak berstruktur. Didalam kayu, lignin merupakan bahan yang tidak berwarna
, apabila lignin bersentuhan dengan udara, terutama dengan adanya sinar matahari,
maka lama-kelamaan lignin akan menjadi kuning. Pada kertas koran yang terbuat
dari serat-serat yang diperoleh secara mekanis dengan lignin yang belum
dipisahkan, tidak berumur panjang karena kecenderungannya menjadi kuning.
Kertas koran juga kasar dan massanya besar dan kekuatannya rendah karena seratseratnya yang kaku memiliki ikatan serat yang lemah. (Haygreen,1996)
Universitas Sumatera Utara
H 3 CO
HO
O
[OCH 3 ]
[H 3 CO]
OCH 3
O
Gambar 2.2. Struktur utama lignin Eukaliptus
Secara umum polimer lignin disusun oleh unit-unit fenil propana yaitu pkumaril alkohol, koniferil alkohol, dan sinapil alkohol .yang merupakan senyawa
induk (prazat) dari lignin.Berdasarkan komposisi unit strukturalnya, lignin
diklasifikasikan kedalam beberapa tipe.Lignin pada softwood (kayu daun jarum)
atau disebut lignin guaiasil atau G lignin sebagian besar disusun oleh unit guaiasil
(sekitar 90%) dan p-kumaril alkohol (sekitar 10%).Lignin pada hardwood (kayu
daun lebar) atau disebut lignin guaiasil siringil atau G-S lignin disusun oleh unit
guaiasil dan siringil dengan perbandingan tertentu, tergantung dari jenis kayu,
umur kayu, tempat tumbuh dan iklim. (Gustini Syahbirin, Abdul Aziz,Pengaruh
Nisbah Pereaksi (Lignin Eupcalyptus – Natrium Bisulfit) Dan pH Awal Reaksi
Sulfonasi Terhadap Karakteristik Natrium Lignosulfonat,Vol. 19 No.2 )
Universitas Sumatera Utara
4. Zat Ekstraktif
Zat ekstraktif memiiki arti yang penting dalam kayu karena:
1. Dapat mempengaruhi sifat keawetan, warna, bau, dan rasa sesuatu
jenis kayu.
2. Dapat digunakan untuk mengenal sesuatu jenis kayu
3. Dapat digunakan sebagai bahan industri
4. Dapat menyulitkan dalam pengerjaan dan dapat mengakibatkan
kerusakan alat-alat pertukangan
2.1.3 Sifat Fisik Kimia Kayu
Setiap jenis kayu memiliki sifat fisik yang bervariasi, yang menentukan
kualitas dan fungsi dari kayu tersebut.Kayu lunak (Soft Wood) misalnya lebih
dipilih untuk menjadi pulp karena mudah dihancurkan. Kayu merupakan hasil dari
tumbuhan hidup dengan serat yang tidak homogen, sehingga sifat fisiknya tidak
akan sama.
1. Berat jenis kayu
Kayu memiliki berat jenis yang berbeda-beda, berat jenis merupakan
petunjuk penting bagi aneka sifat kayu.Semakin berat kayu tersebut,
umumnya makin kuat pula kayunya.Semakin ringan suatu jenis kayu
maka semakin berkurang kekuatannya.Berat jenis ditentukan oleh
dinding sel, kecilnya rongga sel yang berbentuk pori-pori.
Universitas Sumatera Utara
2. Keawetan alami kayu
Yang dimaksud keawetan alami ialah ketahanan kayu terhadap
serangan kayu dari luar seperti : jamur, rayap, bubuk, cacing laut dan
mahluk lainnya yang diukur dengan jangka tahunan.
3. Higroskopik
Makin lembab udara disekitarnya akan makin tinggi pula kelembaban
kayu. Sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya.
4. Kadar air
Efek keberadaan air didalam kayu adalah menjadikan kayu lebih lunak
dan mudah dibentuk. Sehingga kadar air ini mempengaruhi sifat fisik
lainnya seperti kekuatan tarik dan kekuatan tekan.
5. Warna kayu
Warna kayu disebabkan oleh zat-zat pengisi warna didalam kayu yang
berbeda-beda.Warna dalam suatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh
umur pohon, kelembaban udara, tempat di dalam batang. (dumanauw,
1993)
2.1.4 Sifat Mekanik Kayu
Sifat mekanik kayu dapat dibagi menjadi :
1. Kekerasan
Yang dimaksud dengan kekerasan kayu adalah suatu ukuran kekuatan
kayu menahan gaya yang membuat tarikan atau lekukan. Juga dapat di
artikan sebagai kemampuan kayu untuk menahan kikisan atau abrasi.
Universitas Sumatera Utara
2. Kekakuan Kayu
Kekakuan kayu adalah suatu ukuran kekuatannya untuk mampu
menahan bentuk atau lengkungan.
3. Keuletan Kayu
Keuletan tarik kayu ialah kekuatan kayu untuk menahan muatan gayagaya yang berusaha menarik kayu, dimana kekuatan tarik terbesar pada
kayu adalah sejajar arah serat. (Dumanauw.1993)
2.2 Pembagian kayu berdasarkan sumber serat
1. kayu berserat pendek (hard wood). Kayu jenis ini sering juga disebut
kayu berdaun
lebar
a. Kayu Alam (Mix Tropical Hard Wood)
Seperti kayu medang, api-api, martolu, raru, hoting, hau dolok, dan
lain sebagainya.
b. kayu Eucalyptus
kayu berdaun lebar ini mempunyai struktur sel kayu yang lebih lengkap.
2. Kayu berserat panjang (soft wood)
Kayu ini disebut dengan kayu berdaun jarum seperti kayu pinus.Kayu berdaun
jarum ini tidak mempunyai pori-pori (sel pembuluh), melainkan trakeida, yang
merupakan bagian terbesar dari volume kayu.
Universitas Sumatera Utara
2.3 Teori umum pemutihan pulp
Industripulp memainkan peranan penting dalam struktur perekonomian
masyarakat Eropa.Pembuatan bubur kertas semakin meningkat disetiap tahunnya.
Di SpanyolEukaliptus adalah bahan baku dominan dalam pembuatan pulp
kraftkarena Eucalyptus menyediakanyield tertinggi dan kualitas bubur terbaik di
Kraft pulp. Secara khusus, Kraft (atau sulfat) produksi pulp adalah dominan
digunakan pada Proses pembuatan buburpulpkarena kualitasnya yang
tinggi
danpulp yang diperoleh dengankonten lignin rendah dan konsumsi energi yang
lebih rendah.
(Sara Gonzalez at al,Environmental Impact Assessment Of Total Chlorine Free
Pulp From EucalyptusGlobulus In Spain,2009)
Dalam produksi pulp kraft, pada pengelantangan sebagian besarresin
awalnya hadir di kayu dihilangkanpada kraft pemasakan. Namun, zat ekstraktif
kayu yang tersisa dibubur brown stock akan dibawa ke pabrik pemutihdimana
pulp
akan bereaksi dengan bahan kimia pemutihan untuk berbagai tahapan,
tergantung pada struktur kimia danagen pemutihan yang digunakan.Spesiesyang
bertahan pada proses pemutihan dapat ditemukan sebagai buburekstraktif dan
merugikan bagi kualitas produk .Yang barutren menggunakan proses pemutihan
ramah lingkunganseperti Total Chlorine Free( TCF ) pada " Elemental Klorin
Bebas" ( ECF ) urutan klorin ,mengingat beratnyamasalah lapangan selama Kraft
Pulp dari beberapa jenis kayu.(Gutiérrezat at al, Lipophilic Extractives from
Eucalyptus globulus Pulp During Kraft Cooking Followed by TCF and ECF
Bleaching,1998)
Universitas Sumatera Utara
Reaksi delignifikasi dapat menghapus hampir setengah dari sisa
lignin.Penghilangan
lignin
faktor
utama
yang
membatasi
selama
prosesdelignifikasi adalahpenetrasi spesies oksigen dan oksigen-aktif ke dalam
matriks lignin sepanjang mikrofibril di dalampulp. Struktur matriks karbohidrat
dan kompleks lignin karbohidrat merupakanhambatan utama terhadap reaksi
oksidatif.
hemiselulosa dalambubur merupakan bagian dari kompleks lignin-
karbohidrat, dan sifat kuat dari selulosa aslistruktur kristal dalam pulp serat adalah
sebagi penghalang untuk penghilangan lignin selama proses bleaching.(Shiyu Fu
and Lucian,Investigation of the Chemical Basis for Inefficient Lignin Removal in
Softwood Kraft Pulp During Oxygen Delignification, vol 42,2003)
2.4 Asam Klorida (HCl)
Asam klorida adalah larutan akuatik dari gas hidrogen klorida,merupakan
asam kuat yang banyak digunakan dalam teknologi maupun industri. Asam
klorida harus ditangani dengan hati-hati karena merupakan cairan yang sangat
korosif (dapat menyebabkan pengikisan) dan berbau menyengat.HCl merupakan
Bahan Kimia Berbahaya (B3).Dalam skala industri HCl biasanya diproduksi
dengan konsentrasi 38%, ketika dikirim di industri, penggunaan HCl dikirim
dengan konsentrasi antara 32-34%.Pembatasan konsentrasi HCl ini karena
tekanan uapnya yang sangat tinggi, sehingga menyebabkan kesulitan ketika
penyimpanan.
2.5Metode Pembuatan Pulp
2.5.1 Latar belakang dan definisi-definisi
Universitas Sumatera Utara
Penggunaan Eucaliptus sp sebagai bahan bakupulp sudah lama dikenal, sebab
kayu Eucaliptussp mengandung selulosa, hemiselulusa, lignin dan ekstraktif.
Untuk memperoleh hasil yang maksimal maka perlu dilakukan penelitian
komposisi kimia Eucaliptus pada beberapa tingkat umur. Analisis yang dilakukan
pada penelitian meliputi penetapan kandungan pentosan yang menggunakan
prosedur Tappi Standart T 223 pada Eucaliptus spumur 4 tahun, 5 tahun, 6 tahun
dan 7 tahun. Hasil tanamancloning PT.Toba Pulp Lestari,Tbk Porsea. Hasil
penelitian menunjukan bahwa bertambahnya umur kayu Eucaliptus spcenderung
menaikan kandungan pentosan. Berdasarkan penentuan kadar pentosan tersebut
maka Eucaliptus sp dengan umur 4-5 tahun sangat baik digunakan sebagai bahan
baku pembuatan pulp. (Osloria, 2008)
Tujuan utama pembuatan pulpkayu adalah untuk melepaskan serat-serat yang
dapat dikerjakan secara mekanik atau kimia, atau dengan kombinasi kedua tipe
perlakuan tersebut.Pulp perdagangan yang umum dapat dikelompokan menjadi
tipe-tipe kimia, semikimia, kimia mekanik, dan mekanik. Pembuatan pulp secara
kimia adalah proses dalamana lignin dihilangkan samasekali sehingga serat-serat
kayu mudah dilepaskan pada pembongkaran dari bejana pemasak (digester) atau
paling tidak setelah perlakuan mekanik lunak. Hampir semua produksi pulp kimia
didunia masih di dasarkan pada proses-proses sulfit dan sulfat (sjostrom, 1995)
2.5.2 Pembuatan pulp secara Mekanik
Salah satu faktor yang penting dalam pembuatan pulp secara mekanik adalah
kebutuhan energi.Industri pengasahan dan proses-proses penggilingan semakin
Universitas Sumatera Utara
banyak yang ditentukan dengan kriteria tertentu. Tetapi konsumsi energi tidak
dapat disebut tanpa memandang kualitas pulpyang dihasilkan.
Pada proses pembuatan pulp secaramekanik, dilakukan tanpa perlakuan kimia.
Prosesini memiliki keunggulan antara lain memberikan hasil yang tinggi tetapiitu
membutuhkan energi yang lebih besar. Pulp-pulp mekanik lebih banyak
diproduksi kayu-kayu lunak. Pada proses pembuatan secara mekanik ini
kandungan lignin dan zat-zat lain masih tinggi.
2.5.3 Pembuatan Pulp Secara Semikimia
Proses pembuatan pulp secara semikimia pada dasarnya ditandai dengan
perlakuan kimia yang didahului dengan tahap penggilingan secara mekanik.
Proses semikimia yang penting adalah proses semikimia sulfit
netral
(NSSC=Neuro Sulfite Semi Chemical)yang telah digunakan secara luas di
Amerika Serikat sejak 1926, dan didalam 20 tahun terakhir juga telah digunakan
di Eropa dan banyak negara lain diseluruh dunia (Cronert 1966;Marteny 1980).
Keuntungan keuntungan umum dari proses NSCC atau proses semikimia sulfit
netral adalah persyaratan-persyaratan yang rendah mengenai kualitas dan spesies
kayu, rendemen tinggi, pemakaian bahan kimia relatif rendah pada kandungan
sisa lignin tertentu, investasi modal yang rendah dan unit-unit produksi kecil yang
menguntungkan bila dibandingkan dengan pembuatan pulp secara kimia penuh.
Cara semikimia ini lebih sesuai untuk bahan baku jenis kayu keras, dan hasil pulp
yang diperoleh sekitar 60-70% dari berat kering bahan baku.
Universitas Sumatera Utara
2.5.4 Pembuatan Pulp Secara Kimia
Pembuatan pulp secara kimia adalah proses pembuatan pulp dengan menggunakan
bahan kimia sebagai bahan utama untuk melarutkan bagian-bagian kayu yang
tidak diinginkan, sehingga pulp berkadar selulosa tinggi. Pulp yang dihasilkan
mudah diputihkan dan umumnya dilakukan untuk menghasilkan jenis pulp
tertentu seperti untuk tissue, kertas cetak, dan lain-lain.
Pada proses pembuatan pulp secara kimia digunaka Natrium Hidroksida bahan
kimia pemasak utama. Ada tiga macam pembuatan pulp secara kimia yaitu :
1. Proses Sulfit
Pada dasarnya, pembuatan pulp sulfit masih didasarkan pada penemuanpenemuan tua, meskipun beberapa modifikasi pembaruan dan perbaikan
teknik-teknik telah dilakukan. Keberhasilan terakhir selama tahun 1950-an
berkenaan dengan penggunaan yang disebut basa-basa yang larut, yang
penggantian Kalsium dengan Magnesium, Natrium atau Amonium yang
memberikan jauh lebih banyak keluwesan dalam pengaturan kondisi
pemasakan, yang memperluas baik bahan dasar yang digunakan maupun
produksi tipe-tipe pulp yang berbeda.
Keuntungan-keuntungan proses sulfit yang telah diketahui terhadap pulp kraft :
a. Rendemen yang lebih tinggi pada bilangan kappa tertentu, yang
mengakibatkan kebutuhan kayu lebih rendah.
b. Derajat putih pulp yang tidak dikelantang lebih tinggi.
c. Keluwesan yang lebih tinggi dari pengelantangan tanpa klor.
Universitas Sumatera Utara
d. Persoalan pencemaran sedikit.
e. Biaya instalasi lebih rendah.
f. Keluwesan lebih tinggi dalam rendemen dan kualitas pulp.
2. Proses Soda
Pembuatan pulp pada proses soda digunakan Natrium Hidroksida sebagai
lindi pemasak dan lindi bekas yang dihasilkan dipekatkan dengan
carapenguapan dan dibakar. Leburan, yang terdiri atas Natrium Karbonat,
diubah kembali menjadi Natrium Hidroksida. Karena Natrium Karbonat
digunakan untuk imbuhan, maka proses pemasakan dinamakan proses
soda.
3. Proses sulfat (kraft)
Kraft pulping adalah metode pembuatan pulp yang paling umum, dan
modifikasi dalam lignin telah diteliti secara rinci.Termasuk kraft pulping
pada kayu Eukaliptus. Residual lignin sebelum proses pemutihan dan
lignin dari cairan liquor dianalisis pada kandungan pulp kayu
Eukaliptus.Telah dilaporkan residual lignin pada kayu Eukaliptus relatif
rendah berkisar 30% kraft pulp yang belum diputihkan dan bahkan lebih
rendah pada nilai-nilai setelah pemutihan.Tetapi lignin-lignin diperoleh
pada kemurnian tinggi dan mempertahankan struktur kimia yang tidak
berubah. (David Ibarra,Lignin Modification During Eucalyptus globulus
Kraft PulpingFollowed by Totally Chlorine-Free Bleaching,2007)
Pembuatan pulp kraft dilakukan dengan larutan yang terdiri dari
Natrium Hidroksida dan Natrium Sulfida, yang dinamakan “lindi putih”.
Universitas Sumatera Utara
Saat ini proses sulfat tidak hanya merupakan proses pembuatan pulp
alkalis yang utama untuk kayu, tetapi sekaligus juga merupakan proses
pulp yang paling penting. Pernyataan pertama terutama didasarkan pada
kenyataan bahwa pulp kraft (kraft dalam bahasa jerman dan swedia berarti
kekuatan atau tenaga) diperoleh dalam rendemen yang lebih tinggi dan
dengan sifat-sifat yang lebih unggul bila dibandingkan dengan pulp soda.
Yang menjadi target dalam proses ini adalah untuk memisahkam seratserat yang terdapat dalam kayu secara kimia dan melarutkan sebanyak
mungkin lignin yang terdapat pada dinding-dinding serat.Pada proses
pembuatan pulp kimia, proses kraft memberikan hasil delignifikasi tinggi
sehingga rendemen dan viskositasnya tinggi, kekuatan pulp tinggi, lebih
toleran terhadap variasi jenis bahan baku, kualitas kayu, ekstraktif,
menghasilkan produk samping yang bernilai, dan bahan pemasak dapat
diproses kembali. Oleh karena itu, proses kraft lebihdisukai dibandingkan
proses
soda.Sampai
saat
ini
proses
kraft
masih
mendominasi
prosespulping kimia dengan kekuatan pulp tinggi diseluruh dunia. (Widya
Fatriasari dan Lucky Risanto,Perbedaan Konsentrasi Bahan Pemasakdan
Tahap Pemutihan, Vol 14)
Keuntungan-keuntungan utama pembuatan pulp sulfat, yaitu :
a. Tuntutan yang benar tehadap spesies kayu dalam kualitas kayu, termasuk
semua tipe kayu lunak dan kayu keras, bahkan dalam campuran, dan
toleransi terhadap jumlah ekstraktif yang tinggi maupun bagian kayu yang
besar dan sisa-sisa kulit.
Universitas Sumatera Utara
b. Waktu pemasakan yang pendek.
c. Pengelolahan limbah cairan pemasak yang telah mantap, termasuk
pemulihan bahan-bahan kimia dalam pembuatan pulp, pembangkit panas
proses dan produksi hasil samping yang berharga seperti minyak tall dan
terpentin dari spesies pinus.
d. Sifat-sifat kekuatan pulp yang baik. (fengel,D.1995)
2.6 Faktor yang Mempengaruhi Mutu Pulp
Mutu pulp dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor
yaitu :
1. Panjang Serat
Panjang serat akan mempengaruhi kekuatan kertas, dimana kekuatan kertas tak
begitu penting, misalnya untuk kertas tulis sehingga dapat terdiri dari sebagian
besar serat pendek. Namun demikian perlu pencampurannya dengan serat
panjang, hal ini penting agar lembaran yangterbentuk dapat lancar berjalan diatas
mesin kertas tanpa terputus-putus. Klasifikasi panjang serat
menurut Klemm sebagai berikut :
- Serat panjang : 2,0 – 3,0 mm
- Serat sedang : 1,0 – 2,0 mm
- Serat pendek : 0,1 – 1,0 m
2. Kadar Selulosa
Universitas Sumatera Utara
Selulosa merupakan komponen kayu yang terbesar, yang dalam kayu jumlahnya
mencapai hampir setengahnya. Sellulosa merupakan polimer linier dengan berat
molekul tinggi yang tersusun seluruhnya atas D glukosa sampai sebanyak 14.000
satuan yang terdapat sebagai berkas-berkasterpuntir mirip tali, yang terikat satu
sama lain oleh ikatan hydrogen
3. Kadar Abu dan kadar Silika (SiO2)
Adanya abu dalam pulp akan menyebabkan menurunnya kualitas pulp, sedangkan
adanya silikat dalam abu yang tinggi akan mengakibatkan pergerakan di dalam
digester. Kadar abu pada pulp diperkirakan sebesar 8 – 12 % untuk bahan baku
non-kayu.
4.Kadar Lignin
Lignin menyebabkan pulp berwarna gelap. Pada proses pembuatan pulp, kadar
lignin harus rendah. Apabila kadar lignin pada tanaman tinggi, maka zat pemutih
yang ditambahkan pada proses bleaching akan cukup banyak. Pulp akan
mempunyai sifat fisik yang baik apabila mengandung sedikit lignin. Hal ini
dikarenakan lignin bersifat menolak air dan kaku, sehingga menyulitkan dalam
proses penggilingan. Kadar lignin pulp pada bahan baku kayu 20-35%, sedangkan
pada bahan baku non kayu kadarya lebih kecil lagi.(Abdullah Shaleh,Pengaruh
Konsentrasi Pelarut, Temperatur Dan Waktu Pemasakan Pada Pembuatan Pulp,
Vol 16, No 3)
2.7 Proses Pembuatan Pulp
Universitas Sumatera Utara
2.7.1 Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan dalam pembuatan pulp adalah:
1. Chips
Chips merupakan potongan-potongan log yang kecil yang berukuran
antara 5-35 mm. kualitas chips yang akan dipakai sebagai bahan baku
dalam pemasakan merupakan hal yang paling penting untuk
diperhatikan
operasi
keseluruhan
pabrik
pulp,
dimana
akan
berpengaruh terhadap kualitas pulp yang dihasilkan. Kayu yang akan
digunakan sebagai chips terbagi kedalam 2 jenis yaitu hard wood dan
soft wood. Kayu jenis soft wood ini menghasilkan pulp yang lebih kuat
dibanding kayu jenis hard wood karena memiliki serat-serat yang lebih
panjang dan lebih lentur dibandingkan dengan serat yang terdapat pada
kayu hard wood.
2. White Liquor
White liquor merupakan bahan kimia utama pada proses pemasakan,
dengan komposisi bahan kimia kaustik soda (NaOH), Natrium
Karbonat (Na 2 CO 3 ) dan Natrium Sulfida (Na 2 S). Natrium Sulfida
sangat
penting karena dapat
mengurangi kerusakan selulusa,
mempercepat hilangnya lignin serta memperbaiki kualitas pulp.Lindi
putih atau white liquor yang di alirka ke digester berasal dari white
liquor tank. Cairan ini diperoleh dari bagian recauztisizing yang
menghasilkan lindi putih dengan cara mereaksikan lindi hijau (green
liquor) dengan kapur (lime) yang berasal dari lime kiln.
Universitas Sumatera Utara
3. Black liquor
Merupakan cairan pemasak yang mendukung fungsi dari white liquor
atau lindi putih.Black liquor ini digunakan sebagai make up dari white
liquor karena black liquor merupakan cairan hasil dari pencucian
bubur pulp pada bagian washing, dimana cairan bekas pencucian ini
mengandung lignin (senyawa organik) dan soda (senyawa anorganik)
yang merupakan sisa dari white liquor yang digunakan untuk
memasak. (Suhunan,2003)
2.7.2 wood preparasi
PT.Toba Pulp Lestari,Tbk mengolah log yang tidak berkulit maupun yang
berkulit,log yang tidak berkulit dimaksudkan bahwa log tersebut telah di kuliti di
sektor.untuklog yang masih berkulit, logdiangkut menuju debarking drum atau
drum tempat kulit kayu akan dibersihkan. setelah bersih, log dicuci di
washingstation untuk membersihkan pasir-pasir yang menempel pada log.,
kemudian log yang sudah bersih masuk kedalam magnet sperator untuk menarik
logam-logam yang terikut, lalu log dipotong-potong dengan menggunakan alat
chipper. Chip yang sudah dipotong lalu discreening kembali untuk menyesuaikan
ukuran chip yang sama, chip yang lolos screening akan disimpan didalam chipp
pile atau penampungan chip. Chip yang melebihi ukuran akan di screening
kembali, sedangkan untuk ukuran yang terlalu kecil akan di cincang oleh pallman
chipper untuk manjadi bahan bakar pada multifuel boiller. Untuk pengolahan log
yang tidak berkulit sama saja hanya tidak melewati debarking drum atau tepat
pengulitan log.
Universitas Sumatera Utara
PT.Toba Pulp Lestari,Tbk menguliti log di sektor karena memiliki keuntungan
sebagai berikut :
1. kulit-kulit dapat menjadi nutrisi bagi tanaman di sektor.
2. loglebih cepat kering karena disimpan di sektor selama 45 hari tanpa kulit.
3. biaya pengangkutan lebih murah untuk log yang sudah kering.
2.7.3 Proses Pemasakan
Digester merupakan bejana yang digunakan untuk memasak yang akan
menghasilkan bubur pulp. PT.Toba Pulp Lestrai, tbk memiliki 14 buah digester
dimana hanya 12 digester yang di gunakan sebagai bejana pemasakan dan 2
digester lagi difungsikan sebagai tempat pemasakan Liquor. Chips dimasukan
kedalam digester melalui conveyor, kemudian chips dimasukan ke digester
masing-masing ¾ dari bagian digester atau sekitar 70 – 75 ton. Dari heater
dimasukan steam panas sampai 1700C.kemudian diturunkan pressure atau tekanan
sampai 45 barr dan dimasukan cairan pemasak berupa white liquor dan black
liquor yang merupakan cairan dari sisa-sisa pemasakan.
Setelah itu ditambahkan lagi steam panas sampai 1700C, kemudian dipompakan
ke MD steam. Dari MD steam dialirkan melalui dua jalur yaitu jalur atas dan jalur
bawah, setelah itu dipompakan lagi dari awal sampai akhir. Tekanan didalam
digester harus dijaga 8 barr, untuk mengalirkan pulp yang sudah masak dari
digester ke blow tank tanpa memerlukan pompa maka tekanan harus diturunkan
sampai 0 barr. Digester dan pemanas liquor berjalan secara sirkulasi sampai chips
Universitas Sumatera Utara
didalam digester memenuhi H-faktor dan Kappa Number lalu pulp dapat dialirkan
kedalam blow tank.
Faktor-faktor yang mempengaruhi prosesdelignifikasi adalah:
1. Waktu pemasakan, dipengaruhi oleh lignin semakin besar konsentrasi
lignin semakin lama waktu pemasakan dan kisaran waktu pemasakan
antara 1- 4 jam.
2. Konsentrasi larutan pemasak, jika kadarlignin besar maka konsentrasi
larutan pemasak juga harus besar.
3. Pencampuran bahan, dipengaruhi oleh pengadukan.Dengan pengadukan,
akan dapat meratakan larutandengan bahan baku yang akan dipisahkan
ligninnya.
4. Perbandingan larutan pemasak dengan bahan baku,didasarkan pada
perbandingan larutan pemasakdengan bahan baku. Semakin kecil
perbandinganlarutan pemasak dengan bahan baku maka ligninyang
didegradasi akan kecil juga.
5. Ukuran bahan, semakin besar ukuran bahan makasemakin lama waktu
prosesnya.
6. Suhu dan Tekanan, semakin besar suhu dan tekanan maka semakin cepat
waktu prosesnya, kisaransuhunya antara 100 oC - 110 oC dan untuk
tekanannya 1 atm.(Jurnal Teknik Kimia Vol.5, No.2, 2011)
2.7.4 Pencucian Dan Penyaringan (Washing Dan Screening)
Tahap selanjutnya merupakan pencucian dengan tujuan untuk memisahkan cairan
sisa hasil pemasakan dan mengurangi dampak terhadap lingkungan. Washing
dilakukan untuk memisahkan serat dari kotoran-kotoran.Pada washing dindingdindingnya dilengkapi vacum sehingga pulp dapat menempel pada dinding
Universitas Sumatera Utara
washer dan terus berputar melewati air dibawah drum sehingga pulp tercuci.
Proses washing berlangsung dengan empat proses pencucian, air dari evaporator
akan mengalir pada washer 3 lalu mengalir ke washer 2 dan washer 1 sehingga
pada washer 1 terkandung air yang paling pekat (Black Liquor).Sementara itu, air
dari washer4 berasal dari filtrat yang kemuadian mengalir menuju washer 1.
Kemudian pulp dicuci dari washer 1 sampai washer 4 dengan prinsip yang sama.
Pada proses pencucian ini, tingkat brightness mencapai 40%. Proses selanjutnya
pulp disaring (screening) untuk memisahkan bubur pulp dari
kotoran-kotoran yang tidak larut dalam air, yang tidak dapat dilakukan oleh proses
washing.
2.7.5Pengelantangan (Bleaching)
Proses bleaching merupakan lanjutan dari proses pemasakan yang
dimaksudkan untuk memperbaiki brightness (keputihan) dan kemurnian bubur
pulp. Hal ini dilakukan dengan menghilangkan dan melunturkan bahan pewarna
yang tersisa pada bubur pulp. Proses utama pada bleaching adalah penghilangan
lignin, karena ignin yang tersisa adalah zat yang paling dominan mewarnai pulp.
Oleh karena itu, harus ada hubungan antara kadar lignin dalam bubur
pulp
sebelum pemutihan dengan jumlah bahan pemutih yang diperlukan. Bahan kimia
yang digunakan dalam proses bleaching yaitu Natrium Hidroksida (NaOH),
Oksigen (O 2 ), klorin dioksida (ClO 2 ) dan hidrogen peroksida. (Suhunan, 2003)
Proses pulping merupakan proses pelarutan lignin (delignifikasi). Proses
organosolv dapat digambarkan sebagai suatu proses delignifikasi pada suhu
pemasakan pulp dengan menggunakan pelarut organik.Penggunaan lignin saat ini
Universitas Sumatera Utara
masih sangat terbatas, ini disebabkan oleh struktur kimia lignin dan kelarutannya.
Lignin tidak larut dalam air, larutan asam serta larutan hidrokarbon dan hanya
larut dalam alkali encer dan beberapa senyawa organik. Sifat lignin tersebut dapat
diubah melalui modifikasi struktur kimia lignin misalnya dengan cara sulfonasi
lignin menjadi senyawa garam lignosulfonat. Produk produk garam Lignosulfonat
dapat berupa ammonium lignosulfonat, kalsium lignosulfonat , Natrium
lignosulfonat dan seng lignosulfonat.(Michael Lim, Eric Wirtanto, Zuhrina
Masyithah.2012.Kajian Karakteristik Dan Pengaruh Nisbah Pereaksi, pH Awal
Reaksi Dan Suhu Reaksi Terhadap Berat Rendemen Natrium Lignosulfonat.
Jurnal Teknik Kimia USU, Vol. 1, No. 1)
2.7.6 Mesin Pencetakan
Pulp machinedigunakan untuk mengubah bubur pulp dari area bleaching menjadi
lembaran-lembaran pulp dimana terjadi pengambilan air sebanyak mungkin tanpa
merusak struktur serat pulp.sekitar 90% air diserap sehingga diperoleh lembaranlembaran pulp dengan kekeringan lebih kurang 10%. Pulp machine dibagi
kedalam 6 bagian:
1. Bleach screening yaitu untuk memisahkan pulp dari kotoran-kotoran
2. Wire fourdriner yaitu untuk mencetak bubur pulp menjadi lembaran
pulp
3. Press section yaitu untuk memadatkan lembaran pulp dengan cara di
press
4. Dryer yaitu untuk mengeringkan lembaran pulp
Universitas Sumatera Utara
5. Cutter layboy yaitu untuk proses pemotongan lembaran pulp dengan
ukuran tertentu.
6. Bailing line yaitu untuk penataan lembaran pulp menjadi bate dan unit
setelah lembaran pulp dibungkus dan diikat menggunakan kawat
selanjutnya dikirim ke pelanggan.
2.8 Tahapan Proses Pemutihan
Warna pada pulp yang belum diputihkan umumnya disebabkan oleh kandungan
lignin yang masih tersisa. Penghilangan lignin lebih banyak pada proses
pemasakan, tetapi akan mengurangi hasil yang banyak sekali dan merusak serat
sehingga menghasilkan kualitas pulp yang rendah. Pada normalnya, proses
penghilangan lignin adalah melarutkan pulp kebentuk yang larut dengan air.
Penghilangan bentuk-bentuk lignin merupakan kehilangan sebagian dari hasil
proses pemutihan, yang mana ini adalah diantara 5% sampai dengan 10%(dihitung
dari mulai pulp yang telah selesai dimasak), tergantung pada metoda pemasakan
dan sasaran tingkat keputihan pada pulp.
Pengurangan kandungan lignin didalam pulp juga merupakan faktor lain
yang penting dalam proses pemutihan. Lignin pada pulp kelihatan pada berbagai
macam bentuk tergantung pada kondisi-kondisi prosespulp yang berlangsung.
Lignin ini sangat reaktif yang berarti bahwa ini mudah dipengaruhi oleh bahan
kimia seperti Klorin, HidrogenPeroksida dan NaOH, kemudian molekul terurai
menjadi partikel-partikel yang lebih kecil yang dapat larut didalam air dan dapat
dihilangkan dari pulp.Tahap pemutihan dengan klorin dioksida menghasilkan
tingkat keputihan yang tinggi pada pulp.Keuntungan pada perlakuan ini adalah
bahwa Klorin Dioksida dapat menghancurkan lignin tanpa merusak selulosa.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3. Gambar skematis model dasar delignifikasi
2.8.1 Tahap Klorinasi (D0)
Pada tahap klorinasi, lignin diklorinasi menjadi klorolignin (yang akan
menjadi terlarut pada tahap ekstraksi), sehingga proses delignifikasi terjadi.
Peningkatan
brightnesssetelah melalui tahap-tahap klorinasi ekstraksi alkali
sangatlah kecil. Oksigen juga dipergunakan pada tahap ekstraksi dan terutama
digunakan pada proses delignifikasi. Tahap pemutihan dengan Klorin dioksida
menghasilkan tingkat keputihan pulp yang tinggi.Keuntungan dengan perlakuan
ini adalah bahwa Klorin Dioksida menghancurkan lignin tanpa merusak
selulosa.Klorin bereaksi dengan lignin secara oksidasi dan substitusi. Rekasi ini
mengeluarkan lignin dan oleh karena itu, beberapa akan larut dalam tahap
klorinasi.
Oksidasi : Cl2 + pulp
(Lignin teroksidasi) + pulp bersih
Universitas Sumatera Utara
Selanjutnya dicuci dan disaring untuk memisahkan cairan kimia dan kandungan
lignin dari pulp selanjutnya pulp dikirim ke tahap pengelantangan berikutnya.
2.8.2 Tahap Ekstraksi Oksidasi (Eop)
Tahap kedua pada bleaching plant merupakan tahap pemurnian dari tahap
klorinasi. Tujuan utama pada penambahan alkali (NaOH) pada tahap ekstraksi
adalah melarutkan komponen-komponen penyebab warna
yang kemungkinan
besar larut dalam larutan alkali (NaOH). Kelarutan klorinat dan lignin yang
teroksidasi, dan komponen-komponen warna lain yang meningkatkan tingkat
keputihan dalam tahap pemutihan selanjutnya.
Proses oksidasi kimia seperti klorin dioksida, peroksida, yang digunakan
setelah tahap ekstraksi, merupakan bahan-bahan kimia yang mahal, konsumsi
bahan kimia tersebut akan menjadi tinggi jika tidak ada tahap ekstraksi yang
mengeluarkan lignin dan beberapa hemiselulosa dari pulp. Klorolignin yang tidak
larut dalam air panas dan media asam larut dalam larutan alkali (NaOH) pada
temperatur yang rendah.Pada temperatur yang lebih tinggi, hemiselulosa larut,
sehingga menyebabkan kehilangan produksi pulp untuk golongan kertas
parameter-parameter proses oksidasi ekstraksi yaitu temperatur, pH, brightness
dan viscosity. Bahan kimia yang digunakan pada proses ekstraksi oksidasi adalah
NaOH, H 2 O 2, dan O 2 .
NaOH + H 2 SO 4
Na 2 SO 4 + H 2 O
Na 2 SO 4 + H 2 O 2 Na 2 O 2 + H 2 SO 4
Pengujian viscositas dilakukan untuk menentukan kekuatan yang dimiliki
oleh pulp, pengujian mengevaluasi derajat polimerisasi daripada selulosa atau
Universitas Sumatera Utara
dengan kata lain degradasi serat selulosa. Tingkat keputihan yang lebih tinggi
dihasilkan pada tahap pemutihan/oksidasi berikutnya dan ekstrasi kappa lebih
rendah dapat dicapai jika temperatur ekstraksi dijaga pada suhu 800C. tingkat
keputihan juga harus mencapai 80-85% sesuai standart ISO dan akan bekerja
secara maksimal pada pH 10-11.
2.8.3 Tahap Klorin Dioksida (D1)
Proses pemutihan tahap III dimana pulp dari tahap II diputihkan kembali
untuk mendapatkan tingkat keputihan yang diinginkan, dengan menggunakan
bahan kimia Klorin Dioksida yang direaksikan pada temperatur 800C. selanjutnya
dicuci dan disaring untuk memisahkan cairan kimia dan kandungan lignin dari
pulpnya. Klorin Dioksida adalah suatu bahan pemutih yang akan berpengaruh
terhadap lignin dan memberikan tingkat keputihan yang tinggi pada pulp tanpa
memperlemah kekuatannya.
2.8.4 Tahap klorin dioksida (D2)
proses pemutihan tahap keempat dimana prosesnya sama dengan tahap
ketiga dimana pulp dari tahap Klorin Dioksida diputihkan kembali supaya
mencapai target brightness yang lebih tinggi dari tahap III dan bahan kimia yang
digunakan adalah CLO 2 pada temperatur 800C selanjutnya di cuci dan disaring
untuk memisahkancairan kimia dan kandungan lignin dari pulpnya temperatur
yang optimum untuk pemutihan tahap ini adalah 800, jika temperatur lebih rendah
daripada ini, klorin yang dikomsumsikan tidak mencukupi untuk mencapai
brightness 89% sesuai standart ISO. Dan jika temperatur dinaikan melebihi 800C
Universitas Sumatera Utara
secara substansial, reaksi akan sangat dapat cepat terjadi dan memiliki resiko
terhadap semua pemakaian klorin dioksida sebelum reaksi berakhir yang disertai
dengan pengembalian warna.
2.9. Variabel-variabel Proses pada Pemutihan
1. Kekentalan
Keefektifan proses ekstraksi tergantung pada konsentrasi alkali yang
digunakan. Suatu pulp dengan konsistensi yang tinggi maka akan diberikan
konsentrasi alkali yang lebih tinggi pada penerapan bahan kimia yang diberikan.
Pada konsistensi yang lebih tinggi sedikit uap air yang dibutuhkan untuk
memanaskan pulp untuk menaikan temperatur.
2.temperatur
Brightness yang lebih tinggi dihasilkan pada tahap pemutihan oksidasi
berikutnya dan ekstraksi, kappa lebih rendah dapat dicapai jika temperatur
ekstraksi dijaga pada suhu 65-700C.temperatur di atas 700C tidak menjunjukan
adanya hasil-hasil yang menguntungkan.
3. waktu reaksi
Bilangan kappa berkurang dengan suatu kenaikan terhadap waktu reaksi
pada saat parameter-parameter lainnya dijaga.Hal ini secara terus menerus
berkurang setelah suatu reaksi dengan waktu yang sangat lama. Ada dua bentuk
reaksi untuk menghilangkan lignin, sebuah tahap awal delignifikasi yang sangat
cepat diikuti dengan sebuah akhir delignifikasi yang lambat. Masing-masing
Universitas Sumatera Utara
mereka disebut eliminasi lignin yang bersifat mudah dan eliminasi lignin dengan
cara lambat.
4. brightness
Ketika lignin sudah dikeluarkan dari pulp pada proses pemutihan
dengan oksigen, brightnessakan meningkat. Hal ini umumnya disebabkan oleh
delignifikasi dan bukan proses penghilangan lignin. Alat ukur brightness
dinamakan elrephometer.
5. pH
Ketika pulp yang dicuci diklorinasi, pH dengan cepat turun lebih rendah
dari 2 sebagai akibat pemakaian klorin yang dihasilkan HCl. pH memiliki
pengaruh yang besar pada proses eliminasi lignin secara khusus terhadap
degradasi kandungan pulp.pulp dengan pH 2 keluar dari menara klorinasi masuk
kemenara ekstraksi oksidasi. Dimenara ekstraksi kandungan lignin dan ekstraktif
kayu harus dihilangkan semaksimal mungkin.Dengan penambahan caustik soda
pH 2 dinaikan hingga pH berkisar antara 10-11. Penghilangan lignin dan ekstraktif
tidak akan sempurna dengan pH dibawah 10, akan tetapi dengan pH lebih besar
dari 11 akan mendegradasi serat selulosa.
6. Pengadukan
Ketika lignin sudah dikeluarkan dari pulp pada proses pemutihan
dengan oksigen, tingkat keputihan akan meningkat. Hal ini umumnya disebabkan
oleh delignifikasi, dan bukan proses penghilangan
lignin. Tujuan dari
pengadukan ini adalah untuk mendistribusikan bahan-bahan kimia yang
Universitas Sumatera Utara
ditambahkan secara merata.Pengadukan yang tidak baik dapat menghasilkan
tingkat keputihan yang tidak merata.
Universitas Sumatera Utara