PEMBUATAN KERTAS DARI TEBU

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang dan Masalah

Penggunaan kertas di dunia saat ini telah mencapai angka yang sangat tinggi. Menyikapi hal ini pemerintah berencana menjadi produsen pulp dan kertas terbesar dunia (Syafii, 2000). Permasalahannya adalah, produsen pulp dan kertas di tanah air pada umumnya menggunakan kayu hutan sebagai bahan baku. Simajuntak (1994) mengemukakan bahwa 90% pulp dan kertas yang dihasilkan menggunakan bahan baku kayu sebagai sumber bahan berserat selulosa. Dapat diprediksikan bahwa akan terjadi eksploitasi hutan secara besar-besaran apabila kelak Indonesia menjadi Produsen pulp terbesar di dunia.Terganggunya kestabilan lingkungan menjadi dampak yang perlu mendapat perhatian khusus. Untuk mengatasi hal ini pemerintah harus mencari alternatif penggunaan kayu hutan sebagai bahan baku pembuat pulp dan kertas.

Pulp diproduksi dari bahan baku yang mengandung selulosa. Baskoro (1986) Mengatakan bahwa ampas tebu (bagase), limbah dari batang tebu setelah dilakukan pengempaandan pemerasan,secara umum mempunyai sifat serat yang hampir sama dengan sifat serat kayu daun lebar. Berdasarkan pustaka (Paturau, 1982), komponen utama ampas tebu terdiri dari serat sekitar 43-52%, dan padatan terlarut 2-3%. Panjang serat 1,43 mm dan nisbah antara panjang serat dangan diameter 138,43 (Baskoro,1986). Lampung memiliki pabrik pengolahan tebu menjadi gula yang menghasilkan ampas tebu (bagase) sebagai limbah pengolahan, tetapi menurut pengamatan bagase yang dihasilkan belum dapat dimanfaatkan secara optimal sehingga keberadaannya yang menggunung menjadi faktor yang perlu dipertimbangkan.

Proses pembuatan pulp pada umumnya menggunakan proses kimia, yaitu proses soda, sulfat (kraft), sulfit, dan organosolv. Hasil penelitian mengenai pembuatan pulp dengan proses soda-antraquinon dengan bahan baku serbuk menunjukkan reaksi yang baik dalam rendemen maupun sifat lain dari pulp yang dihasilkan. Namun produksi pulp secara kimia menimbulkan pencemaran yang cukup serius karena hasil samping yang diproduksi. Polutan atau limbah utama yang dihasilkan adalah komponen gas yang mengandung senyawa sulfur dan klor yang dihasilkan dari proses kraft atau sulfit dengan larutan pemasak Na2S atau NaHSO2 (Simanjutak, 1994).

Dengan keluarnya larangan pemerintah dalam investasi baru dibidang industri menggunakan klorin dan kepada industri yang terlanjur menggunakannya secara bertahap akan disingkirkan (Suara Pembaruan, 3 Mei 1994 dalam Simanjutak, 1994), membuat industri pulp dan kertas dalam kondisi terancam. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian tentang penggunaan bahan-bahan organik dalam produksi pulp dan kertas. Penggunaan pelarut organik sebagai bahan pemasak pulp disebut dangan proses organosolv (Young dan Akhtar, 1998). Penggunaan asam asetat sebagai pelarut organik diebut dengan proses acetosolv.

Proses acetosolv dalam pengolahan plp memiliki beberapa keunggulan, antara lain: bebas snyawa sulfur, daur ulang limbah dapat dilakukan hanya dengan metode penguapan dengan tingkat kemurnian yang cukup tinggi, dan nilai hasil daur ulangnya jauh lebih mahal dibanding dengan hasil daur ulang limbah kraft (Simanjutak, 1994). Lebih dari itu Aziz dan Sarkanen (1989) menguatkan pernyataan tersebut dengan mengatakan bahwa rendemen pulp lebih tinggi, pendauran lindi hitam dapat dilakukan dengan mudah, dapat diperoleh hasil samping berupa lignin dan furfural dengan kemurnian yang relatif tinggi, dan ekonomis dalam skala yang relatif kecil. Nimz dan Casten (1984 dalam Muladi, 1992), yang mempatenkan proses pulping dengan menngunakan asam asetat terhadap kayu atau tanaman semusim ditambah sedikit garam asam sebagai katalisator, menyebutkan bahwa keuntungan dari proses acetosolv adalah bahwa bahan pemasak yang digunakan dapat diambil kembali tanpa adanya proses pembakaran bahan bekas pemasak. Selain itu proses tersebut dapat dilakukan tanpa menggunakan bahan-bahan organik.

Berdasrakan keuntungan yang telah diuraikan maka penerapan proses pulping dengan menggunakan proses acetosolv perlu secepatnya diterapkan untuk mereduksi tingkat pencemaranlingkungan lebih lanjut dari pabrik-pabrik pengolahan pulp dan kertas. Namun penerapan proses acetosolv terhadap bagase belum banyak dilakukan, sehingga perlu dilakukan penelitian kondisi pemasakan proses organosolv mengingat keberadaan proses ini masih dalam tahap pengembangan terlebih masih jarangnya penelitian penerapan proses acetosolv terhadap bagase, khususnya di Indonesia.



II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bagase

Bagase adalah hasil samping industri gula yang merupakan residu berserat dari tanaman tebu (Saccharum officinarum) setalah dilakukan ekstraksi dan pengempaan (Casey, 1960). Menurut Baskoro (1986) bagase mempunyai komposisi yang hampir sama dengan komposisi kimia kayu daun lebar, kecuali kadar airnya. Misra (1980 dalam Baskoro, 1986) menyebutkan bahwa bagase terdiri dari tiga komponen, yaitu: (1) kulit (rind) yang meliputi epidermis, kortek, dan perisikel, (2) ikatan serat pembuluh, (3) jaringan dasar (parenkim) atau pith dengan ikatan yang tersebar tidak teratur. Berdasarkanpenelitian tentang dimensi serat, bagase yang dipakai untuk bahan baku pulp dan kertas oleh PT Kertas Leces, Probolinggo, rata-rata memiliki panjang serat 1,43 mm, diameter 10,33 nm, tebal dinding serat 0,68 nm, diameter lumen 8,51 nm, dan nisbah serat dengan diameter serat 138,43 (Baskoro,1986).

Pemisahan jaringan dasar merupakan langkah penting untuk meningkatkan kualitas bagase, sebagai bahan baku proses pulping (Ruwelih,1990). Secara umum disepakati bahwa pith (parenkim) harus dihilangkan dari bagase, jika kelak akan digunakan untuk produksi pulp kimia yang menghasilkan kertas dengan kualitas baik (Stephenson, 1951 dalam Baskoro 1986). Clark (1985) menyebutkan bahwa bagase mengandung 25%-35% pith yang terdiri dari sel-sel parenkim, jika tidak dihilangkan maka akan menyerap larutan pemasak kimia dan tidak diharapkan untuk kertas.

2.2 Selulosa

Selulosa merupakan komponen penting dari kayu yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan kertas. Selulosa, oleh Casey (1960), didefinisikan sebagai karbohidrat yang dalam porsi besar mengandung lapisan dinding sebagian besar sel tumbuhan. Winarno (1997) menyebutkan bahwa selulosa merupakan serat-serat panjang yang bersama hemiselulosa, pektin, dan protein membentuk struktur jaringan yang memperkuat dinding sel tanaman. Macdonald dan Franklin (1969) menyebutkan bahwa selulosa adalah senyawa organik yang terdapat paling banyak di dunia dan merupakan bagian dari kayu dan tumbuhan tingkat tinggi lainnya. Fengel dan Wegener 1995) menyatakan bahwa selulosa terdapat pada semua tanaman dari pohon bertingkat tinggi hingga organisme primitif seperti rumput laut, flagelata, dan bakteri.



III. BAHAN DAN METODE

3.1 Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan pulp adalah 24 kg bagase. Larutan pemasak yang digunakan adalah asam asetat glasial (konsentrasi 96%) sebanyak 168 L dan 72 L air.

Alat yang digunakan adalah oven, rotary digester, disintegrator, hidrolic screener, centrifuge, niagara heater hollander, canadian standar freeness, stock chest, alat pres lembaran pulp, ember, saringan kawat, alat pembentuk lembaran pulp, tearing tester, folding tester, dan brightness tester.


3.2 Pelaksanaan

3.4.1 Persiapan bagase

Proses pembuatan pulp dimulai dengan mencuci ampas tebu dan dijemur sampai kering, kemudian dihilangkan empulurnya dengan menumbuk ampas tebu sampai tinggal serat-seratnya (depithing), ditampi kemudian diambil 1000 g per satu kali masak.

3.4.2 Pemasakan pulp

Pemasakan dilakukan dengan pelarut asam asetat dan air (proses acetosolv). Sebanyak 1000 g ampas tebu dimasukkan ke dalam rotary digester (alat pemasak, gb. 4). Pemasakan menggunakan perbedaan konsentrasi asetat yang berbeda (100%,80%, dan 60%) dan nisbah larutan pemasak dengan bobot serpih bagase 8:1 dan 12:1. Suhu pemasakan maksimum 160 C dengan tekanan yang terjadi pada suhu tersebut, waktu tuju ke suhu maksimum 69-90 menit, waktu pada suhu maksimum 90 menit. Proses ini bertujuan untuk memisahkan selulosa dari lignin (delignifikasi) melalui proses hidrolisis.



3.4.3 Pencucian pulp

Pulp hasil pemasakn selanjutnya dicuci dengan menggunakan air. Proses ini bertujuan membebaskan pulp dari larutan pemasak. Pencucian dilakukan hingga pulp tidak mengandung lagi asam asetat yang ditandai dengan hasil cucian bening (Gambar 5).



3.4.4 Disintegrasi

Disintegrasi adalah proses yang bertujuan untuk memisahkan serat. Proses ini dilakukan dengan disintegrator yang memiliki prinsip kerja seperti blender. Pulp yang telah jenuh dimasukkan ke dalam disintegrator dengan menggunakan air sebagai media pemisahan serat. Disintegrasi dilakukan hingga pulp terurai menjadi serat-serat mandiri. Proses ini dilakukan selama 3-5 menit (Gambar 6).


3.4.5 Penyaringan pulp

Pulp disaring dengan menggunakan hidrolic screener. Hidrolic screener bekerja menyaring pulp yang telah menjadi serat-serat yang mandiri pada kisaran 80 mesh (Gambar 7). Setelah pulp tersaring, dikeringkan dengan memasukkan pulp teraring ke dalam centrifuge. Pulp hasil sentrifugasi ditimbang untuk ditentukan rendemennya.


3.4.6 Penggilingan pulp

Pulp digiling dengan menggunakan niagara beater hollander. Untuk membuat lembaran pulp dengan gramatur kurang lebih 60 g/m2 atau untuk setiap lembaran dengan diameter21,5 cm dibutuhkan pulp sebanyak 2,1783 g pulp kering oven.

Pulp sebanyak 234 g kering oven, ditambah air hingga mencapai 15,4 L kemudian dimasukkan ke dalam niagara beater hollander (Gambar 8). Mesin dijalankan selama15-20 menit. Uji derajat freeness pada waktu 0 menit dilakukan dengan mesin dalam keadaan beroperasi. Beri beban 5500 g dan uji kembali derjat freeness pada waktu yang dikehendaki (sesuai penelitian). Pengujian derajat freeness dilakukan secara duplo hingga pulp mencapai 200-300 derjat freeness. Setelah waktu giling dicapai, angkat beban dan ambil sampel untuk pengujian derajat freeness dan untuk pembuatan lembaran.

Pengujian derajat freeness dilakukan dengan mengambil 200ML suspensi pulp (setara dengan 3 g pulp kering oven) masukkan ke dalam gelas ukur dan tambahkan air sampai 1000ML. Masukkan ke dalam alat uji canadian standar freeness dan uji derjat freness-nya. Uji dilakukan secara duplo dengan menggunakan alat uji derajat freeness (Gambar 9).


3.4.7 Pembuatan lembaran

Lembaran pulp dibentuk pada derajat kehalusan 200-300 derajat freeness. Suspensi pulp sebanyak 1430 ML dimasukkan ke dalam stock chest (pengaduk), ditambahkan air sampai 10 L untuk10 lembaran pulp (Gambar 10). Bentuk lembaran dengan setiap pengambilan suspensi dari stock chest. Bentuk lembaran sampai suspensi dalam stock chest habis, yaitu 10 lembar pulp. Diagram alir keseluruhan proses pembuatan pulp dapat dilihat pada Gambar 11.



3.5 Pengamatan

Pengujian sifat fisik melipti ketahanan sobek, ketahanan lipat, dan sifat optik (derajat putih). Sampel yang akan diuji diambil dengan cara mengikuti aturan TAPPI T220 sp-96 (Gambar 12). Sebelum lembaran diuji sifat fisiknya, terlebih dahulu dilakukan conditioning dalam ruang uji dengan kelembaban nisbi 50+2% dan suhu 23+2 C (Gambar 13).


3.5.1 Rendemen pulp

Pulp hasil pemasakn (yang keluar dari centrifuge) ditimbang dalam keadaan basah (A g), kemudian diambil contoh pulp sebanyak B g dan dikeringkan dalam oven pada suhu 105 C selama 3 jam. Pengeringan diulang hingga dicapai bobot konstan selama 24 jam.
Rendemen dihitung dengan menggunakan rumus



Rendemen %= C/B xA x 100%
Bobot bagase kering


A=Bobot total pulp basah
B=Bobot contoh pulp basah
C=Bobot contoh pulp kering



3.5.2 Sifat ketahanan sobek

Ketahanan sobek adalah gaya yang diperlukan untuk menyobek lembaran kertas yang dinyatakan dalam gram gaya (gf) atau miliNewton (mN) yang diukur pada kodisi standar. Nilai ketahanan sobek dinyatakan dengan indeks sobek, yaitu ketahanan sobek dibagi dengan gramatur kertas (SNI 14-0436-1989). Pengujian ini dilakukan dengan menggunakan alat tearing tester (Gambar 14).

Ketahanan sobek dipengaruhi oleh tiga faktor yaitu: (1) jumlah total serat yang berpartisipasi dalam ketahanan fisik kertas, (2) panjang serat, (3) jumlah dan kekuatan ikatan antar serat (Casey, 1981). Panjang serat merupakan faktor penting dalam ketahanan sobek.

Ketahanan sobek (KS) = S x 9.807
Indeks sobek (Nm2/kg) = KS/G
S = Ketahanan sobek contoh uji
G = Gramatur (gr/m2)


3.5.3 Ketahanan lipat

Ketahanan lipat adalah angka yang menunjukkan berapa kalikertas tersebut dapat dilipat sampai putus pada kondisi standar (SNI 14-0491-1989). Pengujian ketahanan lipat dilakukan dengan menggunakan alat folding tester (Gambar 15). Menurut Casey (1981) ketahanan lipat adalah pengujian empiris yang mengukur jumlah lipatan yang dilakukan terhadap kertas sampai kekuatannya di bawah nilai standar (sampai kertas terbagi).

Ketahanan lipat adalah modifikasi penentuan ketahan kertas, tetapi hasilnya seacar dominan dipengaruhi oleh kemampuan lengkung kertas. Dalampengujian ini serat tidak terputus (rusak), tetapi ikatan serat akan berkurang secara bertahap yang menurunkan daya tahan kertas.




3.5.4 Derajat putih

Derajat putih adalah perbandingan antara intensitas cahaya biru dengan panjang gelombang 457 nm yang dipantulkan oleh permukaan lembaran pulp dengan cahaya sejenis yang dipantulkan oleh permukaan lapisan magnesium oksida (MgO) pada kondisi sudut datang cahaya 45 dan sudut pantul 0 serta dinyatakan dalam % GE (SNI 14-0436-1989). Derajat putih diukur denganalat brightness tester (Gambar 16). Nilai derajat putih pulp bisa langsung dibaca pada alat.