bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb

1. 1
Prarancangan Pabrik Pulp dari Corn Stover (Jerami jagung)
dengan Proses Organosolv
Postedon 4 April 2012 by buyunkch4n1490
Standar
Industri pulp dan kertas di Indonesia telah lama dikembangkan
untuk memenuhi kebutuhan kertas dalam masyarakat. Perubahan gaya
hidup serta penyesuaian akan perkembangan zaman menyebabkan
penggunaan kertas terus meningkat, baik kertas untuk kebutuhan
tulis/cetak maupun kebutuhan kertas untuk sanitasi, makanan/minuman
dan penunjang gaya hidup lainnya. Di Indonesia kebutuhan kertas pada
tahun 1997 mencapai 3 juta ton, dan diproyeksikan permintaan kertas
setiap tahunnya meningkat sekitar 25 persen.Guna menunjang kebutuhan
pulp dan kertas yang semakin meningkat maka pabrik kertas di Indonesia
perlu ditingkatkan baik kualitas maupun kuantitasnya. Peningkatan
kuantitas kertas tentunya diiringi dengan peningkatan kebutuhan akan
bahan baku dan bahan tambahan lainnya. Permintaan terhadap kertas
yang begitu tinggi inilah yang sempat menimbulkan kekhawatiran
terhadap masalah pelestarian hutan kayu sebagai bahan baku pembuatan
kertas. Selama ini, pembuatan kertas lebih banyak menggunakan pulp
yang berasal dari bahan baku kayu.
Perkembangan teknologi yang pesat dalam sektor industri menyebabkan
munculnya berbagai industri yang tujuannya adalah untuk memproduksi
dan mengolah bahan (yang bisa dimanfaatkan) menjadi bahan yang lebih
ekonomis dan bernilai tinggi. Sejumlah hasil penelitian memperlihatkan
adanya alternatif bahan baku bukan kayu yang dapat digunakan untuk
pembuatan kertas. Diantaranya tandan kelapa sawit, beberapa jenis
tanaman kelompok rumput-rumputan, serta sampah atau limbah
pertanian. Limbah pertanian dengan kandungan selulosa tinggi telah
banyak digunakan sebagai bahan baku kertas.
Berbagai pelarut organik seperti alkohol, amina, dan keton serta
asam, telah dipakai untuk melakukan fraksiona si lignoselulosa. Me dia
asam asetat dengan atau tanpa bantuan katalis diketahui telah dapat
memisahkan secara selektif selulosa, hemiselulosa dan lignin dari
berbagai biomassa seperti jerami, ampas tebu, kayu lunak dan kayu keras
(Auda, 2000).

2. 2
Pembuatan pulp dengan memakai pelarut asam asetat dan alkohol
(etanol) diharapkan dapat menghasilkan perolehan pulp yang memiliki
kandungan lignin rendah dan kandungan selulosa tinggi. Pengoptimalan
proses pembuatan pulp dapat dilakukan dengan memperhatikan kedua
reaksi yang mungkin terjadi yaitu reaksi delignifikasi dan degradasi
polisakarida (Kin, 1990).
Jenis – Jenis Proses
1. Proses Mekanik
Proses mekanik digunakan pada pembuatan kertas tingkat rendah yang
memiliki stabilitas warna rendah, seperti koran, kertas pembungkus dan
kertas karton. Pelepasan serat pada proses me kanis dilakukan dengan
penggerindaan dan penggerusan.
Beberapa cara pembuatan pulp secara mekanis adalah:
1. Stone Ground Wood Pulping (SGP) : Pada proses ini digunakan
batu gerinda untuk menguraikan bahan baku. Bahan baku kayu
digiling dan disemprotkan air. Rendemen yang diperoleh antara
93-98%. Kekuatan dan derajat putih pulp yang dihasilkan rendah.
Energi dan air yang diperlukan cukup banyak.
2. Refiner Mechanical Pulping (RMP) : Proses ini menggunakan
penggilingan dengan cakram untuk menguraikan bahan baku.
Bahan baku utama yang digunakan adalah kayu jarum karena
sifat fisik yang dihasilkan lebih baik dibandingkan pulp kayu asah,
sedangkan energi yang digunakan lebih rendah jika dibandingkan
dengan proses SGP.
3. Thermo Mechanical Pulping (TMP) : Proses ini juga menggunakan
penggilingan dengan cakram untuk menguraikan bahan baku.
Namun, perbedaan TMP dengan RMP adalah adanya proses
pemanasan sebelum penggilingan sehingga ikatan-ikatan yang
dibentuk lignin dilemahkan. Proses ini menyebabkan jumlah serat
panjang lebih banyak sehingga memiliki kekuatan yang lebih
besar. Perlakuan awal dengan pemanasan pada suhu tinggi
menyebabkan komponen lignin menjadi lunak, serta komponen
yang mudah larut dalam air dan mudah menguap hilang.
4. Chemical Thermo Mechanical Pulping (CTMP) : Proses ini adalah
pengembangan da ri proses TMP. Pada proses ini, perlakuan awal
yang diberikan selain pemanasan adalah perlakuan kimiawi yang

3. 3
diharapkan dapat lebih mudah menghilangkan lignin. Rendemen
yang dihasilkan lebih rendah dari proses mekanik biasa tetapi
menghasilkan pulp yang memiliki sifat fisik yang lebih baik. Fraksi
serat panjang yang dihasilkan lebih banyak dari pulp yang berasal
dari proses mekanik lainnya.
2. Proses Semi Kimia
Proses ini merupakan gabungan dari proses mekanik dan proses kimia.
Tahap awal dari proses ini adalah pengolahan bahan baku dengan
menggunakan bahan kimia untuk memutuskan ikatan lignin, selulosa,
kemudian dilanjutkan dengan pengolahan kimia. Contoh pros es ini
adalah proses pemasakan pulp dengan menggunakan Na2SO3 yang
mengandung larutan buffer untuk menetralkan asam-asam organik yang
terbentuk pada pemanasan sampai 120 oC atau lebih. Fungsi buffer
adalah untuk mencegah korosi, menaikkan rendemen dan mengurangi
waktu pemasakan. Contoh buffer adalah campuran NaOH dengan
Na2CO3 atau Na2S dengan Na2 SO4 . Buffer yang sering digunakan
adalah NaHCO3 karena menghasilkan pulp dengan warna yang lebih
baik dan dengan pemakaian bahan kimia yang lebih sedikit. Proses semi
kimia yang lain adalah proses alkali dingin yaitu perendeman bahan baku
dalam larutan NaOH pada suhu kamar dan tekanan atmosfer. Brightness
kertas yang dihasilkan lebih rendah jika dibandingkan dengan proses
netral sulfit.
3. Proses Kimia
Pembuatan pulp dengan proses kimia adalah proses untuk merusak dan
melarutkan zat pengikat serat yang terdiri dari lignin, pentosa dan
lainnya dengan menggunakan bahan-bahan kimia. Proses untuk merusak
dan melarutkan ini umum disebut sebagai proses pemasakan. Proses
pemasakan bahan baku dengan larutan kimia dilakukan dalam reaktor
yang disebut sebagai digester. Selama pemasakan berlangsung, lignin
bereaksi dengan larutan kimia pemasak dan membentuk senyawa-
senyawa terlarut yang mudah dicuci. Namun karena kesamaan sifat fisik
dan kimia dari selulosa dan lignin, sebagian selulosa ikut bereaksi juga,
sehingga dapat menurunkan rendemen pulp yang dihasilkan.
Berdasarkan bahan kimia yang digunakan untuk pemasakan, pembuatan
pulp dengan proses kimia dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:

4. 4
1. Proses Sulfat
Pada proses sulfat, larutan pemasak yang digunakan adalah sodium
hidroxide dan sodium sulfite. Sodium sulfite dihasilkan dari reduksi
sulfat selama proses pembakaran dengan reaksi:
Na2 SO4+ 2C → Na2 S + 2CO2
Sodium hidroxide dihasilkan dari hidrolisis sodium sulfite di dalam air
dengan
reaksi:
Na2 S + H2O ↔ NaOH + NaHS
NaHS berfungsi sebagai buffer dan mengurangi efek degradasi selulosa
oleh NaOH. NaHS dapat bereaksi dengan lignin menghasilkan thio-
lignin yang mudah larut dalam alkali sehingga pemasakan dapat
berlangsung lebih singkat dan temperatur dapat diturunkan sekitar 160-
170 0C. Serat yang dihasilkan sangat baik tetapi memiliki warna yang
jelek, sehingga proses ini digunakan untuk membuat kertas berkekuatan
tinggi seperti kantong semen dan kertas bungkus.
Proses sulfat memakai alkali aktif dan sulfiditas sebagai bahan pemasak,
sebagai bahan baku hampir semua jenis kayu dan non kayu baik kayu
lunak maupun kayu keras. Pulp yang dihasilkan berwarna coklat dan
mempunyai kekuatan fisik yang tinggi sehingga biasanya digunakan
untuk pembuatan kertas semen, kertas bungkus dan kertas liner, dan
mudah diputihkan ( bleaching ). Tabel berikut ini merupakan keuntungan
dan kerugian proses sulfat.

5. 5
2. ProsesSulfit.
Proses ini menggunakan bahan kimia aktif, yaitu asam sulfit, kalsium
bisulfit, sulfur dioksida yang dinyatakan dalam larutan
Ca(HSO3)2 dengan H2SO3 berlebih. Bahan baku yang digunakan
biasanya kayu lunak dan larutan pemasak SO2 dan Ca(HCO3)2.
Reaksi pembuatan larutan pemasak adalah:
S + O2 —-> SO2
2SO2 + H2 O + CaCO3 —–> Ca(HSO3)2 + CO2
Lignin yang terikat pada selulosa akan bereaksi dengan larutan
Ca(HSO3)2 membentuk lignin sulfonat dengan reaksi sebagai berikut:
Ca(HSO3)2 ——> Ca 2+ + 2HSO3-
Lignin + HSO 3- —-> SO2+ Lignin-OH
Lignin-OH + HSO3 —> Lignin-SO3 + H2O
Pulp yang dihasilkan dari proses sulfit baik untuk pembuatan kertas
tissue dan kertas-kertas cetak bermutu.
Beberapa keuntungan pulp sulfit adalah:
1. Rendemen yang lebih tinggi pada bilangan kappa tertentu,
yang melibatkan kebutuhan kayu yang rendah;
2. Derajat putih pulp yang tidak dikelantang lebih tinggi; dan
3. Persoalan pencemaran sedikit.
Cara ini sudah sangat jarang dipakai, karena biayanya yang terlalu mahal
(Anonymous, 2002).

6. 6
3. ProsesSoda (NaOH)
Proses ini digunakan untuk bahan baku non kayu seperti bagasse, jerami,
damen dan jenis rumput-rumputan yang lain. Larutan pemasak yang
digunakan adalah NaOH sebanyak 18-35% berat bahan baku kering.
Degradasi selulosa oleh larutan NaOH pekat dapat terjadi pada suhu di
atas 100 0C. Semakin tinggi temperatur pemasakan maka perbandingan
jumlah selulosa yang hilang akan lebih banyak daripada lignin yang
hilang. Beberapa hal yang berpangaruh pada proses soda adalah:
a. Perbandingan cairan pemasak terhadap bahan baku yang digunakan.
Kekurangan bahan kimia atau laru tan pemasak menyebabkan
pulp berwarna gelap dan sukar diputihkan pada tahap bleaching .
Namun, bahan pemasak yang berlebihan dapat menurunkan rendemen
dengan terjadinyadegradasi serat-serat selulosa.
b. Waktu dan temperatur pemasakan.
Bila waktu pemasakan terlalu lama maka selulosa juga akan larut
dalam jumlah besar. Jika temperatur terlalu tinggi, jumlah karbohidrat
yang terdegradasi akan lebih besar daripada lignin yang terlarut sehingga
akan menurunkan rendemen dan kekentalan pulp.

7. 7
4. ProsesOrganosolv
Pembuatan biomassa secara efisien dapat dilakukan dengan menerapkan
konsep ”biomass refining ” yaitu pemrosesan dengan menggunakan
pelarut organik ( organosolve process ). Prinsipnya adalah melakukan
fraksionasi biomassa menjadi komponen-komponen utama penyusunnya
(selulosa, hemiselulosa, dan lignin) tanpa banyak merusak ataupun
mengubahnya, serta dapat diolah lebih lanjut menjadi produk yang dapat
dipasarkan. Fraksionasi biomassa menggunakan pelarut organik yang
telah menjadi suatu metode alternatif bagi proses-proses konvensional
dalam pembuatan pulp, yang lebih dikenal dengan organosolve pulping.
Kelebihan dari proses organosolv dibandingkan dengan
proses konvensional adalah:
1. Berdampak kecil bagi lingkungan, yaitu tidak menyebabkan
timbulnya pencemaran seperti gas-gas berbau yang disebabkan
oleh belerang;
2. Cairan pemasak (pelarut organik) bekas dapat digunakan kembali
setelah dimurnikan terlebih dahulu; dan
3. Produk samping mempunyai daya jual seperti glukosa, pentosa,
fulfural, adhesiv serta bahan-bahan kimia.
4. Proses Bioteknologi
Peningkatan kualitas kayu yang menyangkut modifikasi biokimia
kayu sangat berkaitan erat dengan usaha-usaha dalam memodifikasi
kandungan lignin dalam kayu. Lignin bersama-sama dengan selulosa

8. 8
merupakan suatu komponen penting pada tumbuhan-tumbuhan
berpembuluh dan dapat ditemukan dalam jumlah yang besar pada
dinding sel sekunder, serat dan pembuluh angkut xilem.
Fungsi lignin dalam tumbuhan selain sebagai penunjang mekanik
(mecanical support) juga sangat penting dalam membantu pertahanan
tumbuhan terhadap patogen. Untuk kepentingan industri ada dua
kemungkinan berlawanan yang menyangkut modifikasi kandungan
lignin dalam kayu. Pertama, bila kayu yang diproduksi diperlukan untuk
penghasil energi, maka kandungan lignin perlu ditingkatkan karena
secara kimia lignin mengandung energi yang banyak bila dibandingkan
dengan komponen-komponen kayu lainnya. Kedua, bila kayu yang
diproduksi diperlukan sebagai bahan baku kertas dan pulp, maka
kandungan lignin di dalam kayu perlu dikurangi karena dalam
pembuatan kertas dan pulp yang diperlukan hanyalah selulosa. Jadi
untuk keperluan ini bioteknologi dapat digunakan dalam usaha
meningkatkan kandungan selulosa dan mengurangi kandungan lignin
dalam kayu tanpa melewati batas-batas fungsi kedua senyawa tersebut.
Pengurangan kandungan lignin dalam kayu juga dapat
memberikan dampak positif terhadap lingkungan, yakni dapat
mengurangi kadar polutan kimia yang dihasilkan dari proses
pembuangan lignin selama proses pembuatan kertas dan pulp.
Modifikasi kandungan lignin dalam kayu dapat dilakukan
melalui pengontrolan enzim-enzim yang terlibat dalam jalur biosintesis
lignin. Karena enzim merupakan produk dari gen, maka modifikasi
kandungan lignin ini dapat dilakukan melalui modifikasi gen secara
rekayasa genetik. Modifikasi gen ini tidak hanya berpengaruh terhadap
kuantitas lignin saja, melainkan juga terhadap komposisi dan lokalisasi
lignin di dalam kayu.
Mikroorganisme yang terdiri atas sejumlah mikroba membantu proses
pelapukan sehingga sampah alam itu terurai, kembali menjadi tanah
berupa humus. Hasil kerja mikroorganisma yang sempurna tak
menghasilkan polusi tersebut memberi inspirasi pada para ilmuwan kita
untuk memanfaatkannya dalam sektor industri. Industri kertas dan pulp
terkenal dengan limbahnya yang sulit diatasi. Limbah ini berasal dari
bahan kimia seperti soda api, sulfit dan garam sulfida dalam proses
penghilangan kandungan lignin. Bahan kimia inilah yang dianggap
sebagai sumber pencemaran lingkungan. Proses penggunaan sulfur
mencemari udara dan sudah dilarang di se jumlah negara maju seperti
Jerman. Di Indonesia tidak semua pabrik kertas mempunyai unit pulping

9. 9
karena diisyaratkan harus mempunyai pengolahan limbah yang
investasinya lebih dari 20 persen dari nilai investasi,” ujar Ba mbang
Prasetya dalam orasi pengukuhannya sebagai Ahli Peneliti Utama
(APU) Bidang Konversi Biomassa di Lembaga Ilmu Pengetahuan
Indonesia (LIPI), Jakarta, pekan silam. Pengolahan pulp yang ideal
adalah biopulping, yakni mengolah pulp dengan menggunakan bantuan
mikroba. Bambang menjelaskan, manfaat biopulping yang menonjol
adalah penghematan energi dan pengurangan pemakaian bahan kimia.
Proses pembuata n bubur kayu alias pulp dan kertas biasa dilakukan
dengan memasak serpihan kayu, jerami atau ampas tebu.
Semuanya menggunakan bahan kimia. Tujuan proses ini untuk
memisahkan komponen lignin. Dalam biopulping, bahan-bahan kimia
tadi digantikan oleh sejenis mikroba yang bisa mengeluarkan enzim dan
mendegradasi lignin. Mikroba ini adalah golongan jamur atau fungi
pelapuk kayu yang banyak dijumpai di alam bebas. Bahan pemutih
kertas yang selama ini menggunakan bahan kimia seperti chlorite dan
hydrogen peroksida dapat digantikan dengan enzim-enzim yang
dikeluarkan oleh fungi pelapuk. Beberapa enzim yang sangat dikenal
untuk menguraikan lignin adalah manganese peroksidase, laccase dan
lignin peroksidase.
5 Delignifikasi Oksigen
Delignifikasi oksigen merupakan salah satu aplikasi industri pulp
dan kertas dalam melakukan bleaching (pemutihan) pulp selama
beberapa tahun terakhir ini. Keuntungan dari proses ini adalah
pelestarian lingkungan. Proses delignifikasi oksigen biasanya dilakukan
selama 15 sampai 90 menit di bawah tekanan 400-1.000 kPa dan pada
suhu 90-110°C. Kondisi operasi delignifikasi oksigen dapat dilihat pada
tabel berikut.

10. 10
Berkurangnya kandungan lignin dalam biomassa menunjukkan
terjadinya proses delignifikasi selama pemrosesan dilakukan. Kandungan
lignin dalam pulp untuk proses-proses komersil secara sederhana dan
cepat diperkirakan dengan Bilangan Kappa, yang berkorelasi dengan
lignin Klason atau kandungan lignin total dalam pulp. Besarnya nilai ko
relasi Bilangan Kappa dengan kandungan lignin dalam pulp bervariasi
menurut biomassa dan proses yang digunakan. Bilangan kappa dapat
dihitung dengan menggunakan rumus:
Bilangan kappa x 0.15% = % lignin dalam pulp