Kadar air sludgeadalah banyaknya air yang terdapat di dalamsludgeatau produk berbentuk serbuk biasanya dinyatakan secara kuantitatif dalam persen (%) terhadap berat sludge bebas air atau berat kering tanur (BKT), namun dapat juga dipakai satuan terhadap berat basahnya. Kondisi sludge basah merupakan hasil proses akhir penyaringan limbah yang disebut juga limbah padat sedangkan kondisi kering setelah dioven pada suhu 103 + 2 0C. Berat kering tanur dijadikan sebagai dasar untuk perhitungan kadar air karena berat kering tanur merupakan indikasi dari jumlah substansi/bahan solid yang ada.
Tabel 1 adalah hasil perhitungan persen kadar air dan persen kadar abu menggunakan 3 sampel ulangan.
Tabel 1. Nilai kadar air dan kadar abu sludge.
Sampel Kadar Air (%) Kadar Abu (%)
1 76,780 24,751
2 75,895 24,660
3 76,340 24,560
Rata-rata 76,338 24,657
Berdasarkan hasil analisis kadar air sludge yang diperoleh, dari tiga sampel uji coba yang dilakukan diperoleh kadar air rata-rata 76,338 %. Hal ini menunjukkan tingkat kadar air pada sludge tinggi. Tingkat kadar air berpengaruh pada proses pemanfaatan sludge sebagai bahan baku serat. Sludge biasanya hampir mirip dengan bubur pulp namun warnanya coklat hingga abu-abu. Sludge merupakan hasil penyaringan limbah akhir berbentuk padatan yang mudah
24
menyerap air. Hal inilah yang membuat tingkat kadar air sludge tinggi dimana daya ikat partikel-partikel yang terkandung pada sludgeterhadap air tinggi (Latva dan Jouko, 1998). Untuk itu, sebelum penggunaan sludge perlu dilakukan pengeringan dengan tujuan untuk mengurangi tingkat kadar air.
Berdasarkan analisis, kadar abu diperoleh 24,657 %. Jika dibandingkan dengan persen jumlah kadar abu pada pulpdan kayu sesuai dengan TAPPI T 1206 “Precision Statement for Test Methods”, persen kadar abu sludge lebih tinggi. Berdasarkan TAPPI T 1206, persen kadar abu yang memenuhi standar adalah pada pulp 5,0 % dan kayu 6,6 %. Adanya perbedaan yang jauh persen kadar abu sludgedengan pulp dan kayu tersebut dikarenakan naiknya konsentrasi kandungan logam (Ca, Mg, Ka, Se, dll) yang melekat pada sludge saat proses pemasakan (proses kimia) (Katja and Mika, 1998).
Tingkat kelarutan sludge pada : NaOH 1%, Dichlorometana, Air Berdasarkan hasil perhitungan tingkat kelarutan sludge pada NaOH 1%, Dichlorometana, air (panas dan dingin) diperoleh hasil.
Tabel 2. Persen kelarutan sludge pada NaOH 1%, Dichlorometana, air (panas dan dingin) Sampel % Kelarutan pada NaOH % kelarutan pada dichlorometana
% Kelarutan Pada Air Panas Dingin
1 13,188 27,668 8,045 11,765
2 13,475 27,459 8,16 11,315
3 13,277 27,387 8,06 11,245
Rata-rata 13,31 27,505 8,088 11,44
25
dapat mempengaruhi kondisi selulosa yakni pengembangan serat (Sutikno dkk, 2009). Pada analisis kelarutan sludge pada NaOH 1% yang telah dilakukan diperoleh 13,31 %. Berdasarkan TAPPI T 212 om-93 “Precision Statement for Test Methods”, pada pulp kadar kelarutan pada NaOH 1 % adalah 2,6-7,6% sedangkan untuk kayu 11,2-17,0 %. Nilai ini menunjukkan tingginya kandungan lignin yang terdapat pada sludge. Data ini menunjukkan penggunaan kembali sludgemenjadi bahan baku pulp tidak memenuhi syarat (Wei dan Wu, 2002).
Kadar ekstraktif yang terkandung pada sludge lebih tinggi dibandingkan dengan kayu atau pulp. Berdasarkan analisis dari sampel pengujian sludge diperoleh kadar ektraktif 27,505 %. Berdasarkan standar TAPPI T 204 om-97, kadar ekstraktif yang diizinkan adalah pada pulp 0,44% dan kayu 21%. Tingginya kadar ekstraktif pada sludge dikarenakan pada saat proses pulping, bahan-bahan ekstraktif terlarut menyatu bersama kandungan kimia lainnya dan dipisahkan yang disebut sebagai limbah. Kandungan ekstraktif (alifatik terutama lemak dan lilin, terpena/terpenoid, senyawa fenolik) tidak diperlukan melainkan diusahakan untuk diminimalkan untuk memperoleh pulp yang baik yaitu dengan proses ekstraksi. Alasan kenapa kandungan ekstraktif diminimalkan karena akan mengurangi kualitas pulp yang dihasilkan, tingkat kecerahan pulp yang dihasilkan rendah, mudahnya terserang rayap, serat sulit menyatu, tingkat kepadatan serat saat pencetakan pulp lebih rendah (Wei dan Wu, 2002).
Pada kelarutan air ada dua bagian, yaitu kelarutan dalam air dingin dan kelarutan dalam air panas. Tujuan pengujian kelarutan pada air untuk mengetahui tingkat kelarutan pada air. Semakin tinggi tinggi kelarutan pada air menunjukkan
26
sampel yang diujikan akan semakin baik untuk digunkan sebagai bahan baku pulp dan sebaliknya.
Kelarutan pada air dingin :
Pada pengujian sampel untuk mengetahui tingkat kelarutan sludge pada air dingin diperoleh hasil 11,44 %. Nilai kelarutan pulp pada air dingin berdasarkan TAPPI T 207 om-93 adalah 9,4 %. Berdasarkan data hasil pengujian, jika dibandingkan dengan standar yang ditetapkan maka tingkat kelarutan sludge pada air dingin lebih rendah. Hal ini terjadi karena perbedaan jumlah nilai komponen kimia sludge dengan pulp dimana, sludge lebih tinggi kandungan kimianya seperti lignin, ekstraktif dan zat lain yang sulit terlarut pada air.
Kelarutan pada air panas :
Selain kelarutan pada air dingin, sludgejuga diuji pada air panas. Adapun hasil pengujian sampel pada tingkat kelarutan air panas adalah 8,088 %. Jika dibandingkan dengan hasil pengujian pada kelarutan pada air dingin, tingkat kelarutan sludge pada air panas lebih tinggi. Hal ini terjadi karena perbedaan suhu. Dimana makin tinggi suhu maka kandungan kimia khususnya yang ada pada sludge akan lebih banyak yang terlarut. Hal ini sesuai dengan pernyataan Sanjaya (2000) yang mengatakan bahwa temperatur merupakan parameter yang sangat penting dikarenakan efeknya yang terlihat jelas terhadap rekasi kimia, laju reaksi, kehidupan organisme air dan penggunaan air untuk berbagai aktivitas sehari-hari.
27
Pengujian bilangan permanganat bertujuan mengetahui kadar lignin. Semakin tinggi kadar lignin yang diperoleh artinya sampel kurang baik untuk digunakan sebagai bahan baku pulp dan sebaliknya. Berdasarkan pengujian sampel, bilangan kappa sludge adalah 29,16. Pada standar TAPPI 241 SO-71 untuk pulp bilangan kappanya 5-20. Sedangkan untuk pengujian selain pulp, bilangan kappanya 20-190. Hal ini berarti sludge kurang baik untuk digunakan sebagai bahan baku pulp.
Tinggi rendahnya bilangan kappa ditentukan oleh tingkat kandungan lignin yang terkandung di dalamnya, artinya pada sludge, kandungan ligninnya tinggi. Penyebab tingginya bilangan kappa pada sludge karena pada saat proses pulping, lignin dipisahkan untuk meningkatkan kualitas pulp dan terkonsentrasi bersama zat ekstraktif lainnya pada saat pemisahan yang disebut dengan delignification (Sipon dkk, 2005). Lignin adalah suatu polimer yang kompleks yang berat molekul tinggi, tersusun atas unit-unit fenilpropana. Meskipun tersusun atas karbon, hydrogen dan oksigen, lignin bukanlah suatu karbohidrat dan bahkan tidak ada hubungannya dengan golongan senyawa tersebut. Sebaliknya, lignin pada dasarnya adalah suatu fenol. Lignin sangat stabil dan sukar dipisahkan dan mempunyai bentuk yang bermacam-macam karena susunan lignin yang pasti di dalam kayu tetap tidak menentu (Hygreen dan Bowyer, 1996).
Kadar α, β, γ Selulosa
Proses pulping bertujuan memperoleh selulosa murni. Makin tinggi kadar selulosa yang diperoleh, maka kualitas sludgeakan makin baik.
28
Hasil dari 3 sampel yang digunakan untuk menguji kadar α, β, γ selulosa
yang terdapat pada sludgedi perlihatkan pada Tabel 3. Tabel 3. Kadar α, β, γ selulosa yang terdapat pada sludge
Sampel % α Selulosa % β Selulosa % γ Selulosa
1 93,095 10,631 17,536
2 93,095 10,668 17,573
3 93,059 10,668 17,609
Rata-rata 93,083 10,656 17,573
Analisis sludge, nilai persentase sampel kadar α selulosa 93,083%. Berdasarkan standar TAPPI 203 cm-99, kandungan α selulosa yang memenuhi
standar adalah 95 % - 96,8 %. Adanya penurunan kandungan α selulosa pada
sludge karena pada saat proses pulping α selulosa yang paling utama untuk di ambil untuk memperoleh pulp yang baik. Lebih kecilnya persen kandungan
selulosa menyebabkan sludgetidak memenuhi syarat untuk dijadikan bahan baku pulp. Selulosaadalah selulosa berantai panjang, tidak larut dalam larutan NaOH 17,5% atau larutan basa kuat dengan DP (derajat polimerisasi) 600-1500. Selulosa
dipakai sebagai penduga dan atau penentu tingkat kemurnian selulosa. Selulosa dapat larut segera dalam asam pekat. Namun pelarutan dalam asam mengakibatkan pemecahan rantai selulosa secara hidrolik, sehingga dengan larutan tersebut yang diperoleh adalah berat molekul hasil degradasi. Larutan selulosa dalam asam, misalnya trifluoroacetic acid (TFA), memungkinkan terjadinya hidrolisis total dalam reaksi yang homogen.
Hasil pengujian % β selulosa adalah 17,573 %. % β selulosa pada pulp
lebih kecil, yaitu 9,0% sesuai Tappi 203 cm-99. Hal itu dikarenakan tingkat
29
selulosa (Betha Cellulose) adalah selulosa berantai pendek, larut dalam larutan NaOH 17,5% atau basa kuat dengan DP 15-90, dapat mengendap bila dinetralkan.
Hemiselulosa dapat diisolasi dari kayu dengan proses ektraksi. Hasil pengujian γ -selulosa adalah 10,656 %. Selulosa γ adalah sama dengan selulosa β, tetapi DP nya kurang dari 15.
Adanya penurunan kadar α, β, γ selulosa pada sludge terjadi karena pada
saat proses pulping terjadi pemisahan serat kayu yang meliputi α, β, γ selulosa pada bejana pemasak (digester) atau paling tidak setelah perlakuan mekanik lunak. Hal ini sesuai dengan tujuan pembuatan pulp kayu yaitu melepas serat kayu yang dapat dilakukan secara kimia atau mekanik maupun penggabungan dua tipe perlakuan tersebut (Sjostrom, 1995).
30