C. Rancangan Percobaan
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Karakteristik Lindi Hitam (Black Liquor)
Lindi hitam (black liquor) yang digunakan dalam penelitian ini adalah lindi hitam pulp soda dan lindi hitam pulp sulfat (kraft) dari pabrik pulp dan kertas. Kedua jenis lindi ini diperoleh dari digester sisa pemasakan pulp.
Kedua jenis lindi hitam ini merupakan sisa proses pulping secara kimia. Larutan pemasak yang digunakan kedua jenis lindi adalah kaustik soda (NaOH) tetapi pada lindi hitam sulfat (kraft) ditambahkan natrium sulfida (Na2S) pada larutan pemasaknya. Hal ini sesuai dengan yang dikemukakan oleh Fengel (1995) yang menyatakan bahwa natrium hidroksida merupakan bahan kimia pemasak utama dalam proses soda dan kraft, sedangkan dalam pembuatan pulp sulfat (kraft) natrium sulfida merupakan komponen aktif tambahan.
Kedua jenis lindi hitam menggunakan bahan baku yang berbeda. Lindi hitam soda menggunakan tanaman non kayu yaitu jerami padi, sedangkan lindi hitam sulfat (kraft) menggunakan kayu eucalyptus. Karakteristik kedua jenis lindi hitam secara visual berwarna coklat kehitaman. Lindi hitam sulfat (kraft) berwarna lebih gelap dibandingkan lindi hitam soda (Gambar 7).
Sjostrom (1995) menyatakan bahwa warna coklat kehitaman dari larutan sisa pemasak pulp disebabkan oleh adanya bahan organik dan anorganik yang larut ataupun yang tersuspensi dalam larutan setelah proses pemasakan bahan baku. Bahan organik tersebut diantaranya zat ekstraktif dan lignin yang terdegradasi.
Selain memiliki warna coklat kehitaman, kedua jenis lindi hitam memiliki karakteristik lain yaitu bau yang tidak sedap. Gilligan (1974) menyatakan bahwa bau tidak sedap pada lindi hitam disebabkan oleh senyawa kimia seperti metil merkaptan, dimetil sulfida ((CH3)2S) dan dimetil disulfida (CH3-S-S-CH3). Pembentukan gas-gas tersebut diawali dengan reaksi pemutusan ikatan metil aril eter pada salah satu unit penyusun lignin. Selain itu, bau tidak sedap pada lindi hitam juga disebabkan oleh terdegradasinya asam lemak menjadi asam-asam lemak berantai pendek seperti asam butirat, senyawa hasil degradasi karbohidrat, dan terbentuknya asam format dan asam asetat.
Karakteristik lain dari kedua jenis lindi hitam yang diuji secara kimia adalah pH, massa jenis, padatan total, abu tersulfatasi dan senyawa organik yang disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6. Karakteristik lindi hitam soda dan sulfat (kraft)
Parameter Lindi Soda Lindi Sulfat (kraft) pH 9,50 13,10 Massa jenis 1,03 1,10 Padatan total (%) 5,88 18,67
Abu tersulfatasi (%) berdasarkan
padatan total 37,30 31,80
Senyawa organik (%) berdasarkan
padatan total 62,70 68,20
Kedua jenis lindi hitam yang digunakan memiliki nilai pH yang berbeda. Hal ini diduga disebabkan oleh perbedaan jenis dan konsentrasi bahan kimia pemasak pulp yang digunakan kedua pabrik dan perbedaan perbandingan antara jumlah bahan baku dan bahan kimia yang digunakan. Pada proses sulfat (kraft), larutan pemasak yang digunakan adalah campuran larutan kaustik soda (NaOH) dan natrium sulfida (Na2S), sedangkan pada lindi hitam soda hanya menggunakan
larutan kaustik soda (NaOH). Sjostrom (1995) menyatakan bahwa larutan sisa pemasak pulp yang menggunakan proses alkali mempunyai pH yang tidak kurang dari 12. Penurunan pH pada larutan sisa pemasak disebabkan oleh terbentuknya gas CO2, asam asetat, asam format selama berlangsungnya pemasakan (Santoso, 1995).
Massa jenis kedua jenis lindi hitam tidak berbeda jauh, lindi hitam soda memiliki massa jenis sebesar 1,03 dan massa jenis lindi hitam kraft sebesar 1,10. Padatan total, abu tersulfatasi dan senyawa organik kedua jenis lindi hitam memiliki nilai yang berbeda. Padatan total merupakan residu yang diperoleh dari hasil penguapan lindi hitam pada suhu tertentu (SNI 06-1839-1990), sedangkan senyawa organik dalam lindi hitam adalah senyawa-senyawa yang antara lain selulosa, hemiselulosa dan lignin dalam lindi hitam (SNI 06-2235-1991).
Perbedaan padatan total, abu tersulfatasi dan senyawa organik diduga disebabkan oleh perbedaan bahan baku yang digunakan dalam pembuatan pulp dan proses pulping yang berbeda. Lindi hitam soda menggunakan jerami padi (tanaman non kayu), sedangkan lindi hitam kraft menggunakan kayu eucalyptus (kayu daun lebar) sebagai bahan baku pulp. Kedua jenis bahan baku memiliki komposisi senyawa-senyawa organik yang berbeda. Kandungan lignin pada kayu
eucalyptus lebih besar dibandingkan pada jerami padi. Kandungan lignin pada
kayu eucalyptus sekitar 27,36% (Sugesty, 1984), sedangkan pada jerami padi mengandung lignin sekitar 12,5% (Damat, 1989). Proses pulping yang digunakan kedua pabrik juga berbeda, lindi hitam soda menggunakan proses soda sedangkan lindi hitam kraft menggunakan proses sulfat (kraft).
Pada proses kraft senyawa organik selain selulosa seperti lignin lebih mudah terpisah dari pulp dibandingkan pada proses soda yang terlarut dalam lindi hitam, sehingga padatan total dan senyawa organik pada lindi hitam kraft lebih tinggi dibandingkan pada lindi hitam soda.
Sugesty et al. (1986) menyatakan bahwa lignin pada pulp soda lebih tinggi dibandingkan pada pulp sulfat (kraft). Ini disebabkan pemasakan dengan proses soda kurang baik karena delignifikasi tidak sempurna, sedangkan pada pemasakan dengan proses sulfat lignin lebih banyak larut dalam Na2S yang mampu memutuskan ikatan-ikatan bermolekul tinggi sehingga lignin terlarut dalam lindi
hitam. Hal ini ditunjukkan dengan kadar lignin yang lebih tinggi pada lindi hitam sulfat.
Meskipun pada proses soda terjadi proses delignifikasi yang kurang sempurna, namun sampai saat ini proses soda masih sering digunakan terutama untuk pembuatan pulp berbahan baku tanaman non kayu. Hal ini sesuai dengan pendapat Fengel (1995), proses soda telah banyak diganti dengan proses sulfat terutama dalam pembuatan pulp kayu lunak tetapi masih merupakan proses yang penting untuk menghasilkan pulp serat bukan kayu.
B. Isolasi Lignin
Isolasi lignin merupakan tahap pemisahan lignin. Berbagai teknik isolasi telah dipelajari, tetapi pada prinsipnya sama yaitu diawali dengan proses pengendapan padatan. Menurut Damat (1989), pengendapan lignin dalam larutan sisa pemasak terjadi sebagai akibat terjadinya reaksi kondensasi pada unit-unit penyusun lignin (para-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol) yang semula larut akan terpolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar.
Metode isolasi lignin yang digunakan dalam penelitian ini mengacu pada metode yang dikembangkan oleh Kim et. al.(1987). Lignin diisolasi dari dua jenis lindi hitam yang berbeda yaitu lindi hitam dari proses pulping soda dan pulping
kraft. Isolasi dilakukan menggunakan asam sulfat (H2SO4) dengan berbagai konsentrasi yaitu 5, 10, 15 dan 20%.
Saat ini proses pulping yang banyak digunakan adalah proses kimia yaitu proses soda dan sulfat (kraft) yang menghasilkan lindi hitam soda dan sulfat (kraft). Isolasi lignin dari kedua jenis lindi hitam akan menghasilkan sifat dan karakteristik lignin yang berbeda. Menurut Fengel (1995), lignin hasil isolasi lindi hitam soda disebut dengan lignin soda sedangkan lignin hasil isolasi lindi hitam sulfat (kraft) disebut dengan lignin sulfat (kraft).
Pada proses sulfat (kraft), senyawa organik selain selulosa seperti lignin lebih mudah terpisah dari pulp dibandingkan pada proses soda yang terlarut dalam lindi hitam sehingga kandungan lignin pada lindi hitam sulfat (kraft) lebih tinggi dibandingkan pada lindi hitam soda. Hal ini sesuai dengan pernyataan Sugesty et
penambahan natrium hidroksida terjadi proses delignifikasi yang tidak sempurna sehingga lignin dalam lindi hitam yang terlarut lebih sedikit dibandingkan proses sulfat. Pada proses pemasakan pulp yang menggunakan proses sulfat, penambahan natrium sulfida (Na2S) akan melarutkan lignin lebih banyak yang terlarut dalam lindi hitam, sehingga kadar lignin pada lindi hitam sulfat lebih tinggi dibandingkan dari lindi hitam soda.
Isolasi lignin dari kedua jenis lindi hitam menggunakan asam sulfat (H2SO4) untuk proses pengendapan lignin. Hal ini sesuai dengan pendapat Kim et al. (1987) yang menyatakan bahwa penggunaan H2SO4dalam isolasi lignin lebih baik dibandingkan menggunakan HCl karena lignin yang dihasilkan mengandung kation logam seperti Na yang lebih rendah dibandingkan isolasi dengan menggunakan HCl. Hasil penelitian Nurhayati (1993) juga menyatakan bahwa penggunaan beberapa jenis asam tidak memberikan pengaruh nyata terhadap rendemen dan sifat ligninnya. Menurut Damat (1989), untuk mengisolasi lignin dari larutan sisa pemasak pulp sebaiknya digunakan asam sulfat (H2SO4) karena secara ekonomis lebih murah.
Asam akan mengendapkan lignin dari lindi hitam karena lignin tidak larut dalam larutan asam. Konsentrasi yang digunakan dalam isolasi lignin ini bervariasi yaitu konsentrasi H2SO45%, 10%, 15% dan 20%. Menurut Lin (1992), secara umum pengasaman lindi hitam dapat menggunakan asam mineral seperti H2SO4 atau HCl dengan proses pengadukan yang baik. Konsentrasi asam yang digunakan sebaiknya berada diantara 5 dan 20% untuk mencegah terjadinya proses pengasaman sebagian sehingga mencapai pengasaman yang seragam.
Sjostrom (1995) menyatakan bahwa reaksi kondensasi akan meningkat dengan meningkatnya keasaman. Selain itu, menurut Barsinai dan Wayman (1976), penambahan asam kuat pada larutan sisa pemasak pulp dapat menyebabkan terjadinya degradasi polisakarida, dekomposisi komplek lignin-karbohidrat dan meningkatnya bobot molekul lignin karena adanya reaksi polimerisasi.
Lignin yang dihasilkan berupa tepung lignin. Lignin hasil isolasi dari lindi hitam soda lebih cerah dibandingkan isolat lignin kraft. Dari Gambar 8 dapat
dilihat bahwa isolat lignin soda berwarna coklat kehitaman, sedangkan isolat lignin kraft lebih gelap dibandingkan isolat lignin soda.
Gambar 8. Isolat lignin
(1) Isolat lignin soda ; (2) Isolat lignin kraft