SUBSTITUSI DENGAN PULP ASLI BAMBU MENINGKATKAN KEKUATAN PULP DAUR ULANG OCC.
HASIL DAN PEMBAHASAN Rendemen dan Bilangan Kappa
Rendemen pulp rata-rata proses pulping bambu tali dalam penelitian ini hanya sebesar 32,05%. Hal ini kemungkinan disebabkan oleh tingginya degradasi lignin (Khamtai 2007) yang diindikasikan oleh bilangan kappa pulp yang relatif rendah (22.35). Komposisi jenis sel bambu juga dapat menyebabkan rendemen pulping menjadi rendah (Sjostrom 1993). Batang bambu terdiri dari 50% sel parenkim (Krisdianto et al. 2000) yang akan hancur selama proses kimia soda panas.
Bilangan kappa merupakan parameter penting hasil pemasakan suatu bahan baku. Parameter ini menunjukkan kadar lignin sisa dalam pulp dan menentukan jumlah bahan kimia yang diperlukan dalam proses pemutihan pulp. Gambar 2 menunjukkan kecendrungan bilangan kappa campuran pulp asli bambu dengan pulp daur ulang karton bekas.
186
Gambar 2 memperlihatkan bahwa peningkatan komposisi pulp bambu menurunkan bilangan kappa pulp campuran. Dalam proses kimia soda terjadi degradasi lignin yang menyebabkan kadar lignin sisa pulp menurun yang diindikasikan oleh bilangan kappa yang lebih rendah (Khamtai 2007). Semakin rendah nilai bilangan kappa maka semakin rendah pula kandungan lignin sisa pulp.
Sifat Optik dan Kekuatan Pulp
Dalam penelitian ini, beberapa sifat penting pulp campuran telah diuji. Sifat-sifat tersebut adalah sifat optik (derajat putih) dan sifat kekuatan yang meliputi kekuatan tarik, sobek dan retak. Rata-rata sifat optik dan kekuatan pulp yang diperoleh disajikan di dalam Table 2.
Tabel 2. Sifat Optik dan Sifat Kekuatan Campuran antara Pulp Asli Bambu dan Pulp Daur Ulang Karton Bekas pada Berbagai Komposisi.
Komposisi (B/K) Derajat Putih (%) Indeks Tarik (Nm/g) Indeks Retak (kPa.m2/g) Indeks Sobek (Nm2/kg) 0/100 52.30 28.34 1.29 3.80 30/70 72.05 30.84 1.30 4.20 40/60 62.10 25.79 1.30 4.90 50/50 69.57 26.74 1.37 7.30 60/40 63.44 27.80 1.12 8.20 70/30 72.64 27.66 1.27 7.00 100/0 77.02 26.21 1.12 8.40
Catatan: B = pulp asli bambu dan K = pulp aur ulang karton bekas
Derajat putih atau brightness menyatakan banyaknya sinar yang dipantulkan kembali oleh suatu bahan relatif terhadap bahan standar (titanium oksida) yang dinyatakan dalam % ISO atau oGE. Campuran pulp dan pigmen tertentu yang terkadung di dalam pulp mempengaruhi nilai derajat putih.
Komposisi campuran antara pulp asli bambu dan pulp daur ulang karton bekas berpengaruh nyata terhadap nilai derajat putih pulp campuran. Derajat putih pulp campuran dipengaruhi oleh kadar pulp daur ulang karton bekas. Table 2 menunjukkan bahwa derajat putih menurun dengan meingkatnya kadar pulp daur ulang di dalam campuran. Ditemukan pula bahwa, kisaran nilai derajat putih pulp campuran yang diuji dalam penelitian ini adalah 52,30% - 77,02%. Derajat putih pulp campuran ini kemungkinan dapat ditingkatkan dengan menambah tahap peroksida (P) yang melalui ion perhidroksil mampu mengubah gugus kromofor menjadi gugus tidak berwarna (Fengel dan Wegener 1983).
Komposisi campuran antara pulp asli bambu dan pulp daur ulang karton bekas berpengaruh nyata terhadap kekuatan tarik pulp campuran. Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa lembaran pulp dengan indeks tarik tertinggi (30.84 Nm/g) adalah pulp campuran dengan komposisi B/K=30/70. Nilai indeks tarik B/K = 30/70 memenuhi persyaratan nilai minimum standar SII 0830-83 untuk pulp kraft putih kayu daun lebar sebesar 30 Nm/g. Indeks tarik komposisi campuran lain belum memenuhi standar ini. Dengan demikian B/K = 30/70 merupakan komposisi optimal untuk sifat kekuatan tarik yang tinggi.
Meskipun peneliti sebelumnya mengatakan bahwa terdapat hubungan negatif antara kadar lignin sisa pulp dan kekuatan tarik (Nazhad et al. 2003 dalam Wistara 2004), tetapi indikasi tersebut tidak dengan jelas dijumpai dalam penelitian ini (Gambar 3). Faktor lain,
187
seperti karakter komponen selulosa dan hemiselulosa serta plastisitas dan fleksibilitas serat pulp campuran yang sangat menentukan mutu ikatan antar serat (Minor dan Atalla, 1992) kemungkinan lebih berperan dalam hal kekuatan tarik hasil penelitian ini. Diperlukan penelitian lanjut tentang pengaruh karakter selulosa, hemiselulosa, plastisitas serat dan fleksibilitas serat bambu dan serat pulp daur ulang terhadap sifat kekuatan campuran antara pulp asli bambu dan pulp daur ulang karton bekas.
Panjang serat (Minor dan Atalla 1992) dan nilai turunan serat memiliki pengaruh signifikan terhadap kekuatan tarik. Serat panjang akan memberikan kontak permukaan lebih banyak dan menyebabkan kekuatan tarik meningkat terutama setelah penggilingan. Bambu tali diketahui memiliki panjang serat kualitas I, tetapi nisbah runkle tinggi, nisbah fleksibilitas rendah (50%), dan nisbah muhlstep melebihi 80% (Nuryatin 2001). Tiga nilai turunan serat terakhir ini menyebabkan serat bambu tidak akan membentuk formasi lembaran pulp yang baik dan berakibat rendahnya ikatan antar serat. Sementara ikatan antar serat adalah faktor utama penentu kekuatan tarik. Kekuatan tarik yang cukup tinggi pada B/K = 30/70 kemungkinan disebabkan oleh keberdaan serat pendek pulp daur ulang yang berfungsi sebagai media penghubung antar serat dan meningkatkan kontak antar serat pulp asli bambu.
Komposisi campuran antara pulp asli bambu dan pulp daur ulang karton bekas dalam penelitian ini secara nyata mempengaruhi kekuatan retak pulp campuran. Kekuatan retak pulp memiliki karakter serupa dengan kekuatan tarik, dimana nilainya sangat dipengaruhi oleh ikatan antar serat. Dengan demikian semestinya pulp dengan kadar lignin sisa (bilangan kappa) rendah akan cenderung menghasilkan kekuatan retak pulp yang tinggi dan sebaliknya. Tetapi hal ini tidak secara jelas terjadi dalam penelitian ini, sebagaimana ditunjukkan oleh Gambar 3.
Kekuatan retak tertinggi yang diperoleh dalam penelitian ini adalah pada komposisi B/K = 50/50. Pada komposisi ini kekuatan retak yang diperoleh adalah sebesar 1.37 kPa.m2/g, lebih rendah dari persyaratan SII 0830-83 yang menetapkan nilai minimum 2 kPa.m2/g untuk pulp kraft putih kayu daun lebar. Sampai panjang serat tertentu, kekuatan retak akan bertambah dengan bertambahnya panjang serat (Wistara 2004). Kekuatan retak cenderung menurun jika panjang serat lebih dari 0,9 mm (Nuriyatin 2001). Karakter nilai turunan serat seperti nisbah runkle, fleksibilitas serat dan nisbah muhlstep yang disebutkan dalam pembahasan kekuatan tarik kemungkinan menjadi penyebab rendahnya kekuatan retak pulp campuran. Kecenderungan meningkatnya kekuatan retak dengan meningkatnya kadar pulp daur ulang dalam penelitian ini dapat menunjukkan bahwa daya tenun serat daur ulang karton lebih tinggi dari daya tenun serat bambu. Tingginya kadar fines pulp daur ulang juga telah diduga berbeperan dalam meningkatkan ikatan antar serat (Minor dan Atalla 1992) yang menyebabkan meningkatnya kekuatan retak pulp.
188 0 10 20 30 40 50 60 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Komposisi Pulp Asli Bambu (% )
In d e k s T a ri k ( N m /g ) B ila n g a n K a p p a 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 In d e k s R e ta k ( k P a .m 2 /g ) Indeks Tarik Bilangan Kappa Indeks Retak
Gambar 3. Bilangan Kappa, Indeks Tarik dan Indeks Retak Pulp Campuran. Komposisi campuran antara pulp asli bambu dan pulp daur ulang karton bekas secara nyata empengaruhi kekuatan sobek pulp campuran. Berbeda dengan kekuatan tarik dan kekuatan retak, kekuatan sobek lebih dipengaruhi oleh panjang serat. Ikatan antar serat hanya meningkatkan kekuatan sobek sampai tinkat tertentu. Dengan demikian, umumnya peningkatan kekuatan tarik atau retak akan diikuti oleh penurunan kekuatan sobek dan sebaliknya. Hal ini dengan jelas diunjukkan oleh Gambar 4.
Indeks sobek pulp campuran dengan komposisi pulp asli bambu 60% - 100% berada di atas nilai minimum 5 Nm2/kg yang disyaratkan oleh SII 0830-83 untuk pulp kraft putih kayu daun lebar. Pengaruh pulp asli bambu tali yang memiliki panjang serat kualitas I (Nuryatin 2001) secara jelas menunjukkan pengaruhnya terhadap peningkatan kekuatan sobek. Penulis ini juga menyatakan bahwa nisbah runkle yang tinggi menunjukkan bahwa serat bambu tali memiliki dinding sel tebal yang berpengaruh positif terhadap kekuatan sobek pulp.
Peningkatan komposisi pulp daur ulang karton bekas secara teoritis menurunkan kekuatan sobek akibat banyaknya kandungan serat pendek di dalamnya (Minor dan Atalla, 1992). Serat pendek ini akan meningkatkan ikatan antar serat yang sampai batas tertentu akan menurnkan kekuatan sobek.
189
Gambar 4. Indeks Sobek dan Indeks Retak Berbagai Komposisi Campuran antara Pulp Asli Bambu dan Pulp Daur Ulang Karton Bekas.
KESIMPULAN
Komposisi campuran antara pulp asli bambu dan pulp daur ulang karton bekas berpengaruh nyata terhadap sifat kekuatan pulp campuran. Sifat kekuatan dan optik relatif baik diperoleh pada komposisi campuran B/K = 70/30. Pulp asli bambu lebih berperan dalam menentukan sifat-sifat pulp yang memerlukan panjang serat tinggi seperti kekuatan sobek, sedangkan pulp daur ulang lebih berperan dalam menentukan sifat-sifat kekuatan pulp yang memerlukan ikatan antar serat yang baik.
Dari komposisi optimum yang diperoleh dalam penelitian ini, penurunan kadar substitusi dengan pulp asli bambu memerlukan penelitian lanjutan untuk meningkatkan potensi ikatan antar serat pulp bambu maupun pulp daur ulang karton bekas. Untuk tujuan ini, pendekatan kimia, fraksinasi, dan mekanik dapat dicoba.
DAFTAR PUSTAKA
Dransfield S, Widjaya EA. 1995. Plant Resources of South East Asia No.7 Bamboos. Backhuys Publisher. Leiden.
Fengel D, Wegener G. 1983. Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. University of Munich, Institute for Wood Research. Walter de Gruyter & Co. Berlin.
IPPA. 1999. Indonesian Pulp and Paper Directory. Indonesia Pulp and Paper Association. Jakarta.
Kamthai S. 2007. Comparison of AS-AQ Pulping of Sweet Bamboo (Dendrocalamus asper Backer) and Pulping by Conventional Kraft Process. Chiang Mai J. Sci; 34 (1) : 97- 107.
Krisdianto et al. 2000. Sari Hasil Penelitian Bambu. http://www.dephut.go.id. [Mei 2007]. Laufenberg TL, Hunt JF. 1992. Recycled Structural Papers : New Approaches for material
190
Minor JL, Atalla RH. 1992. Strength Loss in Recycled Fibers and Methode of restoration. Pittsburg, PA : Material Research Society, 266 : 215-228.
Nuriyatin N. 2001. Study Analisa Sifat-Sifat Dasar Bambu Sebagai Bahan Baku Kertas. Jurnal Ilmu-Ilmu Pertanian Indonesia, 3(1): 56 – 61.
Sjostrom E. 1993. Wood Chemistry. Fundamentals and Applications. 2nd Ed. Academic Press, Inc. NY.
Wistara NJ. 2004. Soda-Ethanol Pulping of Dadap Wood (Erythrina variegate L.). J. Teknol. Hasil Hutan 17(1):1 – 15.
191