TINJAUAN PUSTAKA
2.3. PROSES PEMBUBURAN TKKS (PULPING)
Proses pulping bertujuan untuk memisahkan selulosa dari lignin dan komponen lainnya dapat dilakukan dengan cara mekanik, semikimia, dan kimia. Proses kimia dapat menghasilkan pulp yang lebih baik dari pada proses semikimia dan mekanik. Proses secara kimia dapat dilakukan dengan cara proses kraft (sulfat), sulfit, asam nitrat, soda dan soda klor (Sari, R., 2004).
Metode pulping soda merupakan metode kimia pulping pertama yang dikenalkan pada tahun 1851 oleh Burgess (Amerika) dan Watts (Inggris). Pabrik pulp pertama didirikan pada tahun 1860 di Amerika. Metoda pulping soda mampu menghasilkan kecerahan warna hingga 80,9%, sehingga memenuhi standard jika diolah menjadi kertas (Tanaka, R., 2005).
Metode soda menggunakan soda kaustik dan soda abu sebagai aktivatornya pada suhu 70 0C - 90 0C. Dengan kondisi tersebut lignin dan beberapa hemiselulosa memutuskan fragmen-fragmen yang larut dalam cairan yang kuat.
Lignin-lignin yang mengikat kuat selulosa akan terdegradasi. Proses pulping soda biasanya menghasilkan pulp yang berwarna gelap, namun dapat dilakukan proses pemutihan untuk menghasilkan pulp yang berwana cerah.
2.3.1. Bilangan Kappa
Bilangan Kappa digunakan untuk menyatakan seberapa jumlah lignin yang masih tersisa didalam pulp setelah pemasakan (Fengel, D., 1995). Pengujian bilangan Kappa dilakukan didalam industri pulp memiliki dua tujuan, yaitu:
a. merupakan indikasi terhadap derajat delignifikasi yang tercapai selama proses pemasakan, artinya bilangan kappa digunakan untuk mengontrol pemasakan.
b. menunjukkan kebutuhan bahan kimia yang akan digunakan untuk proses selanjutnya yaitu proses pemutihan (bleaching).
Pada pengujian bilangan Kappa, sejumlah larutan kalium permanganat yang sudah diketahui konsentrasinya ditambahkan kedalam sampel pulp. Setelah waktu tertentu, jumlah permanganat yang bereaksi dengan pulp ditentukan dengan mentitrasi sampel dengan Na2S2O3. Bilangan Kappa selanjutnya didefinisikan sebagai jumlah mililiter KMnO4 0,1N yang dikonsumsi oleh 10 gram pulp selama 10 menit pada temperatur 250
% lignin = 0,147 X bilangan Kappa
C. Hasilnya dikoreksikan terhadap konsumsi oleh 50% permanganat yang ditambahkan. Hubungan antara bilangan Kappa dengan lignin adalah sebagai berikut:
2.4. SELULOSA
Selulosa adalah unsur pembentuk utama kerangka tumbuh-tumbuhan yang merupakan senyawa seperti serabut, liat, tidak larut dalam air, dan ditemukan di dalam dinding sel pelindung tumbuhan terutama pada tangkai batang, dahan dan semua bahagian berkayu dari jaringan tumbuhan. Selulosa merupakan homopolisakarida linier tidak bercabang, terdiri dari ribuan unit D-glukosa yang terhubung oleh ikatan 1 – 4 glikosida, senyawa ini akan kelihatan seperti amilosa dari rantai utama glikogen. Tetapi terdapat perbedaan yang sangat penting pada selulosa, ikatan 1 – 4 berada dalam konfigurasi β, sedangkan pada amilosa, amilopektin, dan glikogen, ikatan 1 - 4 nya berbentuk α. Bila dihidrolisis sempurna, selulosa memberikan glukosa, sedangkan jika dihidrolisis parsial akan menghasilkan selobiosa. Hal ini menunjukkan bahwa selulosa merupakan polimer yang mempunyai ikatan β (Klem, et. al. 2012).
Untuk memahami peristilahan ini pertama-tama kita harus melihat struktur glukosa. Glukosa mempunyai rumus molekul C6H12O6. Dengan kata lain kita
dapat menggambarkan struktur glukosa sebagai rantai lurus ataupun struktur cincin. Struktur cincin dapat terbentuk dari hasil pembentukan hemiasetal internal. Namun, penelahan yang mendalam terhadap mekanisme ini menunjukkan bahwa terdapat dua kemungkinan bagi konfigurasi glukosa, bergantung pada bahwa terdapat dua kemungkinan pada cara gugus -OH pada atom korban nomor 1 (C1) diarahkan. Bilamana gugus - OH pada atom karbon C nomor satu terarah ke bawah, glukosa mengambil bentuk α, bilamana gugus – OH terarah ke atas disebut bentuk β. Dalam larutan, kedua bentuk itu seimbang, karena glukosa menunjukkan sifat mereduksi seperti aldehida (bereaksi dengan pereaksi Tollens dan larutan Fehling), hal ini membuktikan adanya sejumlah kecil struktur terbuka atau struktur rantai lurus. Telah dikemukakan bahwa polisakarida dibangun dari banyak kesatuan monosakarida yang saling bergabung dengan melepaskan air, dan hasilnya ialah deret ikatan glikosida (jembatan oksigen). Deret ikatan glikosida dalam selulosa antara C1 dari satu kesatuan C4 dari kesatuan berikutnya diperlihatkan pada Gambar 2.6. Hal ini juga menjadi bukti mengapa selulosa tergolong bukan pereduksi, karena titik ikatan adalah pada atom karbon nomor satu pereduksi (Fengel, 1995). Pada Gambar 2.6. disajikan struktur dari selulosa (Klem, et. al.
2012).
Gambar 2.6. Struktur selulosa
Rumus molekul selulosa ialah (C6H10O5)n dan n dapat berupa angka ribuan. Sangat sukar untuk mengukur massa molekul nisbi selulosa, karena (1) tidak banyak pelarut untuk selulosa, (2) selulosa sangat cenderung terombak selama proses dan (3) cukup rumit menggunakan selulosa dari sumber yang berbeda. Cara yang acap kali dipilih ialah menitratkan selulosa dengan cara tak merusak (Fengel, D., 1995).
H
Ditinjau dari struktur, dapat saja diharapkan selulosa mempunyai kelarutan yang besar dalam air, karena banyaknya kandungan gugus hidroksi yang dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air (antaraksi yang tinggi antara pelarut- pelarut). Akan tetapi kenyataannya tidak demikian, dan selulosa bukan hanya tidak larut dalam air tetapi juga banyak dalam pelarut lain.
Penyebabnya ialah kekuatan rantai dan tingginya gaya antar rantai akibat ikatan hidrogen antara gugus hidroksil pada rantai yang berdekatan. Faktor ini dipandang menjadi penyebab kekristalan yang tinggi dari serat selulosa. Jika ikatan hidrogen berkurang, gaya antaraksipun berkurang, dan oleh karenanya gugus hidoksil selulosa harus diganti sebagian atau seluruhnya oleh pengesteran. Hal ini dapat dilakukan, dan ester yang dihasilkan larut dalam sejumlah pelarut.
Selulosa akan larut dalam asam mineral kuat seperti asam sulfat 72%, asam klorida 40%, dan asam fosfat 85%, akan tetapi tidak larut dalam air. Viskositas larutan selulosa akan meningkat seiring dengan naiknya konsentrasi atau derajat polimerisasi. Densitas selulosa bervariasi sesuai dengan perlakuan kimia, derajat polimerisasi, dan media pada saat penentuan densitas.
Kegunaan selulosa yang utama adalah sebagai bahan baku pembuatan kertas dan sebagai bahan untuk pembuatan turunan selulosa seperti selulosa nitrat, selulosa asetat, selulosa butirat, metilselulosa, dan sebagainya.
2.4.1. Sifat Kimia Selulosa
Selulosa yang secara langsung dijadikan serat sangatlah terbatas. Yang lebih lazim dilakukan ialah memproses larutan turunan selulosa dan kemudian membuat polimer itu menjadi bentuk yang dikehendaki. Selulosa yang diperoleh dengan cara itu disebut selulosa teregenerasi. Di dalam struktur selulosa banyak terdapat gugus – OH yang merupakan gugus reaktif yang dapat bereaksi dengan gugus lain dari suatu pereaksi. Reaksi yang dapat dilakukan terhadap gugus – OH tersebut antara lain adalah esterifikasi menjadi selulosa nitrat dan asetilasi menjadi selulosa asetat.
Selulosa dapat diesterifikasi dengan asam nitrat, yang dalam hal ini digunakan dalam pembuatan selulosa nitrat untuk memperoleh dinitrat dan trinitrat (Gert, et.
al., 2003). Selulosa dinitrat disebut juga pirosilin, tak larut dalam eter dan alkohol, tetapi bila dua pelarut tersebut dicampur dengan volume yang sama maka larutan itu dapat melarutkan selulosa dinitrat. Larutan yang diperoleh disebut kolodion, dan bila dibentangkan hingga pelarutnya cepat menguap maka akan diperoleh film transparan tidak berwarna. Kolodion bila dipanaskan dengan kamper akan diperoleh seluloid, yang merupakan bahan plastik, sedangkan selulosa trinitrat yang juga disebut guncotton, digunakan sebagai bahan bakar roket atau sebagai propellant.
Selulosa dapat diasetilasi menggunakan asam asetat anhidrida dengan asam sulfat pekat sebagai katalisator, menghasilkan diasetat atau triasetat (Wang, et.
al., 2009). Selulosa asetat dapat larut dalam pelarut metilen klorida-alkohol, dan bila campuran ini kemudian ditekan hingga pelarutnya menguap, akan diperoleh film yang digunakan untuk fotografi. Bila larutan selulosa asetat ditekan pada suatu tabung yang disebut spinneret dan pelarutnya kemudian diuapkan akan diperoleh serat halus yang disebut rayon. Asetat rayon digunakan sebagai bahan industri. Selulosa dapat juga bereaksi dengan etil klorida membentuk etil selulosa yang digunakan untuk membuat plastik.