Sejarah Pembuatan Kertas dari selulosa

(1)

Sejarah Pembuatan Kertas

Dari kata papirus (papyrus) itulah dikenal sebagai paper dalam bahasa Inggris, papier dalam bahasa Belanda, bahasa Jerman, bahasa Perancis misalnya atau papel dalam bahasa Spanyol yang berarti kertas.

Tercatat dalam sejarah adalah peradaban China yang menyumbangkan kertas bagi Dunia. Adalah Tsai Lun yang menemukan kertas dari bahan bambu yang mudah didapat di seantero China pada tahun 101 Masehi. Penemuan ini akhirnya menyebar ke Jepang dan Korea seiring menyebarnya bangsa-bangsa China ke timur dan berkembangnya peradaban di kawasan itu meskipun pada awalnya cara pembuatan kertas merupakan hal yang sangat rahasia.

Pada akhirnya, teknik pembuatan kertas tersebut jatuh ketangan orang-orang Arab pada masa Abbasiyah terutama setelah kalahnya pasukan Dinasti Tang dalam Pertempuran Sungai Talas pada tahun 751 Masehi dimana para tawanan-tawanan perang mengajarkan cara pembuatan kertas kepada orang-orang Arab sehingga dizaman Abbasiyah, muncullah pusat-pusat industri kertas baik di Baghdad maupun Samarkand dan kota-kota industri lainnya, menyebar ke Italia dan India lalu Eropa khususnya setelah Perang Salib dan jatuhnya Grenada dari bangsa Moor ke tangan orang-orang Spanyol serta ke seluruh dunia.

Dia seorang pegawai negeri pada pengadilan kerajaan yang di tahun 105 M mempersembahkan contoh kertas kepada Kaisar Ho Ti. Catatan Cina tentang penemuan Ts'ai Lun ini (terdapat dalam penulisan sejarah resmi dinasti Han) sepenuhnya terus terang dan dapat dipercaya, tanpa sedikit pun ada bau-bau magi atau dongeng. Orang-orang Cina senantiasa menghubungkan nama Ts'ai Lun dengan penemu kertas dan namanya tersohor di seluruh Cina.

▸ Baca selengkapnya: berikut yang diharapkan dari pembuatan prototipe kertas adalah

(2)

kertas ini. Di tahun 751, apa lacur, beberapa tenaga ahli pembikin kertas tertawan oleh orang-orang Arab sehingga dalam tempo singkat kertas sudah diprodusir di Bagdad dan Sarmarkand. Teknik pembikinan kertas menyebar ke seluruh dunia Arab dan baru di abad ke-12 orang-orang Eropa belajar teknik ini.

Sesudah itulah pemakaian kertas mulai berkembang luas dan sesudah Gutenberg menemukan mesin cetak modern, kertas menggantikan kedudukan kulit kambing sebagai sarana tulis-menulis di Barat. Kini penggunaan kertas begitu umumnya sehingga tak seorang pun sanggup membayangkan bagaimana bentuk dunia tanpa kertas.

(3)

(4)

Proses Pengolahan Pulp dan Kertas

a. Proses Pembuatan Pulp

1. Fiber Furnish Preparation and Handling

Proses ini mencakup proses logs, debarking, dan chipping. Kayu diambil dari hutan produksi kemudian dipotong-potong yang disebut dengan log. Log disimpan ditempat penampungan beberapa bulan sebelum diolah dengan tujuan untuk melunakan log dan menjaga kesinambungan bahan baku. Kemudian kayu dibuang kulitnya dengan mesin atau dengan proses debarking. Setelah itu kayu dipotong-potong menjadi ukuran kecil (chip) dengan mesin chipping. Chip yang sesuai ukuran diambil dan yang tidak sesuai akan diproses ulang.

2. Pulping

Chip dimasak di dalam digester untuk memisahkan serat kayu (bahan yang digunakan untuk membuat kertas) dengan lignin. Dari tempat penampungan chip dibawa dengan konveyor ke bejana pemasak (digester). Steam dimasak dengan beberapa tahap. Pertama di kukus (presteamed), kemudian baru dipanaskan dengan steam di steaming vessel. chip di masak dengan cairan pemasak yang disebut dengan cooking liquor. Proses ini terbagi atas 4 macam, yaitu Chemical Pulp Production Process, Semi-chemical Pulp Production Process, Mechanical Production Process, dan Waste Paper Pulp Production Process. Hasil dari proses ini adalah pulp atau bubur kertas. Pulp ini yang akan diolah menjadi kertas pada mesin kertas (paper machine).

o Chemical Pulp Production Process

Pembuatan pulp secara kimia biasanya menggunakan NaOH secara langsung maupun tidak langsung. Lignin dilarutkan dari bagian lapisan sehingga fiber terpisah. Dalam proses ini, kulit kayu diambil dan batang kayunya dibuat keping-keping kayu kemudian dihancurkan dalam tekanan temperatur yang dibutuhkan. Proses pembuatan pulp secara kimia, yaitu:

1. Proses Sulfat (Kraft Process)

Mula-mula kayu dipotong-potong dengan mesin pemotong kemudian diayak. Kayu yang halus dimasukkan ke dalam tempat penampung yang kemudian akan digester (dimasak). Kemudian kayu-kayu tersebut dipanaskan dengan uap dan diaduk dengan alat pengaduk yang terdapat di dalam digester tersebut dengan tekanan 110lb/in2_.

(5)

penampung untuk direcovery. Pulp yang sudah dicuci disaring lagi dengan saringan rotary drum filter, kemudian hasilnya diputihkan dengan kalsium hipoklorit sehingga hasilnya sudah sedikit putih. Selanjutnya dinetralkan dengan CaO atau NaOH, dicuci dan dikeringkan. Terbentuklah pulp kering.

2. Proses Soda

Proses ini lebih sederhana daripada proses sulfat karena hanya memakai NaOH. Kayu yang digunakan bisa dari berbagai macam jenis kayu. Waktu memasak 2-3 jam dengan memakai uap (tekanan 118lb/in2_{dan temperature 3440F). pulp yang sudah}

jadi dikeluarkan dari digester. Liquor yang dihasilkan dimasukkan ke dalam tanki penampung untuk direcovery. Pulp yang sudah dicuci disaring dengan saringan rotary drum filter, kemudian hasilnya diputihkan dengan kalsium hipoklorit sehingga hasilnya sudah sedikit putih. Selanjutnya dinetralkan dengan NaOH, dicuci dan dikeringkan. Terbentuklah pulp kering.

3. Proses Sulfit

Mula-mula sulfur dicairkan dalam tanki pencair atau pelebur, kemudian dipanaskan dalam pemanas yang berputar sambil dialiri udara untuk mengoksidasi. Dalam pemanasan ini sulfur diuapkan dan selanjutnya dimasukkan dalam ruang pembakaran dengan dialiri udara. Pengaliran udara ini dikontrol agar SO3 tidak terbentuk. SO2

terjadi didinginkan dengan cepat dalam suatu pipa yang melingkar-lingkar yang dikelilingi air. Proses selanjutnya adalah absorbs gas oleh air dengan menambahkan senyawa kalisum dan magnesium karbonat.

S + O2 → SO2

2 SO2 + H2O + CaCO3 → Ca(HSO3)2 + CO2

2 SO2 + H2O + MgCO3 → Mg(HSO3)2 + CO2

Menara absorbsi dibuat minimal 2 buah. Penguliran air dari atas ke bawah dengan spray berlawanan dengan aliran SO2 yang dimasukkan ke menara absorbsi. Liquor yang keluar dari menara berisi sejumlah SO2 yang bebas lalu dimasukkan dalam reclain tank. Akhirnya liquor dimasukkan dalam digester sebagai larutan kalsium dan magnesium bi sulfit. Berdasarkan analisa kira-ira 4,5% total SO2 dan 3,5% SO2 bebas. Digester ini diisi penuh dengan potongan-potongan kayu halus dan asam pemasak dengan kapasitas dari 1 ton sampai 35 ton serabut kayu dan 3000 sampai 51000 galon asam-asam. Digester dipanaskan secara langsung dengan steam (uap) dengan tekanan 70-160 lb/in2 tergantung dari jenis kayu yang dipakai. Waktu yang diperlukan 10-11 jam dengan suhu 1050-1550 C.

(6)

airnya dengan mesin ayakan 80. Kemudian pulp dimasukkan dalam tanki pemutih dan diputihkan dengna klorin dengan penambahan cairan kapur sebagai penetralnya. Selesai pemutihan pulp dimasukkan dalam mesin-chest dan dikeringkan. Selanjutnya dibuat roll-roll pulp. Sifat pulp memiliki kekuatan tinggi, warna tua, sulit diputihkan, tak dapat digunakan sebagai bahan dissolving pulp. Kegunaan pulp ini sebagai kertas bungkus, kertas tulis, kertas cetak, linerboard, dsb.

o Semi-Chemical Pulp Production Process

Semi-chemical pulp process merupakan gabungan metode antara chemical process dengan mechanical process. Tujuan proses ini adalah menghasilkan perolehan yang maksimal setara dengan proses tingkat kekuatan dan kebersihan yang paling baik. Penggunaan dari pulp hasil proses ini adalah lineboard dan karton. Adapun tahap-tahap yang dilakukan dalam proses ini adalah:

i. Menggunakan larutan kimia untuk menghancurkan dan mencerna kayu. Larutan kimi yang biasa digunakan adalah NaOh, Na2CO3, Na2SO4. Dalam

proses ini, sebagian besar hemiselulosa harus sudah tercerna.

ii. Menghancurkan bahan secara mekanik, salah satu proses terkenal pembuatan pulp secara semikimia adalah proses Neutral Sulfite Semichemical (NSCC). Proses pencernaan kayu merupakan proses yang memiliki arti yang sangat penting. Proses ini diatur sedemikian rupa dengan kondisi terbaik mulai dari temperature, tekanan, dan larutan kimia.

o Mechanical Pulp Production Process

(7)

Pengembangan teknologi pulping pada saat ini bertujuan terutama untuk menghasilkan pulp dengan bilangan kappa rendah, sehingga dalam proses pemutihan pulp lebih aman terhadap pencemaran lingkungan. Di antara inovasi teknologi dalam proses pulping tersebut, ada dua jenis teknologi yang bisa dikatakan bersifat revolusif dan sangat aman terhadap lingkungan serta kemungkinan besar bisa memberikan harapan untuk diterapkan dalam skala pabrik di masa depan. Kedua jenis teknologi pulping tersebut adalah proses bio-pulping dan proses organosolv. ASAM

ASAM adalah singkatan dari alkaline-sulfite-antrhraquinone-methanol yang pada dasarnya merupakan modifikasi proses pulping konvensional. Proses ini kombinasi antara proses kraft dan proses sulfit. Penambahan metanol dan antrakuinon dalam proses ini akan mempercepat proses delignifikasi serta dapat mengurangi degradasi karbohidrat selama proses pulping sehingga rendemen pulp meningkat.

(8)

Organosolv

Proses organosolv adalah proses pemisahan serat dengan menggunakan bahan kimia organik seperti misalnya metanol, etanol, aseton, asam asetat, dan lain-lain. Proses ini telah terbukti memberikan dampak yang baik bagi lingkungan dan sangat efisien dalam pemanfaatan sumber daya hutan.

Dengan menggunakan proses organosolv diharapkan permasalahan lingkungan yang dihadapi oleh industri pulp dan kertas akan dapat diatasi. Hal ini karena proses organosolv memberikan beberapa keuntungan, antara lain yaitu rendemen pulp yang dihasilkan tinggi, daur ulang lindi hitam dapat dilakukan dengan mudah, tidak menggunakan unsur sulfur sehingga lebih aman terhadap lingkungan, dapat menghasilkan by-products (hasil sampingan) berupa lignin dan hemiselulosa dengan tingkat kemurnian tinggi. Ini secara ekonomis dapat mengurangi biaya produksi, dan dapat dioperasikan secara ekonomis pada kapasitas terpasang yang relatif kecil yaitu sekitar 200 ton pulp per hari.

Penelitian mengenai penggunaan bahan kimia organik sebagai bahan pemasak dalam proses pulping sebenarnya telah lama dilakukan. Ada berbagai macam jenis proses organosolv, namun yang telah berkembang pesat pada saat ini adalah proses alcell (alcohol cellulose) yaitu proses pulping dengan menggunakan bahan kimia pemasak alkohol, proses acetocell (menggunakan asam asetat), dan proses organocell (menggunakan metanol).

Proses alcell telah memasuki tahap pabrik percontohan di beberapa negara misalnya di Kanada dan Amerika Serikat, sedangkan proses acetocell mulai diterapkan dalam beberapa pabrik di Jerman pada tahun 1990-an. Proses alcell yang telah beroperasi dalam skala pabrik di New Brunswick (Kanada) terbukti mampu manghasilkan pulp dengan kekuatan setara pulp kraft, rendemen tinggi, dan sifat pendauran bahan kimia yang sangat baik.

Memanfaatkan jamur

(9)

Teknologi ini selanjutnya disebut sebagai teknologi bio-pulping dan teknologi bio-bleaching. Dari sisi lingkungan, penemuan ini merupakan terobosan besar dalam teknologi pulping dan bleaching dan diharapkan mampu menjawab permasalahan lingkungan yang ditimbulkan oleh industri pulp dan kertas karena pemrosesannya tidak menggunakan bahan kimia.

Namun, bila dibandingkan dengan proses pulping secara kimia yang berlangsung pada suhu dan tekanan tinggi serta pH yang ekstrem, proses ini sangat lambat. Karena prosesnya lambat, maka aplikasi bio-pulping secara penuh belum bisa diterapkan dalam skala industri.

Saat ini aplikasi bio-pulping baru pada tahap pretreatment terhadap kayu yang akan dimasak, baik pada proses mekanis maupun proses kimia. Proses mekanis yang diberi perlakuan biologis disebut biomechanical pulping, sedangkan proses kimia yang diberi perlakuan biologis disebut biochemical pulping.

Beberapa penelitian melaporkan, dengan adanya fungal pretreatment konsumsi energi pada saat proses pulping menjadi berkurang. Perlakuan ini juga terbukti dapat menurunkan bilangan kappa serta dapat meningkatkan sifat bleachability pulp yang dihasilkan.

3. Washing

Proses penyaringan ini ada dua tahap, yaitu penyaringan kasar dan penyaringan halus. Proses akhir dari penyaringan berada pada sand removal cyclones yang berfungsi untuk memisahkan pasir dari pulp.

Alat – alat yang digunakan dalam proses cleaning adalah :

•Magnetic Separator, Magnetic yang bekerja secara magnetic, yaitu memisahkan kotoran yang mengandung logam seperti serta partikel - partikel lainnya yang bersifat magnet.

•HCC (High Consistency Cleaner) bekerja secara sentrifugal, yaitu memisahkan kotoran yang ukurannya hampir sama dengan serat berdasarkan berat jenisnya.

4. Oxygen Delignification

Kemudian bubur kertas dicampur dengan oksigen (O2) dan sodium hidroksida (NaOH) di dalam delignification tower sebelum di cuci didalam washer. Proses ini bertujuan sebagai proses pra-bleaching untuk mengurangi bilangan kappa (kadar lignin sisa), sehingga mengurangi pemakaian bahan kimia pemutih pada proses pemutihan. Dari proses ini akan dihasilkan pulp berwarna cokelat yang akan dikirim ke unit bleaching dan filtrat yang dikirim ke unit pengolahan limbah cair (Effluent Treatment Plant).

5. Bleaching

(10)

merusak selulosa. Apabila pada proses pemutihan digunakan khlorin, maka dari unit ini akan dihasilkan limbah cair yang mengandung chlorinated organic compounds yang diketahui sangat berbahaya terhadap lingkungan. Teknologi bleaching yang digunakan adalah:

 Elemental Chlorine Free (ECF)

Pada konsep ECF unsur khlor masih boleh digunakan, tetapi tidak dalam bentuk Cl2 melainkan dalam bentuk senyawa lain misalnya ClO2.

 Total Chlorine Free (TCF)

Pada konsep TCF sama sekali tidak digunakan unsur khlor. Sebagai pengganti khlorin pada konsep TCF biasanya digunakan oksigen atau ozon.

 Chemical pulp menggunakan NaOH dan ClO2 sebagai pemutih.

 Semi-chemical pulp menggunakan H2O2 sebagai pemutih.

 Mechanical-pulp menggunakan H2O2 dan/atau Na2SO3.

6. Screening

Bundel serat yang lebih kecil dan kotoran lainnya dihilangkan dari pulp dalam proses penyaringan untuk mendapatkan bubur bersih.

7. Refining

Refining adalah proses penggilingan bubur serat lebih lanjut untuk menghasilkan bubur serat yang lebih halus. Setelah itu bubur serat tersebut diolah kembali dengan cara dipotong dan digiling dengan menggunakan 2 buah pisau pemotong yang berbentuk disc plate.

b. Proses Pembuatan Kertas

(11)

menambahkan zat retensi, menambahkan filler (untuk mengisi pori - pori diantara serat kayu), dlln. Bahan yang keluar dari bagian ini di sebut stock 9campuran pulp, bahan kimia dan air)

Dari stock preparation sebelum masuk ke headbox dibersihkan dulu dengan alat yang disebut cleaner. Dari cleaner stock masuk ke headbox. headbox berfungsi untuk membentuk lembaran kertas (membentuk formasi) diatas fourdinier table. Fourdinier berfungsi untuk membuang air yang berada dalam stock (dewatering). Hasil yang keluar disebut dengan web (kertas basah). Kadar padatnya sekitar 20 %.

Press part berfungsi untuk membuang air dari web sehingga kadar padatnya mencapai 50 %. Hasilnya masuk ke bagaian pengering (dryer). Cara kerja press part ini adalah. Kertas masuk diantara dua roll yang berputar. Satu roll bagian atas di beri tekanan sehingga air keluar dari web. Bagian ini dapat menghemat energi, karena kerja dryer tidak terlalu berat (air sudah dibuang 30 %). Dryer berfungsi untuk mengeringkan web sehingga kadar airnya mencapai 6 %.

Selanjutnya memasuki tahap calendar stack yang terdiri dari beberapa pasangan silinder dengan jarak tertentu untuk mengontrol ketebalan dan kehalusan hasil akhir kertas. Kemudian memasuki tahap akhir yaitu Pope Reel. Bagian ini merupakan tahap akhir dari proses pembuatan kertas yaitu pemotongan kertas dari gulungannya. Pada bagian ini, kertas yang digulung dalam gulungan besar, dibelah pada ketebalan yang diinginkan, dipotong menjadi lembaran, dirapikan kemudian dikemas.

Proses Daur Ulang Kertas

Proses daur ulang kertas bermula dari proses pemilahan limbah kertas dari limbah lainnya, mulai dari rumah tangga, sekolah, kantor-kantor atau di tempat manapun. Tahap awal ini sangat menentukan keberhasilan proses daur ulang secara keseluruhan.

(12)

Di pabrik kertas, limbah-limbah kertas tersebut dihancurkan dan dicampur dengan air untuk membuat bubur kertas. Bubur kertas selanjutnya dicuci (washed), disaring (refined), lalu dijadikan bubur kertas. Untuk menghilangkan warna dari bubur kertas, selama pembuatan biasanya ditambahkan pula bahan kimia pemutih (bleaching agent) seperti hidrogen peroksida atau H2O2.

Setiap kali kertas didaur ulang, panjang seratnya berkurang, yang berpengaruh langsung terhadap kekuatan kertas yang dihasilkan. Kira-kira kertas dapat mengalami proses daur ulang sampai dengan tujuh kali proses.

Limbah Industri Pulp dan Kertas

A.

Karakteristik Limbah Pabrik Kertas

Warnanya yang kehitaman atau abu-abu keruh, bau yang khas, kandungan padatan

terlarut dan padatan tersuspensi yang tinggi, COD yang tinggi dan tahan terhadap

oksidasi biologis.

B.

Limbah Industri Kertas

Pada proses pembuatan kertas terdapat zat yang berpotensi mencemari lingkungan. Menurut Rini (2002), limbah proses pembuatan kertas yang berpotensi mencemari lingkungan tersebut dibagi menjadi 4 kelompok, yaitu:

 Limbah cair, yang terdiri dari:

o

Padatan tersuspensi yang mengandung partikel kayu, serat dan pigmen

o

Senyawa organik koloid terlarut seperti hemiselulosa, gula, alkohol,

lignin, terpenting, zat pengurai serat, perekat pati dan zat sintetis yang

menghasilkan BOD (Biological Oxygen Demand) tinggi

o Limbah cair berwarna pekat yang berasal dari lignin dan pewarna kertas o

Bahan anorganik seperti NaOH, Na

2

SO

4

dan klorin,

o

Limbah panas

o

Mikroba seperti golongan bakteri koliform

 Partikulat yang terdiri dari:

o

Abu dari pembakaran kayu bakar dan sumber energi lain

o

Partikulat zat kimia terutama yang mengandung natrium dan kalsium

(13)

o

Gas sulfur yang berbau busuk seperti merkaptan dan H

2

S yang dilepaskan

o

Sludge dari pengolahan limbah primer dan sekunder

o

Limbah dari potongan kayu

C.

Dampak Pencemaran Limbah Pabrik Kertas

Adapun dampak dari limbah industri kertas yaitu pencemaran lingkungan dan kesehatan manusia, dan ini dampak bagi pencemaran lingkungan antara lain :

a. Membunuh ikan, kerang, dan invertebrata akuatik lainnya

b. Memasukkan zat kimia karsinogenik dan zat pengganggu aktivitas hormon ke dalam

lingkungan

c. Menghabiskan jutaan liter air tawar

d. Menimbulkan resiko terpaparnya masyarakat oleh buangan zat kimia berbahaya dari

limbah industri yang mencemari lingkungan

Menurut Green (2005), terdapat beberapa senyawa dalam industri pulp dan kertas yang

berpeluang besar bersifat karsinogenik bagi kesehatan manusia, yaitu :

 Asbes

Asbes dapat menyebabkan kanker paru – paru, digunakan pada penyambungan pipa

dan boiler.

 Aditif

Aditif kertas lainnya termasuk benzidine-base dyes, formaldehid dan

epichlorohydrin yang berpeluang menimbulkan kanker pada manusia.

 Kromium heksavalen dan senyawa nikel

Senyawa ini umumnya digunakan pada pengelasan stainless steel dan dikenal sebagai

karsinogenik terhadap paru – paru dan organ pernafasan lain.

 Debu Kayu

Debu kayu keras dikenal sebagai penyebab kanker pernafasan.

 Hidrazin, styrene, minyak mineral, chlorinated phenols dan dioxin

Senyawa – senyawa tersebut berpeluang besar menyebabkan kanker.

D.

Pengolahan Limbah Industri Kertas

(14)

Sejarah Pembuatan Kertas dari selulosa