140
KARAKTERISTIK KERTAS BERBAHAN BAKU AMPAS TEBU
DAN SAMPAH KERTAS
(Characteristics of Paper From Sugar Cane Biomass and Waste Paper)
Adita Vitaloka
1,2),Ainun Rohanah
1), Adian Rindang
1)1)Program Studi Keteknikan Pertanian, Fakultas Pertanian USU Jl. Prof. Dr. A. Sofyan No. 3 Kampus USU Medan 20155
2)email :aditavitaloka@yahoo.co.id
Diterima 26 Januari 2016/Disetujui 3 Februari 2016
ABSTRACT
Medan produce many sugarcane biomass everyday. To reduce environment contamination caused by sugarcane biomass, a countermeasures is needed, one of them is making recycle paper from sugarcane biomass and waste paper. The research was aimed to find the characteristics of paper based on sugarcane biomass and waste paper use with difference NaOH concentration. The research used randomized block design with sugarcane biomass concentration (0%, 50%, and 100%). Parameters measured were grammage, tensile and tearing strength. The resulting paper can be categorized as an art paper and the optimum condition to achieve best quality paper prepared from concentration of 100% pulp with grammage of 0,1456 g/m2, tensile strength of 0,1641 Mpa, and tear strength of 4,6888 N/mm. Keywords : sugarcane biomass, waste paper, pulp composition, paper.
ABSTRAK
Kota Medan menghasilkan banyak limbah ampas tebu setiap harinya. Untuk mengurangi pencemaran lingkungan oleh ampas tebu tersebut maka dibutuhkan usaha untuk menanggulanginya, salah satunya dengan pembuatan kertas daur ulang dengan bahan baku ampas tebu dan sampah kertas. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik kertas yang dibuat dari pulp ampas tebu dan pulp sampah kertas.Penelitian ini menggunakan rancangan acak lengkap faktorial yaitu komposisi ampas tebu (0%, 50% dan 100%).Parameter yang diamati gramatur, kekuatan tarik dan ketahanan sobek.Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa konsentrasi NaOH tidak berpengaruh nyata. Kertas yang dihasilkan dapat dikatagorikan sebagai kertas seni dengan hasil terbaik diperoleh pada konsentrasi kertas 100% (200 gr sampah kertas) dengan gramatur sebesar 0,1456 g/m2, kekuatan tarik sebesar 0,1641Mpa dan nilai ketahanan sobek sebesar 4,6888 N/mm.
Kata kunci : ampas tebu, sampah kertas, komposisi pulp, kertas
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan Negara agraris penghasil bahan pangan yang besar, seperti padi , jagung, kedelai, tebu dan lain-lain yang dalam proses pengolahannya akan menghasilkan limbah yang dapat mencemari lingkungan. Di Indonesia potensi ampas tebu tercatat mencapai 2.270.623 ton sehingga ampas tebu yang dihasilkan berkisar antara 340.593 ton sampai 711.614.Sedangkan di Sumatera Utara tahun 2008-2010 potensi ampas tebu adalah 40.585 ton, sehingga ampas tebu yang dihasilkan ± 10.850 ton (Penggabaean, 2012).
Kota Medan banyak menghasilkan sampah ampas tebu (bagasse) diperoleh dari sisa pengolahan tebu (Saccharum officinarum) pada industri gula pasir.Pada umumnya ampas tebu kering yang dihasilkan dari satu pabrik gula adalah sebanyak 32%. Apabila dilihat dari segi
karakteristiknya dan sifat dari batang tebu yang banyak mengandung serat sehingga dapat dijadikan bahan pencampur dalam pembuatan kertas daur ulang (Yosephine, 2012).
Secara sederhana pembuatan kertas daur ulang dilakukan dengan menghancurkan bahan baku kertas maupun serat menjadi pulp dan dilanjutkan dengan proses pencetakan menggunakan screen yang selanjutnya akan dijemur. Nilai gramatur, ketahanan sobek, kuat tarik, dan ketahanan lipat adalah empat hal yang menjadi fokus utama dalam pembuatan kertas daur ulang. Dalam pembuatan kertas, berbagai bahan baku dapat digunakan, diantaranya adalah campuran ampas tebu dengan sampah kertas.
Ampas tebu, atau disebut juga dengan bagas, adalah hasil samping dari proses ekstraksi cairan tebu. Ampas tebu sebagian besar mengandung lignin selulosa. Panjang seratnya antara 1,7-2 mm dengan diameter
141 sekitar 20 µm, sehingga ampas tebu ini dapat memenuhi persyaratan untuk diolah menjadipapan-papan buatan. Serat bagas tidak dapat larut dalam air dan sebagian besar terdiri dari selulosa, pentosan, dan lignin. Hasil analisis serat bagas tercantum dalam tabel berikut:
Tabel 1. Komposisi kimia ampas tebu
Kandungan Kadar % Abu 3 Lignin 22 Selulosa 37 Sari 1 Pentosan 27 Sio 3 (Yosephine, 2012).
Adapun faktor yang berpengaruh dalam pembuatan pulp adalah konsentrasi pelarut, semakin tinggi konsentrasi larutan NaClO, akan semakin banyak selulosa yang larut. Larutan NaClO berfungsi dalam pemisahan dan penguraian serat selulosa dan nonselulosa. Perbandingan cairan pemasak terhadap bahan baku haruslah memadai agar lignin terpecah semuanya dalam proses degradasi dan dapat larut sempurna dalam cairan pemasak. Perbandingan yang terlalu kecil dapat menyebabkan terjadinya redesposisi lignin sehingga dapat meningkatkan bilangan kappa (kualitas pulp menurun). Perbandingan yang dianjurkan lebih dari 8 : 1 (Dahlan, 2011).Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik kertas yang dibuat dari campuran pulp ampas tebu (bagasse) pulp kertas.
BAHAN DAN METODE
Bahan-bahan yang digunakan adalah ampas tebu, sampah kertas, air dan gas. Alat-alat yang digunakan adalah pisau dan gunting untuk mencacah ampas tebu dan memotong sampah kertas, timbangan, ember sebagai wadah mencampur bahan, blender untuk
menghancurkan serat ampas tebu dan sampah kertas, pengaduk, screen sablonuntuk mencetak kertas, alat press, kain, kaca, penggerus, gelas ukur, masker, sarung tangan, panci, kompor, komputer, kamera.
Penelitian ini menggunakan metode percobaan menggunakan rancangan acak lengkap dengan 3 perlakuan yaitu K1= pemberian 100% serat, K2= pemeberian 50% serat dan K3= pemberian 0% serat percobaan dengan 3 kali ulangan. Model rancangan
Yij =
µ
+ γi + e Dimana:Yij = hasil pengamatan dari perlakuan pembrian serat pada taraf ke-i dan ulangan ke-j
µ = nilai tengah
γi = pengaruh perlakuan pemberian serat pada taraf ke-i
eij = pengaruh galat pada perlakuan pemberian serat pada taraf ke–i dan taraf ulangan ke-j
Paramater mutu kertas yang diamati meliputi gramatur, kuat tarik, dan ketahanan sobek.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan dapat dikatakanbahwa kertas daur ulang yang terbuat dari campuran ampas tabu dan sampah kertas akan mempengaruhi nilai gramatur, kuat tarik, dan ketahanan sobek.Dari hasil penelitian yang dilakukan diperoleh hasil kertas daur ulang dengan karakteristik sebagai berikut: (Tabel2).
Dari Tabel 2 dapat dilihat nilai gramatur tertinggi didapat pada K3 sebesar 0.1456 g/m2 dan nilai terendah yaitu pada K1 sebesar 0.0289 g/m2. Nilai kekuatan tarik tertinggi yaitu pada K3 sebesar 0.1641MPa dan nilai kekuatan tarik terendah K0 sebesar 0.0264 MPa.Nilai ketahanan sobek tertinggi yaitu K2 sebesar 4.6888 N/mm dan nilai terendah K1 sebesar 0.0266 N/mm.
Tabel 2.Karakteristik kertas
Perlakuan Gramatur(g/m2) Kekuatan Tarik (MPa) Ketahanan sobek (N/mm)
K1 0.0289 0.0264 0.0266
K2 0.1215 0.0513 2.7888
K3 0.1456 0.1641 4.6888
Gramatur
Hasil analisis ragam menunjukkan komposisi sampah kertas memberi pengaruh sangat nyata terhadap gramatur kertas.Hasil pengujian menggunakan DMRT (Duncan Multiple
Range Test) menunjukkan perlakuan K1 memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata terhadap perlakuan K2 dan K3.K2 juga memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata terhadap K3 (Gambar 1).
142
Gambar 1. Hubungan antara komposisi ampas tebu dan nilai gramatur Gambar 1 menunjukkan bahwa pada
komposisi ampas tebu menghasilkan nilai gramatur yang meningkat dari K1 ke K3. Hal ini terjadi karena pada proses pencetakan menggunakan alat manual yaitu screen sablon dan pengepresan manual dengan rolling pin, menurut Suriani (2013) yang menyatakan nilai gramatur yang besar disebabkan alat yang digunakan untuk mencetak kertas pada saat penelitian, proses penggerusan juga memberikan pengarus terhadap gramatur kertas. Ketika melakukan penggerusan yang fungsinya untuk menghilangkan air dengan spons sehingga ketebalan kertas menjadi tidak merata, serta
tidak adanya proses penekanan atau pressing pada kertas.
Kekuatan Tarik (Tensile Stregth)
H
asil analisis ragam menunjukkan komposisi sampah kertas memberikan pengaruh sangat nyata terhadap kekuatan tarik kertas. Hasil pengujian DMRT (Duncan Multiple Range Test) menunjukkan perlakuan K1 memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata terhadap perlakuan K2 dan K3.K2 juga memberikan pengaruh yang berbeda sangat nyata terhadap K3 (Gambar 2).Gambar 2.Hubungan antara komposisi ampas tebu dan nilai kekuatan tarik kertas Gambar 2 menunjukkan bahwa pada
komposisi ampas tebu menghasilkan nilai kuat tarik paling rendah dan meningkat dari K1 sampai ke K3. Kertas dengan komposisi 100% sampah kertas memiliki nilai kekuatan tarik lebih besar dibandingkan dengan 100% ampas tebu.Hal ini terjadi karena tingginya konsentrasi NaOH yang merusak struktur serat yang menyebabkan kertas tidak berikatan dengan baik sehingga berpengaruh pada uji kuat tarik. Hal ini sesuai dengan literatur Asngad, dkk (2013) yang menyatakan semakin besar konsentrasi bahan kimia yang digunakan maka semakin kuat
bereaksi dengan lignin dan akan menyebabkan selulosa terdegradasi dan serat akan rusak, tidak dapat terjalin sempurna. Rusaknya serat akan mempengaruhi ikatan antar serat yang terjadi, karena jika ikatan antar serat kurang maka ketahanan tarik kertas juga lemah
Ketahanan Sobek (Tearing strength)
Hasil analisis ragam menunjukkan komposisi sampah kertas memberikan pengaruh tidak nyata terhadapa ketahanan sobek kertas. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 K1 K2 K3 K ua t T ar ik (kN /m ) Komposisi 0.0289 b,B 0.1215a,A 0.14567a,A 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 K1 K2 K3 G ra m at ur ( g/ m 2) Komposisi
143
Gambar 3.Hubungan antara komposisi ampas tebu dan nilai ketahanan sobek. Gambar 3 menunjukkan bahwa pada
komposisi sampah menghasilkan nilai ketahanan sobek yang cenderung meningkat yaitu naik dari K1 sampai K3. Hal ini karena pada K3 memiliki komposisi sampah kertas paling banyak jika dibandingkan dengan perlakuan yang lain sehingga memiliki nilai ketahanan sobek paling tinggi karena serat ampas tebu yang terlalu lama terdegradasi oleh NaOH yang mengakibatkan keadaan serat menjadi rusak dan mempengaruhi nilai ketahan sobek. Hal ini sesuai dengan literatur Diharjo (2006) selulosa itu sendiri sebagai unsur utama pendukung kekuatan serat.Akibat serat yang dikenai perlakuan alkali terlalu lama mengalami degradasi kekuatan yang signifikan.Sebagai akibatnya, komposit yang diperkuat serat rami dengan perlakuan alkali yang lebih lama memiliki kekuatan yang lebih rendah.
Pada peroses pemasakan digunakan NaOH sebagai katalis untuk memisahkan antara lignin, serat dan selulosa karena lignin mempengaruhi ketahanan sobek kertas. Semakin tinggi kadar lignin semakin rendah ketahan sobek kertas. Hal ini sesuai dengan literatur Fitria (2008) yang menyatakan lignin tidak mudah larut karena strukturnya yang kompleks tetapi dapat dilarutkan dengan bahan kimia tertentu.Keberadaan lignin menyebabkan lemahnya ikatan antar serat selulosa yang padaakhirnya menurunkan kualitas kertas yang dihasilkan.
Karakteristik Kertas
Pengujian karakteristik kertas pada penelitian ini dilakukan pada laboratorium pabrik.Karkteristik kertas hasil penelitian ini dinilai dari gramatur, kekuatan tarik, ketahanan sobek.Kertas yang dihasilkan dari campuran ampas tebu dan sampah kertas ini memiliki tekstur yang kasar, keras, rapuh, memiliki ikatan pertikel yang padu, dan
penampakan serta yang timbul dipermukaan kertas.Hal ini menyebabkan sampel kertas untuk kekuatan tarik dan ketahanan sobek yang diuji pada laboratorium pabrik PT Industri Karet Deli memiliki nilai yang rendah.
Proses pemasakan pada pembuatan kertas ini dilakukan untuk melenturkan serat dengan cara memisahkan lignin dengan selulosa selama 60 menit. Fikri (2015) yang menyatakan tujuan dari pemasakan serpihan kayu adalah memisahkan serat dari pengikatnya dan menurut Dahlan (2011) lama pemasakan optimum pada proses delignifikasi adalah sekitar 60-120 menit dengan kandungan lignin tetap setelah rentang waktu tersebut. Semakin lama waktu pemasakan, maka kandungan lignin didalam pulp tinggi, karena lignin telah terpisah dari raw pulp dengan berkurangnya konsentrasi NaOH akankembali menyatu dengan raw pulp dan sulit untuk memisahkannya lagi.
Pada proses pemasakan, ampas tebu dipotong-potong terlebih dahaulu ± 2 cm pengecilan ukuran ini dimaksudkan untuk mempermudah pengekstraksian serat dan mempermudah penghalusan bahan menggunakan blender. Listiarsi (2013) menyatakan tujuan pengecilan ukuran produk adalah mempermudah ekstraksi unsur tertentu dan struktur komposisi, penyesuaian dengan kebutuhan spesifikasi produk atau mendapatkan bentuk tertentu, untuk menambah luas permukaan padatan dan mempermudah pencampuran bahan secara merata.
Kertas daur ulang ini dapat dimanfaatkan menjadi kertas seni yang digunakan sebagai kotak kado, bingkai foto, kertas hias, dan sebagainya. Hal ini sesuai dengan literatur Asngad, dkk (2013) yang menyatakan kertas seni (art paper) merupakan salah satu jenis kertas dengan penampilan estetik 0 1 2 3 4 5 K1 K2 K3 K et ah an an S ob ek ( m N ) Komposisi
144 yang kaya akan nuansa alami dan unik. Kertas seni diolah secara khusus dengan tangan (handmade) sehingga kertas seni identik dengan handmade paper, kertas yang ramah lingkungan serta secara visual memiliki tampilan atau karakter spesifik dari segi tekstur, warna, corak, maupun dimensinya.
KESIMPULAN
1. Kertas yang dihasilkan dari campuran ampas tebu dan sampah kertas ini memiliki tekstur yang kasar, keras, rapuh, memiliki ikatan pertikel yang padu, dan penampakan serat yang timbul dipermukaan kertas.
2. Gramatur kertas tertinggi diperoleh pada perlakuan K3 yaitu 0.1456 g/m2 dan gramatur terkecil diperoleh pada perlakuan K1 yaitu 0.0289 g/m2.
3. Kekuatan tarik tertinggi diperoleh pada perlakuan K3 yaitu 0.1641 MPa dan kekuatan tarik terendah diperoleh pada perlakuan K1 yaitu 0.0264 MPa.
4. Ketahanan sobek tertinggi diperoleh pada perlakuan K3 yaitu 4.6888 N/mm dan ketahan sobek terendah diperoleh pada K1 yaitu 0.0266 N/mm.
5. Perlakuan terbaik diperoleh pada K3 dengan gramatur sebesar 0.1456 g/m2 memiliki kuat tarik sebesar 0.1641 MPa dan ketahanan sobek sebesar 4.6888 N/mm.
DAFTAR PUSTAKA
Asngadi,A., Trisnawati, S.N.I., dan Sanastri, E.R.2013. Pemanfaatan Rumput Gajah (Pennisetum Purpureum) UntukPembuatan kertas Melalui Chemical Pulping MenggunakanNaoh dan na2co3. http://jurnal.fkip.uns.ac.id [diakses pada 5 oktober 2015].
Dahlan, M, H., 2013. Pengolahan Limbah Kertas Menjadi Pulp Sebagai Bahan Pengemas
Produk Agroindustri.http://eprints.unsri.ac.id [diakses pada 23 september 2014].
Diharjo, K, 2006. Pengaruh Perlakuan Alkali terhadap Sifat Tarik Bahan Komposit Serat Rami-Polyster.http://puslit2.petra.ac.id. [diakses pada 4 oktober 2015].
Fitria, 2008.Pengolahan Biomassa Berligniselulosa Secara Enzimatis Dalam Pembuatan Pulp.Jurnal Teknologi Pertanian Vol. 9 No. 2.Hal.70.http://download.portalgaruda.org/arti cle [diakses pada 4 oktober 2015].
Fikri, H., 2012. Pengaruh Volume White liquor (lindi putih) yang Digunakan Terhadap Kadar Lignin Pada Proses Pemasakan Serpihan kayu Di Fiberline 2 PT. Riau Andalan Pulp and Paper (RAPP). http://repositori.usu.ac.id. [diaksespada 5 oktober 2015].
Listiarsi., 2013. Teknik Penanganan Hasil Pertanian (Pengecilan Ukuran). http://unpad-uk.academia.edu. [diakses pada 5 oktober 2015].
Penggabean, A., 2012. Pemanfaatan Abu Ampas Tebu Sebagai Campuran Dalam Peningkatan Kekuatan Beton. http:/digiub.unimed.ac.id [diakses 11 November 2015].
Suriani, N,. 2013. Karakteristik Kertas Berbahan Baku Gedebok Pisang (Musa parasidiaca) dan Sampah Kertas. Universitas Sumatera Utara, Medan.
Yosephine, A., Gala, V., Ayucitra, A., dan Retnoningtyas, E.S. 2012 Pemanfaatan Ampas Tebu dan kulit pisang Dalam Pembuatan Kertas Serat Campuran. Jurnal Teknik Kimia Indonesia. Vol 11 No.2 Hal 95-96. http://citation.itb.ac.id [diakses pada 30 september 2014].
