STUDI TIGA JENIS KAYU MARGA
Syzygium DI FMIPA UNIVERSITAS INDONESIA KAMPUS DEPOK
SEBAGAI KAYU SUBSTITUSI BAHAN BAKU KERTAS
BERDASARKAN DIMENSI SERAT DAN NILAI TURUNAN DIMENSI
SERAT
Dila Muliasari
1, Nisyawati
21, 2 Departemen Biologi, FMIPA, Universitas Indonesia, Depok
dila.muliasari@gmail.com
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian terhadap kayu Syzygium aqueum, Syzygium cumini, dan Syzygium jambos di FMIPA UI kampus Depok. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kualitas serat kayu Syzigium tersebut sebagai kayu substitusi bahan baku kertas. Kualitas serat kayu diketahui dengan cara mengukur dimensi serat dan menghitung nilai turunan dimensi serat. Preparat maserasi kayu dibuat untuk pengukuran dimensi serat. Kemudian nilai turunan dimensi serat dihitung berdasarkan data pengukuran dimensi serat. Hasil pengukuran dimensi serat dan penghitungan nilai turunan dimensi serat dibandingkan dengan tabel standar kriteria. Hasil yang didapatkan dari penelitian ini adalah ketiga serat kayu Syzygium tersebut masuk ke dalam kelas III. Karakteristik serat kelas III yaitu serat pendek dan dinding serat relatif tebal.
ABSTRACT
Research about wood fiber of Syzygium aqueum, Syzygium cumini, and Syzygium jambos in FMIPA UI, Depok had been conducted. This research is aimed for knowing the wood fiber quality of those three Syzygium wood as substitute wood for paper pulp-making raw material. Wood fiber quality can be analyzed by measuring fiber dimensions and calculate the fiber dimensions derived values. Wood maseration slide preparations were made for measuring fiber dimensions. Fiber dimension derivate value were calculated based on the measuring data of fiber dimensions. The resulting data of fiber dimensions and their derived values were compared with the table of criteria standard. The result shows that those three Syzygium wood are grouped in class III, the fibers are short and have thick fiber wall.
Keywords : wood fiber, paper, Syzygium, fiber dimensions, fiber dimension derived value
1. PENDAHULUAN
Kertas merupakan salah satu kebutuhan penting bagi masyarakat, terutama sebagai media tulis menulis. Adanya peningkatan kebutuhan kertas akan berdampak pada peningkatan kebutuhan kayu sebagai bahan baku pembuatan kertas. Lebih dari 90% bahan baku pulp dan kertas berasal dari kayu, karena kayu memiliki sifat unggul, yaitu rendemen yang dihasilkan tinggi, kandungan lignin relatif rendah, dan kekuatan pulp dan kertas yang dihasilkan tinggi [1].
Peningkatan kebutuhan kayu sebagai bahan baku kertas memberikan dampak negatif pada hutan-hutan di Indonesia. Selain dibutuhkan dalam industri pulp dan kertas, kayu juga digunakan untuk kebutuhan lain misalnya furnitur, kayu lapis, dan moulding. Oleh karena itu perlu dilakukan penghematan penggunaan kayu untuk mengurangi kerusakan hutan [2]. Salah satu caranya adalah dengan mencari kayu substitusi untuk bahan baku kertas. Penelitian terhadap beberapa jenis kayu substitusi sudah banyak dilakukan, antara lain kayu Ki Acret (Spathodea campanulata) (Azhari &
Hartono 2005), kayu Meranti Merah (Shorea sp.), kayu Keruing (Dipterocarpus sp.) (Budi 1995), dan beberapa jenis kayu dari tanaman suku Leguminosae (Prasetyo 2009).
Kayu yang dijadikan substitusi harus memiliki sifat, baik fisik maupun kimia, yang mirip dengan kayu yang sudah biasa dijadikan bahan baku kertas. Ketepatan pemilihan kayu substitusi memerlukan pengetahuan tentang sifat-sifat dasar kayu [3]. Pengetahuan tentang sifat atau karakteristik dasar kayu diperlukan untuk memprediksikan hasil akhir kertas. Karakteristik yang perlu diperhatikan antara lain dimensi serat dan nilai turunan dimensi serat. Dimensi serat yang diamati yaitu panjang serat, diameter lumen, ketebalan dinding serat dan diameter serat. Sedangkan nilai turunan dimensi serat didapatkan dari perhitungan rumus berdasarkan data-data hasil pengamatan anatomi serat. Nilai turunan dimensi serat yang dihitung yaitu bilangan Runkel, bilangan Muhlstep, nilai fleksibilitas, dan koefisien kekakuan [4], [5]. Karakteristik dimensi serat dan nilai turunannya dapat berpengaruh terhadap kualitas hasil akhir
kertas, misalnya fleksibilitas dan daya sobek kertas [6], [7].
Kayu substitusi sebaiknya belum pernah dimanfaatkan secara komersial [8] dan harus memiliki karakteristik serat, baik fisik maupun kimia, yang mirip dengan karakteristik serat kayu yang biasa digunakan sebagai bahan baku kertas [5]. Salah satu jenis kayu yang belum dimanfaatkan secara komersil adalah kayu dari marga Syzygium. Pemanfaatan beberapa jenis
Syzygium yang dikenal adalah buahnya yang dapat
dikonsumsi. Selain itu sel-sel penyusun kayu
Syzygium memiliki beberapa kesamaan
karakteristik dengan kayu Eucalyptus [9]. Kayu
Eucalyptus merupakan salah satu bahan baku
utama pembuatan pulp dan kertas. Oleh karena itu diperkirakan kayu Syzygium dapat dijadikan kayu substitusi bahan baku pulp dan kertas. Akan tetapi perlu dilakukan analisa lebih lanjut untuk membuktikan apakah kayu Syzygium dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku kertas.
Penelitian mengenai kualitas serat kayu
Syzygium sebagai bahan baku kertas perlu
dilakukan. Kualitas serat kayu sebagai bahan baku kertas dapat diketahui dengan cara mengukur dimensi serat dan menghitung nilai turunan dimensi serat. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kualitas serat kayu Syzygium sebagai bahan baku pembuatan kertas, berdasarkan dimensi serat dan nilai turunan dimensi serat.
2. METODE
2.1. Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan pada bulan September--Desember 2012. Pengambilan sampel dilakukan di Ruang Terbuka Hijau (RTH) Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia, Depok. Pengamatan sampel dilakukan di Laboratorium Perkembangan Tumbuhan, Departemen Biologi ) Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Indonesia, Depok.
2.2. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan di lapangan untuk mengambil sampel adalah gergaji kecil, plastik sampel, dan alat tulis. Peralatan yang digunakan di laboratorium botol fial, jarum sonde, pinset , object
glass, cover glass, penggaris, milimeter blok,
kamera digital, mikroskop cahaya, mikroskop digital Dino-Lite, dan Mikroproyektor Ken-A-Vision
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian yaitu akuades, larutan KOH 20%, larutan campuran 1:1 dari Asam Kromat 20%:Asam Nitrat 20%,
Alkohol berseri (30%, 50%, 70%, 90%, 100%), Safranin 1%, Xilol, entelan, dan sampel kayu
Syzygium aqueum, Syzygium cumini, dan Syzygium jambos.
s
Gbr .1 Lokasipengambilan sampel
2.3. Cara Kerja
2.3.1. Pengambilan Sampel
Kayu yang digunakan menjadi sampel penelitian diambil dari ranting percabangan pertama, diameter ±3 cm. Kemudian kayu dipotong-potong sebesar korek api, dengan ilustrasi sebagai berikut:
Gbr 2. Ilustrasi pemotongan sampel kayu [4]
2.3.2. Pembuatan Preparat
Metode yang digunakan untuk membuat preparat maserasi kayu adalah metode Jeffrey [10]. Kemudian preparat serat dibuat dari kayu yang sudah dimaserasi, dengan cara mencacah kayu di atas kaca objek sampai serat-serat saling terpisah. Masing-masing spesies dibuat dua preparat serat.
Sampel kayu empulur
Tabel 1. Persyaratan dan nilai serat kayu sebagai bahan baku pulp dan kertas (Rachman & Siagian (1967) [11]
2.3.3. Pengukuran Dimensi Serat
Pengukuran dimensi serat dilakukan menggunakan Mikroproyektor Ken-A-Vision. Dimensi serat yang diukur yaitu panjang serat, diameter serat, diamater lumen dan ketebalan dinding serat. Jumlah serat yang akan diukur pada masing-masing sampel di preparat maserasi ditentukan berdasarkan pengukuran awal 100 serat, dihitung menggunakan rumus:
N =
4S2 L2 (1)S
2=
Σfixi 2- (Σfixi)2 n n-1 (2)L=
Σ fixi2 nx 0,05
(3) Keterangan:N = jumlah serat yang akan diukur n = 100 serat pengukuran awal S = standard deviasi
L = nilai rata-rata panjang serat fi = frekuensi serat
xi = panjang serat
pengukuran ketebalan dinding sel dilakukan dengan cara menghitung selisih diameter serat dan diameter lumen, menggunakan persamaan:
W =
!!!!(4) 2.3.4. Penghitungan Nilai Turunan Dimensi Serat Nilai Turunan Dimensi Serat dapat dihitung menggunakan rumus berikut:
Bilangan Runkel =
2W l (5)Bilangan Muhlstep % =
d2- l2 d2x 100%
(6)Daya Tenun =
L d (7)Nilai Fleksibilitas =
l d (8)Koefisien Kekakuan =
W d (9) Keterangan:W = tebal dinding sel (µm) l = lebar lumen (µm) d = diameter serat (µm) L = panjang serat (µm)
2.4. Analisis Data
Data hasil pengamatan dimensi serat dan penghitungan nilai turunan dimensi serat dicocokkan dengan Tabel 1.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Dimensi Serat
Berdasarkan pengukuran awal panjang 100 serat dan penghitungan yang didapat serat yang dihitung dimensi dan nilai turunan dimensi pada kayu S.
aqueum yaitu sebanyak 31 serat, pada kayu S. cumini sebanyak 24 serat, dan pada kayu S. jambos
sebanyak 12 serat (Tabel 2). Satuan yang digunakan untuk panjang serat adalah milimeter (mm).
Tabel 2. Hasil pengukuran awal seratus serat
No. Nilai yang
dihitung S. aqueum S. cumini S. jambos
1 S2 0,023 0,03 0,031
2 S 0,151 0,173 0,176
3 L 0,053 0,07 0,10
4 L2 0,003 0,005 0,01
N 31 24 12 Kriteria Kelas I Kelas II Kelas III
Syarat Nilai Syarat Nilai Syarat Nilai
Panjang Serat (µm) > 2,000 100 1,000--2,000 50 < 1,000 25 Nilai Runkel < 0,25 100 0,25--0,50 50 0,5--1,0 25 Nilai Muhlstep (%) < 30 100 30--60 50 60--80 25 Daya Tenun > 90 100 50--90 50 < 50 25 Nilai Fleksibilitas > 0,80 100 0,50--0,80 50 < 0,50 25 Koefisien Kekakuan < 0,10 100 0,10--0,15 50 > 0,15 25 Nilai 450--600 225--449 < 225
Tabel 4. Hasil penghitungan nilai turunan dimensi serat kayu S. aqueum, S. cumini, dan S. jambos Tabel 3. Hasil pengukuran dimensi serat S. aqueum, S. cumini, dan S. jambos
Selain panjang serat, dimensi serat yang diukur adalah diameter serat (d), diameter lumen (l), dan ketebalan dinding serat (W). Rata-rata panjang serat S. aqueum, S. cumini, dan S. jambos berturut-turut adalah 1,302 mm; 1,387 mm; dan 1,223 mm. Kayu dari marga Syzygium merupakan kayu keras (hardwood). Panjang serat kayu keras adalah 0,9 mm--1,6 mm [12]. Berdasarkan Tabel 1 serat dari ketiga kayu Syzygium tersebut tergolong ke dalam kelas III (0,9 mm--1,6 mm), dengan nilai 50. Serat yang panjang memberi pengaruh positif terhadap kekuatan sobek kertas, karena serat yang panjang akan membentuk jalinan antar serat yang kuat. Semakin panjang serat, daya sobek kertas semakin tinggi [13].
Ketebalan dinding serat dihitung dengan membagi dua hasil pengurangan diameter serat dengan diameter lumen. Berdasarkan hasil pengukuran, rata-rata diameter serat kayu S.
aqueum adalah 16,3 µm, S.cumini 13,9 µm, dan S. jambos 18,5 µm. Rata-rata diameter lumen serat
kayu S. aqueum adalah 6,9 µm, S. cumini 5,6 µm, dan S. jambos 6,8 µm. Rata-rata ketebalan dinding serat S. aqueum adalah 4,7 µm, S. cumini 4,2 µm, dan S. jambos 5,9 µm. Rata-rata diameter serat kayu keras adalah 10 µm--60 µm [14].
Diameter serat, diameter lumen, dan ketebalan dinding serat berpengaruh pada ikatan antar serat yang akan menentukan daya jebol, daya tarik, daya sobek, serta fleksibilitas kertas. Serat dengan dinding tipis dan lumen yang lebar akan menghasilkan kertas yang memiliki daya jebol, daya tarik, dan fleksibilitas tinggi, namun kekuatan sobek rendah. Hal tersebut disebabkan serat dengan dinding yang tipis dan lumen yang lebar akan memipih seperti pita pada saat proses pembuatan pulp, sehingga serat dengan mudah saling melekat karena luas area kontak antar serat yang luas. Sedangkan serat dengan dinding sel
tebal dan lumen yang sempit akan menghasilkan kertas dengan kekuatan jebol, kekuatan tarik, dan fleksibilitas yang rendah, namun ketahanan sobek yang tinggi. Hal tersebut disebabkan karena serat dengan dinding tebal dan lumen yang sempit akan tetap berbentuk tubular pada saat proses pembuatan pulp, sehingga luas area kontak antar serat menjadi kecil [15], [12].
3.2. Nilai Turunan Dimensi Serat
Nilai Runkel dari serat S. aqueum, S. cumini, dan S. jambos berturut-turut adalah 1,38; 1,49; 1,73. Berdasarkan Tabel 1 serat dari ketiga kayu
Syzygium tersebut masuk dalam kelas III (0,5--1,0)
dengan nilai 25. Hal tersebut menunjukkan bahwa serat ketiga kayu Syzygium tersebut memiliki dinding serat yang relatif tebal dan lumen yang sempit. Nilai Runkel merupakan perbandingan dua kali dinding serat dengan diameter lumen.
Semakin besar nilai Runkel menunjukkan bahwa suatu serat memiliki dinding serat yang tebal dan diameter lumen yang kecil, dan sebaliknya [11]. Nilai Muhlstep serat dari kayu S. aqueum, S.
cumini, dan S. jambos berturut-turut adalah 82 %,
83 %, dan 86 %. Berdasarkan Tabel 1. serat dari ketiga kayu Syzygium tersebut masuk ke dalam kelas III (> 80 %) dengan nilai 25. Hal tersebut menunjukkan serat kayu S. aqueum, S. cumini, dan
S. jambos memiliki dinding sel yang tebal. Nilai
Muhlstep merupakan persentase dari rasio luas permukaan serat dengan luas penampang melintang serat. Nilai Muhlstep menunjukkan kerapatan serat dalam lembaran pulp kertas. Serat kayu dengan nilai Muhlstep yang tinggi berarti serat tersebut memiliki dinding yang tebal dan lumen yang sempit sehingga luas area kontak antar serat menjadi kecil [5].
Daya tenun serat kayu S. aqueum, S. cumini, dan S. jambos berturut-turut adalah 79,75; 99,55; 66,12. Berdasarkan Tabel 1serat dari kayu
No. Spesies Bilangan
Runkel Bilangan Muhlstep (%) Daya Tenun Nilai Fleksibilitas Koefisien Kekakuan 1 Syzigium aqueum 1,38 82 % 79,75 0,41 0,29 2 Syzigium cumini 1,49 83 % 99,55 0,40 0,29 3 Syzigium jambos 1,73 86 % 66,12 0,36 0,31
No. Spesies L, Panjang (mm) d, Diameter (µm) l, Lumen (µm) W, Dinding (µm)
1 S. aqueum 1,302 16,3 6,9 4,7
2 S. cumini 1,387 13,9 5,6 4,2
Tabel 5. Kelas serat kayu S. aqueum, S. cumini, dan S. jambos
Syzygium aqueum dan S. jambos masuk ke dalam
kelas II (50--90) dengan nilai 50, dan serat kayu S.
cumini termasuk ke dalam kelas I (> 90) dengan
nilai 100. Daya tenun merupakan perbandingan panjang serat dengan diameter serat. Nilai daya tenun menunjukkan jumlah ikatan antar serat yang mungkin terjadi. Semakin panjang suatu serat semakin tinggi nilai daya tenun. Serat dengan nilai daya tenun yang tinggi mempunyai potensi ikatan antar serat yang tinggi, sehingga kertas yang dihasilkan akan memiliki kekuatan sobek yang tinggi [5]. Nilai daya tenun juga berkaitan dengan kehalusan kertas, semakin besar nilai daya tenun maka semakin halus kertas yang dihasilkan [4].
Nilai fleksibilitas serat kayu S. aqueum, S.
cumini, dan S. jambos berturut-turut adalah 0,41;
0,40; 0,36. Berdasarkan Tabel 1 serat dari ketiga kayu Syzygium tersebut masuk ke dalam kelas III (< 0,50) dengan nilai 25. Hal tersebut
menunjukkan serat dari ketiga kayu Szygium memiliki dinding serat yang tebal. Nilai fleksibilitas merupakan perbandingan diameter lumen dengan diameter serat. Nilai fleksibilitas serat yang semakin rendah menunjukkan serat tersebut memiliki dinding yang tebal. Serat yang memiliki dinding tebal akan sulit memipih ketika proses penggilingan pada pembuatan pulp,
sehingga menyebabkan luas area kontak yang kecil dan ikatan antar serat menjadi lebih kecil pula.
Koefisien kekakuan serat kayu S. aqueum, S.
cumini, dan S. jambos berturut-turut adalah 0,29;
0,29; 0,31. Koefisien kekakuan merupakan perbandingan antara ketebalan dinding serat dengan diameter serat. Berdasarkan Tabel 1 serat kayu S. aqueum, S. cumini, dan S. jambos masuk ke dalam kelas III (>0,15) dengan selang nilai 25. Nilai koefisien kekakuan menunjukkan kerapatan serat. Kerapatan serat berhubungan langsung dengan ketebalan dinding sel. Semakin tinggi kerapatan maka semakin tebal dinding sel serat, dan sebaliknya.
Serat kayu Syzygium aqueum, Syzygium cumini, dan Syzygium jambos termasuk ke dalam kelas III (Tabel 3) dengan jumlah nilai masing-masing 250; 225; 200. Serat kayu yang dikelompokkan dalam
kelas III memiliki panjang rata-rata 0,6 mm--1,9 mm, termasuk dalam serat pendek. Selain itu serat kelas III memiliki dinding serat yang relatif tebal dan lumen yang sempit. Berdasarkan
karakterisitik-karakteristik tersebut, dapat
diperkirakan kertas yang dihasilkan akan memiliki kekuatan sobek yang rendah, karena dinding serat yang tebal menyebabkan area kontak antar serat menjadi kecil. Namun kertas yang dihasilkan diperkirakan juga memiliki tingkat kehalusan tinggi, disebabkan oleh serat yang pendek.
4. KESIMPULAN
Berdasarkan pengukuran dimensi serat dan penghitungan nilai turunan dimensi serat, kayu
Syzygium aqueum, Syzygium cumini, dan Syzygium jambos dikelompokkan ke dalam kelas III. Dapat
disimpulkan, serat yang masuk dalam kelas III merupakan serat pendek dan berdinding sel tebal.
DAFTAR ACUAN
[1] Kementrian Kehutanan, Rencana penelitian
integrative 2010--2014, Badan Penelitian dan
Pengembangan Kehutanan, Jakarta (2010). [2] E. Leventin and K. McMahon, Plants and
society, 2nd ed, McGraw-Hill Companies, Inc.,
Boston (1999)
.
[3] M . Lempang and M. Asdar. 2008, Struktur anatomi, sifat fisis dan mekanis kayu kumea batu., Jurnal Penelitian Hasil Hutan, 26 (2008) 138--147.
[4] I. Azhari & R. Hartono, Pemanfaatan kayu ki acret (Spathodea campanulata Beauv) sebagai bahan baku pulp dan kertas melalui uji turunan dimensi serat, Jurnal Komunikasi Penelitian, 17 (2005) 62--67.
[5] B. Sutiya, W.T. Istikowati, A. Rahmadi, dan Sunardi, Kandungan kimia dan sifat serat alang-alang (Imperata cylindrica) sebagai
No. Kriteria S. aqueum S. cumini S. jambos
Hasil ukuran Nilai Hasil ukuran Nilai Hasil ukuran Nilai
1 Panjang Serat (mm) 1,302 50 1,387 50 1,223 50 2 Nilai Runkel 1,38 25 1,49 25 1,73 25 3 Nilai Muhlstep 82% 25 83% 25 86% 25 4 Daya Tenun 79,75 50 99,55 100 66,12 50 5 Nilai Fleksibilitas 0,41 25 0,4 25 0,36 25 6 Koefisien Kekakuan 0,29 25 0,29 25 0,31 25 Jumlah 200 250 200
gambaran bahan baku pulp dan kertas.
Bioscientiae, 9 (2012) 8--19.
[6] T.F. Clark, Plant fibers in the paper industry,
Economic Botany, 19 (1965): 394--405.
[7] W. Fatriasari dan Hermiati, Analisis morfologi serat dan sifat fisis kimia beberapa jenis bambu sebagai bahan baku pulp dan kertas, Laporan Teknik Akhir Tahun UPT BPP Biomaterial Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Cibinong (2006)
[8]
N. Mindawati. Beberapa jenis pohon alternatif untuk dikembangkan sebagai bahan baku industri pulp, Mitra Hutan Tanaman, 2 (2007) 1--7.[9] G.J.C.M. van Vliet and P. Baas, Wood Anatomy and Classification of the Myrtales, Missouri Botanical Garden, 71(1984) 783-800. [10] J.E. Sass, Botanical microtechnique, 3rd ed.
The Iowa State University Press, Iowa (1964). [11] A. Prasetyo, Struktur anatomi dan kualitas
serat enam jenis kayu sangat kurang dikenal dari family Leguminosae, Skripsi S1 Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, Bogor (2009).
[12] J.R. Barnett and G. Jeronimidis (eds.).. Wood
quality and its biological basis, Blackwell
Publishing, Oxford (2003).
[13] A.S. Budi, Morfologi serat pulp dari empat jenis kayu daun lebar dalam hubungannya dengan kekuatan kertasnya, Frontir, (1995) 101--113.
[14] M.S.I. Pfäffli. Fiber atlas, Identification of
papermaking fibers, Springer, Berlin (1995).
[15] J.G. Haygreen and J.L. Bowyer.. Hasil hutan
dan ilmu kayu, sebuah pengantar. Terj. Wood science and forest product, an introduction.
Oleh S.A. Hadikusumo, Universitas Gadjah Mada Press, Yogyakarta (1989).
![Tabel 1. Persyaratan dan nilai serat kayu sebagai bahan baku pulp dan kertas (Rachman & Siagian (1967) [11]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/4622002.3377971/3.892.99.790.136.916/tabel-persyaratan-nilai-serat-bahan-kertas-rachman-siagian.webp)
