BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 KERTAS 2.1.1 Definisi Kertas

Kertas menurut ISO 4046 didefinisikan sebagai suatu lembaran yang terbuat dari bahan utama serat yang berasal dari tanaman serta bahan pengisi lainnya dengan berbagai komposisi. Komponen utama kertas adalah serat selulosa, yang merupakan komponen utama dari dinding sel tumbuhan yang telah mengalami proses penghilangan lignin dan ekstraktif lainnya melalui proses pemasakan. Selulosa merupakan polisakarida linear dari ikatan β-1,4 d-glukopiranosa. Berbentuk mikrofibril kristalin. Derajat polimerisasi glukosa berkisar antar 10.000–15.000 residu glukosa, tergantung pada sumbernya.

Gambar 2.1 Struktur Molekul Selulosa [8]

Pada zaman dahulu kertas merupakan alat paling penting untuk membawa informasi di masa lalu. Jenis kertas pertama kali dan digunakan adalah di China. Dengan memproduksi kertas dapat mentransfer pengetahuan, pendidikan dan informasi. Dengan kertas dapat mempermudah administrasi. Sekarang kertas merupakan produk yang sangat penting, tidak dapat dibayangkan di dunia ini tanpa kertas [9]. Berikut gambar komponen yang digunakan pada kertas :

Gambar 2.2 Komponen yang Digunakan Pada Kertas [9]

Kayu merupakan serat utama yang digunakan dalam pembuatan kertas. Meskipun semua kayu dapat dibuat menjadi pulp, tetapi hanya jenis kayu tertentu saja yang digunakan untuk pulp. Beberapa penyebab hal tersebut adalah kualitas serat dan ketersediaan, waktu tumbuh yang lama, energi pemanenan dan pemrosesan yang tinggi serta masalah lingkungan. Salah satu alternatif untuk mengatasi masalah keterbatasan dan mahalnya bahan baku kertas dan virgin pulp, yaitu dengan pemakaian kembali kertas bekas sebagai bahan baku kertas.

Kertas bekas dapat dikumpulkan dari berbagai sumber antara lain perkantoran, rumah tangga, pembuangan sampah dan lain sebagainya. Kertas bekas merupakan salah satu sumber serat yang potensial dan mempunyai prospek ekonomis yang tinggi. Kertas bekas yang telah mengalami pengolahan merupakan bahan baku serat yang dikenal dengan istilah serat sekunder secondary fiber. Serat-serat sekunder merujuk kepada kertas-kertas daur ulang. Penggunaan serat sekunder berkembang seiring dengan perkembangan teknologi, faktor ekonomis, dan keterbatasan sumber daya alam dalam penyediaan serat primer. Pemakaian serat dari kertas bekas atau serat sekunder untuk pembuatan lembaran kertas mempunyai beberapa keuntungan antara lain meningkatkan stabilitas dimensi, opasitas dan formasi yang lebih baik serta kecenderungan curl yang rendah [10]. Kertas bekas terdiri dari dua sumber, yaitu bekas sebelum dikonsumsi dan bekas setelah dikonsumsi. Bekas dari sebelum konsumsi dapat dari pengeluaran yang berlebih yang mana pengembalian dari cetakan, yang mana salah cetak pada proses pembuatan kertas dari pabrik. Sedangkan bekas setelah dikonsumsi adalah jenis-jenis kertas yang sudah ditulis atau terkena berbagai tinta, biasanya kertas ini lebih susah didaur ulang. Jika ukuran partikel dari tinta (>40 µm) tidak bisa terhilangkan dari pulp yang akan dijadikan kertas yang mana dirusak dengan

Chemical Pulp Mechanical Pulp Recycled Fibers Pigments and Fillers Chemical Additives

tampaknya noda dari tinta. Bagaimanapun, jika ukuran diameter tinta lebih dari 40 µm sehingga mata tidak begitu dapat melihat itu sehingga terlihat seperti keabu-abuan [11].

2.1.2 Jenis-Jenis Kertas

Ada dua jenis kertas utama yang digunakan pada saat ini, yaitu kertas kasar dan kertas lunak. Kertas halus biasanya digunakan untuk tulis-menulis sedangkan kertas kasar biasanya digunakan sebagai kemasan.

Jenis-jenis kertas halus dapat dibedakan menjadi [12] :

1. Kertas tulis A merupakan istilah pengganti bagi jenis kertas HVS (Hout Vrij Schrijf Papier) yang lazim terdapat di pasaran Indonesia, adalah kertas yang khusus dibuat dari pulp kimia, dapat mengandung pulp mekanis maksimal 15% digunakan untuk keperluan tulis menulis.

2. Kertas sekuritas adalah kertas tulis atau cetak yang dibuat secara khusus dari pulp kimia, awet, tahan kipat dan kedap air, mempunyai sifat tulis dan sifat cetak yang baik.

3. Kertas cetak A merupakan istilah pengganti jenis kertas HVO (Hourt Vrij Offset Papier) yang lazim terdapat dipasaran Indonesia adalah kertas yang khusus dibuat dari pulp kimia, dapat mengandung pulp mekanis maksimal 15% digunakan untuk keperluan cetak mencetak.

4. Kertas permanen adalah kertas yang memiliki pH (tingkat kelembaban acid dan alkalin) netral dinyatakan baik oleh Australian Standard AS 4003 Permanen Paper, kertas ini dapat digunakan sebagai kertas copy 80 gram dan juga dapat untuk kertas laser, fotokopi dan faksimil.

5. Kertas faksimili merupakan setengah tidak permanen dan akan pudar atau benar-benar tidak akan mempunyai nilai hukum, karena jangka waktunya pendek sekitar 6–18 bulan. Untuk arsip yang bernilai guna informasi untuk jangka waktu lama yang menggunakan kertas faksimili harus di fotokopi ke dalam kertas permanen untuk meningkatkan daya tahan arsip serta isi informasinya. Mesin faksmili sekarang diperkenankan dan dikembangkan sebagai pesan copy faksmili untuk waktu yang lama.

6. Kertas berwarna :

a. Kertas ini mengandung tingkat tinggi acid, artinya harus hati-hati dalam penanganannya, terlebih untuk jangka waktu yang lama/tahunan. Apabila kertas ini dalam file memburuk, nilai informasinya akan hilang, dan bermasalah di masa depan.

b. Warna kertas copy ini juga bermasalah di masa datang jika suatu keputusan dibuat dalam bentuk mikrofilm. Kertas warna dan tinta warna yang sering dibuat dalam copy mikrofilm akan sulit membacanya.

2.1.3 Kertas Termal

Pencetakan termal adalah sebuah teknologi cetak yang cepat dan murah, banyak digunakan dalam aplikasi komersial seperti tanda terima, label bagasi, faks, dan label. Pencetakan termal langsung menghasilkan gambar ketika suatu bahan kimia tertentu dalam lapisan kertas termal dipanaskan. Teknologi pencetakan termal pertama kali dikembangkan pada akhir 1960-an, dan popularitasnya tumbuh pada 1980-an dan 1990-an karena lebih hemat biaya dan serbaguna.

Kertas termal adalah produk dengan rekayasa tinggi yang dilapisi dengan lapisan sensitif panas yang bereaksi dengan kehadiran panas untuk membuat gambar cetak. Kertas termal adalah jenis kertas yang memiliki lapisan khusus yang memungkinkan untuk mencetak dengan tinta yang sedikit. Ketika panas (melalui printer kertas termal) diterapkan pada lapisan, hasilnya adalah gambar yang tajam dan jelas, tanpa perlu tinta atau pita.

Ada tiga kategori utama dari kertas termal tergantung pada berat dasarnya, atau kepadatan (biasanya g/m2

(1) Kelas faks dan point-of-sale (POS), dengan berat dasar rata-rata 58 gram, atau pound per rim), yaitu [2]:

(2) Kelas label dan tiket, dengan berat dasar rata-rata 80 gram, dan (3) Kelas tiket yang berat, dengan berat dasar rata-rata 120 gram.

Kertas termal umumnya tidak dibuat dari bahan daur ulang, karena dapat mengurangi konsistensi yang diperlukan untuk produk dengan rekayasa tinggi ini. Kertas termal daur ulang tersedia dalam jumlah yang terbatas. Kertas termal dapat dicetak dalam kedua format, satu sisi dan dua sisi [2].

a. Kertas Dasar (Base Coat)

Kertas dasar adalah kertas bebas kayu, kertas ini sebagai dasar yang mana lapisan akan diaplikasikan pada kertas ini dan gambar akan dicetak.

b. Lapisan Bawah (Under Coat)

Ini adalah lapisan pertama yang diterapkan pada kertas dasar sehingga menjamin permukaan yang halus dan lebih seragam yang mana akan diterapkan lapisan termal. Sebuah tingkat yang lebih besar dari kehalusan dalam lapisan memberikan resolusi yang lebih baik dan kualitas lebih baik dari gambar selama proses pencetakan termal.

c. Lapisan Termal (Thermal Coat)

Ini adalah lapisan kedua, terdiri dari sejumlah besar senyawa kimia yang mana ketika mengalami panas akan bereaksi di antara mereka sendiri dan menghasilkan gambar. Komponen utama dari lapisan ini adalah pewarna, sensitizing agent dan zat penambah warna [13].

d. Lapisan Atas (Top Coat)

Sebuah lapisan tambahan dapat diaplikasikan di atas lapisan termal. Kertas termal dengan top coat dapat dipertimbangkan jika permukaan terkena pengaruh eksternal tertentu seperti:

• mekanik abrasi (misalnya, melalui goresan)

• kimia pengaruh (misalnya melalui minyak, lemak, pernis atau pelarut organik)

• pengaruh lingkungan (misalnya melalui kelembaban tinggi atau air) Selain itu, lapisan atas di sisi depan kertas termal memperpanjang masa kerja kepala termal printer.

e. Lapisan Belakang (Back Coat)

Back coat adalah penting ketika sisi belakang dari kertas termal terkena, misalnya, untuk pengaruh berikut:

• berpindahnya perekat (misalnya perekat pada label produksi) • plasticizers (misalnya dari plastik seperti PVC)

Selanjutnya, back coat mampu meningkatkan kemampuan merekat dan kerataan dari kertas termal di bawah kondisi iklim yang berbeda [14].

Gambar 2.3 Penampang Termal Paper [14] 2.1.3.2 Keuntungan dan Kerugian Kertas Termal

Kertas termal memiliki sejumlah keunggulan yang dapat menarik konsumen. Salah satu keuntungan dari kertas termal adalah hemat biaya. Kertas termal dan printer adalah alternatif untuk mesin cetak biasa dan kertas. Menggunakan printer thermal akan membantu untuk menhemat uang. Hal ini karena printer termal tidak beroperasi dengan tinta. Kertas termal sudah memiliki tinta di dalamnya. Menurut definisi, kertas termal adalah kertas-kertas yang diperlakukan dengan bahan kimia dan pewarna yang bereaksi bersama untuk membawa perubahan warna kertas ketika mereka terkena panas. Printer termal memiliki mekanisme memanaskan kertas termal sehingga menyebabkan reaksi kimia yang menghasilkan perubahan warna. Seluruh proses cepat. Printer termal bekerja lebih cepat daripada printer biasa. Mekanisme yang memanaskan kertas termal bekerja cepat dan ini membuat pencetakan menjadi lebih mudah dan cepat. Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa printer termal dan kertas termal tidak hanya menghemat uang, juga menambah nilai waktu jika menggunakan printer dan kertas termal [3].

Salah satu kelemahan dari kertas termal adalah kenyataan bahwa kertasnya tidak tahan lama. Oleh karena itu, disarankan tidak untuk menggunakan kertas termal untuk dokumen yang diharuskan untuk bertahan lama. Selain itu, dokumen secara tidak sengaja mungkin bisa terkena panas. Ketika kertas termal terkena panas maka dokumen mengalami perubahan warna keseluruhan dan seperti dalam kebanyakan kasus maka kertas akan menjadi gelap sampai ke suatu titik di mana tidak bisa dilihat. Kelemahan lain dari kertas termal adalah kenyataan bahwa beberapa orang terganggu dengan baunya. Bau sebagai akibat dari kombinasi bahan kimia yang digunakan dalam pelapisannya. Kebanyakan kertas termal dijual dalam gulungan dan kadang-kadang sulit untuk menanganinya karena

keikalannya setelah disimpan dalam gulungan dan itu merupakan kelemahan dari kertas termal [15].

2.2 DEINKING

Deinking adalah proses sekunder dalam hal menghilangkan kotoran tinta. Kertas bekas yang biasanya dihilangkan tintanya adalah kertas koran, kertas tulis, kertas cetak, majalah dan lain-lain. Proses penghilangan tinta dapat dilakukan dengan dua cara yaitu cara pencucian dan penggapungan.

Deinking adalah salah satu proses penghilangan tinta dan bahan-bahan lain non serat dari kertas bekas. Penghilangan tinta dapat diaplikasikan pada berbagai kertas bekas tetapi mutu produk yang dihasilkan bervariasi. Kertas bekas yang dihilangkan tintanya terdiri dari kertas cetak, berwarna dan juga mengandung pulp mekanis.

Ditinjau dari proses pencetakan tinta pada kertas, dapat dibedakan menjadi dua cara. Kertas koran mengandung tinta yang dicetak berdasarkan proses impak. Tinta yang digunakan merupakan pigmen karbon yang terdispersi dalam minyak mineral atau disebut minyak dasar.

Tinta fotokopi dan tinta cetak umumnya terbuat dari bahan polietilen, kopolimer stiren dan senyawa-senyawa serupa yang dicampur dengan karbon dan sedikit pigmen lain. Partikel-partikel tinta yang menempel pada kertas bekas dapat dipisahkan dengan cara menambahkan bahan kimia seperti sabun dan dipersan ke dalam proses penggapungan, pencucian dan juga pemanasan.

Tinta untuk mencetak mempunyai dua dasar, yaitu pigmen atau bahan pencelup untuk memberikan warna pada lembaran dan vehicle (minyak dasar), sarana yang membawa pigmen atau zat pencelup. Minyak dasar pada umumnya terbuat dari minyak sayur, mineral yang didistilasi, resin, plastik dan pelarut yang mudah menguap. Ditambahkan bahwa penetrasi tinta ke dalam serat kertas dipengaruhi oleh sifat cairnya dan daya lekatnya yang baik [6].

2.2.1 Pencucian

Teknologi pencucian dikembangkan sejak tahun 1950 sampai 1960. Metode pencucian tidak menghilangkan banyak partikel tapi itu merupakan teknik efisien untuk menghilangkan partikel dengan ukuran 10 µm dan yang kecil. Pencucian menggunakan sangat banyak air dan ini merupakan teknik yang tidak ekonomis [11].

Pencucian biasanya digunakan untuk penghilangan tinta kertas bekas yang dicetak dengan tinta yang mudah terdispersi. Proses ini tidak efektif untuk mengolah kertas berlapis tebal, karena partikel tinta tidak dapat didispersikan menjadi partikel kecil.

Proses pencucian menitikberatkan pada pengecilan ukuran partikel tinta yang akan dihilangkan. Hal yang harus diperhatikan dalam pencucian adalah partikel tinta harus dibuat berukuran sangat kecil (lebih kecil daripada 20 μm) dan sifat hidrofobiknya harus diubah menjadi sangat hidrofilik. Hal ini dapat dicapai dengan penambahan surfaktan dan dispersan sebagai bahan kimia aditif dalam pulper.

Pencucian dilakukan setelah tinta dan bahan-bahan lain telah terlepas dan terdispersi dengan baik dalam suspensi serat. Alat pencuci yang digunakan kebanyakan mempunyai saringan. Serat-serat yang tertahan juga akan berperan sebagai media penyaring yang dapat meningkatkan daya saring, sehingga jumlah partikel tinta yang dapat dipisahkan makin bertambah [5]. Berikut adalah prinsip dasar proses pencucian :

Gambar 2.4 Prinsip Pencucian [11] 2.2.2 Flotasi

Pada proses flotasi, tinta dipisahkan dari serat yang mana udara di dorong dengan adanya bahan pembuat gelembung yang lain. Gelembung yang muncul membawa partikel tinta dan dipisahkan dari atas flotasi [16].

Flotasi adalah proses pemisahan yang digunakan sekumpulan gelembung udara untuk membawa partikel tinta dengan memanfaatkan sifat hidrofobiknya. Partikel-partikel yang dipisahkan akan menempel pada gelembung-gelembung udara dan dibawa ke permukaan suspensi dalam bentuk busa. Busa ini kemudian disingkirkan dari permukaan sehingga partikel-partikel tinta yang berhasil dipisahkan dapat diperoleh. Pemahaman yang dasar kompleks proses ini akan membantu perkembangan bentuk flotasi yang mana dapat digunakan dalam pabrik. Flotasi biasanya digunakan pada penghilangan kertas-kertas bekas yang dicetak dengan tinta yang sulit terdispersi. Kondisi pembuburan sangat berpengaruh pada kinerja flotasi dalam memisahkan partikel tinta dan kontaminan dari suspensi serat [17].

Tahap–tahap flotasi antara lain :

Tahap 1 : Tumbukan antara partikel tinta atau kotoran lain dengan gelembung-gelembung udara

Tahap 2 : Pelekatan antara partikel-partikel tersebut dengan gelembung udara Tahap 3 : Pemisahan gelembung-gelembung udara yang sudah mengikat kotoran dengan pulp

Gambar 2.5 Prinsip Flotasi [11]

Flotasi adalah proses pemisahan padat-padat, cair-cair, padat-cair atau proses pemisahan padat, cair, liquid, dimana kumpulan dari partikel dan gelembung dengan densitas rendah daripada suspensi permukaan yang dipindahkan. Istilah flotasi adalah proses yang umum dimana yang utama adalah melekatnnya gelembung dan partikel, yang mana dikontrol oleh bahan kimia ke permukaan dan dengan parameter hidrodinamika dan parameter operasi dari flotasi. Sifat yang paling penting untuk menentukan efisiensi flotasi adalah hidrofobik padat, ukuran rasio gelembung-partikel dan tingkat turbulensi dalam suspensi [18].

2.3 ADITIF DALAM PROSES DAUR ULANG KERTAS 2.3.1 Kalsium Hidroksida (Ca(OH)2

Kalsium hidroksida adalah suatu bahan yang bersifat basa kuat dengan pH 12-13. Bentuk terlarut dari bahan ini akan terpecah menjadi ion-ion kalsium dan hidroksil. Sifat basa kuat dari kalsium hidroksida dan pelepasan ion kalsium akan membuat jaringan yang berkontak menjadi alkalis [19]

)

Telah ditetapkan bahwa kekerasan sistem flotasi mempengaruhi jumlah serat yang hilang selama proses flotasi. Kerugian serat ini tidak diinginkan dan merupakan menyebabkan kerugian yield dalam proses. Ion-ion kalsium dapat berinteraksi dengan serat dalam sistem penghilangan tinta. Kation kalsium teradsorbsi ke permukaan serat, yang menghasilkan pengurangan muatan permukaan yang biasanya negatif ke hampir netral. Netralisasi muatan permukaan ini yang membuat serat hidrofobik sehingga mengapung. Adsorpsi kalsium ke serat mendominasi reaksi pada kondisi basa. Partikel tinta kecil mampu berinteraksi dengan ion kalsium, dan akan menempatkan ke serat melalui reaksi kalsium setengah-garam. Jika sistem penghilangan tinta mengandung pengisi mineral seperti kaolin (aluminium silikat), partikel-partikel pengisi biasanya akan membawa muatan negatif permukaan. Ion kalsium menyerap ke permukaan mineral filler, sebagian menetralkan muatan negatif [20].

2.3.2 Natrium silikat (Na2SiO3

Natrium silikat memiliki peran tak terbantahkan sebagai penyangga pH. Namun, perannya dalam deinking adalah sebagai kolektor tinta atau sebagai alternatif pendispersi tinta. Natrium silikat memiliki kemampuan untuk membubarkan tinta, baik sendiri maupun dengan adanya ion kalsium dan sabun asam lemak.

)

Natrium silikat tersedia sebagai serbuk padat atau sebagai larutan kental. Kemampuan buffer natrium silikat mirip dengan natrium hidroksida, tetapi terjadi pada pH lebih rendah. Padatan silikat terdiri dari SiO4 tetrahedral, baik sebagai

monomer atau polimer hingga empat unit tetrahedral.

a. Dosis silikat natrium yang semakin meningkat dari 0% sampai 5% pada serat kering (atau 0 ke 5000 ppm dalam larutan untuk konsistensi pulp 10%), kecerahan pulp akhir akan meningkat.

b. Silikat meningkatkan penghilangan tinta dengan membentuk partikel yang lebih besar, yang lebih mudah dihapus oleh flotasi udara.

c. Natrium silikat memiliki fungsi stabilisasi pada hidrogen peroksida. d. Natrium silikat menghilangkan tinta lebih dari soda kaustik sendiri.

e. Kehilangan kecerahan dan meningkatkannya penguningan sebanding dengan alkalinitas deinking yang meningkat. Hal ini dikurangi dengan adanya natrium silikat [20].

2.3.3 Hidrogen peroksida (H2O2

Hidrogen peroksida, H

)

2O2

Hidrogen peroksida bersifat sangat eksplosif dan berbahaya dalam konsentrasi tinggi. Oleh karena hidrogen peroksida digunakan dalam jumlah besar sebagai bahan pengelantang untuk serat dan kertas, proses sintetik industri skala besar telah dibuat. Proses ini menggunakan reaksi katalitik sangat lunak untuk menghasilkan larutan encer hidrogen peroksida dari udara dan hidrogen dengan menggunakan antrakuinon tersubstitusi. Larutan encer ini kemudian dipekatkan.

, adalah agen pengoksidasi kuat yang secara komersial tersedia secara luas dalm bentuk larutan encer dengan berbagai konsentrasi. Hidrogen peroksida merupakan asam lemah, tidak berwarna dan dapat larut dalam air dengan berbagai perbandingan [21].

Hidrogen peroksida dugunakan untuk mengurangi pewarnaan kromofor yang disebabkan basa. Hidrogen peroksida tidak efektif disunakan sebagai pemutih. Reaksi peroksida dengan basa adalah sebagai berikut.

H2O2 + NaOH → HOO - + H2

Perhidroksil (HOO

O

-) adalah agen pemutih. Untuk mendapatkan penggunaan hidrogen peroksida yang terbaik, sangat perlu untuk memaksimumkan pembentukan anion hidroksil [6].

2.3.4 Surfaktan

Surfaktan merupakan zat pengaktif permukaan yang banyak digunakan dalam berbagai proses industri dan pembuatan produk. Salah satu fungsi dari sistem surfaktan ini adalah untuk membersihkan partikel tinta dari serat kertas, menstabilkan partikel, mengagregasi partikel-partikel yang tersebar dan atau memodifikasi sifat permukaan pada pembersihan partikel tinta, dan untuk meningkatkan pembersihan tinta pada tahap flotasi.

Meskipun dispersan dan kolektor tidak perlu digunakan dalam beberapa pulp, frother atau foaming agent banyak digunakan untuk menghasilkan lapisan busa yang stabil untuk membersihkan partikel-partikel tinta. Surfaktan yang digunakan dalam deinking (penghilangan/pembersihan tinta) dapat dikategorikan sebagai foaming agent/frother, dispersan, kolektor, dan defoamer. Kebanyakan surfaktan memiliki peran ganda dan dapat memeberikan efek positif atau negatif pada proses deinking. Oleh karena itulah, formulasi surfaktan untuk flotasi deinking pada kertas daur ulang memerlukan beberapa aspek untuk dipertimbangkan. Meskipun nilai HLB, titik kekeruhan, konsentrasi misel kritis (CMC), dan struktur yang detail merupakan parameter yang digunakan untuk karakterisasi surfaktan, hal-hal tersebut tidak dapat digunakan sebagi faktor utama dalam memilih sebuah surfaktan untuk flotasi penghilangan tinta. Kondisi penghilangan tinta, seperti kesadahan air, pH, dan temperatur, berbeda dalam setiap kertas daur ulang. Sebagai hasilnya, sebuah formulasi surfaktan yang bekerja dengan baik pada satu proses dapat bekerja pada proses lainnya.

2.3.4.1 Agen Dispersi dan Agen Anti-Redeposisi

Dispersan berperan dalam pemisahan partikel-partikel tinta dari permukaan serat dan menghindari redeposisi pada pemisahan partikel tinta pada serat selama flotasi penghilangan tinta. Surfaktan nonionik seperti, alkohol linear etoksilat, alkil fenol etoksilat, asam lemak etoksilat, oligoetilen-oksida alkil eter, dan polietilenoksida alkil eter, secara luas digunakan dalam gilingan penghilangan tinta sebagai dispersan karena mereka dapat berfungsi secara mandiri, mereka tidak dipengaruhi oleh kesadahan air, dan bagian hidrofilik-hidrofobiknya dapat menjadi sangat mudah dikendalikan melalui sintesis kimia.

Dispersan dapat menurunkan tegangan permukaan pada media bubur kayu, dengan demikian dapat meningkatkan kemampuan pembasahan wettability pada tinta pelapis serat dan mempermudah pelepasan tinta pada serat. Rao, Stenius serta Pirttinen [22] menyatakan bahwa surfaktan nonionik, seperti polietilenoksida alkil eter dan senyawa yang dimodifikasi pada jenis surfaktan ini, mampu membantu pelepasan pencetakan partikel-partikel tinta dari kertas koran. Dispersan dapat melarutkan pertikel-partikel tinta yang lepas dan membuat emulsi satbil yang tidak dapat kembali dengan cepat ke serat. Oleh karena dispersan menyediakan partikel-partikel tinta dengan kimia permukaan pelarutan sebagai penyerap surfaktan, jenis bahan kimia ini dapat memberi pengaruh interaksi yang kurang baik dengan kompleks sabun kalsium hidrofobik dan terjadi pada efisiensi flotasi yang sangat rendah.

Dispersan harus digunakan secara hati-hati dalam sistem flotasi yang menggunakan sabun asam lemak sebagai pengumpul. Salah satu penggunaan surfaktan yang umum dalam proses flotasi penghilangan tinta adalah sabun asam lemak. Secara umum, asam lemak bereaksi dengan kalsium dalam sistem membentuk sabun kalsium dan teradsorb ke dalam permukaan tinta dan memberikan aksi sebagai kolektor. Sistem sabun asam lemak pada umumnya merupakan dispersan yang tidak baik. Sistem tersebut dapat berfungsi sebagai dispersan hanya jika terdapat asam lemak bebas dalam suspensi pulp.

2.3.4.2 Kolektor

Seperti nama yang telah disebutkan, fungsi dari kolektor adalah untuk mengagregasi partikel-partikel tinta yang sangat kecil yang dilepaskan dari serat melalui pulping action. Partikel-partikel ini menjadi lebih efisien untuk dibersihkan melalui penikan gelembung udara yang diinjeksikan oleh unit flotasi. Ukuran partikel optimal untuk flotasi penghilangan tinta berkisar dari 10 sampai 100 µm. Akan tetapi, sebelum kolektor ditambahkan kebanyakan partikel tinta ukurannya jauh lebih kecil dari 10 µm. Kolektor dapat dibuat dari bahan yang terbentuk secara alami, seperti sabun asam lemak, secara sintetis seperti polietilen oksida dan kopolimer polipropilen oksida, dan campuran seperti asam lemak etoksilat, bahan-bahan tersebut diperlukan untuk menyeimbangkan efek pada

kolektor di salah satu dispersan-dispersan tersebut dalam flotasi penghilangan tinta, jika menggunakan dispersan.

Asam lemak sering digunakan sebagai kolektor karena kemampuannya membentuk tinta-afinitif sabun dengan ion kalsium. Molekul amfoterik dengan 16-18 rantai karbon ini dihasilkan selama hidrolisis ester-NaOH (saponifikasi) pada aditif trigliserida. Gugus akhir asam siap untuk memebentuk kompleks denagn adanya ion kalsium dengan pulper untuk membentuk endapan sabun kalsium. Sabun ini akan secepatnya berikatan dengan partikel tinta yang lepas, dengan demikian membuat mereka hidrofobik. Penambahan ion-ion kalsium dengan media pulping memberikan netralisasi muatan pada partikel tinta. Kompleks sabun-tinta akan mengalami heterokoagulasi dengan kompleks yang hampir sama dan akhirnya dapat membentuk agregat partikel-partikel tinta dengan range ukuran kemampuan flotasi 10 sampai 100 µm. Oleh karena itu, semua ukuran dari agregat heterokoagulat juga merupakan sebuah fungsi pengecilan gaya yang ada dengan pulper. Gaya ini mampu menganggu agregat yang lebih besar dan dengan demikian membuat ukuran rata-rata pertikel dengan sistem partikular. Dalam hal ini juga ditemukan bahwa tanpa ikatan rangkap dalam rantai karbon pada asam lemak, seperti asam stearat, membantu pembersihan tinta dari serat (fungsi dispersi) ketika ada ikatan rangkap, seperti asam linoleat, membantu dalam flotasi fungsi kolektor. Formulasi dengan persentase asam stearat yang tinggi memberikan hasil flotasi penghilangan tinta yang terbaik.

Sekarang ini, sabun asam lemak secara luas digunakan dalam penghilangan tinta kertas koran dan majalah tua (ONP-OMG). Formulasi sabun kalsium-asam lemak sedang dipertimbangkan untuk menjadi sistem kolektor yang lazim dalam industri baru-baru ini, dan secara komersial tersedia agen penghilang tinta yang ditemukan. Meskipun formulasi sabun asam lemak secara luas digunakan dalam flotasi penghilangan tinta, ia masih memiliki efek yang tidak baik pada saat penghilangan tinta. Secara umum, ion-ion kalsium perlu ditambahkan untuk mengubah sabun asam lemak menjadi sabun kalsium. Karena itulah, ion-ion kalsium dipercaya dapat menyebabkan masalah deposisi pada mesin pembuat kertas dan peralatan lain dalam pabrik penghilang tinta .

Fungsi frother adalah untuk membentuk lapisan busa di atas sel flotasi untuk pembersihan tinta. Penghasil busa/frother harus digunakan untuk menghasilkan lapisan busa yang stabil untuk membersihkan partikel tinta. Surfaktan non ionik secara luas digunakan sebagai frother dalam flotasi penghilangan tinta karena memiliki kemampuan berbusa dan funsi yang mandiri pada air sadah. Sistem asam lemak dapat berperan tidak hanya sebagai kolektor tetapi juga sebagai frother dan dispersan dalam flotasi penghilangan tinta hanya ketika terdapat sebagai asam lemak bebas dalam suspensi pulp.

Efisiensi pembersihan tinta tergantung pada beberapa faktor seperti kemampuan untuk memisahkan partikel tinta dari serat kertas, kemungkinan adanya tabrakan antara partikel tinta dengan permukaan gelembung udara, dan kontak permukaan yang spesifik antara partikel tinta dengan gelembung udara, stabilitas busa pada pembersihan tinta tahap akhir, dan lain-lain. Seperti yang sudah diketahui, kimia permukaan memiliki peran utama dalam flotasi penghilangan tinta. Efisiensi pembersihan tinta meningkat dengan meningkatnya stabilitas busa. Kekurangannya adalah saat peningkatan konsentrasi frother dalam suspensi pulp dapat meningkatkan adsorpsi surfaktan oleh partikel tinta sehingga hanya sedikit tinta yang mampu dibersihkan. Oleh karena itu, harus digunakan frother dengan konsentrasi yang optimum untuk penghilangan tinta yang efisien.

Serat kertas yang masuk dalam jaringan gelembung udara secara fisik dan adhesi bagian hidrofobik dari serat pada permukaan gelembung udara berkontribusi atas hilangnya sejumlah serat dalam flotasi penghilangan tinta, juga ditemukan bahwa hilangnya serat dan air secara langsung berhubungan dengan stabilitas dan struktur busa. Secara umum, busa dengan struktur yang mengandung sedikit gelembung menyebabkan tingginya kadar serat dan air yang hilang.

2.3.4.4 Defoamer atau Antifoamer

Stabilitas busa, struktur busa, dan dinamika busa merupakan hal yang penting pada penghilangan tinta dan hilangnya serat dan air. Suatu defoamer kadang-kadang perlu ditambahkan ke dalam bubur pulp untuk mengontrol stabilitas busa dan strukturnya. Penambahan defoamer dapat menekan pembentukan busa selama proses pembuatan kertas. Surfaktan HLB rendah dan partikel silika hidrofobik

bercabang dengan sempurna yang terdispersi dalam minyak silikon merupakan defoamer yang efektif [22].

2.4 PERBANDINGAN PENELITIAN-PENELITIAN YANG PERNAH DILAKUKAN

Berikut penelitian-penelitian terdahulu, yaitu penghilangan tinta dengan proses flotasi :

Tabel 2.1 Perbandingan Studi Terdahulu

No. Judul Penelitian Metode Penelitian Hasil Penelitian

1 Daur Ulang Kertas HVS Bekas Secara Kimiawi dan Enzimatis [5]

a. Metode : Flotasi secara kimiawi dan enzimatik b. Bahan baku : Kertas bekas

HVS c. Variabel-variabel : • Konsistensi pembuburan : 4 % • Konsistensi flotasi : 0,8-1% • Konsentrasi Na-Oleat : 1-4% • Waktu perendaman : 60 menit

• Waktu flotasi : 15 menit • pH flotasi : 9-10 • Ukuran kertas : 1/16, 1/64 • Suhu : 50 dan 80 o • Konsentrasi NaOH : 1% dan 5% C

a. Pengaruh jumlah NaOH yang berlebihan dapat mengakibatkan penguningan kertas akibat alkali berlebihan b. Apabila ingin

memberikan derajat putih dan indeks tarik yang baik digunakan kondisi naoh yang sedikit dan potongan kertas yang kecil

2 Novel Solutions to New Problems in Paper Deinking [11]

a. Metode : Proses radiasi ultraviolet, flotasi dan pencucian

b. Bahan baku : Kertas bekas print c. Variabel-variabel :

• Waktu reaksi : 10, 20 menit • pH : 9-11

• Suhu : 35-80 o

a. Persentase penghilangan tinta pada waktu sonication 10 dan 20 menit mencapai hmpir 100%.

C

3 Pengaruh Umur Kertas dan

Penggunaan Bahan Kolektor Terhadap Penghilangan Tinta Kertas Koran Bekas

[6]

a. Metode : Proses deinking campuran flotasi dengan pencucian

b. Bahan baku : Kertas koran bekas dengan umur kertas < 6 bulan dan > 6 bulan c. Variabel-variabel : • Temperatur pembuburan : 60 o • Konsistensi pembuburan : 4% C • Kecepatan pengadukan : 300 rpm • Konsentrasi peroksida : 1,5% • Konsentrasi natrium silikat :

2,5%

• Pendispersi : Rinso, Attack, Amway dan sabun batangan Sunlight

• Konsistensi flotasi : 1%

a. Kadar air : umur kertas yang lebih lama akan menyebabkan meningkatnya kadar air dari kertas.

b. Kadar abu : tidak terdapat perbedaan yang signifikan pada kedua jenis umur kertas.

c. Derajat putih : derajat putih paling tinggi diperoleh pada perlakuan umur < 6 bulan dan minyak jarak dan Rinso d. Opasitas : nilai opasitas tertinggi diperoleh pada perlakuan

umur kertas > 6 bulan, minyak kemiri dan pemakaian sabun. e. Ketahanan tarik : diperoleh hasil terbaik oleh kombinasi

faktor umur < 6 bulan, kolektor kemiri dan detergen Amway. f. Ketahanan sobek : diperoleh hasil terbaik oleh kombinasi

umur < 6 bulan dengan kolektor minyak jarak dan dispersan Rinso.

g. Ketahanan retak : diperoleh hasil terbaik oleh kombinasi umur < 6 bulan tanpa kolektor dan dispersan Attack. 4 Components Removal In

Flotation Deinking [23]

a. Metode : Flotasi secara kimiawi b. Bahan baku : Majalah dan Koran c. Variabel-variabel :

• Konsistensi pembuburan : 16 % • Konsistensi flotasi : 1 % , 1,8% &

a. Pengaruh dari kecepatan pengaduk antara lain selektivitas penghilangan tinta 97%, kadar abu 0,53 %.

b. Pengaruh dari konsistensi flotasi antara lain penghilangan tintanya 98%.

• Kecepatan pengaduk : 80 L/min dan 70 L/min

5 Proses penghilangan tinta pada

kertas bekas [24]

a. Metode : Flotasi secara kimiawi b. Bahan baku : Majalah dan Koran c. Variabel-variabel :

• Konsentrasi deterjen : 5%, 20%, dan 50%

• Waktu penyabunan : 10 menit, 30 menit, 1 jam, 2 jam

a. Konsentrasi deterjen yang optimal adalah 20% dengan waktu penyabunan 30-60 menit, kadar air, yield, kadar abu adalah 30 %, 70% dan 3 %

b. Konsentrasi deterjen yang bervariasi memberikan pengaruh yang berbeda-beda terhadap komposisi bahan baku kertas bekas,dengan meningkatnya konsentrasi deterjen

memberikan pengaruh kepada kadar alpha dan beta selulosa semakin menurun.

c. Ditinjau dari konsentrasi deterjen dan waktu penyabunan, maka penghilangan tinta pada kertas bekas memiliki nilai yang baik pada konsentrasi 20 dan 50 %.

d. Ditinjau dari segi kandungan alpha dan beta selulosa penghilangan tinta baik dilakukan selama 10 menit karena mendapatkan kadar selulosa yang tinggi 32,6-41%. 6 Assessment Of Deinking

Chemistry Performance: From Laboratory Flotation Tests To The Simulation Of An Industrial Pre-Flotation Line

[25]

a. Metode : Flotasi secara kimiawi b. Bahan baku : Majalah dan Koran c. Variabel-variabel :

• Waktu penyabunan : 15 menit • Konsistensi : 13%

• Suhu : 45o

• Silikat : 2 % dan 1% C

• Kolektor : 0,45% dan 0,15%

a. Hasil yield paling tinggi adalah 92,4 % yang terdiri dari 2 % silikat dengan kehilangan serat 1 %.

b. Proses yield menurun dari 92,2%, 87,7% dan 86,9% dengan kandungan silikat 1%,

7 Deinking of high-quality offset papers: Influence of

consistensy, Agitation Speed, and Air Flow Rate in The Flotation Stage

[26]

a. Metode : Flotasi secara Kimiawi b Bahan Baku : Kertas offset Printing c. Variabel - variabel :

• Konsistensi : 0,75, 1 dan 1,25% • Kecepatan Udara : 500, 750 dan

1000 L/h

• Kecepatan impeller : 850, 1150 dan 1450 rpm

a. Faktor deinkability tertinggi adalah 88%.

b. Efisiensi tertinggi didapat pada variabel kecepatan impeller 1450 rpm, kecepatan udara 1000 L/hdan konsistensi 1,25%.

8 Deinking Selectivity (Z-Factor) : A New Parameter to Evaluate Performance of Flotation Deinking Process

[27]

a. Proses : Flotasi secara Kimiawi b. Bahan baku : Koran dan majalah c. Variabel-variabel : • Konsistensi : 11% • Suhu : 40 dan 50 o • Konsentrasi Surfaktan : 0,2, 0,4, 0,6 dan 0,8 % C

a. Hasil brightness tertinggi didapat pada konsentrasi surfaktan o,8% yaitu 81%.

9 Performance of Different Surfactant in Deinking Flotation Process [28]

a. Proses : Flotasi secara Kimiawi b. Bahan baku : Kertas bekas diprint c. Temperatur pulping : 35-55 o d. Waktu pulping : 1 jam

C c. Variabel-variabel :

• Surfaktan : Surfaktan non-ionik, surfaktan ionik, surfaktan kationik.

a. Diperoleh brightness sebesar 62% pada penggunaan 2-oktanol dan konsistensi pulp 0,8%.

Dari perbandingan penelitian – penelitian terdahulu yang relevan (Tabel 2.1), maka pada penelitian ini digunakan kertas termal sebagai bahan baku utama. Sedangkan bahan larutan pemasak yang digunakan adalah Ca(OH)2 dan bahan

kolektornya adalah minyak zaitun. Yang membuat perbedaan dari penelitian– penelitian sebelumnya adalah bahan baku, larutan pemasak dan bahan kolektor.

2.5 FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FLOTASI a. Surfaktan

Penambahan surfaktan dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan permukaan larutan. Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan konstan walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambahkan melebihi konsentrasi ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel. Konsentrasi terbentuknya misel ini disebut Critical Micelle Concentration (CMC). Tegangan permukaan akan menurun hingga CMC tercapai. Setelah CMC tercapai, tegangan permukaan akan konstan yang menunjukkan bahwa antar muka menjadi jenuh dan terbentuk misel yang berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya [29].

b. Laju alir udara

Laju alir udara mempunyai pengaruh yang signifikan pada flotasi. Secara umum, udara mempunyai dua pengaruh pada flotasi. Ketika laju alir udara sangat rendah, penambahan laju alir udara dapat memberikan efek yang positif pada flotasi. Pengaruh lain dari laju alir udara adalah udara dapat juga menurunkan densitas dari slurry flotasi dan udara yang berlebihan akan menghasilkan rendahnya konsentrasi pemulihan [30]

c. Ukuran partikel

Ukuran partikel yang besar membuat partikel tersebut cenderung untuk mengendap sehingga susah untuk terflotasi [31]. Di dalam penelitian, dihasilkan bahwa pemulihan tertinggi flotasi didapatkan pada ukuran partikel antara 10 dan 50 mikron. Penurunan recovery yang tajam terjadi ketika ukuran partikel di atas 50 mikron dan di bawah 10 mikron [30].

d. Densitas pulp

Densitas pulp yang tinggi akan menyebabkan gelembung kelebihan muatan (overloading) sehingga flotasi akan mustahil. Densitas pulp yang tinggi juga dapat menciptakan gelembung yang sangat kecil yang mana terlalu berat untuk mengapung [30].

e. Waktu flotasi

Pengaruh dari waktu flotasi terhadap pemulihan yang terjadi pada flotasi yaitu bahwa semakin bertambahnya waktu maka pemulihan yang terjadi akan semakin bertambah [32].

f. Suhu Flotasi

Suhu tergantung pada bahan baku dan proses yang dikehendaki. Secara umum proses di bawah suhu 60°C digolongkan sebagai proses dingin, sedangkan suhu di atas 60°C digolongkan sebagai proses panas. Proses yang dilakukan pada suhu tinggi relatif rnernerlukan waktu penguraian yang lebih pendek. Untuk kertas dengan tinta cetak non impak sebaiknya dilakukan pada suhu di atas 50°C untuk lebih meningkatkan efektivitas proses penghilangan tinta [33]

g. Konsistensi Flotasi

Pemasakan umumnya dilakukan pada kekentalan (konsistensi) sesuai dengan proses pemisahan tinta (flotasi), yaitu 0,8-1,0%. Pada kandungan bahan kering kertas dalam air 0,4-0,8% akan terpisahkan logam, pasir dan partikel tinta yang besar. Jika konsistensi semakin besar maka akan sulit memisahkan tintanya [33].

2.6 FAKTOR PENGHILANGAN TINTA (DEINKABILITY FACTOR) DAN KADAR TINTA TERTINGGAL

Faktor penghilangan tinta (deinkability factor) kertas daur ulang merupakan faktor yang menunjukkan sejauh mana tinta dapat dihilangkan dari kertas bekas dan tingkat residu tinta yang tertinggal dalam kertas bekas [34]. Faktor penghilangan tinta (deinkability factor) ditentukan berdasarkan persamaan berikut [35]:

100% x (PS) Putih Derajat -(US) Putih Derajat (PS) Putih Derajat -(DS) Putih Derajat = Def (2.1) Keterangan :

Def = faktor penghilangan tinta (deinkability factor) DS = derajat putih pulp kertas tercetak yang di deinking PS = derajat putih pulp kertas tercetak tanpa deinking US = derajat putih kertas putih yang tidak diprint

Kadar tinta tertinggal dihitung berdasarkan persamaan berikut ini [35]: Kadar tinta tertinggal (%) = 100% - Def

Nilai faktor penghilangan tinta dapat dibagi menjadi 3 grade, yaitu good, fair, dan poor deinkability [36].

Tabel 2.2 Grade Deinkability [36]

No Score Evaluation of Deinkability

1 71-100 Point Good Deinkability

2 51-70 Point Fair Deinkability

3 0-50 Point Poor Deinkability

4 Negative (failed to meet at

least one threshold) Not Suitable for Deinking

Faktor penghilangan tinta dapat mencapai 0%-100%. Faktor penghilangan tinta yang mendekati 100% menandakan sebuah proses penghilangan tinta yang sempurna, sedangkan faktor penghilangan tinta yang mendekati 0% menandakan sangat kecilnya proses penghilangan tinta [35]. Nilai faktor penghilangan tinta dapat dibagi menjadi 3 grade, yaitu good, fair, dan poor deinkability [36].

2.7 SPESIFIKASI BERBAGAI JENIS KERTAS

Berikut merupakan berbagai spesifikasi jenis kertas yang ada di pasaran. Tabel 2.3 Spesifikasi Berbagai Jenis Kertas [37]

Jenis Kertas Brightness (%) Kekuatan Tarik

(kN/m)

Kertas koran 53 1,6

Kertas pamflet, sampul dan katalog 72 2,7

Offset printing 59 2,5

Kertas bond 59 1,5

2.8 POTENSI EKONOMI

Kertas bekas merupakan salah satu sumber serat yang potensial dan mempunyai prospek ekonomis yang tinggi. Kertas bekas yang telah mengalami pengolahan merupakan bahan baku serat yang dikenal dengan istilah serat sekunder secondary fiber. Serat-serat sekunder merujuk kepada kertas-kertas daur ulang. Penggunaan serat sekunder berkembang seiring dengan perkembangan teknologi, faktor ekonomis, dan keterbatasan sumber daya alam dalam penyediaan serat primer.

Daur ulang kertas bekas merupakan jalan keluar bagi industri kertas dalam mengatasi kelangkaan dan semakin terbatasnya keberadaan sumber bahan baku pulp asli. Di samping memberikan nilai ekonomis terhadap biaya produksi pembuatan kertas dan karton, pemanfaatan serat sekunder ini dapat mengurangi penggunaan kayu, mengurangi pencemaran lingkungan serta menghemat air dan energi.

Untuk itu, perlu dilakukan suatu analisis ekonomi terhadap penggunaan kertas termal sebagai kertas daur ulang. Namun, dalam tulisan ini hanya akan dikaji potensi ekonomi secara sederhana.

 Kertas termal yang tidak di daur ulang biasanya hanya dijual sebagai kertas bekas seharga Rp 1.000/kg.

 Kertas termal yang telah di daur ulang memiliki spesifikasi beberapa kertas yang ada di pasaran, seperti kertas koran, offset printing, kertas bond, kertas pamflet, sampul dan katalog sehingga kertas daur ulang dapat digunakan kembali sebagai kertas-kertas yang telah disebutkan di atas. Bila dilihat dari spesifikasi kertas termal yang telah di daur ulang maka harga kertas ini jika dipasarkan, antara lain :

1. Kertas koran = Rp 1.500 - 2.500 / kg 2. Offset printing = Rp 1.400 – Rp 1.500 / kg 3. Kertas bond = Rp 3.000 – Rp 4.000 / kg 4. Kertas pamflet = Rp 12.500 – Rp 13.000 / kg 5. Sampul = Rp 12.500 – Rp 13.000 / kg 6. Katalog = Rp 12.500 – Rp 13.000 / kg

Dapat dilihat bahwa total biaya bahan baku kertas daur ulang dari kertas termal bekas jauh di bawah harga pulp. Tentu hal ini membawa nilai ekonomis dalam pembuatan kertas daur ulang. Produksi kertas daur ulang menggunakan bahan baku kertas termal berpotensi untuk menjadi industri alternatif yang berkembang ke depannya sehingga mengurangi penggunaan kayu di Indonesia.