BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Perkebunanan kelapa sawit merupakan salah satu sumber daya alam penting di Indonesia yang memberikan manfaat langsung berupa minyak sawit mentah. Usia produktif pohon kelapa sawit adalah sekitar 20-25 tahun, setelah itu diremajakan Biasanya pohon-pohon kelapa sawit hasil peremajaan ini dibiarkan membusuk atau dibakar dan kurang dimanfaatkan sebagai suatu sumber kayu alternatif, meskipun sudah ada usaha untuk menggunakannya tetapi hasilnya belum memuaskan. Menurut data, pada saat ini luas perkebunan kelapa sawit di Indonesia adalah kira-kira 7,5 juta Ha (Kementerian Pertanian, 2010) . Dalam satu Ha lahan kebun kelapa sawit terdapat 120-130 pohon kelapa sawit. Diperkirakan mulai pada tahun 2008 - 2015 sekitar 100.000 Ha perkebunan kelapa sawit akan diremajakan setiap tahun dan hal ini berarti akan tersedia 11,7 juta m3 kayu kelap sawit per tahun (Prayitno, T.A) . Jadi ketersediaan kayu kelapa sawit akan selalu ada sepanjang tahun karena peremajaan dilakukan terus menerus.
Kebutuhan kayu dunia dan khususnya di Indonesia yang terus meningkat dari tahun ke tahun seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, akan tetapi kemampuan pasokannya hanya separuhnya. Untuk menutupi kekurangan kayu tersebut sangat memungkinkan terjadi penebangan hutan alami secara illegal. Bila mana kekurangan kebutuhan kayu tersebut dapat digantikan dengan kayu kelapa sawit maka diharapkan kelestarian hutan di Indonesia dapat dipelihara dan kontribusi negara kita terhadap pemanasan global akan berkurang.
Berbagai usaha telah dilakukan untuk menjadikan limbah kayu kelapa sawit tersebut menjadi kayu alternatif. PT. Inhutani telah membuat papan dari kayu kelapa sawit dengan cara densifikasi (PT. Inhutani, 2007). Cara lain dalam memanfaatkan limbah kayu kelapa sawit ini adalah membuat papan partikel, yaitu lembaran hasil
pengempaan panas campuran partikel atau serbuk kayu dengan perekat organik dan bahan lainnya. Indra Mawardi (2009) memanfaatkan kayu kelapa sawit untuk membuat papan partikel dengan menggunakan perekat berbasis polistitena. Dilaporkan bahwa sifat fisis dan mekanis papan partikel mengalami peningkatan dengan bertambahnya jumlah bahan perekat. Diaz, F.M (2005), dkk telah meneliti hubungan antara compaction dengan sifat-sifat mekanik papan partikel kayu pinus dengan bahan perekat urea formaldehida Dilaporkan semakin tinggi compaction semakin baik sifat mekaniknya. Prayitno dan Darnoko telah meneliti pembuatan papan partikel dari kayu kelapa sawit dengan menggunakan perekat urea formaldehid. Dilaporkan bahwa papan partikel yang dihasilkan belum cukup baik karena rongga-rongga masih terdapat diantara partikel kayu (Prayitno dan Darnoko, 1994). Pembuatan papan partikel kayu kelapa sawit dengan menggunakan gambir sebagai perekat juga telah dilakukan oleh Anwar Kasim, dkk dan disebutkan perlu penambahan pendispersi agar bahan perekat dapat masuk ke antara partikel kayu (Anwar Kasim, 2007). Penelitian lain tentang pembuatan papan partikel dari kayu kelapa sawit adalah dengan menggunakan campuran matriks polietilena dan bahan perekat urea formaldehida, walapun hasilnya belum cukup baik namum mutunya menunjukkan peningkatan. Juga disini dilaporkan bahwa interaksi antara perekat dengan partikel kayu hanya interaksi fisik (Rusphiandri, 2001) Penelitian lain mengenai pemanfaatan batang kayu kelapa sawit adalah pembuatan kayu termoplastik dengan pengolahan teknik impregnasi reaktif dengan menggunakan poliolefin daur ulang dan disebutkan impregnasi poliolefin pada kayu kelapa sawit hanya terjadi disekitar permukaan kayu dan tidak sampai jauh masuk kedalam kayu (Wirjosentono, B, 2001)
Beberapa peneliti sudah mencoba menggunakan bermacam-macam perekat papan partikel, seperti penggunaan kitosan sebagai perekat papan partikel ampas tebu ( Kenji Umemura, dkk) dan penggunaan serbuk kulit kayu akasia sebagai perekat papan partikel ( Subyakto dan Bambang, P, 2003). Sejauh ini berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dan juga literatur disebutkan bahwa bahan perekat yang umum
digunakan pada papan partikel adalah bahan perekat termostet seperti senyawa isosianat, urea formaldehida, fenol formaldehida dan melamin urea formaldehida. Penggunaan senyawa isosianat dan formaldehida sebagai bahan perekat mempunyai beberapa kekurangan dan keburukan antara lain :
1. Antara partikel kayu dan bahan perekat hanya terjadi interaksi fisik ( gaya-gayaantar molekul seperti ikatan hidrogen, ikatan Van der Waals, gaya-gaya dispersi ataupun gaya-gaya dipol) dan tidak mampu berikatan secara kimia sehingga mempengaruhi kekuatan kayu (Rusphiandri, 2001)
2. Terjadinya emisi formaldehida dari papan partikel (Ponessa, JT, 1999). Adanya emisi formaldehida sebesar 0,3 ppm dari papan partikel akan menimbulkan efek negatif terhadap kesehatan seperti timbulnya penyakit saluran pernafasan, asma, sakit kepala, mata berair , dan bahkan diduga formaldehida bersifat karsinogen ( Cockcrop, D, 2006, Laurier, B. 2010)
3. Urea formadehida tidak mampu mengisi seluruh celah-celah pada papan partikel sehingga masih terdapat rongga-rongga atau kekosongan dalam papan partikel (Dias, FM, 2005 dan Prayitno, T dan Darnoko,1994)
Pada penelitian ini dibuat bahan perekat polipropilena terdegradasi – anhidrida maleat (PPd-g-AM) dari propilena (PP) dan akan digunakan sebagai bahan perekat papan partikel serbuk kayu kelapa sawit dan papan partikel polipropilena-serbuk kayu kelapa sawit . Diharapkan bahan perekat PPd-g-AM ini dapat membentuk ikatan ester dengan selulosa dan menjadi sefasa dengan polipropilena sehingga dihasilkan papan partikel yang kualitasnya lebih baik. Proses yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : Tahapan pertama adalah mendegradasi polipropilena (PP) dengan cara mereaksikan PP dengan benzoil peroksida (BPO) pada suhu pengolahannya untuk memperoleh polipropilena bobot molekul yang lebih kecil dan viskositas intrinsik yang lebih rendah yang selanjutnya disebut sebagai polipropilena terdegradasi (PPd). Tahapan kedua adalah fungsionalisasi PPd secara grafting dengan anhidrida maleat dengan adanya inisiator BPO dan hasil tahapan ini selanjutnya disebut sebagai polipropilena
terdegradasi-anhidrida maleat (PPd-g-AM). Tahapan ketiga adalah pembuatan papan partikel serbuk kayu kelapa sawit dengan menggunakan campuran PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena sebagai bahan perekat.
Penggunaan PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena sebagai bahan perekat papan partikel mempunyai keunggulan karena :
1. PPd-g-AM bersifat lebih polar dan dapat membentuk ikatan kimia dengan gugus hidroksil selulosa partikel kayu kelapa sawit sehingga dihasilkan papan partikel lentur dan kuat
2. PPd-g-AM tidak mengalami emisi dari papan partikel karena PPd-g-AM bukan merupakan senyawa organik mudah menguap (volatile organic compound)
3. PPd-g-AM relatif tidak menggangu kesehatan dan harganya lebih murah
4. PPd-g-AM bersifat termoplastik, rantai lebih pendek, titik leleh lebih rendah sehingga mampu mengisi rongga-rongga yang tidak mampu diisi bahan perekat formaldehida.
5. PPd-g-AM dapat membentuk ikatan silang dengan selulosa maupun dengan divinil benzena dengan adanya benzoil peroksida.
Usaha – usaha yang telah dilakukan oleh para peneliti untuk meningkatkan daya adesi atau kompabilitas antara bahan yang mengandung serat selulosa dengan polimer poliolefina, antara lain dengan memodifikasi polimer dengan cara memasukkan gugus fungsi polar kepada rantai polimer sehingga meningkatkan polaritasnya, penambahan suatu coupling agent atau dengan melakukan perlakuan secara kimia terhadap serat selulosa (Goselin, R, 2006), (Douglas,D, 2006), (Nicole, M, 2003) dan (marek, G, 2007). Mousa, G dan Solaiman, R telah memodifikasi polietilena dengan cara grafting anhirida maleat pada rantai polietilena dengan menggunakan berbagai inisiator seperti benzoil peroksida, azobissobutironitil dan dikumil peroksida dalam berbagai pelarut (Mousa, G dan Solaiman, R, 2003). Modifikasi poliropilena dengan anhidrida maleat melalui reaksi grafting dengan adanya inisiator telah dilaporkan (Dean,S, 2001, (Bettini,S.H, 1999), (Garcia-Martinez, 1997), (Qiw Wulin, 2005). Mengenai aspek reaksi , kinerja dan mekanisme
coupling agent m anhidrida maleat pada komposit poliolefin-serbuk/serat kayu sudah
banyak dilaporkan dan disimpulkan bahwa adanya coupling agent anhidrida maleat dapat meningkatkan kekuatan komposit (Lu,J.Z, 2005). Pedro, J dkk telah melakukan penelitian mengenai pengaruh perlakuaan serat selulosa Henequen dengan xylene dan penggunaan coupling agent silane terhadap sifat mekanik komposit LDPE-serat Henequen. Dilaporkan bahwa kekuatan tarik komposit meningkat 50 % dan Young modulus bertambah 200 % ( Fedro, J, 1996). Debasish, De, juga telah meneliti efek perlakuan kimia terhadap serat rumput (grass fiber) dengan larutan natrium hidroksida pada berbagai konsentrasi terhadap sifat mekanik, daya serap air dan tebal swelling komposit serat rumput – resin formaldehid. Disebutkan bahwa perlakuan dengan perendaman serat dalam larutan NaOH dapat meningkatkan kekuatan tarik, menurunkan daya serat air dan menurunkan ketebalan swelling komposit (De, D, Adhikari, 2007) Sampai sejauh ini belum dilaporkan adanya penelitian mengenai fungsionalisasi terhadap polipropilena terputus rantai dengan maleat anhidrida dan penggunaannya sebagai perekat papan
Penelitian ini perlu untuk dilakukan untuk memperoleh bahan perekat papan partikel yang mampu berinteraksi dengan baik terhadap polipropilena dan serbuk kayu kelapa sawit. Selanjutnya, berdasarkan kenyataan bahwa Indonesia masih kekurangan bahan kayu untuk furniture dan dilain pihak limbah batang kayu kelapa sawit yang merupakan serat selulosa , jumlahnya banyak dan tersedia sepanjang tahun belum dimanfaatkan dengan efisien. Selain itu, papan partikel ini prospek penggunaannya cukup baik, proses pengolahannya relatif mudah dan ekonomis karena harga kayu kelapa sawit lebih murah dibandingkan dengan filler anorganik, seperti kalsium karbonat.
Diharapkan dengan penelitian ini limbah kayu kelapa sawit dapat dijadikan sebagai kayu alternatif, khususnya untuk pembuatan furniture sekolah-sekolah maupun perkantoran yang berdampak pada berkurangnya pengerusakan hutan akibat pengambilan kayunya sehingga kontribusi Indonesia terhadap pemanasan global dapat diminimalisir.
1.2 Permasalahan
1. Bagaimanakah karasteristik polipropilena setelah terdegradasi pada suhu pengolahan dengan benzoil peroksida
2. Bagaimanakah karasteristik senyawa polipropilena terdegradasi – graft – anhidrida maleat ( PPd-g- AM) yang terbentuk sebagai hasil fungsionalilasi polipropilena terdegradasi (PPd) dengan anhidrida maleat (AM)
3. Apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat digunakan sebagai perekat pada pembuatan papan partikel serbuk kayu kelapa sawit
4. Apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat dapat digunakan sebagai perekat pada pembuatan papan partikel kayu polipropilena - serbuk kayu kelapa sawit
5. Bagaimanakah karasteristik papan partikel serbuk kayu kelapa sawit dengan perekat PPd-g-AM , benzoil peroksoda dan divinil benzena
6. Bagaimanakah karasteristik papan partikel polipropilena - serbuk kayu kelapa sawit dengan perekat PPd-g-AM, benzoil peoksida dan divinil benzena
1.3.Tujuan
Adapun tujuan adalah sebagai berikut
1. Untuk mengetahui karasteristik polipropilena terdegradasi (PPd) sebagai hasil dari degradasi poliproplena dengan benzoil peroksida pada suhu 170 0C
2. Untuk mengetahui karasteristik senyawa polipropilena terdegradsi – graft – anhidrida maleat ( PPd-g-AM) yang terbentuk sebagai hasil funsionalilasi polipropilena terdegradasi (PPd) dengan anhidrida maleat (AM)
3. Untuk mengetahui apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat digunakan sebagai perekat pada pembuatan papan partikel serbuk kayu kelapa sawit 4. Untuk mengetahui apakah PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena dapat digunakan sebagai perekat pada pembuatan papan partikel polipropilena - serbuk kayu kelapa sawit
5. Menentukan karasteristik papan partikel serbuk kayu kelapa sawit dengan perekat PPd-g-AM , benzoil peroksida dan divinil bnezena
6. Menentukan karasteristik papan partikel polipropilena - serbuk kayu kelapa sawit dengan perekat PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil bnezena
1.4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi terhadap penyediaan bahan perekat papan partikel dan khususnya sebagai perekat papan partikel kayu kelapa sawit. Selain itu juga diharapkan papan partikel yang dihasilkan dapat merupakan suatu bahan alternatif untuk membantu mengatasi kebutuhan kayu domestik yang terus meningkat dari tahun ke tahun. Selanjutnya diharapkan dapat membantu mengurangi masalah limbah padat perkebunan kelapa sawit khususnya limbah batang kelapa sawit.
1.5 Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan dalam tahapan-tahapan seperti berikut ini : Tahap 1. Degradasi polipropilena (PP) dengan benzoil peroksida (BPO) dalam. Pada tahap 1 ini dihasilkan polipropilena terdegradasi yang disingkat dengan PPd.
Variabel bebas : Perbandingan PP dan BPO ( 95 : 5, 90 : 10, 85:15, 80 : 20, 75 : 25)
Variabel terikat : Viskositas, bobot molekul dan titik leleh PPd Variabel tetap : Suhu 170 0C dan waktu 15 menit
Tahap 2. Fungsionalisasi PPd dengan AM dalam internal mixer dengan inisiator BPO menghasilkan (PPd-g-AM). Sampel yang difungsionalisasi adalah PPd dari hasil degradasi PP tahap 1 dengan perbandingan PP : BPO (85 : 15) % yang mempunyai bobot molekul 194,849 g/mol.
Variabel bebas : Perbandingan PPd : AM : BPO ( 97: 1 : 2, 95 : 3 : 2 , 93 : 5 : 2, 91: 7 : 2, 89 : 9 :2) %
leleh PPd-g-AM
Variabel tetap : Konsentrasi BPO (2 %) ,suhu (170 0C) dan waktu 15 menit Tahap 3. Pembuatan papan partikel.
Pada tahap 3 ini , campuran PPd-g-AM, benzoil peroksida dan divinil benzena yang digunakan sebagai perekat papan partikel. PPd-g-AM yang digunakan adalah PPd-g-AM hasil grafting tahap 2 yang mempunyai derajat grafting tertinggi, yaitu 9,73 % (perbandingan PPd : AM : BPO adalah 95 : 3 : 2).
Papan partikel dibuat dalam dua macam komposisi, yaitu Komposisi 1 adalah sebagai berikut :
Variabel bebas : Perbandingan PPd-g-AM : Serbuk KKS
Variabel terikat : Kadar air, kerapatan, pengembangan tebal, keteguhan lentur kering (MoR) dan modulus elatisitas lentur (MoE) papan partikel
Variabel tetap : Berat BPO (2 g) , DVB (10 g), suhu pengempaan (170 0C) dan waktu pengempaan 15 menit dan tekanan 40 bar.
Tabel 1.1 Komposisi 1 (satu) Papan Partikel
No Komposisi Papan Partikel
Serbuk KKS (g) PPd-g-AM (g) DVB (g) BPO (g) 1 80 10 10 2 2 70 20 10 2 3 60 30 10 2 4 50 40 10 2 5 40 50 10 2 6 30 60 10 2 7 80 10 0 2
Komposisi 2 (dua) adalah sebagai berikut :
Variabel terikat : Kadar air, kerapatan, pengembangan tebal, keteguhan lentur kering dan modulus elatisitas lentur papan partikel
Variabel tetap : Berat BPO (2 g) , DVB (10 g) , PP (10 g) suhu pengempaan (170
0
C) dan waktu pengempaan 15 menit dan tekanan 40 bar.
Tabel 1.2 Komposisi 2 (dua) Papan Partikel
No Komposisi Papan Partikel
Serbuk KKS (g) PPd-g-AM (g) DVB (g) BPO (g) PP (g) 1 80 10 10 2 10 2 70 20 10 2 10 3 60 30 10 2 10 4 50 40 10 2 10 5 40 50 10 2 10 6 30 60 10 2 10 7 80 10 0 2 10
