Karakteristik Kertas Berbahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit dan Sampah Kertas

15  13  Download (0)

Teks penuh

(1)

TINJAUAN PUSTAKA

Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Salah satu jenis limbah padat industri kelapa sawit adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS). Tempurung kelapa sawit termasuk juga limbah padat hasil pengolahan kelapa sawit. Limbah padat mempunyai ciri khas pada komposisinya. Komponen terbesar dalam limbah padat tersebut adalah selulosa, disamping komponen lain meskipun lebih kecil seperti abu, hemiselulosa dan lignin. Tandan kosong kelapa sawit mencapai 23% dari jumlah pemanfaatan limbah kelapa sawit tersebut sebagai alternatif pupuk organik juga akan memberikan manfaat lain dari sisi ekonomi. Ada beberapa alternatif pemanfaatan TKKS yang dapat dilakukan yaitu pupuk kompos, pupuk kalium dan bahan serat (Fauzi, dkk, 2002)

(2)

Kandungan hemiselulosa dan pentosan serat TKKS yang relatif tinggi

(34% dan 27%) akan memberikan pengaruh baik karena berkemampuan

menyerap air yang besar sehingga memudahkan proses penggilingan pulp TKKS

(fibrilisasi). Kelarutan dalam air panas dan alkohol-benzen yang juga besar

menunjukkan zat ekstraktif dalam TKKS mengandung padatan larut air dan

sisa-sisa minyak (Anggraini dan Roliadi, 2011).

Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan bahan berlignoselulosa yang dihasilkan dari industri pengolahan buah sawit menjadi minyak sawit kasar (crude palm oil, CPO). Hasil analisa komponen kimia TKKS disajikan pada tabel di bawah ini:

Tabel 1. Komposisi Kimia dan Kelarutan TKKS

Komponen Kimia Kandungan (%)

Kadar air 8,20

(3)

Serat, Pulp dan Kertas

Serat berdinding tebal menghasilkan kertas dengan kekuatan jebol dan tarik yang rendah tetapi ketahanan sobek yang tinggi. Kertas yang dibuat terutama dari sel-sel berdinding tebal juga cenderung untuk memiliki ketahanan lipat yang rendah. Hubungan antara kekuatan jebol dan tarik dengan ketebalan dinding sel dijelaskan oleh kenyataan bahwa sifat-sifat ini sangat tergantung pada ikatan serat ke serat yang tinggi, yang dipengaruhi oleh tebal dinding sel. Hal ini memberi kesimpulan bahwa serat berdinding tebal sukar digiling ke tingkat pelulusan yang rendah dibandingkan dengan serat berdinding tipis (Bowyer, 1996).

Peranan dimensi serat (panjang serat, diameter serat dan tebal dinding serat) pada bahan baku kertas mempunyai hubungan satu dengan lainnya, yang kompleks dan mempunyai pengaruh terhadap sifat-sifat fisik kertas, seperti

kepadatan, kekuatan, fleksibilitas, kelicinan, porositas dan lainnya (Nasution, 2010).

Pulp adalah hasil pemisahan serat dari bahan baku berserat. Pulp dapat

dibuat dari bahan kayu, non kayu, dan kertas bekas (waste paper). Pulp merupakan bubur kayu sebagai bahan dasar dalam pembuatan kertas. Bahan baku pulp biasanya mengandung tiga komponen utama, yaitu: selulosa, hemiselulosa,

dan lignin. Proses pembuatan pulp dipengaruhi oleh kondisi proses antara lain: 1. Konsentrasi larutan pemasak

(4)

2. Suhu

Dengan meningkatnya suhu, maka akan meningkatkan laju delignifikasi (penghilangan lignin). Namun, Jika suhu di atas 160°C menyebabkan terjadinya degradasi selulosa.

3. Waktu pemasakan

Dengan semakin lamanya waktu pemasakan akan menyebabkan reaksi hidrolisis lignin makin meningkat. Namun, waktu pemasakan yang terlalu lama akan menyebabkan selulosa terhidrolisis, sehingga hal ini akan menurunkan kualitas pulp. Waktu pemasakan yang dilakukan sebelum 1 jam pulp belum terbentuk,

waktu pemasakan diatas 5 jam selulosa akan terdegradasi. 4. Ukuran bahan baku

Ukuran bahan baku yang berbeda menyebabkan luas kontak antar bahan baku dengan larutan pemasak berbeda. Semakin kecil ukuran bahan baku akan menyebabkan luas kontak antara bahan baku dengan larutan pemasak semakin luas, sehingga reaksi lebih baik.

5. Kecepatan pengadukan

Pengadukan berfungsi untuk memperbesar tumbukan antara zat-zat yang bereaksi sehingga reaksi dapat berlangsung dengan baik (Wibisono, dkk, 2011).

(5)

panjang, derajat putih yang tinggi, daya retensi terhadap air rendah dan lain-lainnya.

Kertas adalah lembaran yang didapat dari deposisi serat-serat tanaman, mineral, bulu binatang, serat sintetis atau campuran-campurannya dengan atau tanpa penambahan zat-zat lain dari suatu suspensi dalam cairan-cairan, uap atau gas, sehingga serat-serat jalin menjalin berbelit-belit menjadi suatu kesatuan yang mempunyai kekuatan. Jadi, kertas adalah lembaran dari suatu jaringan serat (Soekartawi, 1988).

Pada umumnya kertas dapat dibagi dalam 3 golongan besar yaitu

a) cultural paper (kertas budaya) yang terdiri dari jenis kertas news print (kertas koran) writing, printing dan business (kertas cetak, tulis dan keperluan bisnis) dan kertas khusus.

b) Industrial paper (kertas industri) yang terdiri dari wrapping, packaging dan kraft, boards, cigarette dan kertas khusus.

c) Other paper (kertas lainnya) yang terdiri dari tissued, house hold dan kertas lainnya.

(Departemen Perindustrian, 1982).

Ada beberapa jenis kertas yang dipakai untuk usaha percetakan tangan. Yaitu buffalo (ada yang tebal dan tipis atau disebut dengan kertas litax), orien (tebal dan tipis), HVS, BC, BC buffalo, hammer, undangan merah, kertas jeruk dan sebagainya. Harga-harga tiap jenis kertas berbeda-beda (Karyadi, 2000).

(6)

kekuatan sobek, gramatur, dan lain-lain. Kertas seni dengan campuran serat alam memiliki penampilan yang lebih indah karena menampilkan serat-serat yang muncul di permukaan kertas. Berbeda dengan kertas tanpa campuran serat alam atau hanya kertas daur ulang saja, kurang memiliki nilai artistik yang tidak jauh beda dengan kertas-kertas biasa (Pasaribu dan Sahwalita, 2007).

Serat alam merupakan bahan baku yang ramah lingkungan, karena mudah terdegradasi dan tanaman serat alam memiliki kemampuan menyerap CO2 cukup besar terutama pada tanaman kenaf. Saat ini serat alam banyak digunakan sebagai bahan baku untuk produk komposit seperti fiberboard untuk interior mobil, dan setiap serat alam memiliki ciri dan kegunaan yang spesifik, misalnya serat abaka, rami, dan kenaf dapat digunakan untuk kertas mata uang. Pada akhir-akhir ini komoditas serat alam banyak mendapat perhatian dari beberapa kalangan industri, terutama dari industri otomotif, elektronik, pulp, dan kertas. Serat buah, batang, dan daun merupakan komoditas serat alam yang sebelumnya kurang memperoleh perhatian, baik oleh pemerintah, petani, maupun pengusaha. Namun pada saat ini dan di masa yang akan datang, komoditas serat alam merupakan komoditas yang memiliki potensi untuk dikembangkan sebagai bahan baku berbagai industri (Sudjindro, 2011).

Pembuatan Kertas dan Penggunaan NaOH

(7)

terpisah tanpa suatu pengerjaan mekanis. Pulp semi kimia adalah pulp yang diperoleh dengan pengerjaan kimia terbatas untuk menghilangkan sebagian nonserat dan melemahkan ikatan antarserat diikuti pengerjaan mekanis.

Kayu gelondongan berada di pabrik, kulit kayu dilepas dari gelondongan. Kulit kayu kemudian diratakan dengan menggunakan mesin gilas atau dimasak dengan menggunakan bahan kimia untuk merubah kulit kayu menjadi serat. Serat-serat ini dibuat menjadi bubur dengan menambahkan air kemudian campuran itu diaduk sehingga dapat terangkai menjadi satu kumpulan. Bubur kayu dari serat yang sudah diaduk dan dibentuk kemudian dimasukkan ke dalam mesin pembuat kertas, ketika campuran itu dimasukkan pada bagian yang basah dari mesin, campuran itu diteruskan untuk disaring airnya. Sebagian air yang ada di dalam campuran itu dapat kering, sementara yang tersisa disedot oleh mesin pengering. Kulit yang tersisa mengandung sekitar 80% air, dimasukkan ke dalam mesin penekan. Mesin ini menekan dan memeras sehingga air yang masih ada akan keluar dan serat-serat akan semakin lekat sehingga membentuk sebuah lembaran. Jaring kertas ini sekarang sudah cukup kuat untuk menahan beban beratnya sendiri. Jaring ini kemudian dibawa ke sejumlah mesin penekan yang panas yang akan mengeringkannya dan kertas akan keluar dari ujung mesin (PPLH, 2007).

Tahapan utama dan proses sederhana dalam pembuatan pulp dan kertas adalah sebagai berikut :

Pembuatan pulp pada Pulper: Dalam tanki pencampur, pulp dicampur dengan

(8)

Cleaner: Proses pemutihan untuk tipe pulp Kraft dilakukan dalam beberapa

menara dimana pulp dicampur dengan berbagai bahan kimia, kemudian bahan kimia diambil kembali dan pulp dicuci.

Pemurnian: Pulp dilewatkan plat yang berputar pada alat pemurnian bentuk

disk. Pada proses mekanis ini terjadi penguraian serat pada dinding selnya,

sehingga serat menjadi lebih lentur. Tingkat pemurnian pada proses ini mempengaruhi kualitas kertas yang dihasilkan.

Pembentukan: proses dilanjutkan dengan proses sizing dan pewarnaan untuk menghasilkan spesifikasi kertas yang diinginkan. Sizing dilakukan untuk meningkatkan kehalusan permukaan kertas; pada saat pewarnaan ditambahkan pigmen, pewarna dan bahan pengisi. Proses dilanjutkan dengan pembentukan lembaran kertas yang dimulai pada headbox, dimana serat basah ditebarkan pada saringan berjalan.

Pengepresan: Lembaran kertas kering dihasilkan dengan cara mengepres

lembaran diantara silinder pada calendar stack.

Pengeringan: Sebagian besar air yang terkandung didalam lembaran kertas

dikeringkan dengan melewatkan lembaran pada silinder yang berpemanas uap air.

Calender Stack: Tahap akhir dari proses pembuatan kertas dilakukan pada

calendar Stack, yang terdiri dari beberapa pasangan silinder dengan jarak

tertentu untuk mengontol ketebalan dan kehalusan hasil akhir kertas.

Pope Reel: merupakan tahap akhir dari proses pembuatan kertas yaitu

(9)

Penggilingan adalah suatu proses yang sangat penting dalam pembuatan kertas, karena kertas yang dibuat dari pulp yang tidak digiling kekuatannya rendah, berbulu dan terlalu berpori. Tetapi dengan pulp yang sudah digiling akan diperoleh kertas dengan kekuatan yang tinggi, padat, formasi jalinan lebih baik dan sifat-sifat lainnya sesuai dengan spesifikasi kertas yang diinginkan. Selama proses penggilingan berlangsung, serat di dalam air mengalami penyikatan, pengkoyakan, pemukulan, penggosokan ataupun penekanan, sehingga ikatan antar serat menjadi terbuka dan terjadilah hidrasi fibril (Nasution, 2010).

Sebagian besar kekuatan kertas adalah akibat ikatan hidrogen molekul-molekul selulosa yang menyusun serat-serat berdampingan. Untuk memberikan potensi ikatan maksimum, serat ditumbuk atau digiling untuk memipihkannya dan secara sebagian menguraikan mikrofibril dari dinding-diding sel, luas permukaan serat (dan juga luas yang tersedia untuk ikatan) bertambah besar oleh tingkat pemipihan dan penguraian yang kecil sekalipun. Pada penggilingan awal pemipihan sel dan penguraian mikrofibril terjadi yang menaikkan luas permukaan namun sedikit pertambahan panjang dan kekuatan serat (Bowyer, 1996).

(10)

disebabkan karena setiap jenis kertas dihasilkan dengan penambahan bahan-bahan tertentu untuk mendapatkan sifat tertentu sesuai dengan tujuan penggunaannya (Nurminah, 2002).

Proses kraft merupakan proses pulping kimia dominan di dunia. Proses ini dianggap paling ekonomis dan menghasilkan pulp dengan kekuatan terbaik. Semua instrumen yang dibutuhkan untuk proses ini telah teruji mengingat proses ini telah berkembang dalam waktu yang lama. Faktor ini sangat penting bagi industri pulp dan kertas yang sangat konservatif terhadap resiko karena tingginya investasi modal dalam pembuatan peralatan dan relatif rendahnya pengembalian modal. Kelebihan proses kraft terletak pada kemampuannya mengolah semua jenis kayu, mampu menghasilkan sifat kekuatan pulp yang tinggi dan sistem pendauran bahan kimianya yang sudah sangat baik (Wistara, 2007).

Larutan NaOH bisa menyerap ke dalam struktur amorf dan kristalin dalam dinding serat, yang mengakibatkan pembesaran (pengembangan) penampang melintangnya sehingga meningkatkan tak hanya diameter serat tetapi juga diameter lumen. Rendemen pulp yang umumnya diperoleh proses semi-kimia (60 – 75 persen). Namun demikian, pulp yang telah mengalami perendaman NaOH menyebabkan perubahan nyata dimensi seratnya yang antara lain mencakup seratnya menjadi lebih pendek, diameter serat dan lumen lebih besar, dan dinding serat lebih tipis (Roliadi dan Fatriasari, 2011).

(11)

akan tercerai berai menjadi pulp dan proses pemasakan ini dapat terjadi tekanan atmosfer ataupun di udara terbuka, yaitu pada suhu air mendidih (Saragi, 2008).

Selain untuk degradasi lignin, penggunaan NaOH digunakan untuk memperbaiki sifat serat dalam prosesnya untuk dibuat menjadi kertas. Perbaikan serat yang dimaksud adalah perbaikan sifat dalam usahanya untuk lebih mempermudah dan memperkuat jalinan serat kertas yang terbentuk. Dalam proses pemasakan serat dengan larutan NaOH, serat akan mengalami efek ribbon. Efek ribbon adalah efek fisik dimana serat tunggal menjadi kasar dan berserabut (Sjöström,1995).

Berdasarkan hasil penelitian, didapatkan bahwa seiring dengan semakin tinggi konsentrasi NaOH yang ditambahkan sebagai katalis kedalam larutan pemasak maka semakin tinggi kadar padatan totalnya.

Tabel 2. Karakteristik lindi hitam pada berbagai konsentrasi penambahan NaOH

Karakteristik NaOH (0%) NaOH (5%) NaOH (10%) NaOH (15%)

pH lindi hitam tahap I 4,45 5,2 10,2 10,7

Padatan total tahap I (%) 2,65 4,93 5,46 5,76

Warna lindi hitam tahap I Coklat

kehitaman

Coklat

kehitaman Hitam Hitam

pH lindi hitam tahap II 13,52 13,60 13,63 13,55

Padatan total tahap II (%) 2,11 11,19 11,40 13,23

Warna lindi hitam tahap II Coklat

kehitaman

(12)

Proses soda umumnya digunakan untuk bahan baku dari limbah pertanian seperti merang, katebon, bagase serta kayu lunak. Merupakan proses pemasakan dengan metode proses basa. Larutan perebus yang digunakan adalah NaOH. Proses ini sangat cocok digunakan untuk bahan baku non-kayu. Pada proses Soda proses lebih menguntungkan dari segi teknis dan ekonomis dibandingkan dengan menggunakan proses lain, karena tidak membuat limbah yang begitu berbahaya di lingkungan sekitar (Harefa, 2012).

Pengujian Kertas

Pengujian kertas adalah cara yang dilakukan untuk mendapatkan mutu cetakan kertas yang baik. Apakah kertas tersebut memenuhi syarat untuk digunakan. Ada banyak pengujian kertas yang dilakukan untuk mendapatkan mutu yang baik diantaranya yaitu uji gramatur, opasitas (derajat ketidak tembusan kertas), bulky, penetrasi minyak atau daya serap air, kadar air, kadar abu, nilai kekasaran kertas, pH, kuat sobek, ketahanan tarik dan lain-lain (Pusgrafin, 2013).

(13)

Gramatur adalah massa lembaran kertas dalam gram dibagi dengan satuan luasnya dalam meter persegi, diukur dalam kondisi standar. Peralatan yang dipergunakan dalam menghitung gramatur kertas adalah sebagai berikut:

1. Neraca analitik

2. Plat logam berbentuk persegi dengan ukuran yang telah ditentukan 3. Pisau/ gunting atau menggunakan alat pemotong khusus yang akurat.

Gambar 1. Alfa pneumatic precision sample cutter

Gambar 2. Timbangan analitik

(14)

diperkenankan bagi kertas dan karton pada gramatur tertentu yang tertera pada tabel berikut ini:

Tabel 3. Toleransi gramatur

Gramatur (g/m²) Toleransi (%)

< 28,00 ± 7

35,00 ± 6

45,00 – 55,00 ± 5

>60,00 ± 4

(BSN, 2006).

Ketahanan tarik adalah daya tahan lembaran kertas atau karton terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua ujung kertas tersebut diukur pada kondisi standar. Daya regangan adalah regangan maksimum yang dapat dicapai oleh jalur kertas tersebut diukur pada kondisi standar. Panjang putus adalah jalur kertas atau karton dengan lebar sama yang beratnya dapat memutuskan jalur tersebut apabila digantung satu ujungnya.

Peralatan yang digunakan mengukur kekuatan tarik adalah: 1. Dua buah alat penjepit untuk kedua ujungnya

2. Bandulan kertas

3. Skala pembaca untuk ketahanan tarik

4. Motor untuk menggerakkan bandul dengan kecepatan tetap

(15)

Ketahanan tarik dapat dinyatakan sebagai panjang putus dengan perhitungan:

panjang putus (m)=kekuatan tarik × panjang jalur (m)

berat jalur (BSN, 1998).

Ketahanan sobek adalah gaya dalam miliNewton (mN) yang dibutuhkan untuk menyobek kertas pada kondisi standar. Prinsip uji ketahanan sobek kertas metode Elmendorf adalah setumpuk lembaran contoh uji yang sudah mengalami penyobekan awal kemudian disobek menggunakan pendulum pada jarak tertentu. Gaya sobek yang ditimbulkan oleh pendulum bergerak dalam bidang yang tegak lurus terhadap bidang contoh uji. Usaha untuk menyobek contoh uji diindikasikan dengan hilangnya energi potensial dari pendulum. Peralatan uji ketahanan sobek metode Elmendorf adalah:

1. Alat penjepit yang terdiri dari sebuah penjepit statis dan sebuah penjepit yang dapat bergerak bersama sektor pendulum

2. Sektor pendulum

3. Alat penahan sektor pendulum 4. Pisau

Figur

Tabel 2. Karakteristik lindi hitam pada berbagai konsentrasi penambahan NaOH

Tabel 2.

Karakteristik lindi hitam pada berbagai konsentrasi penambahan NaOH p.11
Gambar 1. Alfa pneumatic precision sample cutter

Gambar 1.

Alfa pneumatic precision sample cutter p.13
Gambar 2. Timbangan analitik

Gambar 2.

Timbangan analitik p.13
Gambar 3. Alat uji kekuatan tarik

Gambar 3.

Alat uji kekuatan tarik p.14
Tabel 3. Toleransi gramatur

Tabel 3.

Toleransi gramatur p.14
Gambar 4. Alat uji ketahanan sobek metode Elmendorf

Gambar 4.

Alat uji ketahanan sobek metode Elmendorf p.15

Referensi

Memperbarui...