kertas dari batang pohon pisang, metode “emil heuser”

Posted: Juli 3, 2012 by yunifath in Uncategorized
0

Image

A. Judul Proposal Penelitian

Pemanfaatan Pelepah Batang Pisang Sebagai Bahan Alternatif Pengganti Kayu dalam Pembuatan Kertas Menggunakan Metode “Emil Heuser”

B. Latar Belakang Masalah

Kertas terbuat dari bahan baku yang disebut pulp, pulp ini berasal dari serat tanaman yang merupakan jalinan serat yang telah diolah sedemikian rupa sehingga membentuk suatu lembaran.Pulp dapat berasal dari kayu, bambu, padi dan tumbuhan lain yang mengandung serat, tetapi pada umumnya serat yang digunakan sebagai bahan baku kertas adalah kayu. Serat yang dapat diolah menjadi bahan baku kertas berupa selulosa, selulosa tersebut banyak terdapat pada tanaman (Agustina, 2011).

Tingkat konsumsi kertas di Indonesia sangatlah tinggi. Menurut Indonesian Pulp & Paper Association Directory konsumsi kertas di Indonesia mencapai 5,96 juta ton pada tahun 2006. Tingginya tingkat konsumsi kertas tersebut membuat pohon yang merupakan bahan baku pembuatan kertas semakin berkurang. Tercatat 65 – 97 juta pohon ditebang untuk memenuhi kebutuhan akan kertas para angkatan kerja di Indonesia (papersaverblog.com). Jika masalah ini terus dibiarkan maka pepohonan yang ada di Indonesia akan habis dan akan timbul berbagai bencana alam akibat gundulnya hutan.

Berdasarkan keadaan hutan yang semakin berkurang akibat penebangan pohon, penggunaan kayu sebagai bahan baku kertas serta daur hidup pohon itu sendiri yang sangat lama, maka perlu dicari solusi untuk memecahkan masalah ini. Solusi dilakukan dengan mencari jenis tanaman lain yang memiliki kandungan serat (selulosa) seperti kayu sehingga dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan kertas (Agustina,2011). Pisang merupakan tanaman perkebunan yang banyak dibudidayakan di negara tropis seperti Indonesia. Selama ini pisang hanya dimanfaatkan pada buah dan daunnya, sedangkan pelepah batang pisang kurang banyak dimanfaatkan. Pelepah batang pisang mempunyai kandungan serat (selulosa) yang cukup tinggi serta daur hidup pisang relatif pendek, hal itu sangat memungkinkan untuk menggantikan kayu sebagai bahan baku pembuatan kertas.

Pada tahun 2003, produksi pisang Indonesia mencapai 2.374.841 ton dengan luas sekitar sekitar 56.728 ha.Selanjutnya pada tahun 2004, produksi dan luas tersebut meningkat menjadi 2.758.708 ton dan 65.897 ton. Atas dasar itu, maka potensi pelepah batang pisang pada tahun 2002-2003 mencapai sekitar 79.603.169-92.469.504 ton (Sumarjono, 2004; Anonim, 2005/2006). Pelepah pisang diharapkan baik dipergunakan sebagai bahan baku pulp untuk kertas, karena berkadar lignin rendah (5%), selulosa (63-64%) dan hemiselulola (20%) tinggi, sedangkan seratnya relatif panjang sekitar 4,29 mm. Kadar lignin yang rendah dari pelepah merupakan keuntungan lain karena proses pembuatan pulp relatif membutuhkan bahan pemasak yang relatif sedikit dan waktu yang relatif singkat sehingga memberikan keuntungan secara ekonomis (Lisnawati, 2000).

Proses pembuatan kertas di Indonesia biasanya dilakukan dengan proses asam maupun basa. Dari proses tersebut limbah yang dihasilkan oleh pabrik kertas adalah klorin (Cl), sulfur (S), sodium (Na), dan Silika (SiO2). Limbah yang dihasilkan tersebut sangat berbahaya karena klorin (Cl) akan menurunkan pH tanah sehingga akan mengurangi tingkat penyerapan mineral pada tanaman. Sulfur (S) akan mempengaruhi rasa dan bau dalam air, selain itu kandungan sulfur yang terlalu tinggi dalam air dapat menimbulkan diare. Silika harus dihilangkan dari pemanas air untuk mencegah terjadinya pembentukan zat padat dalam pemanas, sedangkan sodium akan mengganggu permeabilitas tanah (Widyanto, 1983). Pencemaran lingkungan tersebut dapat kita cegah dengan menggunakan metode Emil Heuser. Metode Emil Heuser  adalah metode pembuatan kertas dengan menggunakan pelarut asam phosphate dan asam asetat glasial sebagai acetylating agent sehingga akan menghasilkan limbah yang ramah lingkungan karena asam fosfat yang encer yang dihasilkan sebagai produk samping yang lebih mudah dipulihkan (recovery) daripada dengan metode lainnya seperti metode kraft atau basa (Savitri et al). Metode ini ini dapat memberikan solusi mengenai permasalahan lingkungan yang ditimbulkan akibat proses pembuatan kertas. Sehingga dengan memanfaatkan pelepah batang pisang sebagai bahan baku kertas dengan metode Emil Heuser akan menyelesaikan 3 masalah lingkungan yaitu masalah penebangan hutan, pemanfaatan optimum pelepah pisang dan limbah produksi kertas.

C.  Perumusan Masalah

Pelepah batang pisang merupakan suatu bahan yang kurang dimanfaatkan di Indonesia. Padahal pelepah batang pisang mempunyai kandungan selulosa yang tinggi dan lignin yang rendah. Dari komposisi yang demikian, kita dapat memanfaatkan pelepah batang pisang sebagai bahan baku pembuatan kertas. Permasalahan yang muncul dalam proses pemanfaatan pelepah batang pisang sebagai bahan baku kertas adalah :

  1. Pelepah batang pisang banyak dimanfaatkan sebagai kerajinan tangan maupun mainan anak-anak, tetapi hal tersebut belum berbicara banyak dalam mengurangi jumlah sampah pelepah batang pisang. Oleh karena itu, harus ada alternatif khusus untuk mengurangi dan memanfaatkan sampah pelepah batang pisang tersebut.
  2. Dalam memanfaatkan pelepah batang pisang sebagai bahan baku pembuatan kertas perlu adanya suatu metode khusus sehingga dihasilkan limbah ramah lingkungan.

D. Tujuan Penelitian

Menghasilkan produk kertas bernilai jual tinggi dari bahan dasar pelepah batang pisang sebagai pengganti kayu.

E. Luaran yang Diharapkan

  1. Artikel Ilmiah
  2. Data empiris yang akan memberi informasi mengenai pengaruh berbagai variabel tehadap produk kertas dihasilkan.

F. Kegunaan Penelitian

  1. Mengendalikan jumlah sampah pelepah batang pisang dengan memanfaatkannya sebagai bahan baku pembuatan kertas untuk menaikkan nilai jual serta mengurangi penggunaan kayu sebagai bahan baku pembuatan kertas tersebut.
  2. Terciptanya suatu proses pembuatan kertas ramah lingkungan bagi masyarakat dengan bahan baku murah dan mudah didapatkan.

G. Tinjauan Pustaka

7.1. Pelepah Batang Pisang

Pelepah batang pisang memiliki serat putih yang sangat kuat sehingga tidak diperlukan pemutihan, dan dapat diproduksi setebal 20 gsm. Pelepah  batang pisang terdiri dari 2 lapisan yang dapat menghasilkan bermacam produk sekaligus. Lapisan luar berstruktur kasar, kekuatan basah tinggi, sifat barrier, dan tidak mudah terbakar. Lapisan dalam mempunyai sifat yang sama namun berstruktur serat lebih halus (Bulletin Berita Industri Pulp & Kertas Indonesia, edisi Agustus 2008).

7.2. Proses Pembuatan Kertas dengan metode Emil Heuser

Proses Emil Heuser adalah proses pemisahan serat dengan menggunakan asam phosphat sebagai pelarut dan asam asetat glacial sebagai acetylating agent. Keunggulan proses ini bila dibandingkan dengan proses lain (proses celanese) adalah asam fosfat yang encer yang dihasilkan sebagai produk samping yang lebih mudah dipulihkan (recovery) dibandingkan dengan asam asetat encer yang dihasilkan dari proses celanese. Selain itu penggunaan asam asetat glasial sebagai acetylating agent lebih murah dan lebih mudah didapatkan dibandingkan dengan asam asetat anhidrat (Savitri et al, 2004).

Dengan menggunakan proses ini diharapkan permasalahan lingkungan yang dihadapi oleh industri pulp dan kertas akan dapat diatasi. Hal ini karena proses Emil Heuser memberikan beberapa keuntungan, antara lain yaitu rendemen pulp yang dihasilkan tinggi, daur ulang lindi hitam dapat dilakukan dengan mudah, tidak menggunakan unsur sulfur sehingga lebih aman terhadap lingkungan, dapat menghasilkan by-products (hasil sampingan) berupa lignin dan hemiselulosa dengan tingkat kemurnian tinggi. Keuntungan lain dari metode Emil Heuser adalah temperature pulping yang relatif lebih rendah dan waktu pulping yang relatif singkat rendah daripada proses lainnya. Ini secara ekonomis dapat mengurangi biaya produksi, dan dapat dioperasikan secara ekonomis pada kapasitas terpasang yang relatif kecil yaitu sekitar 200 ton pulp per hari (Savitri et al, 2004).

Berikut merupakan tahap-tahap pembuatan kertas dengan metode Emil Heuser :

  1. Pengurangan kadar air

Pengurangan kadar air pada zat yang akan digunakan sebagai bahan baku kertas dilakukan dengan proses pemanasan, baik dengan penjemuran maupun proses oven (Santosa dan Wisastra, 2009).

 

 

  1. Ekstraksi lemak

Proses ekstraksi lemak ini bertujuan untuk menghilangkan kadar lemak dalam suatu bahan, biasanya dengan menggunakan campuran antara dietil eter dan etanol 95% dengan komposisi 2:1 (Sun dkk, 2004). Ekstraksi lemak ini dlakukan selama 2 jam, kemudian kita dapat menhitung kadar lemak dalam bahan tersebut dengan membandingkan berat zat sebelum ekstraksi dengan sesudah ekstraksi.

  1. Pulping

Proses pulping ini bertujuan untuk menghilangkan lignin yang terikat pada selulosa sehingga diperoleh selulosa murni. Lignin dihilangkan karena dapat membuat kertas mengalami degradasi (www.wikidot.com). Proses ini dilakukan dengan menggunakan asam phosphat 85% (sebagai pelarut) dan asam asetat glacial (sebagai acetylating agent), campuran tersebut kemudian dipanaskan pada suhu tertentu (Savitri et al, 2004).

  1. Bleaching

Proses ini merupakan tahap pemutihan kertas. Bleaching bisa dilakukan dengan menambahkan senyawa peroksida, klorin, maupun ozon.Penggunaan senyawa yang mengandung klorin dalam proses bleaching saat ini dihindari karena klorin dapat mengakibatkan pencemaran yang serius terhadap lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan metode lain dalam proses bleaching sehingga tidak menimbulkan pencemaran lingkungan yang serius. Salah satu cara yang paling ramah lingkungan adalah dengan menambahkan peroksida dan asamasetat dengan katalis H2SO4 pada pulp, kemudian dipanaskan. Keuntungan dari proses bleaching dengan metode ini adalah untuk meningkatkan derajat putih kertas dan untuk mendegradasi lignin (delignifikasi) yang mungkin masih terdapat dalam pulp. Selain itu, keuntungan lain dari penggunaan bahan ini adalah tidak merusak selulosa, menyempurnakan proses asetilasi dan bebas klor (Hidayati,2000).

  1. Penentuan bilangan permanganat pulp

Bilangan Permanganat digunakan untuk menentukan tingkat kematangan atau daya terputihkan dari suatu  pulp kimia. Hal ini berkaitan dengan proses delignifikasi. Kandungan lignin dalam pulp sangat erat hubungannya dengan bilangan permanganat. Ini didasarkan pada prinsip bahwa lignin akan menkonsumsi kalium permanganat dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi dari pada komponen-komponen karbohidrat di dalam pulp. Sehingga penggunaan kalium permanganat bisa digunakan untuk mengukur kandungan lignin didalam pulp. Kandungan lignin di dalam pulp semakin rendah dengan rendahnya bilangan kappa dan bilangan permanganat (Hidayati, 2000).

  1. Penentuan Kekuatan dan Elastisitas Kertas

Proses penentuan kekuatan dan elastisitas kertas ini ditentukan dengan menggunakan metode tarik, sehingga kita mengetahui kekuatan serta elastisitas kertas (Santosa dan Wisastra, 2009).

  1. Karakterisasi Kertas

Proses karakterisasi ini biasanya menggunakan spectrum FTIR (Fourier Transform Infrared), dengan FTIR kita dapat melihat struktur selulosa dalam kertas, sehingga kita dapat membandingkan struktur dari kertas dengan berbagai variable maupun dengan kertas hasil industri  (Santosa dan Wisastra, 2009). FTIR disetting pada nicolet spectrometer 750 pada rentang 4000 – 400 cm-1 menggunakan disc kBr dengan sampel sebanyak 1%. (Sun dkk, 2004)

7.3.  Penelitian yang Pernah Dilakukan

Penelitian yang pernah dilakukan yaitu pembuatan “Albedo Markisa Konyal Sebagai Bahan Baku Pembuatan Kertas dengan Metode Organosolv” oleh Santosa dan Wisastra pada tahun 2009. Penelitian ini menghasilkan produk kertas dengan nilai ketahanan dan elastisitas 26,55 N/mm2 dan 1,70%.

Kelebihan   : kualitas kertas yang dihasilkan cukup bagus.

Kekurangan: Bahan dasar yang digunakan masih awam bagi masyarakat dan relatif sulit didapatkan. Sedangkan untuk metode Organosolv cenderung menggunakan suhu tinggi sehingga lebih boros energi.

H. Metode Penelitian

8.1. Alat dan Bahan

A. Bahan Penelitian

  1. Pelepah batang pisang                                     8. Aquadest
  2. Asam Asetatglacial                                         9. Kalium permanganat
  3. Asam phosphat                                               10. Natrium thiosulfat
  4. Peroksida                                                        11. Kalium iodida
  5. Asam sulfat                                                     12. Indicator amilum
  6. Dietil eter
  7. Etanol

 

 

B. Alat Penelitian

  1. Oven
  2. FTIR
  3. Soxlet 250 mL
  4. Gelas beker
  5. Erlenmeyer
  6. Buret
  7. Labu takar

8.2. Variabel dan Data Penelitian

a. Variabel Berubah :

1. Metode pengeringan pelepah pisang (oven dan penjemuran)

2. Suhu pulping

3. Waktu pulping

b. Variabel Tetap

1. Jenis reagen yang digunakan

2. Jumlah asam phosphate dan asam asetat glasial pada pulping

3. Jumlah peroksida dan asam asetat pada bleaching

c. Data yang diperoleh

1. Pengaruh proses pengeringan terhadap sifat fisik pelepah pisang

2. Kadar air pelepah pisang

3. Jenis dan kualitas produk kertas yang dihasilkan

4. Suhu dan waktu optimum pulping

5. Produk sampingan proses pengolahan

8.3. Rancangan Penelitian

Penelitian ini diawali dengan penentuan kadar air dalam pelepah batang pisang melalui proses pengeringan selama 20jam baik dengan oven maupun penjemuran. Pada saat menggunakan oven suhu yang digunakan adalah 60oC agar tidak merusak struktur bahan. Sampel pelepah batang pisang kering selanjutnya dilakukakan proses pengecilan ukuran (dihaluskan) sehingga diperoleh pelepah batang pisang kering dalam bentuk serbuk. Sebanyak 100 gram serbuk pelepah batang pisang kering diletakan ke dalam alat soxlet 250 mL. Selanjutnya dilakukan ekstraksi lemak dengan menggunakan campuran antara dietil eter dan etanol 95% dengan komposisi 2:1 selama 2 jam.Sepuluh gram pelepah pisang yang telah bebas lemak dan telah dikeringkan selanjutnya dilarutkan dalam 50 mL asam phosphat 85%. Campuran kemudian dipanaskan pada suhu 45oC dan 65oC. Jika suhu reaksi telah tercapai ditambahkan dengan 40 mL asam asetat glacial dan pemanasan dilanjutkan masing-masing dilakukan pada 3 variasi waktu, yakni 1 jam, 2 jam dan 3 jam. Proses selanjutnya adalah bleaching, dimana bubur kertas (pulp) ditambahkan dengan larutan H2O2, asam asetat dan asam sulfat .Campuran dipanaskan pada temperatur 80°C selama 60 menit. Pulp yang dihasilkan selanjutnya ditentukan bilangan permanganat dengan metode titrasi permanganometri /titrasi redoks (SNI 0494:2008).

Tinggalkan komentar