PROSES PENGHILANGAN TINTA PADA KERTAS BEKAS

Transkripsi

1 Arif Nuryawan PROSES PENGHILANGAN TINTA PADA KERTAS BEKAS Maya Sarah Departemen Teknik Kimia USU Abstrak Proses penghilangan tinta pada dasarnya merupakan proses pencucian kertas bekas di mana tinta, dianggap sebagai kotoran. Kinerja proses penghilangan tinta dari kertas bekas dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain adalah kadar air, kadar abu, kadar -selulosa, kadar β-γ selulosa dan yield pulp. Kadar -selulosa dan β- γ-selulosa secara umum menunjukkan kecenderungan yang menurun dengan semakin meningkatnya konsentrasi deterjen dan waktu penyabunan. Sementara itu kadar air, yield dan kadar abu memberikan respons yang sangat berfluktuasi dengan adanya peningkatan konsentrasi deterjen dan waktu penyabunan. Ditinjau dari konsentrasi deterjen dan waktu penyabunan, maka kinerja penghilangan tinta lebih baik dilakukan pada konsentrasi deterjen 2% dan 5%. Bila ditinjau dari segi kandungan -selulosa dan waktu penyabunan, maka penghilangan tinta baik dilakukan selama 1 menit karena mendapatkan kadar selulosa yang tinggi sebesar 32,6-41%. Kata kunci: Penghilangan, Tinta, -Selulosa, β- γ-selulosa, Deterjen A. PENDAHULUAN Berdasarkan data statistik, kebutuhan kertas dan karton telah mencapai 28 juta ton pada tahun Hal ini berdampak terhadap meningkatnya jumlah sampah kertas bekas (kertas koran dan majalah) dan karton yang dibuang ke lingkungan. Salah satu upaya penanggulangan sampah tersebut adalah melalui upaya pendaur-ulangan sampah kertas bekas dan karton tersebut. Pada tahun 1995 sekitar 42% kertas karton telah dimanfaatkan kembali dan pada tahun 21 diperkirakan akan mencapai 5%. Daur ulang kertas bekas dan karton bekas pada masa mendatang akan memiliki arti yang sangat penting. Dewasa ini industri kertas daur ulang masih merupakan kerajinan rumah tangga, memiliki harga jual yang sangat tinggi tetapi mutu produksinya masih tidak standar sehingga penggunaan kertas daur ulang pun masih terbatas. Salah satu permasalahan dalam proses daur ulang kertas bekas ini adalah masalah penghilangan tinta. B. BAHAN DAN METODE Bahan : Kertas koran atau majalah bekas Deterjen NaOH CH 3 COOH K 2 Cr 2 O 7 H 2 SO 4 KI Na 2 S 2 O 3 Peralatan: Blender Blower Pengaduk Alat gelas Metode: Tahapan pertama dalam proses penghilangan tinta adalah mencampurkan kertas bekas dengan air lalu dilakukan penggilingan sehingga membentuk bubur. Bubur tersebut kemudian dicampurkan dengan deterjen dan udara ditiupkan secara kontinu pada campuran tersebut. Partikel hidrophobik, seperti tinta akan melekat pada gelembung-gelembung udara dan naik ke atas permukaan. Bubur kertas bersih yang dihasilkan merupakan bahan yang diterima, tinta penyabunan yang meninggalkan bubur kertas merupakan bahan yang ditolak. Konsentrasi deterjen yang digunakan adalah 5%, 2%, 5% (% volume), sedangkan waktu penyabunan bervariasi antara 1 menit, menit, 1 jam, 2 jam C. HASIL DAN PEMBAHASAN Kinerja proses penghilangan tinta dari kertas bekas dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain adalah kadar air, kadar abu, kadar -selulosa, kadar β-γ selulosa dan yield pulp. 28

2 Maya Sarah a. Kadar Air Kadar air dari pulp kertas bekas akan berkurang dengan adanya peningkatan penggunaan deterjen selama penyabunan berlangsung. Kertas akan rapuh dan kekuatan retaknya akan menurun apabila pulp berada dalam keseimbangan kelembaban udara relatif kurang dari %. Sementara itu peningkatan keseimbangan di atas 5% akan menurunkan ikatan dan kekuatan retak kertas. Air (%) Kons. Deterjen 5% Kons. Deterjen 2% Gambar 1. Perubahan Kadar Air Selama Penyabunan b. Yield Peningkatan konsentrasi deterjen mengakibatkan peningkatan rendemen pulp yang dihasilkan. Meskipun demikian rendemen yang diperoleh pada umumnya tidak dipengaruhi oleh lamanya waktu penyabunan seperti yang disajikan pada gambar berikut. Yield (%) c. Kadar Abu Kadar abu merupakan komponen anorganik kayu yang jumlahnya jarang melebihi 1% dari berat kayu kering seperti Ca, K, Mg serta beberapa senyawa seperti karbonat, silikat dan lain-lain seperti yang disajikan pada gambar berikut: Abu (%) Kons. Deterjen 5% Kons. Deterjen 2% Gambar 3. Perubahan Kadar Abu Selama Penyabunan Berdasarkan pengamatan diketahui bahwa selama penyabunan, peningkatan konsentrasi deterjen yang digunakan mengakibatkan semakin banyak jumlah bahan anorganik yang terikat oleh deterjen, sehingga kadar abu pulp yang dihasilkan semakin berkurang. d. Kadar - Selulosa Formula dari selulosa adalah (C 6 H 1 O 5 ) n, di mana n adalah jumlah satuan gula atau derajat polimerisasi dan harga n bervariasi tergantung kepada sumber asal dan pengolahannya. Dengan derajat polimerisasi yang tinggi, maka pulp yang akan dihasilkan akan tahan terhadap pengaruh degradasi suhu, bahan kimia dan serangan biologis. Kons. Deterjen 5% Kons. Deterjen 2%" Gambar 2. Perubahan Yield Selama Penyabunan 29

3 Maya Sarah Alp ha s e lulo s a (%) Kons. Deterjen 5% Kons. Deterjen 2% Gambar 4. Perubahan Kadar -Selulosa Selama Penyabunan Peningkatan konsentrasi deterjen mengakibatkan penurunan kadar -selulosa hingga penyabunan berlangsung selama 6 menit. Setelah penyabunan berlangsung lebih dari 6 menit, maka peningkatan konsentrasi deterjen dalam proses penghilangan tinta menjadi tidak berpengaruh. e. Kadar β-selulosa dan γ-selulosa Peningkatan konsentrasi akan mengurangi jumlah β-selulosa dan γ- selulosa yang ada. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi deterjen dapat meyebabkan serat lebih mudah dibentuk dan memperbesar kontak antara molekul yang lebih luas sehingga dapat memperbaiki ikatan antar serat, kekuatan tarik, dan retak dari lembaran kertas yang akan dihasilkan. Beta dan gam m a selulosa (%) Gambar 5. Perubahan Kadar β-selulosa dan γ-selulosa Selama Penyabunan D. KESIMPULAN Dari hasil penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: Terdapat hubungan yang signifikan antara konsentrasi deterjen dan waktu penyabunan terhadap kadar air, yield dan kadar abu. Konsentrasi deterjen yang optimal adalah 2% dengan waktu penyabunan 6 menit, sedangkan kadar air, yield, dan kadar abu yang diperoleh secara berturutturut adalah sebagai berikut: %, 7% dan 3%. Konsentrasi deterjen yang bervariasi memberikan pengaruh yang berbedabeda terhadap komposisi bahan baku kertas bekas yang digunakan. Kadar -selulosa dan β- γ-selulosa secara umum menunjukkan kecenderungan yang menurun dengan semakin meningkatnya konsentrasi deterjen dan waktu penyabunan. Sementara itu kadar air, yield, dan kadar abu memberikan respons yang sangat berfluktuasi dengan adanya peningkatan konsentrasi deterjen dan waktu penyabunan. Ditinjau dari konsentrasi deterjen dan waktu penyabunan, maka penghilangan tinta pada kertas bekas memiliki nilai yang lebih baik pada konsentrasi deterjen 2% dan 5%. Bila ditinjau dari segi kandungan - selulosa dan waktu penyabunan, maka penghilangan tinta baik dilakukan selama 1 menit karena mendapatkan kadar selulosa yang tinggi sebesar 32,6-41%. Kons. Deterjen 5% Kons. Deterjen 2%

4 Maya Sarah E. DAFTAR PUSTAKA Casey, J.P., 1981, Pulp and Paper Chemistry and Chemistry Technology, Third Edition, Vol 1, A Willey-Interscience Publisher Inc., New York. James, 1969, Chemistry of Wood and Paper, McGraw Hill International Book Co, New York. Venditti, R., 2, The Science of Papermaking and Paper Recycling, Departement of Wood and Paper Science, North Carolina University. 31

5 UPAYA PEMANFAATAN SERBUK GERGAJI KAYU SENGON DAN LIMBAH PLASTIK POLYPROPHYLENE SEBAGAI LANGKAH ALTERNATIF UNTUK MENGATASI KEKURANGAN KAYU SEBAGAI BAHAN BANGUNAN Apri Heri Iswanto Staf Pengajar Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian USU Medan Abstrak Kebutuhan kayu yang terus meningkat dan potensi hutan yang terus berkurang menuntut penggunaan kayu secara efisien dan bijaksana, antara lain dengan memanfaatkan limbah kayu menjadi produk yang bermanfaat. Dengan memanfaatkan perkembangan teknologi telah diciptakan produk-produk turunan dari kayu salah satunya adalah papan partikel. Pada umumnya kelemahan papan partikel sebagai bahan bangunan adalah stabilitas dimensinya yang rendah sehingga kebanyakan hanya dipakai sebagai interior. Untuk mengatasi hal tersebut telah dicoba penelitian dengan menggunakan perekat termoplastik seperti Polyprophylene (PP), Polyethylene (PE) dan Polystyrene (PS). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sifat fisis papan partikel dari limbah serbuk gergaji kayu sengon dan plastik PP daur ulang dengan penambahan Dicumyl peroxide sebagai inisiator pada berbagai tingkat konsentrasi. Dari hasil penelitian ini diperoleh rata-rata hasil sifat fisis papan partikel (kerapatan, kadar air, daya serap air, serta pengembangan tebal) adalah,72 g/cm 3 ;,82%; 8,34%;,69%; 125,62 kg/cm 2 ; 153,52 kg/cm 2 ; 3,47 kg/cm 2 ; 67,6 kg Kata kunci: Serbuk gergaji, Polyprophylene, Dicumyl peroxide, Maleic anhydride, Sifat fisis dan mekanis A. PENDAHULUAN Seiring dengan laju pertumbuhan penduduk yang semakin pesat, kebutuhan akan kayu sebagai bahan bangunan semakin meningkat. Priyono (21) mengemukakan bahwa kebutuhan kayu untuk industri perkayuan di Indonesia diperkirakan sebesar 7 juta m 3 per tahun dengan kenaikan rata-rata sebesar 14,2% per tahun sedangkan produksi kayu bulat diperkirakan hanya sebesar 25 juta m 3 per tahun, dengan demikian terjadi defisit sebesar 45 juta m 3. Kondisi hutan yang ada sekarang ini sulit untuk memenuhi peningkatan permintaan kebutuhan kayu tersebut. Data Forest Watch Indonesia (21), bahwa laju pengurangan hutan di Indonesia sekitar 2 juta hektar/tahun. Kebutuhan kayu yang terus meningkat dan potensi hutan yang terus berkurang menuntut penggunaan kayu secara efisien dan bijaksana, antara lain dengan memanfaatkan limbah kayu menjadi produk yang bermanfaat. Dengan memanfaatkan perkembangan teknologi telah diciptakan produk-produk turunan dari kayu seperti papan partikel, papan semen, papan serat, complay, dll. Perkembangan teknologi, khususnya di bidang papan komposit, telah menghasilkan produk komposit yang merupakan gabungan antara serbuk kayu dengan plastik daur ulang. Teknologi ini berkembang pada awal 199-an di Jepang dan Amerika Serikat. Dengan teknologi ini dimungkinkan pemanfaatan serbuk kayu dan plastik daur ulang secara maksimal, dengan demikian akan menekan jumlah limbah yang dihasilkan. Di Indonesia penelitian tentang produk ini sangat terbatas, padahal bahan baku limbah potensinya sangat besar. Purwanto dkk, (1994) menyatakan bahwa limbah pada pada industri penggergajian, limbah kayu meliputi serbuk gergaji 1,6%, sebesar 25,9% dan potongan 14,3%, dengan total limbah sebesar 5,8% dari jumlah bahan baku yang digunakan. Data BPS tahun 1999 menunjukkan bahwa volume perdagangan plastik impor Indonesia, terutama polipropilena (PP) pada tahun 1995 sebesar ,7 ton 32

6 sedangkan pada tahun 1999 sebesar ,6 ton, sehingga dalam kurun waktu tersebut terjadi peningkatan sebesar 34,15%. Jumlah tersebut diperkirakan akan terus meningkat pada tahun-tahun selanjutnya. Sebagai konsekuensinya, peningkatan limbah plastik pun tidak terelakkan. Atas dasar inilah, maka penelitian mengenai upaya pemanfaatan serbuk gergaji kayu sengon dan limbah plastik polyprophylene sebagai langkah alternatif untuk mengatasi kekurangan kayu sebagai bahan bangunan ini dilakukan. B. METODOLOGI PENELITIAN a. Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah serbuk gergaji kayu sengon (Paraserianthes falcataria) kering udara, Plastik PP daur ulang Bahan aditif MAH dan DCP. Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin cold and hot press, mesin trimmer, oven, timbangan elektrik, ayakan 2 mesh, kaliper, mikrometer, ember dan plat aluminium ukuran 44 x 44 cm 2, bingkai dari plat besi ukuran 35 x 35x 1 cm 3 dan kantong plastik. b. Metode Penelitian 1. Persiapan Bahan Baku (Partikel Kayu, PP, dan Aditif) Partikel kayu berupa limbah serbuk gergaji kayu sengon disaring sehingga diperoleh partikel dengan ukuran 2 mesh, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 13±2 C hingga mencapai kadar air 1%. Komposisi kebutuhan bahan baku untuk pembuatan sebuah papan partikel disajikan pada Tabel Proses Pembuatan Papan Partikel Secara skematis proses pembuatan papan partikel disajikan pada Gambar 1. 33

7 Tabel 1. Komposisi Kebutuhan Bahan Baku Papan Partikel. Perlakuan (Level DCP) WF PP Bahan Baku (gram) MAH DCP S- C- B- S- C- B- 15% 7% 15% 15% 7% 15% % ,41 2,58 4, % ,41 2,58 4,41,22 1,3,22 1% ,41 2,58 4,41,44 2,6,44 15% ,41 2,58 4,41,66 3,9,66 2% ,41 2,58 4,41,88 4,12,88 25% ,41 2,58 4,41 1,1 5,13 1,1 Keterangan: WF: Wood Flour PP: Polyprophylene S: Surface C: Core B: Back MAH Total DCP - 1,47 2,94 4,41 5,88 7,33 Serbuk Gergaji KA 1 % Limbah Polyprophylene Aditif (MAH & DCP) Pencampuran & Pencetakan Face: 15% berat dari campuran PP, MAH dan DCP Core: 7% berat dari campuran serbuk kayu, PP, MAH dan DCP Back: 15% berat dari campuran PP, MAH dan DCP Pengempaan Papan Partikel Pengkondisian Sifat Fisis & Mekanis Pengujian Gambar 1. Skema Proses Pembuatan Papan Partikel Tabel 2. Sifat Fisis Papan Partikel dari Serbuk Gergaji dan Limbah Plastik Polyprophylene Parameters Konsentrasi DCP (%) Average JIS A-598 (1994) Kerapatan Kadar Air (%) Daya Serap Air 24 H (%) Pengembangan Tebal 24 H (%) Maks 12 Tabel 3. Sifat Mekanis Papan Partikel dari Serbuk Gergaji dan Limbah Plastik Polyprophylene Parameters Konsentrasi DCP (%) Averag JIS A e (1994) MOR (Kg/Cm 2 ) Min 82 MOE (Kg/Cm 2 ) Min 24 Internal Bond (Kg/Cm 2 ) Min 1,5 Kuat Pegang Sekrup Min 31 (Kg) 34

8 3. Pengujian Sifat Fisis dan Mekanis Papan Partikel Berdasarkan Japanese Industrial Standard. 1994, pengujian sifat fisis papan partikel meliputi kerapatan, kadar air, daya serap air, pengembangan tebal, Modulus of Rupture (MOR), Modulus of Elasticity (MOE), internal bond dan kuat pegang sekrup. C. HASIL DAN PEMBAHASAN a. Sifat Fisis Berdasarkan Tabel 2, secara keseluruhan dapat dilihat bahwa nilai sifat fisis yang dihasilkan telah memenuhi standar JIS A 598 (1994). Penambahan konsentrasi Dicumyl Peroxyde (DCP) dapat menurunkan nilai sifat fisis yang dihasilkan sampai pada level konsentrasi 15%, penambahan konsentrasi di atas 15% justru mengakibatkan peningkatan kembali nilai sifat fisis. Konsentrasi optimal DCP yang menghasilkan nilai sifat fisis paling baik dari papan partikel yang dihasilkan pada penelitian ini adalah 15%. Han (199) mengemukakan bahwa reaksi kimia yang terjadi pada moulded product dari limbah serbuk gergaji dan PP daur ulang dengan kehadiran aditif meliputi esterifikasi dan maleolasi. Kehadiran DCP membantu terjadinya reaksi maleolasi antara Maleic Anhydride (MAH) dengan plastik polyprophylene, sedangkan MAH sendiri mampu membentuk reaksi dengan gugus OH (esterifikasi). Adanya dua reaksi ini menyebabkan ikatan yang kuat antara partikel serbuk kayu dengan plastik polyprophylene sehingga air atau uap air tidak mudah masuk ke dalam papan partikel. Masih adanya air yang terserap diduga karena tegangan sisa setelah pengempaan belum sepenuhnya hilang selama pengkondisian, sehingga menimbulkan celah sebagai jalan keluar masuknya air. b. Sifat Mekanis Berdasarkan Tabel 3, secara keseluruhan dapat dilihat bahwa nilai sifat mekanis yang dihasilkan telah memenuhi standar JIS A 598 (1994) kecuali untuk MOE. Hal ini diduga karena kecilnya ukuran slenderness ratio dari partikel (serbuk gergaji) serta tekanan dan lamanya waktu kempa yang kurang optimal. Maloney (1993) menyatakan bahwa nilai MOE dipengaruhi oleh kandungan dan jenis bahan perekat yang digunakan, daya ikat perekat, dan panjang serat. Gillsepie (1984) dalam Gunara (1993) menyatakan bahwa perbedaan kadar resin perekat memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap sifat-sifat mekanik bahan yang direkat. Semakin tinggi kadar resin suatu perekat, semakin tinggi nilai MOE dan MOR dari bahan yang direkat setelah dilakukan pengujian keteguhan rekat. Maloney (1993) menyatakan bahwa nilai MOR dipengaruhi oleh kandungan dan jenis bahan perekat yang digunakan, daya ikat perekat dan panjang serat. Koch (1958) dalam Sidabutar (2) menambahkan bahwa faktor yang mempengaruhi nilai MOR panil adalah BJ kayu, geometri partikel, orientasi partikel, kadar perekat, kadar air dan prosedur kempa. Penambahan konsentrasi DCP menyebabkan kenaikan nilai sifat mekanis yang dihasilkan sampai pada level konsentrasi 15%, penambahan konsentrasi di atas 15% justru mengakibatkan penurunan kembali nilai sifat mekanis. Hal ini diduga karena peningkatan konsentrasi DCP akan meningkatkan formasi polyprophylene makroradikal, kemudian penambahan konsentrasi DCP lebih lanjut akan menurunkan berat molekul dari polyprophylene sehingga menyebabkan kekuatan komposit menurun. Di samping itu peningkatan konsentrasi DCP akan menurunkan melt viscosity dari komposit. Peningkatan konsentrasi DCP akan meningkatkan formasi radikal pada rantai polyprophylene yang kemudian menghasilkan degradasi polypropylene. 35

9 Han (199) mengemukakan bahwa Maleic Anhydride (MAH) memodifikasi matriks polimer dengan grafting pada gugus hidroksil dari kayu melalui esterifikasi sehingga terbukti memperbaiki adhesi antara matriks dan kayu. DCP menyebabkan terjadinya reaksi maleolasi antara MAH dengan plastik polyprophylene sehingga adhesi antara polyprophylene dengan serbuk kayu terjadi dengan baik yang menyebabkan tercapainya kompatibilitas papan partikel yang dihasilkan. Konsentrasi optimal DCP yang menghasilkan nilai sifat mekanis paling baik dari papan partikel yang dihasilkan pada penelitian ini adalah 15%. D. KESIMPULAN DAN SARAN a. Kesimpulan Secara keseluruhan nilai sifat fisis dan mekanis yang dihasilkan telah memenuhi standar JIS A 598 (1994), kecuali nilai MOE pada sifat mekanis yang masih berada di bawah standar. Penggunaan konsentrasi DCP memberikan pengaruh nyata terhadap sifat fisis (kadar air, daya serap air dan pengembangan tebal, MOR, MOE, internal bond, dan kuat pegang sekrup) yang dihasilkan, kecuali pada kerapatan. Konsentrasi optimal DCP yang menghasilkan nilai sifat fisis dan mekanis paling baik dari papan partikel yang dihasilkan pada penelitian ini adalah 15%. Penelitian ini telah menghasilkan suatu produk papan partikel berbahan limbah yang telah memenuhi persyaratan sebagai bahan konstruksi bangunan baik interior maupun eksterior, sehingga untuk kedepannya produk ini diharapkan mampu memberikan solusi terhadap permasalahan semakin berkurangnya kayu sebagai bahan bangunan. b. Saran Untuk memperbaiki nilai Modulus of Elasticity (MOE) yang belum memenuhi standar, maka perlu dilakukan penelitian mengenai beberapa faktor yang berpengaruh, seperti besarnya tekanan dan lamanya waktu kempa dalam proses pembuatan papan partikel serta ukuran slendernes rasio dari partikel. E. DAFTAR PUSTAKA (BPS) Badan Pusat Statistik, 1999, Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia: Impor, Jakarta. FWI., 21, Potret Keadaan Hutan Indonesia, Bogor. Gunara, N., 1993, Pengaruh Berat Labur Beberapa Perekat Termoplastik terhadap Keteguhan Rekat Kayu Perupuk (Lophopetalum spp.), Skripsi fakultas Kehutanan IPB, Tidak Dipublikasikan. Han, Gyu-Seong, 199, Preparation and Physical Properties of Moldable Wood-plastic Composites, Doctoral dissertation Graduate School of Agriculture, Kyoto University, Not Published. Japanese Standard Association, 1994, Japanese Industrial Standard Particle Board JSA 598, Japanese Standard Association, Jepang. Maloney TM., 1993, Modern Particleboard and Dry-Process Fiberboard Manufacturing, San Fransisco: Miller Freeman, Inc. Priyono SKS., 21, Komitmen Berbagai Pihak dalam Menanggulangi Illegal Logging, Konggres Kehutanan Indonesia III, Jakarta. Purwanto D, Samet, Mahfuz, dan Sakiman, 1994, Pemanfaatan Limbah Industri Kayu lapis untuk Papan Partikel Buatan secara Laminasi, DIP Proyek Penelitian dan Pengembangan Industri, Badan Penelitian dan Pengembangan Industri. Departemen Perindustrian, Banjar Baru. Sidabutar, P., 2, Pengaruh Macam dan Kadar Katalis Terhadap Sifat Papan Semen Partikel Acacia mangium Willd, Skripsi Fakultas Kehutanan IPB, Tidak Dipublikasikan. 36