KARYA ILMIAH BETTY FRIDA AGUSTINA PURBA

Transkripsi

1 PENGARUH PENAMBAHAN HIDROGEN PEROKSIDA (H 2 O 2 ) TERHADAP DERAJAT KEPUTIHAN (BRIGHTNESS) PADA TAHAP D2 DI UNIT BLEACHING PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk-PORSEA KARYA ILMIAH BETTY FRIDA AGUSTINA PURBA DEPARTEMEN KIMIA PROGRAM STUDI DIPLOMA-III KIMIA ANALIS FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

2 PENGARUH PENAMBAHAN HIDROGEN PEROKSIDA (H 2 O 2 ) TERHADAP DERAJAT KEPUTIHAN (BRIGHTNESS) PADA TAHAP D2 DI UNIT BLEACHING PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk-PORSEA KARYA ILMIAH Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya BETTY FRIDA AGUSTINA PURBA DEPARTEMEN KIMIA PROGRAM STUDI DIPLOMA-III KIMIA ANALIS FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

3 PERSETUJUAN Judul Kategori Nama : PENGARUH PENAMBAHAN HIDROGEN PEROKSIDA (H 2 O 2 ) TERHADAP DERAJAT KEPUTIHAN (BRIGHTNESS) PADA TAHAP D2 DI UNIT BLEACHING PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk-PORSEA : KARYA ILMIAH : BETTY FRIDA AGUSTINA PURBA Nomor Induk : Program Studi : DIPLOMA-III KIMIA ANALIS Departemen Fakultas : KIMIA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Disetujui di Medan, Juni 2009 Diketahui / disetujui oleh, Ketua Departemen Kimia Dosen Pembimbing FMIPA USU Dr. Rumondang Bulan, M.S Drs. Philippus H Siregar, M.Sc NIP NIP

4 PERNYATAAN PENGARUH PENAMBAHAN HIDROGEN PEROKSIDA (H 2 O 2 ) TERHADAP DERAJAT KEPUTIHAN (BRIGHTNESS) PADA TAHAP D2 DI UNIT BLEACHING PT TOBA PULP LESTARI Tbk-PORSEA KARYA ILMIAH Saya mengakui bahwa karya ilmiah ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juni 2009 Betty Frida Agustina Purba

5 PENGHARGAAN Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan kasih-nya hingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini sebagaimana mestinya. Tujuan disusunnya tugas akhir ini adalah untuk memenuhi syarat dalam menyelesaikan studi pada program studi diploma tiga (III) Kimia Analis Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam di Universitas Sumatera Utara. Adapun judul dari tugas akhir ini adalah Pengaruh Penambahan Hidrogen Peroksida (H 2 O 2 ) terhadap Derajat Keputihan (Brightness) pada Tahap D2 di Unit Bleaching PT Toba Pulp Lestari, Tbk-Porsea. Penulis juga menyampaikan ucapan terimakasih sebesar-besarnya kepada : 1. Ayah dan ibunda tercinta yang terus memberikan dukungan kepada penulis hingga akhirnya dapat menyelesaikan kara ilmiah ini. 2. Ibu Dr.Rumondang Bulan, M.S. selaku Ketua Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Drs. Philippus H.Siregar, M.Sc selaku dosen pembimbing yang telah banyak membantu penulis dan memberi bimbingan sampai penyelesaian karya ilmiah ini. 4. Bapak Arlodis Nainggolan selaku pembimbing lapangan, 5. Bapak Irwan Kelana Putra selaku Training & Development Center Section Head, Bapak Jhonny Marpaung yang tetap membimbing dan mengarahkan penulis selama melakukan kerja parkatek. 6. Kakak dan adik yang telah memberikan dukungan dan doa kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 7. Sahabat-sahabat tercinta Kimia Analis 2006 yang telah mendukung melalui doa sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini.

6 Penulis berharap karya ilmiah ini dapat berguna bagi kita semua. Penulis juga menyadari banyak kekurangan dalam penulisan tugas akhir ini, karena itu dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan adanya kritik dan saran yang bersifat membangun untuk penyempurnaan karya ilmiah ini. Medan, Juni 2009 Penulis Betty Frida Agustina Purba

7 ABSTRAK Dalam proses pembuatan pulp komponen lignin dan zat ekstraktif harus dihilangkan karena dapat mengurangi brightness pada pulp. Komponen lignin dan zat ekstraktif ini dihilangkan pada tahap pemutihan. Salah satu bahan kimia yang digunakan pada tahap pemutihan adalah hidrogen peroksida (H 2 O 2 ). Hidrogen peroksida merupakan bahan kimia yang aman untuk digunakan karena tidak memiliki dampak negatif terhadap lingkungan dan bila digunakan dalam jumlah yang besar tidak akan merusak struktur selulosa. Peralatan yang digunakan untuk pengukuran derajat keputihan pulp di PT Toba Pulp Lestari, Tbk-PORSEA adalah alat ELREPHO. Dengan adanya penambahan hidrogen peroksida pada proses bleaching maka dapat diperoleh pulp dengan derajat keputihan yang sesuai dengan standar yaitu 89-90% ISO.

8 THE INFLUENCE OF INCREASING HYDROGEN PEROXIDE TO THE BRIGHTNESS IN STAGE D 2 BLEACHING UNIT PT TOBA PULP LESTARI Tbk-PORSEA ABSTRACT In pulp process the lignin component and extractive substance should be carry away because it can decrease the brightness in the pulp. The lignin component and extractive substance will be carry away in the bleaching process. One of the chemical substance that have been use in bleaching process is hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Hydrogen peroxide is chemical substance that safe when we use it because didn t have negative efffect to the surrounding and if we use in the large amount it will not impact to the cellulose structure. The equipment used to measure the brightness of pulp in PT Toba Pulp Lestari, Tbk- PORSEA is ELREPHO instument. With the addition of hydrogen peroxide in bleaching process we will get the pulp with brightness standart % ISO.

9 DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel iii iv v vii viii ix xii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Identifikasi Masalah Tujuan Manfaat 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Bahan Baku Proses Pembuatan Pulp Proses mekanik (mechanical pulping) Proses kimia (Chemical pulping) Proses semi kimia (semi chemical pulping) 8

10 2.3 Dasar-Dasar Pengelantangan Tahapan Proses Pengelantangan Bahan Kimia Proses Pemutihan Khlorin (Cl 2 ) Sodium Hidroksida (NaOH) Oksigen (O 2 ) Sodium Hypoklorit (NaOCl) Khlorin Dioksida (ClO 2 ) Hidrogen Peroksida (H 2 O 2 ) Pengujian Terhadap Pulp 16 BAB 3 METODOLOGI 3.1 Alat Bahan Prosedur Percobaan Kalibrasi Alat Pengukuran ph Pengukuran Brightness 20 BAB 4 DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Percobaan Data pengukuran ph Data pengukuran brightness Perhitungan Pembahasan 27

11 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran 29 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

12 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Komposisi Typical chemical antara hard wood dan soft wood 4 Tabel Data Pengukuran ph 23 Tabel Data Pengukuran Derajat Kerputihan (Brightness) 23

13 LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Gambar alat ELREPHO 31 Lampiran 2 Proses Bleaching 33

14 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kayu merupakan salah satu produk alam yang sangat penting. Sekitar sepertiga luas permukaan lahan dunia tertutup oleh hutan yang mengandung persediaan pertumbuhan total kayu sekitar juta m 3. Dari persediaan tersebut juta m 3 ditebang setiap tahun. Produk paling penting dari pengolahan kayu secara kimia adalah pulp. Dalam tahun 1980 pulp yang dihasilkan diseluruh dunia 123 juta ton dalam periode yang sama, konsumsi total kertas dan karton adalah 170 juta ton. Pada saat sekarang ini kebutuhan pulp akan terus meningkat seiring dengan perkembangan zaman, pertambahan jumlah penduduk, perkembangan dunia pendidikan dan kemajuan taraf hidup. Indonesia sebagai negara berkembang yang kaya akan sumber daya alam (kayu) dan sumber daya manusia, berkeinginan menjadi produsen pulp di dunia, ini ditunjukkan pemerintah dengan membantu para pengusaha untuk menanamkan modalnya pada bidang usaha kehutanan yang dapat digunakan sebagai bahan baku pulp. Untuk menghasilkan pulp dengan tingkat keputihan yang tinggi dan stabil, maka komponen lignin yang tersisa harus dihilangkan dari pulp. Ini dikerjakan pada

15 unit pulp yang terdiri dari beberapa tahapan perlakuan dengan menggunakan bahanbahan kimia yaitu : Khlordioksida, Oksigen, Natrium Hidroksida, Natrium Hypoklorit dan Peroksida. Salah satu bahan kimia yang digunakan sebagai zat pemutih pada unit bleaching adalah hidrogen peroksida. Hidrogen peroksida merupakan senyawa kimia yang ramah lingkungan dan bila digunakan dalam jumlah yang besar tidak akan merusak selulosa. Dengan mengamati permasalahan ini, penulis tertarik untuk lebih membahas masalah ini dengan mengambil judul : Pengaruh Pemakaian Hidrogen Peroksida (H 2 O 2 ) terhadap Derajat Keputihan (Brightness) pada Tahap D 2 di Unit Bleaching PT. Toba Pulp Lestari, Tbk. 1.2 Identifikasi Masalah Untuk memperoleh suatu pulp dengan derajat keputihan yang tinggi dan stabil maka lignin harus dikeluarkan dari dalam pulp. Hal ini tidak dapat dikerjakan seluruhnya di dalam unit pemasakan (digester) karena apabila pemasakan dilakukan terlalu lama maka kandungan selulosa yang terdapat dalam pulp akan hancur yang nantinya akan mempengaruhi kualitas pulp yang dihasilkan. Oleh karena itu penghilangan lignin dilakukan pada tahap pemutihan (Bleaching). Adapun yang menjadi titik permasalahan adalah berapa besar pengaruh pemakaian hidrogen peroksida terhadap derajat keputihan (brightness) dari pada pulp sehingga dihasilkan pulp yang sesuai dengan standar mutu yang diinginkan.

16 1.3 Tujuan Adapun tujuan dari pengamatan permasalan ini adalah untuk mengetahui pengaruh pemakaian hydrogen peroksida terhadap derajat keputihan (brightness) pulp yang dihasilkan. 1.4 Manfaat - Dapat mengetahui pengaruh pemakaian hydrogen peroksida terhadap derajat keputihan (brightness) pulp. - Dapat mengetahui standar pulp yang dihasilkan oleh industri pulp

17 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Bahan Baku Kayu adalah bahan utama bahan serat selulosa yang dipakai untuk pembuatan pulp dan kertas dikarenakan randemen seratnya tinggi. Secara kimia, kandungan bahan yang terdapat dalam kayu dapat dibagi menjadi 4 bagian yaitu : a. selulosa b. hemiselulosa c. lignin d. extractive Komposisi dan sifat-sifat kimia dari komponen-komponen ini sangat berperan dalam proses pembuatan pulp. Pada setiap pemasakan kita ingin mengambil sebanyak mungkin selulosa dan hemiselulosanya, di sisi lain lignin dan extractive tidak dibutuhkan / dipisahkan dari serat kayunya. Komposisi kimia kayu bervariasi untuk setiap spesies. Secara umum hard wood mengandung lebih banyak selulosa, hemiselulosa dan extractive dibanding dengan soft wood, tetapi kandungan ligninnya lebih sedikit.

18 Tabel 2.1 Komposisi typical chemical antara hardwood dan softwood Komponen Soft Wood Hard Wood Selulosa 42 ± 2% 45 ± 2% Hemiselulosa 27 ± 2% 30 ± 5% Lignin 27 ± 2% 20 ± 4% Extractive 3 ± 2% 5 ± 3% a. Selulosa Selulosa merupakan bagian utama yang membentuk dinding sel daripada kayu. Merupakan polimerisasi yang sangat kompleks dari gugus karbohidrat yang mempunyai persen komposisi yang mirip dengan starch yaitu glukosa yang terhidrolisa oleh asam. b. Hemiselulosa Hemiselulosa juga merupakan polimer-polimer gula. Berbeda dengan glukosa yang terdiri hanya dari polimer glukosa, hemiselulosa merupakan polimer dari lima bentuk gula yang berlainan yaitu : glukosa, mannosa, galaktosa, xylosa dan arabinosa. Rantai hemiselulosa lebih pendek dibandingkan dengan rantai selulosa, karena hemiselulosa mempunyai derajat polimerisasi yang lebih rendah. Molekul hemiselulosa terdiri dari 300 unit gugus gula. Berbeda dengan selulosa, polimer hemiselulosa berbentuk tidak lurus, tapi merupakan polimer-polimer bercabang, yang berarti hemiselulosa tidak akan dapat membentuk struktur kristal dan serat mikro

19 seperti halnya selulosa. Pada proses pembuatan pulp hemiselulosa bereaksi lebih cepat dibandingkan dengan selulosa. c. Lignin Lignin merupakan zat yang tidak berbentuk yang bersama-sama dengan selulosa membentuk dinding sel dari pohon kayu. Ia berfungsi sebagai bahan perekat atau semen antara sel-sel selulosa yang membuat kayu menjadi kuat. Lignin merupakan polimer tiga dimensi yang bercabang banyak. Molekul utama pembentuk lignin adalah phenil propane. Satu molekul lignin dengan derajat polimerisasi yang tinggi merupakan molekul yang besar karena ukurannya dan struktur tiga dimensinya. Lignin di dalam kayu berfungsi sebagai lem atau semen. Lapisan (lamella) tengah, dengan kandungan utamanya adalah lignin mengikat sel-sel itu dan sehingga terbentuk struktur kayu. Dinding sel juga mengandung lignin. Pada dinding sel, lignin bersama dengan hemiselulosa membentuk semen (matriks) dimana tersusunlah selulosa yang berupa mikro fibrils. d. Extractive Kayu biasanya mengandung berbagai zat-zat dalam jumlah yang tidak banyak yang biasanya disebut dengan istilah extractive. Zat-zat ini dapat diambil / dipisahkan dari kayu apakah dengan memakai pelarut air maupun pelarut organik seperti ether atau alkohol. Asam-asam lemak, asam-asam resin, lilin, terpentin dan

20 gugus fenol adalah merupakan beberapa grup yang juga merupakan extractive. Kebanyakan dari extractive itu terpisahkan dalam proses pembuatan pulp dengan cara kraft pulping. 2.2 Proses Pembuatan Pulp Pemisahan serat selulosa dari bahan-bahan yang bukan serat di dalam kayu dapat dilakukan dengan berbagai macam cara / proses, yaitu : Proses mekanik (Mechanical Pulping) Dalam proses pembuatan pulp secara mekanik, pemisahan serat dilakukan dengan cara menggunakan tenaga mekanik. Proses ini dilakukan dengan menggerinda kayunya menjadi serat pulp dan menghasilkan randemen sebesar 90-95%, tetapi menyebabkan kerusakan pada serat. Penggunaan pulp yang dihasilkan pada proses mekanik ini nilainya kecil sekali, juga pulp itu masih mengandung banyak lignin, dan serat-seratnya tidak murni sebagai serat Proses kimia (Chemical Pulping) Pada proses kimia, bahan-bahan yang terdapat ditengah lapisan kayu akan dilarutkan agar serat dapat terlepas dari zat-zat yang mengikatnya. Hal yang merugikan pada proses ini adalah rendemen yang rendah yaitu 45-55%. Proses kimia dibagi menjadi tiga kategori, yaitu:

21 1. Soda process Dalam proses soda, kayu dimasak dengan larutan sodium hidroksida. Larutan sisa pemasakan dipekatkan dan kemudian dibakar, yang akan menghasilkan sodium karbonat, dan apabila diolah dengan menambahkan batu kapur akan menghasilkan sodium hidroksida. Nama proses soda karena bahan kimia yang ditambahkan ke dalam prosesnya berupa sodium karbonat. Proses ini sekarang sudah tidak dipakai lagi. 2. Sulphite process Pada proses sulfite, larutan pemasak yang dipakai adalah asam-asam yang mengandung sulfur dari logam alkali, atau alkali tanah berupa bisulfit. 3. Sulphate process Proses pembuatan pulp yang paling banyak dipakai saat ini adalah proses sulphate atau disebut juga proses kraft. Keuntungan-keuntungan dari proses sulphate ini adalah sebagai berikut : a. Pulp yang dihasilkan mempunyai kekuatan yang tinggi b. Dapat dipakai untuk proses pembuatan pulp dari bahan baku kayu dari spesies yang berbeda c. Tersedianya bahan kimia pengganti dengan berbagai alternatif dan harganya tidak mahal d. Tersedianya peralatan-peralatan operasi yang standard e. Banyak pilihan yang dapat dipakai untuk proses pemucatan f. Dampak pencemarannya bisa dikatakan sangat rendah

22 g. Pendaurulangan bahan kimianya sangat effisien.(anonim, 2002) Proses semi kimia (Semi Chemical Pulping) Kayu dapat pula di pulp dengan cara yang menggabungkan kebaikan hasil tinggi pada proses mekanis dan sebagian dari kebaikan proses kimia yang berkualitas tinggi. Dengan menggunakan teknik-teknik yang dikenal dengan pembuatan pulp semi-kimia atau kimia mekanis, tatal kayu dikenakan cairan kimia pemasak pulp dalam jangka pendek dan kemudian dilewatkan melalui mesin penghalus mekanis untuk memisahkan serat-serat penyusunnya. Cairan pemasak tersebut menyebabkan kerusakan sebagian dari ikatan lignin dan pada dasarnya memberikan fungsi yang sama sebagaimana panas dalam proses termomekanis. Energi mekanis yang dibutuhkan untuk pemisahan serat sangat berkurang dan kerusakan serat menurun. Proses kimia mekanis dapat digunakan untuk pembuatan pulp kayu keras yang terlalu rapat untuk dipulpkan secara memadai dengan cara yang sepenuhnya mekanis. Hasil % adalah umum dan kadang-kadang dapat lebih tinggi. (Haygreen, 1996) 2.3 Dasar-Dasar Pengelantangan Pengelantangan bukan merupakan penemuan modern tetapi merupakan teknik yang sangat tua yang digunakan untuk memucatkan tekstil dengan bantuan sinar matahari dan/atau bahan kimia seperti kalium karbonat dan yang terakhir hipoklorit dan klor. Pengelantangan kertas yang dibuat dari potongan kain dan serat-serat bukan kayu lain

23 mula-mula juga dilakukan dengan cara ini. Periode baru tentang sejarah pengelantangan dimulai pada akhir abad ke sembilan belas dengan pengelantangan pulp kayu dalam industri, mula-mula dengan hipoklorit dan yang terakhir dengan klor, sebagian gabungan, dan dengan langkah ekstraksi dengan alkali. Meskipun dasar-dasar cara pengelantangan yang lama masih berlaku, tetapi perkembangan teknik pengelantangan dalam pulp di dalam abad ini telah menyebabkan banyak bahan kimia pengelantang digunakan dalam banyak proses yang sangat khusus pada saat ini. Tujuan utama pengelantangan pulp adalah untuk menaikkan derajat putih. Karena komponen kromofor yang menyerap sinar dalam pulp yang tidak dikelantang adalah terutama gugus fungsional dari lignin yang terdegradasi dan sisa lignin yang diubah, maka pengelantangan dapat dilakukan baik dengan pengubahan dan menstabilkan gugus kromofor tanpa kehilangan bahan (pengelantangan yang melindungi lignin) atau dengan menghilangkan lignin (pengelantangan yang menghilangkan lignin). Bersama dngan lignin, senyawa-senyawa lain (ekstraktif dan komponen-komponen abu, poliosa) dan partikel-partikel yang terdelignifikasai tidak sempurna dapat juga, paling tidak sebagian, dihilangkan. Maka pengelantangan dapat juga dipandang sebagai proses pemurnian yang terutama digunakan dalam memproduksi pulp larutan untuk memperoleh pulp yang murni dengan kandungan alfa selulosa yang tinggi. Pengelantangan menimbulkan perubahan sifat-sifat optik pulp terhadap penyerapan sinar, penghamburan sinar dan pemantulan, yang dinyatakan dalam istilahistilah seperti derajat putih, keputihan atau keburaman. Nilai praktis yang paling

24 penting untuk menentukan warna pulp adalah derajat putihnya, yang dapat dilukiskan dan ditentukan dengan cara-cara yang agak berbeda dengan menggunakan beberapa standar dan metode pengujian. Derajat putih yang paling umum digunakan adalah faktor pemantulan sinar biru (357 atau 360 nm) dari lembaran pulp (dalam %), didasarkan pada pemantulan magnesium oksida (derajat putih 100%) sebagai sampel standar. Proses-proses industri yang menghilangkan lignin meliputi serangkaian pengelantangan multi tahap yang disesuaikan dengan tipe pulp yang khusus dan penggabungan kemampuan oksidasi dan reduksi yang berbeda dari bahan kimia pengelantang. Lignin yang terdegradasi dan produk-produk reaksi lain diekstraksi selama tahap-tahap pencucian alkalis antara. Pengelantangan dengan peroksida, oksigen atau ditionit membutuhkan bahan kimia tambahan untuk penyangga (misal natrium silikat), persaingan (misalnya asam etilenadiamin tetraasetat (EDTA)) atau penstabilan (misalnya garam-garam magnesiium). Karena banyaknya bahan kimia pengelantang dan urutannya, faktor-faktor yang berpengaruh dalam proses pengelantangan pulp sangat berbeda, tetapi semua proses mempunyai kondisi penting berikut yang sama : - jumlah bahan kimia - konsistensi pengelantangan - waktu dan suhu pengelantangan

25 Proses-proses pengelantangan modern hanya khusus menggunakan sistem sinambung dengan menara-menara pengelantang yang telah menggantikan prosesproses tumpak yang tua. Dalam menara-menara pengelantang tradisional pulp dan cairan pengelantang bergerak secara seragam. Perkembangan terakhir meliputi penggantian atau pengelantangan dinamik dan pencucian dalam pencampur sinambung, dan pengelantangn fasa gas. Umum untuk semua prosedur pengelantang adalah perlunya pencampuran yang cermat dari pulp dengan lindi pengelantang dan pencucian pulp secara intensif untuk menghilangkan hasil-hasil reaksi yang terlarut. (Fengel, 1995) 2.4 Tahapan Proses Pengelantangan Pengelantangan yang sudah modern biasanya dilaksanakan secara bertahap dengan memanfaatkan bahan-bahan kimia dan kondisi-kondisi yang berbeda-beda pada setiap tahap. Pada umumnya digunakan perlakuan kimia dan secara singkat ditunjukkan dengan urutan sebagai berikut : 1) Khlorinasi (C) : Reaksi dengan elemen Khlorin dalam suatu media asam 2) Ekstraksi Alkali (E) : Pemisahan hasil reaksi dengan Caustic 3) Ekstraksi Oksidasi (E/O) :Ekstraksi oksidasi yang diperkuat dengan Peroksida (E/OP) 4) Hypoklorit (H) : Reaksi dengan hypoklorit dalam suasana alkali

26 5) Khlorin Dioksida (D) : Reaksi dengan Khlorin Dioksida dalam suasana asam 6) Oksigen (O) : Reaksi dengan elemen O 2 yang bertekanan dalam suasana alkali. Pada tahap khlorinasi, lignin dikhlorinasi menjadi khlorolignin (yang akan menjadi terlarut pada tahap ekstraksi), sehingga proses delignifikasi terjadi. Peningkatan brightness setelah melalui tahap CE sangatlah kecil. Oksigen juga dipergunakan pada tahap ekstraksi dan terutama digunakan pada proses delignifikasi. Untuk mencapai suatu brightness penuh pada tingkat 89 sampai 90 % ISO, proses pengelantangan dilaksanakan dengan lima tahap, menggunakan tahapan CEHED atau CEDED. Pada pengelantangan dengan menggunakan hypoklorit, kelompok khromoporik lignin hancur. Brightness meningkat sangat tinggi pada tahap ini. Kalsium atau sodium hypokhlorit kemungkinan bisa dipergunakan. Salah satu kerugian pada perlakuan ini adalah bahwa selulosa juga diserang oleh hypokhlorit, dan oleh karena itu kondisikondisi operasi selama perlakuan ini harus diperhatikan dengan seksama untuk mencegah terjadinya kerusakan terhadap selulosa. Tahap pengelantangan dengan khlorin dioksida menghasilkan brightness pulp yang tinggi. Keuntungan dengan perlakuan ini adalah bahwa khlorin dioksida menghancurkan lignin tanpa merusak selulosa.

27 Peroksida digunakan pada proses pengelantangan pulp secara kimia. Digunakan pada kondisi-kondisi yang relatif sejuk (35 sampai 55 o C). Peroksida merupakan zat pengelantang yang efektif untuk melindungi selulosa, memperbaiki brightness tanpa kehilangan produksi yang berarti. 2.5 Bahan Kimia Proses Pemutihan Khlorin (Cl 2 ) Khlorin sangat murah dan bahan kimia yang paling cocok untruk mengubah banyak lignin dan bahan-bahan yang bukan selulosa di dalam pulp yang larut. Pada kondisikondisi yang normal khlorin sangat sedikit merusak terhadap serat-serat selulosa asal saja konsentrasi, temperatur dan waktu reaksi dikendalikan secara hati-hati. Reaksi khlorin terhadap lignin dan resin sebahagian besar dengan cara substitusi dan reaksi adisi tetapi beberapa oksidasi juga ikut ambil bagian tergantung kepada kondisikondisi ph. Khlorinasi mengubah warna dan sifat-sifat dasar yang dimiliki oleh pulp dan membuat lignin serta resin semakin larut di dalam air dan kaustik encer. Khlorin merupakan gas yang berwarna kuning kehijauan, bersifat racun dan harus ditangani secara hati-hati. Khlorin yang lembab atau basah sangat korosif terhadap kebanyakan logam Sodium Hidroksida (NaOH)

28 Pada saat khlorin bereaksi dengan lignin dan resin, sebahagian besar saja yang dihasilkan tersebut larut dengan air. Karena khlorinat lignin dan resin sangat mudah larut dalam larutan alkali, perlakuan alkali menyusul setelah proses khlorinasi. Sodium hidroksida (kaustik soda) merupakan salah satu alkali kuat yang ada. Pada pabrik pengelantangan normalnya digunakan alkali encer dengan konsentrasi kira-kira 120 gram/liter Oksigen (O 2 ) Gas oksigen digunakan sebagai suatu zat pengelantang bersama-sama dengan alkali pada tahap ekstraksi. Gas oksigen memperkuat sifat-sifat pulp yang dikelantang. Hal ini mungkin membuat berkurangnya emisi yang dapat mengganggu terhadap lingkungan Sodium Hypoklorit (NaOCl) Hypoklorit adalah persenyawaan khlorin yang pertama digunakan untuk proses pengelantangan (biasanya disebut hypo ). Rumus kimia sodium hypoklorit adalah NaOCl. Sodium hypoklorit dibuat dari khlorin dan kaustik soda. Senyawa ini

29 merupakan larutan yang sangat tidak stabil dan cenderung terurai yang meningkat dengan kenaikan konsentrasi dan temperatur serta berkurangnya sifat alkali. Hypoklorit biasanya dibuat dengan konsentrasi alkali yang berlebihan (kira-kira 4 gram per liter) untuk menjaga kestabilan larutan. Kandungan khlorin pada larutan hypoklorit diperkirakan sebesar gram per liter. Tujuan utama perlakuan dengan menggunakan hypoklorit adalah untuk meningkatkan brightness pada pulp. Ini dicapai dengan tindakan oksidasi dari hypoklorit pada lignin dan bahan-bahan berwarna yang lain yang terdapat pada pulp dengan cara mengubah mereka menjadi benda yang tak berwarna. Bagaimanapun reaksi ini, sangat serius merusak serat selulosa kecuali bila kondisi-kondisi operasi seperti ph, temperatur, waktu tinggal dan jumlah hypoklorit yang digunakan dikendalikan secara hati-hati. Degradasi ini dikendalikan bertujuan untuk mencapai kekuatan pulp yang dikehendaki Khlorin Dioksida (ClO 2 ) Khlorin dioksida adalah salah satu bahan kimia pengoksidasi kuat, kerja dari proses pengelantangan ini umumnya dengan cara oksidasi terhadap lignin dan bahan-bahan berwarna yang lainnya. Ini digunakan untuk mengelantang pulp yang berkualitas sebab

30 ini memiliki keunikan yang sanggup mengoksidasi bahan yang bukan selulosa dengan kerusakan pada selulosa yang minimum. Brightness tinggi yang dihasilkan dengan khlorin dioksida adalah stabil. (Anonim, 2003) Hidrogen Peroksida (H 2 O 2 ) Hidrogen peroksida digunakan untuk pengelantangan yang melindungi lignin, tetapi pada tahun-tahun terakhir penggunaannya dalam pengelantangan pulp-pulp kimia telah naik cukup besar. Reaksi-reaksi pengelantangan oksigen dan hidrogen peroksida mempunyai ciri-ciri sama, karena dalam kedua hal medianya adalah alkalis dan oksigen sebagian diubah menjadi hidrogen peroksida dan sebagainya. Sejumlah zat antara yang reaktif dibentuk dalam reaksi-reaksi oksigen dan peroksida-peroksida dengan substrat. Maka bentuk reaksi yang dihasilkan sangat kompleks dan sejauh ini tidak banyak diketahui atau berdasarkan spekulasi. Bahan kimia pengelantang yang utama dan praktis satu-satunya dengan sifatsifat oksidatif yang digunakan untuk pengelantangan yang melindungi lignin adalah hidrogen peroksida. Hidrogen peroksida merupakan asam lemah dan bagian-bagian pengelantang yang aktif adalah anion peroksida nukleofil (H 2 O - ), yang menyerang struktur-struktur karbonil yang mengubah mereka menjadi sistem-sistem yang kurang bersifat kromofor tanpa terjadi degradasi yang ekstensif dan pelarutan lignin.

31 Dalam praktik, pengelantangan peroksida dilakukan pada suhu C dan harga ph awal sekitar 11, yang pada bagian akhir turun menjadi sekitar ph 9. Untuk mencegah peruraian peroksida, yang terjadi dengan adanya ion-ion logam berat, perlu menambah penstabil, seperti magnesium silikat atau bahan-bahan pengasing. Pada kondisi-kondisi yang dioptimasi dapat diperoleh kenaikan derajat putih ISO sekitar 20%, tetapi reaksi pengelantangan berbagai tipe pulp berbeda sangat besar. (Sjostrom, 1995) 2.6 Pengujian Terhadap Pulp Agar supaya pengendalian pengoperasian Bleaching Plant berjalan secara efisien dan untuk mencapai dan memperkuat spesifikasi terhadap kualitas, diperlukan suatu pengujian dan analisa. Berikut adalah beberapa pengujian yang sangat penting seperti a. Bilangan Kappa Pengujian ini mengindikasikan kandungan lignin dan kemampuan pulp tersebut untuk diputihkan. Pengujian ini didasarkan kepada reaksi dengan Potasium Permanganat (KMnO 4 ). Normalnya pulp coklat dan pulp setelah melewati tahap proses alkali ekstraksi diperiksa bilangan kappanya di laboratorium. b. Viscositas Pengujian terhadap viskositas dilakukan untuk menentukan kekuatan yang dimiliki oleh pulp. Pengujian mengevaluasi derajat polimerisasi dari pada selulosa atau

32 dengan kata lain degradasi dari pada serat selulosa. Pada proses pemutihaan dissolving pulp, kondisi-kondisi proses dan bahan kimia yang diberikan adalah dirancang untuk mengendalikan derajat polimerisasi menuju tingkat yang dikehendaki dan pengujian viskositas sangatlah penting. Secara regular contoh pulp coklat, pulp setelah mengalami proses alkali ekstraksi dan tahap hypoklorit, dan pulp yang trelah mengalami proses pemutihan tahap akhir diperiksa viskositasnya di laboratorium. Pemeriksaan meliputi penentuaan viskositas larutan pulp di dalam Cupraethylen Diamin atau Cuprammonium. c. Brightness Brightness pulp diukur pada tahap yang berbeda-beda di dalam proses pemutihan, sebagaimana salah satu tujuan yang paling penting dari proses pemutihan adalah untuk mencapai brightness yang spesifik terhadap pulp yang dihasilkan. Sebuah alat pengukur tingkat refleksi atau pengukur brightness digunakan di laboratorium untuk mengukur brightness contoh pulp dibuat dalam bentuk lembaran. Ini memantulkan cahaya diukur dan dinyatakan sebagai persen dari pada (seperti magnesium oksida). Jadi, nilai brightness 90 ISO artinya, pada kondisi yang standar dari cahaya dan pengamatan, suatu kekuatan memantulkan adalah, (pada panjang gelombang sebesar 457 nm) 90% dari batangan magnesium oksida. Pulp setelah tahap Hypoklorit, tahap Khlorin Dioksida dan pulp yang keluar dari tahap akhir proses pemutihan secara normal diperiksa brightnessnya. Pada Bleaching Plant dengan sistem pengendali yang bekerja secara otomatis, ada instrument yang terpasang pada jalur tersebut untuk mengukur brightness dari pada pulp stock pada tahap-tahap Khlorinasi,

33 Hypoklorit dan Khlorin Dioksida. Pengukuran ini dipergunakan untuk mengendalikan dosis bahan kimia di dalam tahap tersebut. d. Konsistensi Konsistensi stock pulp yang masuk ke tahap khlorinasi dan stock yang meninggalkan menara pemutihan menuju pulp machine diukur dan dicatat oleh instrument-instrumen yang terpasang dijalur tersebut. Pengukuran ini adalah untuk dibandingkan terhadap hasil pemeriksaan di laboratorium. Sebagai tambahan, contoh yang dikumpulkan dari tahap yang berbeda-beda di dalam proses akan diperiksa konsistensinya di laboratorium. e. Khlorin yang tersisa Pemeriksaan terhadap khlorin yang tersisa di dalam stock pulp pada tahap proses khlorinasi dan khlorin dioksida dilakukan untuk mengendalikan dosis bahan kimia. Contoh yang berasal dari tahap-tahap ini dianalisa di laboratorium dan berdasarkan hasil yang diperoleh, penting untuk pengaturan dosis bahan kimia yang diberikan. Pada tahap khlorinasi ada juga pengukuran sisa khlorin yang dilakukan secara otomatis dengan sebuah instrument yang terpasang di jalur tersebut untuk mengendalikan khlorin yang ditambahkan. f. Pengujian yang lain Tambahan terhadap pemeriksaan yang rutin ini, ada juga pengujian yang dikerjakan secara regular yang pada dasarnya untuk menjalankan pabrik secara efisien.

34 Semua larutan kimia yang dipergunakan di pabrik diuji sewaktu-waktu secara regular yaitu menyangkut konsentrasi dan filtrat yang berasal dari alat washer tersebut diperiksa kandungan seratnya. Dissolving pulp yang diputihkan membutuhkan pengujian yang khusus untuk mempertegas spesifikasi kualitasnya, ini termasuk analisa abu, pengujian terhadap zat-zat pengotor anorganik, pengujian kelarutannya terhadap alkali, pengujian reaktifitasnya dan lain-lain. Tergantung kepada kendali kualitas yang diinginkan, mungkin perlu beberapa pemeriksaan pada tahap yang berbeda-beda di dalam proses pemutihan. (Sirait, 2003) BAB 3 METODOLOGI PERCOBAAN

35 3.1 Alat - Alat ELREPHO (Elektro Refracto Fotometer) - Corong Buchner - Kertas saring - Erlenmeyer - ph meter - Oven - Beaker glass 3.2 Bahan - bubur pulp - air demineralisasi 3.3 Prosedur Percobaan Kalibrasi alat - Dihidupkan alat dengan menghubungkan ke sumber arus listrik - Diklik alat (Instrument) lalu diklik Elrepho - Diklik kalibrasi kemudian diperiksa standar kalibrasi putih (white calibration standard) dan kalibrasi UV (UV calibration) yang sesuai dengan yang dipakai - Diklik kalibrasi (calibrate)

36 - Setelah muncul rongga hitam (black cavity) dimasukkan rongga hitam (black cavity) kemudian klik oke - Alat (instrument) didiamkan hingga muncul standar putih (white standard) lalu dimasukkan standar putih (white standard) kemudian klik oke - Alat (instrument) didiamkan hingga muncul standar UV CIE yang terkecil D65 (UV standard CIE whitness D65) lalu dimasukkan standar UV (UV standard) lalu diklik oke - Alat (instrument) didiamkan hingga muncul standar UV ISO dengan derajat keputihan C2 (UV Standard ISO brightness C2) kemudian diklik oke - Alat (instrument) didiamkan hingga muncul kalibrasi telah berhasil dengan baik (the calibration finished successfully) kemudian diklik setuju (approve) lalu diklik tutup (close) - Alat (instrument) ELREPHO siap dipakai Pengukuran ph - Dimasukkan sampel bubur pulp ke dalam beaker glass - Ditambahkan 100 ml aquadest - Didiamkan selama ± 10 menit - Dicelupkan elektroda ph meter ke dalam beaker glass - Dibaca nilai ph yang tertera pada ph meter

37 3.3.3 Pengukuran Derajat Keputihan (Brightness) - Diambil sampel pulp dari bleaching unit kemudian dicuci hingga bersih - Pulp kemudian dibentuk menjadi sheet (lembaran) - Dikeringkan dalam oven pada suhu 105 o C selama ± 5 menit - Diperiksa derajat keputihan (brightness) dengan menggunakan alat ELREPHO - Dicatat nilai yang tertera pada alat BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

38 Proses pengelantangan dapat dianggap sebagai suatu lanjutan proses pemasakan yang dimaksudkan untuk memperbaiki brightness dan kemurnian dari pulp. Hal ini dicapai dengan cara menghilangkan atau mengelantang bahan pewarna yang tersisa pada pulp. Warna pada pulp yang belum diputihkan umumnya disebabkan oleh lignin yang tersisa. Penghilangan lignin dapat lebih banyak pada proses pemasakan, tetapi akan mengurangi hasil yang banyak sekali dan merusak serat, jadi menghasilkan kualitas pulp yang rendah. Oleh karena itu. proses pemasakan agar benar-benar cukup dimana proses penghilangan lignin dengan bahan kimia, umumnya memiliki suatu dampak terhadap dekomposisi dari lignin. Pada normalnya proses penghilangan lignin adalah melarutkan pulp ke bentuk yang larut dengan air. Lignin pada pulp sangat reaktif yang berarti ini mudah dipengaruhi bahan kimia seperti Khlordioksida, Natrium Hidroksida, Oksigen dan Hidrogen Peroksida. Dengan adanya penambahan bahan kimia Hidrogen Peroksida maka brightness akan meningkat sangat tinggi sehingga diperoleh suatu brightness penuh pada tingkat 89 sampai 90 % ISO. Keuntungan dengan menggunakan bahan kimia ini adalah bahwa Hidrogen Peroksida merupakan zat pengelatang yang efektif untuk melindungi selulosa, memperbaiki brightness tanpa kehilangan produksi yang berarti.

39 Berikut data hasil analisa yang dilakukan dalam mengukur ph dan brightness dari sampel pulp di PT Toba Pulp Lestari, Tbk selama 7 hari yang dimulai dari tanggal 13 Januari 2009 sampai 20 Januari Data Percobaan Data pengukuran ph Tanggal D o E op D 1 D 2 13 Januari Januari , Januari Januari Januari Januari Januari Range ph Data pengukuran derajat keputihan (brightness)

40 Tanggal D 0 E op D 1 D 2 13 Januari , Januari , Januari Januari Januari Januari , Januari , , Keterangan : D 0 : Bahan kimia yang digunakan adalah ClO 2 E op : Bahan kimia yang digunakan adalah NaOH, O 2 dan H 2 O 2 D 1 : Bahan kimia yang diunakan adalah ClO 2 D 2 : Bahan kimia yang digunakan adalah H 2 O Perhitungan A= 2 - log %T

41 dimana A = absorbansi T = transmitansi Contoh perhitungan untuk tahap D 0 A = 2 - log %T = 2 - log 57,5 = 2-1,7596 = 0,2404 Contoh perhitungan untuk tahap E op A = 2 - log%t = 2 - log 74,7 = 2-1,8733 = 0,1267 Contoh perhitungan untuk tahap D 1 A = 2 - log%t

42 = 2 - log 87,2 = 2-1,9405 = 0,0595 Contoh perhitungan untuk tahap D 2 A = 2 - log%t = 2 - log 89,1 = 2-1,9498 = 0,0502 Dari hasil perhitungan maka diperoleh Tanggal D 0 E op D 1 D 2 13 Januari ,2404 0,1267 0,0595 0, Januari ,2226 0,1107 0,0571 0, Januari ,1973 0,1096 0,059 0, Januari ,2299 0,1192 0,0676 0, Januari ,2183 0,1181 0,058 0, Januari ,227 0,1153 0,059 0, Januari ,2404 0,1267 0,0595 0,0502 Dari hasil pengukuran absobansi maka dapat dicari panjang gelombang

43 A = λ hc dimana A h = absorbansi = tetapan Planck (6,626 x joule) c = kecepatan cahaya (2,998 x cms -1 ) λ = panjang gelombang Contoh perhitungan untuk tahap D 0 A = λ hc 0,2404 = 34 6, joule.2, λ 10 cms λ = 19, , λ = 8,2631 x Contoh perhitungan untuk tahap E op

44 A = λ hc 0,1267 = 34 6, joule.2, λ 10 cms λ = 19, , λ = 1,5678 x Contoh perhitungan untuk tahap D 1 A = λ hc 0,0595 = 34 6, joule.2, λ 10 cms λ = 19, , λ = 3,3386 x Contoh perhitungan untuk tahap D 2 A = λ hc 0,0502 = 34 6, joule.2, λ 10 cms λ = 19, , λ = 3,9571 x 10-22

45 Dari hasil perhitungan maka diperoleh Tanggal D 0 E op D 1 D 2 13 Januari ,2631x ,5678x ,3386x ,9571x Januari ,9239x ,7944x ,4789x ,9180x Januari ,0068x ,8124x ,3668x , 9571x Januari ,6405x ,6665x ,9385x , 9571x Januari ,099x ,6820x ,4249x ,9969x Januari ,7509x ,7228x ,3668x ,0375x Januari ,2631x ,5678x ,3386x ,9571x Pembahasan Pada proses pemutihan dilakukan penambahan hydrogen peroksida (H 2 O 2 ) dengan tujuan untuk menghilangkan lignin sehingga diperoleh derajat keputihan (brightness) yang memenuhi standar. Pemutihan dengan menggunakan hydrogen peroksida (H 2 O 2 ) yang sempurna akan menghasilkan kualitas pulp yang sesuai dengan standart ISO dan ramah lingkungan. Salah satu keunggulan hidrogen peroksida dibandingkan dengan zat pengelantang yang lain adalah sifatnya yang ramah lingkungan karena tidak meninggalkan residu yang berbahaya.

46 Dari tabel hasil pengamatan dapat diketahui bahwa dengan penambahan hidrogen peroksida diperoleh nilai absorbansi yang rendah. Hal ini berpengaruh terhadap kualitas pulp untuk menyerap cahaya. Semakin rendah nilai absorbansi yang diperoleh maka semakin tinggi derajat keputihan (brightness) yang diperoleh. Demikian juga sebaliknya semakin tinggi nilai absorbansinya maka derajat keputihan (brightness) pulp yang dihasilkan akan semakin rendah. Dengan adanya penambahan hidrogen peroksida (H 2 O 2 ) dapat dilihat dengan jelas bahwa hal ini sangat berpengaruh terhadap peningkatan derajat keputihan pulp. Khususnya proses pemutihan yang dilakukan PT. Toba Pulp Lestari, Tbk dihasilkan derajat keputihan (brightness) yang sesuai dengan standar ISO. BAB 5

47 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Dari hasil pengamatan dan pembahasan data pada proses pemutihan dapat disimpulkan - Dengan adanya pemakaian hydrogen peroksida pada tahap D 2 maka dapat dihasilkan pulp dengan derajat keputihan (brightness) yang memenuhi standar ISO. - Standar derajat keputihan (brightness) yang diproduksi oleh PT. Toba Pulp Lestari, Tbk adalah % ISO. 5.2 Saran - Perlu diperhatikan cara pengambilan sampel karena dapat mempengaruhi hasil analisis. DAFTAR PUSTAKA

48 Anonim Digester Plant. Training and Development Centre. Porsea: PT Toba Pulp Lestari, Tbk. Anonim Bleaching Plant. Training and Development Centre. Porsea: PT Toba Pulp Lestari, Tbk. Fengel, D Kayu Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-Reaksi. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. Haygreen, J.G Hasil Hutan Dan Ilmu Kayu, Suatu Pengantar. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press. Sirait, S Bleaching Module. Training and Development Centre. Porsea: PT Toba Pulp Lestari, Tbk. Sjostrom, E Kimia Kayu Dasar-Dasar Dan Penggunaan. Edisi Kedua. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

49

50 Lampiran 1 Gambar alat ELREPHO (Brightness) Pada Tahap D2 Di Unit Bleaching PT. Toba Pulp Lestari, Tbk-Porsea, 2009.

51 (Brightness) Pada Tahap D2 Di Unit Bleaching PT. Toba Pulp Lestari, Tbk-Porsea, 2009.

52 Lampiran 2 Proses Bleaching di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk-Porsea (Brightness) Pada Tahap D2 Di Unit Bleaching PT. Toba Pulp Lestari, Tbk-Porsea, 2009.

53 (Brightness) Pada Tahap D2 Di Unit Bleaching PT. Toba Pulp Lestari, Tbk-Porsea, 2009.

54