PENGARUH PENAMBAHAN OKSIGEN TERHADAP DERAJAT PUTIH PADA TAHAP EKSTRAKSI OKSIDASI DI UNIT PENCUCIAN PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk-PORSEA KARYA ILMIAH

Transkripsi

1 PENGARUH PENAMBAHAN OKSIGEN TERHADAP DERAJAT PUTIH PADA TAHAP EKSTRAKSI OKSIDASI DI UNIT PENCUCIAN PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk-PORSEA KARYA ILMIAH NORA PARDEDE PROGRAM STUDI DIPLOMA-III KIMIA ANALIS DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

2 PENGARUH PENAMBAHAN OKSIGEN TERHADAP DERAJAT PUTIH PADA TAHAP EKSTRAKSI OKSIDASI DI UNIT PENCUCIAN PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk-PORSEA KARYA ILMIAH Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya NORA PARDEDE PROGRAM STUDI DIPLOMA-III KIMIA ANALIS DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

3 PERSETUJUAN Judul Kategori Nama : PENGARUH PENAMBAHAN OKSIGEN TERHADAP DERAJAT PUTIH PADA TAHAP EKSTRAKSI OKSIDASI DI UNIT PENCUCIAN PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk-PORSEA : KARYA ILMIAH : NORA PARDEDE 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, Departemen Kimia FMIPA USU Ketua Dosen Pembimbing Dr. Rumondang Bulan, M.S Drs. Adil Ginting, M.Sc NIP NIP

4 PERNYATAAN PENGARUH PENAMBAHAN OKSIGEN TERHADAP DERAJAT PUTIH PADA TAHAP EKSTRAKSI OKSIDASI DI UNIT PENCUCIAN 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 Nora Pardede

5 PENGHARGAAN Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena 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 Oksigen terhadap Derajat Putih pada Tahap Ekstraksi Oksidasi di Unit Pencucian PT. Toba Pulp Lestari, Tbk Porsea. Penulis menyampaikan ucapan terimakasih sebesar-besarnya kepada : 1. Ayah dan Ibunda tercinta yang telah mendukung penulis dalam doa yang tulus tiada henti, dana dan semangat hingga akhirnya penulis dapat menyelesaikan pendidikan di Kimia Analis. Tuhan tetap memberkati. 2. Ibu Dr.Rumondang Bulan, M.S. Selaku Ketua Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Drs. Adil Ginting, 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, Bapak Irwan Kelana Putra selaku Training & Development Center Section Head, Bapak Jhonny Marpaung yang membimbing dan mengarahkan penulis selama melakukan kerja praktek. 5. Adik-adik tersayang yang telah memberikan dukungan dan doa kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Seseorang yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. Terimakasih banyak buat dukungan yang telah diberikan. 7. Buat sahabat-sahabat tercinta Kimia Analis 2006 yang telah mendukung melalui doa sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis menyadari banyak kekurangan dalam penulisan tugas akhir ini, karena itu dengan segala kerendahan hati penulis menerima saran yang bersifat membangun untuk penyempurnaan tugas akhir ini. Penulis berharap karya ilmiah ini dapat berguna bagi kita semua.

6 Medan, Juni 2009 Penulis ( Nora Pardede )

7 PENGARUH PENAMBAHAN OKSIGEN TERHADAP DERAJAT PUTIH PADA TAHAP EKSTRAKSI OKSIDASI DI UNIT PENCUCIAN PT. TOBA PULP LESTARI, Tbk-PORSEA ABSTRAK Pelarutan komponen lignin dan zat ekstraktif pada kayu sebagian besar terjadi pada tahap ekstraksi oksidasi. Suspensi pulp yang pada awalnya mempunyai derajat putih yang rendah dengan penambahan oksigen akan dapat meningkatkan derajat putih menjadi lebih tinggi. Jadi, pada tahap ini komponen lignin dan zat ekstraktif akan memiliki kelarutan yang paling maksimal. Di lain pihak oksigen dapat juga digunakan untuk penurunan bilangan kappa sehingga dapat memperkecil jumlah lignin yang terdapat dalam pulp. Pada tahap ini jika derajat putih belum sesuai dengan ketentuan maka penggunaan oksigen yang cukup diperlukan untuk mempercepat proses oksidasi dan dengan penambahan peroksida akan diperoleh pulp dengan derajat putih 89-90% pada produk akhir.

8 THE INFLUENCE OF ADDITION OXYGEN IN EXTRACTION OXIDATION STAGE TO THE BRIGHTNESS IN BLEACHING UNIT PT.TOBA PULP LESTARI,Tbk-PORSEA ABSTRACT The dissolving of lignin component and extractive substance from the wood, most of them happen in extraction oxidation stage. Pulp suspension that in the beginning have low brightness, with the addition of the oxygen it can increase the brightness become higher. Therefore, in this stage the lignin component and extractive substance will have maximal solubility. In the other hand, the oxygen can used for derivation of the kappa number so it will decrease the quantity of the lignin in the pulp. In this stage, if the brightness didn t suitable with the standard the using of the oxygen will be needed to make the oxidation process become faster and with the addition of the peroxide we can get the pulp with brightness % in the final products.

9 DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan. Abstrak. Abstract Daftar Isi Daftar Tabel iii iv v vii viii ix xi BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permasalahan Tujuan Manfaat 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Teori Umum tentang Kayu Komponen Kimia Kayu Bahan-Bahan yang terdapat dalam Kayu Oksigen Kimia dan Interaksi Oksigen Pengelantangan Oksigen Proses Dasar Pemutihan Pulp 14

10 2.8 Teori Pemutihan Bahan Kimia Proses Pemutihan Tahapan Proses Pemutihan Tahap Ekstraksi-Oksidasi 19 BAB 3 METODOLOGI 3.1 Peralatan dan Bahan Peralatan Bahan Prosedur Pembuatan Oksigen Langkah-Langkah Kalibrasi ELREPHO Penentuan Derajat Keputihan 24 BAB 4 DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Pembahasan 26 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran 29 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

11 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Komposisi Unsur Kayu 5 Tabel 2.2 Komposisi Typical Chemical antara Kayu Keras dan Kayu Lunak 6 Tabel 2.3 Pengaruh Penembahan Oksigen terhadap Bilangan Kappa 20 Tabel 4.1 Pemakaian Oksigen di Tahap Ekstraksi pada Tahap Pencucian 25 Tabel 4.2 Derajat Putih pada Tahap Ekstraksi Unit Pencucian Tanpa Pemakaian Oksigen 26

12 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang PT. Toba Pulp Lestari,Tbk adalah salah satu pabrik pulp yang menggunakan proses pulp secara kraft. Secara garis besar proses pulp secara kraft dibagi atas 6 bagian, yaitu : persiapan bahan baku, pemasakan, pencucian, penyaringan, pemutihan, dan pembuatan lembaran pulp. Proses pemutihan merupakan lanjutan proses pemasakan yang dimaksudkan untuk memperbaiki derajat putih dan kemurnian pulp. Hal ini dicapai dengan cara menghilangkan atau memutihkan bahan pewarna yang tersisa pada pulp. Lignin yang tersisa adalah suatu zat yang paling dominan untuk menghasilkan warna pada pulp, oleh karena itu lignin tersebut harus dihilangkan atau diputihkan. Pulp yang keluar dari unit pemasakan, masuk kedalam tangki penampungan atau menara penyimpanan pulp coklat, dan kemudian dikirim ke menara pencampur dengan kekentalan 4.5%. Kemudian pulp melewati alat pencampur bahan kimia dimana ClO 2 dan sedikit khlorin ditambahkan. Masuk ke menara khlorinasi pada temperatur 60 o C dengan waktu tinggal di menara ini kira-kira 30 menit. Warna pada pulp yang belum dikelantang umumnya disebabkan oleh lignin yang tersisa. Memungkinkan akan lebih banyak lignin yang dihilangkan pada proses

13 pemasakan, tetapi akan mengurangi hasil yang banyak sekali dan merusak serat, jadi menghasilkan kualitas pulp yang rendah. Oleh karena itu, hal ini sangat penting menghentikan proses pemasakan agar benar-benar cukup dan melanjutkan proses penghilangan lignin dengan bahan kimia yang mana umumnya memiliki suatu dampak terhadap dekomposisi dari lignin. Bahan kimia ini dapat juga digunakan secara langsung pada kayu. Lignin pada pulp kelihatan dalam berbagai macam bentuk tergantung kepada kondisi-kondisi proses pulp yang berlangsung. Lignin ini sangat reaktif yang berarti bahwa ini mudah dipengaruhi oleh bahan kimia seperti khlorin, hypoklorit, hidrogen peroksida, oksigen. Kemudian molekul lignin terurai menjadi partikel-partikel yang lebih kecil, yang larut dalam air dan dapat dihilangkan dari pulp. Pencucian pulp pada pabrik pengelantang dikerjakan pada alat pencuci dengan cara pengenceran yang bergantian dan penebalan pulp dengan cara pembilasan. Penambahan oksigen bertujuan sebagai pengoksidasi dan dapat menurunkan bilangan kappa atau dapat mempercepat reaksi dalam penghilangan lignin karena lignin tersebut sangat berpengaruh pada permukaan serat yang dapat mengganggu proses pemutihan. Dalam hal ini dapat kita lihat bagaimana pengaruhnya terhadap derajat putih dari suatu pulp degan menggunakan oksigen dan dapat juga dibandingkan dengan tanpa pemakaian oksigen pada tahap ekstraksi.

14 Dengan mengamati permasalahan ini, penulis tertarik untuk lebih membahas masalah ini dengan mengambil judul : Pengaruh penambahan oksigen terhadap derajat putih pada tahap ekstraksi oksidasi di unit pencucian PT.Toba Pulp Lestari,Tbk-Porsea. 1.2 Permasalahan Sebagai permasalahan yang dikemukakan dalam karya ilmiah ini adalah Bagaimana pengaruh penambahan oksigen terhadap tahap ekstraksi oksidasi pada proses pemutihan. 1.3 Tujuan Mengetahui banyaknya penggunaan oksigen yang digunakan untuk menghasilkan produk akhir dengan derajat putih 89-90%. 1.4 Manfaat 1. Degradasi serat selulosa seminimal mungkin Memperbaiki kemurnian pulp 2. Untuk mendapatkan produk akhir berupa lembaran pulp yang memiliki mutu dan berkualitas baik 3. Untuk mencapaiderajat putih yang penuh pada tingkat 89-90% pada tahap akhir

15 4. Untuk memaksimalkan hasil produksi dan meminimalkan konsumsi bahan kimia dan emisinya ke lingkungan.

16 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Teori Umum Tentang Kayu Kayu dan pohon yang menghasilkannya dibagi kedalam dua kategori : kayu-keras dan kayu lunak. Secara botanis, pohon dari kayu-keras berbeda dengan pohon dari kayulunak. Keduanya termasuk di dalam divisi spermatophyta yang berarti tumbuhantumbuhan berbiji. Daun jarum mencirikan pohon kayu-lunak, Pohon-pohon seperti itu umumnya dikenal sebagai pohon yang selalu hijau karena memang selalu berdaun hijau sepanjang tahun dan hanya sebagian saja dari daunnya yang tanggal. Kebanyakan kayulunak mempunyai buah bersisik yang berbentuk seperti kerucut. Sebagai bahan bangunan, kayu adalah salah satu produk yang paling sederhana, paling mudah digunakan, kayu dapat dipotong dan dibentuk dengan mudah digunakan, dan mudah dipasang. Pada saat yang sama, kayu adalah salah satu bahan yang paling kompleks. kayu tersusun atas sel-sel yang kecil, masing-masing memiliki struktur lubanglubang kecil, selaput dan dinding-dinding yang berlapis-lapis rumit. Kemudahan kayu untuk diubah menjadi suatu produk dan dapat lama dipergunakan, tergantung pada strukturnya.

17 2.2 Komponen Kimia Kayu Kayu adalah suatu selulosa yang tersusun terutama atas karbon, hidrogen dan oksigen. Tabel berikut akan merinci kepada komposisi kimia suatu kayu dari Amerika Utara yang khas, dan terlihat bahwa karbon merupakan elemen yang dominan atas berat. Tambahan pula kayu mengandung senyawa anorganik yang tetap tinggal setelah terjadi pembakaran pada suhu tinggi pada kondisi oksigen yang melimpah, residu semacam ini dikenal sebagai abu. Tabel 2.1 Komposisi Unsur Kayu Unsur % Berat kering Karbon 49 Oksigen 44 Hidrogen 6 Abu 0,1 Nitrogen Sedikit Kayu adalah bahan utama untuk serat selulosa yang dipakai untuk pembuatan pulp dan kertas dikarenakan rendeman seratnya yang tinggi (Haygreen,J.G. 1996).

18 2.3 Bahan Bahan yang Terdapat dalam Kayu Kandungan bahan yang terdapat dalam kayu dapat dibagi menjadi 4 bagian yaitu : a) Selulosa b) Hemiselulosa c) Lignin d) Ekstraktif 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 ekstraktif tidak dibutuhkan/dipisahkan dari serat kayunya. Komposisi kimia kayu bervariasi untuk setiap spesies. Secara umum, kayu keras mengandung lebih banyak selulosa, hemiselulosa, ekstraktif dibanding dengan kayu lunak, tetapi kandungan ligninnya lebih sedikit. Tabel 2.2 Komposisi Typical Chemical antara Kayu keras dan Kayu lunak. Komponen Kayu keras Kayu lunak Selulosa 42 ± 2% 45 ± 2% Hemiselulosa 27 ± 2% 30 ± 5% Lignin 27 ± 2% 20 ± 4% Ekstraktif 2 ± 2% 5 ± 3% a) Selulosa

19 Selulosa merupakan bagian utama yang membentuk dinding sel daripada kayu, merupakan polimer 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 gugus 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 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.

20 Lignin merupakan polimer tiga dimensi yang bercabang banyak. Molekul utama pembentuk lignin adalah phenil propana. 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 (lamela) tengah, dengan kandungan utamanya adalah lignin, mengikat sel-sel itu 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) Ekstraktif Ekstraktif mencakup sejumlah senyawa kimia yang luas, meskipun terdapatnya dalam kayu biasanya dalam jumlah yang kecil. Ekstraktif sampel kayu yang telah diisolasi dapat digunakan untuk menentukan struktur dan komposisi komponen-komponen penyusunnya. Dalam analisis kayu secara umum, hanya kuantitasnya yang ditentukan setelah isolasi. Dengan cara ini diperoleh kayu bebas-ekstraktif yang dapat digunakan sebagai bahan awal untuk mengisolasi dan menganalisis komponen dinding sel makromolekul. Fraksi senyawa mudah menguap, misalnya terpena, dalam kayu lunak diisolasi dengan cara distilasi uap. Ekstraksi dengan pelarut dapat dilakukan dengan pelarut yang berbeda seperti eter, aseton, benzena, etanol, diklorometana atau campuran dari pelarut-pelarut tersebut. Asam lemak, asam resin, lilin, tannin dan senyawa berwarna merupakan senyawa-senyawa yang paling penting yang dapat diekstraksi dengan pelarut. Komponen

21 utama dari bagian kayu yang dapat larut dalam air terdiri atas karbohidrat, protein dan garam-garam anorganik. Dalam banyak hal perbedaan antara komponen ekstraktif yang diperoleh dari langkah-langkah tersebut masing-masing ekstraksi tidak jelas. Sebagai contoh tanin pada dasarnya larut dalam air panas tetapi juga terdapat dalam ekstrak alkohol. Kayu biasanya mengandung berbagai zat-zat dalam jumlah yang tidak banyak yang disebut dengan istilah ekstraktif. Zat-zat ini dapat diambil/dipisahkan dari kayu apakah dengan memakai pelarut air maupun pelarut organik seperti eter atau alkohol. Asam-asam lemak, asam-asam resin, lilin, terpentin, dan gugus fenol merupakan beberapa grup yang juga merupakan ekstraktif, kebanyakan dari ekstraktif itu terpisahkan dalam proses pembuatan pulp dengan cara pulp sulfat. Minyak mentah terpentin dapat diperoleh dari digester pada waktu mengeluarkan gas. Lemak-lemak, asam-asam lemak akan membentuk sabun pada proses sulfat dan terlarut dalam larutan pemasak. Sabun ini selanjutnya akan dipisahkan dari lindi hitam dan daur ulang sebagai tall oil. Beberapa/sebagian kecil dari ekstraktif yang terlarut akan menyebabkan timbulnya getah dalam pembuatan pulp secara kraft dan pada pembuatan kertas. Bentuk ini merupakan gumpalan yang mengotori peralatan seperti halnya screen dan wire (Anonim. 2002). 2.4 Oksigen (O 2 ) Prinsip :

22 Memisahkan kandungan oksigen dari udara kering dengan jalan melewatkannya pada adsorber yang berisi media molecular sieve yang mampu mengikat nitrogen dalam udara. Media dapat diregenerasi kembali dengan gas oksigen dan produksi berlangsung secara bertahap dengan tersedianya 03 buah penyerap yang bekerja secara bergantian yang diatur oleh system PLC (Process Logic Control) (Anonim. 2002). Adapun sifat-sifat dari Oksigen adalah : 1. Warnanya jernih 2. Bentuk cairan seperti biru terang 3. Tidak menimbulkan bau 4. Pada 0 o C Oksigen yang berbentuk gas dilarutkan didalam air 4.89 ml/100 ml Pada 25 o C, didalam alkohol 2.78 ml/100 ml 5. Lebih mudah larut didalam organik dari pada air 6. Berat molekul Mempunyai densitas 1.43 g/l (gas pada 0 o C/100 kpa) 8. Titik didih 183 o C 9. Mempunyai titik beku 219 o C (Sirait,S. 2003). 2.5 Kimia dan Interaksi Oksigen Kimia dan interaksi oksigen dengan senyawa-senyawa organik telah menjadi perhatian studi-studi yang intensif, terutama yang berkaitan dengan proses-proses biologis. Oksigen juga telah lama digunakan untuk berbagai keperluan industri, dan pengaruh

23 pengelantangannya pada kapas telah diketahui sejak dahulu kala. Walaupun demikian, oksigen belum dikenalkan pada teknologi pengelantangan pulp hingga 1970-an. Alasanalasan masih terbatasnya penggunaan oksigen berkaitan dengan kesukaran-kesukaran mengarahkan kekuatannya lebih khusus terhadap lignin tanpa mendegradasi karbohidrat. 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 sebaliknya. 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. HO. 2 + H 2 O O 2 + H 3 O + (pka ~ 4,8) HO. + H 2 O O.- + H 3 O + (pka ~ 11,9) H 2 O + H 2 O HO H 3 O + (pka ~ 11,6) Zat-zat antara yang reaktif dapat dibentuk sebagai hasil reaksi-reaksi radikal yang digambarkan dengan fase-fase inisiasi, propagasi, dan terminasi (R adalah sisa organik) : Inisiasi : RO - + O 2 RO. + O 2.- atau RH + O 2 R. + H 2 O.- Propagasi : R. + O 2 RO 2.

24 Terminasi : RO 2. + RH RO 2 H + R. RO. + R. ROR Reaksi diawali oleh penyerapan molekul-molekul oksigen yang menghasilkan penarikan elektron-elektron yang berasal dari gugus-gugus hidroksil fenol yang terionisasi atau dari atom-atom hidrogen tertentu yang terikat dengan atom-atom karbon di lain tempat saja dalam substrat. Reaksi dipropagasi melalui penggabungan oksigen dengan radikal organik yang diinisiasi, yang kemudian dibebaskan di bawah pembentukan secara serentak hidroperoksida (RO 2 H). Rangkaian reaksi diakhiri dengan penggabungan radikal-radikal. Sistem redoks yang terlibat dalam peruraian ini menyatakan bahwa katalisator direduksi menjadi keadaan valensi awalnya. Adalah mungkin bahwa superoksida atau ion-ion hidrogen peroksida berkelakuan sebagai zat pereduksi : O M (n+1)+ O 2 + M n+ HO - + HO M (n+1)+ O 2. + M n+ + H 2 O Mekanisme lain yang tidak membutuhkan keterlibatan katalisator ion logam berat adalah peruraian homolitik hidroperoksida menjadi radikal-radikal hidroksil yang dapat terjadi pada suhu tinggi : RO 2 H RO. + HO Dalam larutan berair netral radikal hidroksil merupakan elektrofil dengan sifat-sifat pengoksidasi yang sangat kuat (potensial redoks standar E o ~ 2,3V), tetapi setelah ionisasi pada harga-harga ph yang tinggi ia kehilangan karakter elektrofilnya dan potensial redoks anion yang dihasilkan (O.- ) jauh lebih rendah (E o ~ 1,4V).

25 Sistem itu lebih lanjut bahkan lebih rumit dengan interaksinya bagian-bagian yang reaktif. Sebagai contoh, dalam media alkali penggabungan redikal-radikal hidroksil yang terionisasi dengan oksigen dapat menghasilkan radikal-radikal anion ozonida : O O 2 O 3 Teknologi pengelantangan oksigen menjadi mungkin setelah penemuan sifat-sifat penghambat garam-garam magnesium, tetapi degradasi yang kuat terhadap polisakarida masih menjadi penyebab keterbatasan. Reaksi yang paling barbahaya jelas adalah peruraian peroksida-peroksida menjadi radikal-radikal hidroksil. Senyawa-senyawa anorganik dan organik yang keduanya memiliki kesanggupan yang kurang lebih nyata untuk menstabilkan peroksida-peroksida atau menghambat pembentukan radikal-radikal telah diketahui. Namun adiktif semacam itu biasanya juga menghalangi delignifikasi, dan sejauh ini senyawa-senyawa magnesium adalah yang terbaik dan satu-satunya penghambat yang digunakan untuk pengelantangan oksigen. Bahkan jika magnesium ditambahkan sebagai garam yang larut dalam air, misalnya, seperti sulfat, ia segera mengendap sebagai magnesium hidroksida dengan adanya alkali. Sejumlah mekanisme telah diusulkan, namun rupa-rupanya jelas bahwa logam-logam transisi memainkan peranan yang menentukan dan bahwa mereka dideaktifasi melalui beberapa macam hubungan dengan magnesium hidroksida (Sjostrom.E. 1995). 2.6 Pengelantangan Oksigen Pengelantangan oksigen adalah salah satu proses yang paling banyak diteliti dalam bidang pembuatan pulp. Karena oksidasi merupakan reaksi pokok dalam pengelantangan

26 penghilangan lignin maka cukup beralasan untuk mengarah pada penggunaan oksigen sebagai bahan pengoksidasi paling murah untuk pengelantangan. Tetapi karena oksigen bukan pendegradasi lignin yamg selektif, maka pulp kimia tidak dapat dikelantang sampai derajat putih hanya dengan oksigen tanpa penyerangan yang besar terhadap polisakarida, yang menghasilkan sifat-sifat kekuatan yang agak jelek. Maka saat ini praktik yang lazim dalam pengelantangan berskala-pabrik adalah menghilangkan sekitar setengah dari sisa lignin dalam pulp yang tidak dikelantang dengan oksigen, dan diakhiri dengan serangkaian pengelantangan secara konvensional. Keuntungan praktis yang utama dari pengelantangan oksigen adalah kenyataan bahwa limbah dari tahap oksigen dapat diproses di dalam sistem pemulihan kraft normal. Kondisi khusus dalam pengelantangan oksigen belum mantap. Pada dasarnya pengelantangan oksigen merupakan proses fasa-gas biasanya pada tekanan antara 4 dan 8 bar dalam medium alkalis, dilakukan pada konsistensi tinggi 20-30% dan suhu o C, tergantung pada alkali yang digunakan. Natrium hidroksida dan natrium karbonat merupakan alkali yang umum untuk pulp sulfat, magnesium hidroksida dan karbonat untuk pulp-pulp Mg-sulfit dan bisulfit (Fengel,D. 1985). 2.7 Proses Dasar Pemutihan Pulp Proses pemutihan dapat dianggap sebagai suatu lanjutan proses pemasakan yang dimaksudkan untuk memperbaiki brightness dan kemurnian dari pulp. Hal ini dicapai dengan cara menghilangkan atau memutihkan bahan pewarna yang tersisa pada pulp.

27 Lignin yang tersisa adalah suatu zat yang paling dominan untuk menghasilkan warna pada pulp oleh karena itu ini harus dihilangkan atau diputihkan. Tujuan utama proses pemutihan secara umum dapat diringkaskan sebagai berikut : 1. Memperbaiki derajat putih 2. Memperbaiki kemurnian 3. Degredasi serat selulosa seminimum mungkin Pengurangan kandungan resin didalam pulp juga faktor lain yang penting dalam proses pemutihan. 2.8 Teori Pemutihan 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 kebentuk yang larut dengan air. Penghilangan bentuk-bentuk lignin merupakan kehilangan sebahagian dari hasil pada proses pemutihan, yang mana ini adalah antara 5% sampai dengan 10% (dihitung mulai dari pulp yang telah selesai dimasak), tergantung kepada metoda pemasakan dan sasaran derajat putih dari pulp.

28 Lignin pada pulp kelihatan dalam berbagai macam bentuk tergantung kepada kondisi-kondisi proses pulp yang berlangsung. Lignin ini sangat reaktif yang berarti bahwa ini mudah dipengaruhi oleh bahan kimia seperti khlorin, hypo khlorit, hidrogen peroksida. Kemudian molekul lignin terurai menjadi partikel-partikel yang lebih kecil, yang larut dalam air, dan dapat dihilangkan dari pulp. Variabel-variabel dasar pada proses pemutihan adalah bahan kimia, kekuatan, waktu, temperatur, dan ph. 2.9 Bahan Kimia Proses Pemutihan Sodium Hidroksida (NaOH) 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 merupakan salah satu alkali kuat yang ada. Ini merupakan bahan kimia yang dapat menyebabkan luka bakar pada kulit. Penanganan caustic soda harus memperhatikan keseluruhan tindakan pencegahan. Pada proses pemutihan normalnya digunakan alkali encer dengan konsentrasi kira-kira 120 gram/liter. Oksigen (O 2 ) Gas Oksigen digunakan sebagai suatu zat pemutih bersama-sama dengan alkali pada tahap ekstraksi. Gas oksigen memperkuat sifat-sifat pulp yang diputihkan. Hal ini mungkin membuat berkurangnya emisi yang dapat menganggu terhadap lingkungan. Sodium Hypoklorit (NaOCl)

29 Hypoklorit adalah persenyawaan Khlorin yang pertama digunakan untuk proses pemutihan. Rumus kimia Sodium hypoklorit adalah NaOCl. Sodium Hypoklorit dibuat dari khlorin dan caustic soda. Senyawa ini 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 mengubahnya menjadi 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. Degredasi 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 pemutihan ini umumnya dengan cara oksidasi terhadap lignin dan bahan-bahan berwarna yang lainnya. Ini digunakan untuk memutihkan pulp yang berkualitas sebab ini memiliki keunikan yang sanggup mengoksidasi bahan yang bukan selulosa dengan kerusakan pada selulosa yang minimum. Derajat putih meningkat yang dihasilkan dengan khlorin

30 dioksidasi adalah stabil. Pada proses pencucian, khlorin dioksida digunakan sebagai suatu larutan gas di dalam air Tahapan Proses Pemutihan Pemutihan 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 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 5) Khlorin Dioksida (D) : Reaksi dengan Khlorin Dioksida dalam suasana asam 6) Oksigen (O) : Reaksi dengan elemen O 2 yang beretekanan dalam suasana alkali. Pada tahap khlorinasi, lignin dikhlorinasi menjadi khlorolignin (yang akan menjadi terlarut pada tahap ekstraksi), sehingga proses delignifikasi terjadi. Peningkatan derajat putih setelah melalui tahap CE sangatlah kecil. Oksigen juga dipergunakan pada tahap ekstraksi dan terutama digunakan pada proses delignifikasi. Untuk mencapai suatu

31 derajat putih yang penuh pada tingkat 89 sampai 90% ISO, proses pemutihan dilaksanakan dengan lima tahap, menggunakan tahapan CEHED atau CEDED. Pada pemutihan dengan menggunakan hypoklorit, kelompok khromoporik lignin hancur. Derajat putih meningkat sangat tinggi pada tahap ini. Kalsium atau Sodium Hypoklorit kemungkinan bisa dipergunakan. Salah satu kerugian pada perlakuan ini adalah bahwa selulosa juga diserang oleh hypoklorit, dan oleh karena itu kondisi-kondisi operasi selama perlakuan ini harus diperhatikan dengan seksama untuk mencegah terjadinya kerusakan terhadap selulosa. Tahap pemutihan dengan khlorin dioksida menghasilkan pemutihan pulp yang tinggi. Keuntungan dengan perlakuan ini adalah bahwa khlorin dioksida menghancurkan lignin tanpa merusak selulosa. Peroksida digunakan pada proses pemutihan pulp secara kimia. Digunakan pada kondisi-kondisi yang relatif sejuk (35 sampai dengan 55 o C), peroksida merupakan zat pemutih yang efektif untuk melindungi selulosa, memperbaiki derajat putih tanpa kehilangan produksi yang berarti Tahap Oksidasi Ekstraksi (EO) Tahap kedua pada proses pencucian dengan banyak tahapan dan ini merupakan tahap pemurnian dari tahap khlorinasi. Tujuan utama dari alkali ekstraksi adalah melarutkan komponen-komponen penyebab warna yang kemungkinan besar larut dalam larutan alkali yang hangat berdasarkan kerja dari bahan-bahan kimia yang digunakan terhadap sebahagian proses pemutihan. Kelarutan khlorinat dan lignin yang teroksidasi, dan

32 komponen-komponen warna lainnya meningkatkan tingkat keputihan dalam tahap pemutihan berikutnya. Proses oksidasi kimia seperti khlorin dioksida, peroksida, dan hypo, yang digunakan setelah tahap ekstraksi, merupakan bahan-bahan kimia yang mahal. Konsumsi bahan kimia tersebut akan menjadi tinggi jika tidak ada tahap ekstraksi yang mengeluarkan lignin dan beberapa hemiselulosa dari pulp. Khlorolignin yang tidak larut dalam air panas dan media asam terlarut dalam kaustic, pada temperatur rendah. Pada temperatur yang lebih tinggi, hemiselulosa (pentosan) larut, yang menyebabkan kehilangan produksi pulp untuk golongan kertas. Sebagai suatu ketetapan 0.5 kali dari khlorin yang diberikan merupakan persentasi NaOH yang dipakai pada tahap ini. Sebagai contoh, jika penambahan khlorin adalah 5% pulp, kemudian penambahan kaustic akan menjadi 2.5% pulp. Jika subtitusi ClO 2 lebih tinggi pada tahap awal, kaustic yang diberikan terhadap pulp menjadi berkurang. Kondisikondisi untuk alkali ekstraksi normal adalah sesuai untuk penambahan oksigen. Suatu aliran menanjak dari menara adalah lebih disukai akan tetapi aliran menanjak dari tabung dengan aliran menurun dari menara reaksi adalah sangat cocok untuk dimanfaatkan dalam penambahan oksigen. Penambahan oksigen umumnya 5.0 kg/odt. Karena kenaikan pada penambahan oksigen, delignifikasi E/O meningkat. Tabel berikut ini menunjukkan pengaruh penambahan O 2 yang bervariasi terhadap bilangan kappa pulp pada tahap E/O.

33 Tabel 2.3 Pengaruh Penambahan Oksigen Terhadap Bilangan Kappa O 2 Yang Digunakan (Kg/T) Post E/O (K.No) Pengaruh penambahan oksigen mencerminkan terhadap penghematan khlorin dioksidasi pada tahap selanjutnya. Khusus 4-5 kg O 2 akan menghemat kg khlorin dioksida perton pulp. Penambahan O 2 juga akan meningkatkan kualitas bahan buangan (Sirait,S. 2003).

34 BAB 3 METODOLOGI 3.1. Peralatan dan Bahan Peralatan - Oven - Alat elektronik refactro photometer (ELREPHO) - Corong Buchner - Kertas saring - Alat vakum - Beaker plastik Bahan - Udara bersih - NaOH (teknis)

35 - Larutan H 2 O 2 - Oksigen - Aquadest 3.2 Prosedur Pembuatan Oksigen - Udara luar yang dipompa oleh udara pengempresan yang temperaturnya harus mencapai 37 o C. Apabila tidak mencapai standart yang ditentukan maka udara tidak akan dipompa. - Udara yang dipompa masuk kedalam penyerap 1 lewat katup A, penyerap 2 lewat katup B, dan penyerap 3 lewat katup C dapat dilihat pada gambar aliran proses oksigen plant. - Didalam penyerap 1 udara akan diproses dimana H 2 O, CO 2, N 2 dan unsur lain akan diserap oleh molekul penyaring gel alumina. - Gas O 2 akan mengalir kedalam O 2 receiver lewat katup D dan unsur lain yang tidak dibutuhkan akan mengalir ke silincer lewat katup E

36 - Didalam penyerap 2 juga akan terjadi pencucian udara kemudian gas O 2 akan mengalir kadalam O 2 receiver lewat katup E dan sisanya dibuang ke silincer lewat katup A. - Pada penyerap 3 terjadi pelepasan tekanan udara dan gas O 2 juga akan mengalir kedalam O 2 receiver lewat katup F dan sisanya juga akan dibuang kedalam silincer lewat katup I. - Gas O 2 yang ada didalam penyerap 1, penyerap 2 dan penyerap 3 akan mengalir secara timbal balik pada saat proses produksi berlangsung Langkah-langkah kalibrasi ELREPHO - Alat instrumen dihubungkan dengan arus listrik - ELREPHO dihidupkan - Ditekan kalibrasi - Alat dikalibrasikan - Dicek kalibrasi standart awalnya dan UV kalibrasi yang sesuai dengan yang dipakai - Dikalibrasi kembali - Dimasukkan rongga hitam kemudian ditekan ok - Instrumen bekerja

37 - Standart awal dimasukkan kemudian ditekan ok - Instrumen bekerja - UV standart dimasukkan kedalam alat kemudian ditekan ok - Instrumen bekerja - UV standart ISO pemutihan C 2 kemudian ditekan ok - Instrumen bekerja - Kalibrasi alat telah selesai - Instrumen elrepho siap dipakai Penentuan Derajat Keputihan - Diambil sampel pulp dari proses pencucian, lalu dicuci kemudian dibentuk menjadi lembaran - Dikeringkan didalam oven pada suhu 105 o C selama ± 5 menit - Diperiksa derajat keputihannya dengan alat elektronik refactro photometer (ELREPHO) - Dicatat hasil yang ditunjukkan oleh alat

38 BAB 4 DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data a. Pemakaian oksigen di tahap ekstraksi pada tahap pencucian pada tanggal 19 Januari Januari 2009 pada pukul WIB Tanggal Pukul Kemurnian oksigen Derajat putih

39 19 Januari WIB Januari WIB Januari WIB Januari WIB Januari WIB Januari WIB b. Derajat putih pada tahap ekstraksi unit pencucian tanpa pemakaian oksigen pada tanggal 11 Januari Januari 2009 pada pukul WIB. Tanggal Pukul Kemurnian oksigen Derajat putih 11 Januari WIB Stop Januari WIB Stop 74.1

40 13 Januari WIB Stop Januari WIB Stop 74.7 Tingkat derajat putih pada tahap ekstraksi : Maksimum : 80.6 Minimum : Pembahasan Tabel pertama dapat kita lihat bahwa semakin tinggi kadar kemurnian dari oksigen dari senyawa-senyawa lainnya maka akan meningkatkan derajat putih dari pulp tersebut. Dari kedua tabel diatas dapat disimpulkan bahwa dengan penambahan oksigen dengan tingkat kemurnian 88 98% pada tahap ekstraksi-oksidasi akan meningkatkan derajat putih sedangkan pada tabel kedua tanpa menggunakan oksigen derajat putih dari pulp tersebut dapat berubah-ubah. Hal ini disebabkan karena pada tahap ekstraksi tersebut selain oksigen dapat digunakan juga peroksida. Dimana peroksida yang paling sering digunakan adalah hidrogen peroksida dalam media alkali pada harga ph antara 10 dan 11. Bahan-bahan kimia tambahan adalah natrium silikat, garam-garam magnesium dan bahan pembentuk

41 khelat dengan fungsi untuk penyangga, penstabil, dan meningkatkan pertambahan derajat giling. Di samping itu juga ada beberapa variabel-variabel yang perlu diperhatikan pada proses Ekstraksi-Oksidasi yaitu : Konsistensi Keefektifan proses ekstraksi tergantung kepada konsentrasi alkali yang digunakan. Suatu pulp dengan konsistensi yang tinggi maka akan diberikan konsentrasi alkali yang lebih tinggi pada penerapan bahan kimia yang diberikan. Pada konsistensi yang lebih tinggi sedikit uap air yang dibutuhkan untuk memanaskan pulp untuk menaikkan temperatur. Temperatur Derajat putih yang lebih tinggi dihasilkan pada tahap pemutihan/oksidasi berikutnya dan ekstraksi kappa lebih rendah dapat dicapai jika temperatur ekstraksi dijaga pada o C. Temperatur diatas 70 o C tidak menunjukkan adanya hasil-hasil yang menguntungkan. Waktu reaksi

42 Bilangan kappa berkurang dengan suatu kenaikan terhadap waktu reaksi pada saat parameter-parameter yang lainnya dijaga tetap. Hal ini secara terus-menerus berkurang setelah suatu reaksi dengan waktu yang sangat lama. Ada dua bentuk reaksi untuk menghilangkan lignin ; (a). sebuah tahap awal delignifikasi yang sangat cepat diikuti dengan (b). sebuah akhir delignifikasi yang lambat. Masing-masing mereka disebut dengan eliminasi lignin yang bersifat mudah dan eliminasi lignin dengan cara lambat. Derajat putih Ketika lignin sudah dikeluarkan dari pulp pada proses pemutihan dengan oksigen, Derajat putih meningkat. Hal ini umumnya disebabkan oleh delignifikasi, dan bukan proses penghilangan lignin.

43 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan - Tingkat kemurnian dari pemakaian oksigen adalah 88-98% - Penambahan oksigen pada tahap Ekstraksi-oksidasi dapat meningkatkan derajat putih karena proses oksidasi dapat menghilangkan lignin dan dapat menurunkan bilangan kappa sehingga dapat diperoleh derajat putih akhir 89-90% - Tanpa adanya pemakaian oksigen derajat putih dapat berubah-ubah tergantung terhadap pemakaian hidrogen peroksida yang digunakan. Saran - Diharapkan adanya hubungan kerja yang baik dan terpadu antara operator dan bagian operasi kimia agar mutu akhir pulp yang baik dapat dicapai, yaitu derajat putih yang sesuai dengan standart yang telah ditentukan. - Sistem operasional yang ada hampir memenuhi sasaran yang diinginkan bila ditinjau dari sudut kendali mutu suatu perusahaan. Untuk itu perlu kiranya peningkatan kerja sama antara para staff dan karyawan operasional di lapangan.

44 DAFTAR PUSTAKA 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. Anonim Chemical 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.

45

46 Gambar Alat ELREPHO

47