Pemanfaatan Limbah Ampas Tebu Untuk Pembuatan Kertas Dekorasi Dengan Metode Organosolv

Transkripsi

1 Pemanfaatan Limbah Ampas Tebu Untuk Pembuatan Kertas Dekorasi Dengan Metode Organosolv Purnawan C. 1, Hilmiyana D. 1, Wantini 1, Fatmawati E. 2 1 Jurusan Kimia, 2 Jurusan Fisika, Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret, Jl. Ir. Sutami, No.36a Surakarta Abstrak Tujuan penelitian ini adalah membuat kertas dekorasi dari limbah ampas tebu yang dapat dijadikan sebagai bahan baku alternatif mengganti kayu. Metode yang digunakan dalam proses ini adalah metode organosolv yang merupakan suatu proses pemisahan serat dengan menggunakan bahan kimia organik. Bahan kimia digunakan sebagai larutan pemasak, yaitu ethanol, dengan perbandingan antara ampas tebu dan larutan pemasak adalah 1gr:15ml; 1gr;20ml; 1gr;25ml. Karakteristik yang dilakukan terhadap hasil kertas meliputi uji jamur, uji tarik dan uji wateruptake Hasil kertas dekorasi yang didapatkan dengan perbandingan 1:25 menghasilkan serat kayu yang lebih lembut sehingga lebih mudah dibentuk menjadi kertas. Dari ketiga uji tersebut kertas dengan perbandingan 1gr : 25 ml memiliki kuat tarik yang besar dibandingkan yang lain. Namun untuk ketahanan daya serap air, perbandingan 1gr:15ml lebih baik dalam proses penyerapan air. Kata kunci : Ampas Tebu, Organosolv, Kertas Dekorasi PENDAHULUAN Kertas yang sering kita gunakan biasanya terbuat dari kayu yang diolah dengan teknologi modern sehingga sampai ke tangan kita. Penggunaan kertas di dunia saat ini telah mencapai angka yang sangat tinggi. Simajuntak (1994) mengemukakan 90% pulp dan kertas yang dihasilkan menggunakan bahan baku kayu sebagai sumber bahan berserat selulosa. Dapat diprediksikan bahwa akan terjadi eksploitasi hutan secara besar-besaran yang dapat mengaki- candra_pr@yahoo.com batkan terganggunya kestabilan lingkungan sehingga perlu mendapat perhatian khusus. Untuk mengatasi hal ini pemerintah harus mencari alternatif penggunaan kayu hutan sebagai bahan baku pembuat pulp dan kertas. Bahan alternatif yang dapat digunakan antara lain jerami padi, enceng gondok, dan ampas tebu. Ampas tebu selama ini hanya dimanfaatkan sebagai bahan bakar pengolahan tebu. Abu hasil pembakaran ampas tebu yang tidak terkendali telah terbukti mengakibatkan masalah polusi udara yang serius (Priatmadi, 199), sehingga perlu Jurnal EKOSAINS Vol. IV No. 2 Juli

2 dipikirkan alternatif pemanfaatannya yang lebih berguna dan tanpa menyebabkan pencemaran lingkungan. Ampas tebu (bagase), limbah dari batang tebu setelah dilakukan pengempaan dan pemerasan, secara umum mempunyai sifat serat yang hampir sama dengan sifat serat kayu daun lebar. Berdasarkan pustaka (Paturau, 1982), komponen utama ampas tebu terdiri dari serat sekitar 43-52%, dan padatan terlarut 2-3% dan menurut Baskoro (1986) panjang serat ampas tebu adalah 1,43 mm. Hal ini yang mendasari pemilihan ampas tebu sebagai bahan alternatif pembuat kertas dekorasi dengan menggunakan metode organosolv dengan pelarut organik tanpa menimbulkan pencemaran lingkungan. TINJAUAN PUSTAKA 1. Tebu Tebu (Saccaharum oficinarum) termasuk suku Graminae (rumput rumputan), kelompok Andropogonae dan genus Saccharum. Tebu merupakan tanaman berbiji tunggal atau monokotil, stuktur sejajar dan berakar serabut. Tinggi tanaman tebu rata rata 2, 5 meter sampai 5 meter. Tiap tiap tebu besarnya tidak sama, ada yang sebesar lengan dan ada yang sebesar tongkat. Warnanya juga berbeda beda dari kuning, ungu dan merah tua. Batang tebu mulai dari pangkal sampai ujung mengandung air gula berkadar sampai 20% ( Soejardi, 1985). 2. Ampas Tebu Ampas tebu adalah suatu residu dari proses penggilingan tanaman tebu (Saccharum oicinarum) setelah diekstrak atau dikeluarkan niranya pada industri pembuatan gula sehingga diperoleh hasil samping sejumlah besar produk limbah berserat yang dikenal sebagai ampas tebu (bagasse). Pada proses penggilingan tebu, terdapat lima kali proses penggilingan dari 2 batang tebu sampai dihasilkan ampas tebu. Menurut data FAO (Food and Agricultural Organization) tahun 2006 tentang negara negara produsen tebu dunia, Indonesia menduduki peingkat ke- 11 dengan produksi per tahun sekitar juta ton, dimana 35% dari produksi tersebut merupakan ampas tebu. Ampas tebu yang berlimpah tersebut telah dimanfaatkan sebagai bahan bakar pada ketel uap dimana energi yang di hasilkan di manfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga uap, bahan bakar pada tungku produksi dan bahan baku pada pembuatan kertas. 3. Deligniikasi Ada beberapa metode untuk pembuatan pulp yang merupakan proses pemisahan selulosa dari senyawa pengikatnya, terutama lignin yaitu secara mekanis, semikimia dan kimia. Pada proses secara kimia ada beberapa cara tergantung dari larutan pemasak yang digunakan, yaitu proses sulit, proses sulfat, proses kraft dan lain-lain. Pembuatan pulp pada dasarnya dibagi menjadi dua yaitu : a. Pembuatan Pulp Mekanik Merupakan proses penyerutan kayu dimana kayu gelondong setelah dikuliti diserut dalam batu asah yang diberi semprotan air. Akibat proses ini banyak serat kayu yang rusak. b. Pembuatan Pulp Kimiawi Proses dimana lignin dihilangkan sama sekali hingga serat-serat kayu mudah dilepaskan pada pembongkaran dari bejana pemasak (digester) atau paling tidak setelah perlakuan mekanik lunak. 1. Pembuatan Pulp Sulit Pulp sulit rendemen tinggi dapat dihasilkan dengan proses sulit bersifat asam, bisulit atau sulit bersifat basa. 2. Pembuatan Pulp Sulfat (kraft) Proses ini menggunakan natrium sulfat yang direduksi didalam tungku pemulihan menjadi natrium sulit, yang Jurnal EKOSAINS Vol. IV No. 2 Juli 2012

3 merupakan bahan kimia kunci yang dibutuhkan untuk deligniikasi. 3. Pembuatan Pulp Soda Proses soda umumnya digunakan untuk bahan baku dari limbah pertanian seperti merang, katebon, bagase serta kayu lunak. 4. O r g a n o s o l v Organosolv merupakan proses pulping yang menggunakan bahan yang lebih mudah didegradasi seperti pelarut organik. Pada proses ini, penguraian lignin terutama disebabkan oleh pemutusan ikatan eter (Donough, 1993). Beberapa senyawa organik yang dapat digunakan antara lain adalah asam asetat, etanol dan metanol. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses deligniikasi ini adalah: 1. Waktu pemasakan 2. Konsentrasi larutan pemasak 3. Pencampuran bahan 4. Perbandingan larutan pemasak dengan 5. bahan baku 6. Ukuran bahan 7. Suhu dan Tekanan 8. Konsentrasi Katalis 4. Organosolv Proses organosolv adalah proses pemisahan serat dengan menggunakan bahan kimia organik seperti misalnya metanol, etanol, aseton, asam asetat, dan lain-lain. Proses ini telah terbukti memberikan dampak yang baik bagi lingkungan dan sangat eisien dalam pemanfaatan sumber daya hutan. Dengan menggunakan proses organosolv diharapkan permasalahan lingkungan yang dihadapi oleh industri pulp dan kertas akan dapat diatasi. Hal ini karena proses organosolv memberikan beberapa keuntungan, antara lain yaitu rendemen pulp yang dihasilkan tinggi, daur ulang lindi hitam dapat dilakukan dengan mudah, tidak menggunakan unsur sulfur sehingga lebih aman terhadap lingkungan, dapat menghasilkan by-products (hasil sampingan) berupa lignin dan hemiselulosa dengan tingkat kemurnian tinggi. METODE PENELITIAN Bahan dan alat: Bahan yang digunakan antara lain ampas tebu yang diperoleh dari PG. Tasikmadu, Karanganyar, kertas bekas, etanol 70% dibeli di BhrataChem, H 2 SO 4, PVA (poli vinil alkohol) dan PVAc. Alat yang digunakan adalah Tensile strenght untuk uji kuat tarik. Prosedur: Proses deligniikasi dilakukan dengan metode organosolv menggunakan pelarut organik yaitu etanol. Ampas tebu kering dimasukkan ke dalam labu alas bulat. Ke dalamnya ditambahkan etanol 40% (larutan pemasak) dan asam asetat pekat (sebagai katalis). Perbandingan antara larutan pemasak dengan ampas tebu adalah 10:1, 15:1, 20:1, dan 25:1 (v/b). Volume katalis yang digunakan pada setiap perbandingan adalah sama yaitu 5 ml. Larutan dimasak pada suhu 120 o C selama 4 jam. Pulp ampas tebu hasil deligniikasi selanjutnya dicuci untuk menghilangkan sisa etanol. Pulp kertas dibuat dengan cara merendam kertas bekas selama 24 jam. Pulp ampas tebu dan pulp kertas masing masing digiling. Pada penggilingan pulp kertas bekas ditambahkan perekat PVAc 5 % dari berat kertas. Proses pencetakan lembaran dimulai dengan melakukan pengenceran pulp kertas bekas dan pulp ampas tebu. Kedua pulp dicampur dengan perbandingan 1:1. Pewarnaan dilakukan sebelum proses pengenceran dimana pewarnaan dikondisikan beberapa jam agar warna yang diberikan dapat diserap dengan baik oleh pulp. Dengan menggunakan alat pencetak kertas, kertas dicetak dan dipres pada kaca. Proses pengeringan dilakukan dengan memanfaatkan sinar matahari. Jurnal EKOSAINS Vol. IV No. 2 Juli

4 HASIL DAN PEMBAHASAN Proses delignivikasi ampas tebu, dengan perbandingan etanol dengan ampas tebu 10:1, 15:1, 20:1, dan 25:1 (v/b). Dari hasil tersebut diperoleh bahwa semakin besar jumlah etanol (larutan pemasak) ampas tebu yang diperoleh semakin halus dan lunak. Hal ini disebabkan karena semakin banyak larutan pemasak, semakin banyak lignin yang rusak dan terpisah dari selulosa. Selain itu, sangat dimungkinkan terjadinya pemutusan rantai polimer selulosa sehingga ampas tebu yang terbentuk semakin halus dan lunak dengan pertambahan jumah etanol. Paada rasio perbandinganetanol dengan ampas tebu 10:1 tidak dapat dibentuk karena minimnya jumlah dengan mendiamkan kertas dekorasi ditempat lembab, dari hasil pengamatan selama 1 bulan kertas tidak berjamur pada semua perbandingan. Pengamatan dilakukan setiap 1 minggu sekali. b. Uji water uptake. Uji ini digunakan untuk mengetahui daya serap kertas terhadap air. Daya serap air adalah jumlah air yang diserap (dalam gram) oleh 1 m 2 lembar kertas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin sedikit perbandingan larutan pemasak yang digunakan, semakin kecil daya serap terhadap air. Hal ini karena masih banyaknya lignin yang terkandung pada ampas tebu. Adanya lignin yang masih terikat dengan se- 1: 15 1 : 20 1 : 25 Gambar 1. Kertas dekorasi dari ampas tebu. larutan pemasak. Pada perbandingan 25:1 serat yang dihasilkan lebih halus dan mudah untuk di giling, dibanding dengan perbandingan 15:1 dan 20:1. Pengujian pada kertas dilakukan menggunakan uji pertumbuhan jamur, uji kuat tarik (tensile strenght), dan water uptake/water absorption. a. Uji pertumbuhan jamur Uji pertumbuhan jamur dilakukan 4 Gambar 2. Graik water uptake kertas dekorasi dari ampas tebu lulosa akan menyebabkan kertas tidak mudah menyerap kertas karena lignin akan menghalangi air terserap. Selain itu, semakin kecil jumlah larutan pemasak (etanol 40%) menyebabkan pemutusan rantai polimer selulosa semakin kecil sehingga menyebabkan interaksi dengan molekul air semakin kecil. c. Uji kuat tarik kertas Ketahanan tarik kertas adalah gaya Jurnal EKOSAINS Vol. IV No. 2 Juli 2012

5 penelitian ini 2. Jurusan Kimia dan Universitas Sebelas Maret yang memfasilitasi kami dalam pengajuan proposal penelitian ini. Gambar 3. Graik Kuat tarik kertas dekorasi dari ampas tebu. maksimum yang masih dapat ditahan oleh sebuah kertas dengan panjang dan lebar tertentu sesuai dengan kondisi alat penguji ketahanan tarik kertas. Dari Gambar 3 dapat dilihat bahwa semakin besar rasio perbandingan ampas tebu dengan etanol ketahanan tarik kertas semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena semakin besar jumlah etanol pemutusan polimer selulosa ampas tebu semakin besar sehingga rantai selulosa semakin kecil dan tidak teratur. Hal ini menyebabkan selulosa ampas tebu semakin halus dan lunak sehingga interaksi selulosa dengan material lainnya seperti selulosa kertas, PVA, dan PVAc semakin besar. KESIMPULAN Pada penelitian ini diketahui pada rasio perbandingan etanol dengan ampas tebu 25 : 1 (v/b) menghasilkan serat ampas tebu yang lebih halus dan ketahanan tarik kertas yang lebih besar namun mempunyai nilai wateruptake lebih besar pada menit ke 20. Sedangkan pada rasio perbandingan etanol dengan ampas tebu 15:1 (v/b) menghasilkan serat ampas tebu yang kurang halus dan ketahanan tarik kertas yang lebih kecil namun mempunyai nilai wateruptake lebih kecil pada menit ke 20. DAFTAR PUSTAKA Anonim, Cara Penentuan Kuat Patah dalam Keadaan Kering dan Sesudah Pembakaran Bahan Mentah Kertas. SII , Departemen Perindustrian. Anonym. Cara Uji Kimia: Penentuan Kadar Abu Pada Produk Organik, SNI Badan Standarisasi Nasional Brady, G Material Handbook Thirteenth Edition. New York: Mc Graw Hill Inc. Dewi, S.M Pemakaian Limbah Abu Ampas Tebu Untuk Bahan Panil Gypsum. Jurnal Teknik. Volume No.1, April 1998 ISSN FAO Mayor Food And Agricultural Commodities And Procedures: Sugar Cane2006, top/commodity.html. Priatmadi,D Pemilihan Limbah Padat Dari Proses Karbonasi Pabrik Gula Dengan Proses Alkali Dan Kalsinasi Uap. Skipsi Sarjana Kimia, FMIPA, UGM. Silalahi, A Teknologi Energi. Malang: Institut Teknologi Nasional. Soejadi Dasar dasar Teknologi Gula. Yogyakarta: LPP Upe, A Abu Sekam Padi Sebagai Bahan Pengganti Zeolit Dan Karbo Aktif Pada Proses Penjernihan Air. Ujung Pandang: Lembaga Penelitian, Universitas Hasanudin. UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada: 1. DIKTI melalui PKM DIKTI 2012 yang telah memberikan kesempatan kepada kami sehingga kami dapat melaksanakan Jurnal EKOSAINS Vol. IV No. 2 Juli

6 6 Jurnal EKOSAINS Vol. IV No. 2 Juli 2012