3 TINJAUAN PUSTAKA Limbah Penggergajian Secara umum yang disebut limbah adalah bahan sisa yang dihasilkan dari suatu proses atau kegiatan, baik pada skala industri, pertambangan, rumah tangga, dan sebagainya(suharto, 2011). Berdasarkan wujudnya limbah di kelompokkan menjadi tiga, yaitu a) limbah padat, merupakan jenis limbah yang berwujud padat, seperti potongan kayu, sobekan kertas, kaca, plastik, logam,dan lain-lain; b) limbah cair, merupakan jenis limbah yang berwujud cair, seperti sisa dari bahan dari industri tekstil, sisa zat kimia dari pabrik, air dari industri pengolahan makanan, rembesan AC,dan lain-lain; dan c) limbah gas, merupakan jenis limbah yang berbentuk gas, seperti karbon dioksida (CO 2 ), karbon monoksida (CO), HCl, NO 2, SO 2, dan lain-lain (Yulipriyanto, 2010). Limbah industri penggergajian kayu adalah sisa atau bagian kayu yang dianggap tidak bernilai ekonomis lagi dalam suatu proses tertentu, tetapi mungkin masih dapat dimanfaatkan pada proses yang berbeda. Seperti limbah-limbah pada kegiatan penebangan, kulit kayu, serbuk gergaji, sebetan-sebetan kayu, sisa-sisa potongan kayu, cacat-cacat pengeringan dan sebagainya (Wahyudi, 2013). Menurut Purwanto et al, (1994) dalam Nuryawat et al, (2009) komposisi limbah kayu pada industri penggergajian meliputi serbuk gergaji (10,6%), sabetan (25,9%) dan potongan kecil (14,3%) dengan total limbah sebesar (50,8%) dari jumlah bahan baku yang digunakan. Menurut Wahyudi (2013)khusus di Indonesia jenis-jenis limbah yang dihasilkan oleh industri penggergajian atau pengolahan kayu secara umum dapat dikelompokkan menjadi :
4 a) Kulit (bark) adalah limbah yang dihasilkan pada saat pengupasan kayu log, sebelum memasuki mesin penggergaji utama (breakdown saw). b) Sebetan (offcut/slab) adalah limbah yang dihasilkan dari proses pelurusan (aligment) mesin gergaji utama dan gergaji ulang (resaw) untuk mendapatkan ukuran sortimen yang dihasilkan. Limbah sebetan banyak dihasilkan dari proses pembelahan dan pemotongan samping. c) Serbuk (sawdust) adalah limbah yang dihasilkan dari bekas sayatan (kerf) bilah gergaji, baik pada pembelahan dan pemotongan ujung dan samping. d) Tatal kayu (shaving)adalah jenis limbah yang dihasilkan dari proses penghalusan permukaan kayu gergajian. e) Potongan ujung (cross cut) adalah limbah dari sisa-sisa pemotongan ujung sortimen kayu gergajian. Papan Partikel Papan partikel merupakan istilah umum untuk panel yang dibuat dari bahan berlignoselulosa (biasanya kayu), terutama dalam bentuk partikel atau serpihan, yang membedakan dengan serat, yang digabung dengan perekat sintetik atau perekat lain yang sesuai dan diikat bersama dalam panas dan tekanan pada hot press dimana ikatan antar partikel diciptakan dengan penambahan perekat, dan bahan lain yang mungkin ditambahkan selama proses pembutan untuk memperbaiki sifat-sifat yang diinginkan (Maloney,1993). Haygreen dan Bowyer (1996), menyatakan bahwa papan partikelmerupakan produk panil yang dihasilkan dengan memanfaatkan partikelpartikelkayu dan sekaligus mengikatnya dengan suatu perekat. Tipe-tipe papan partikelyang jumlahnya cukup banyak sangat berbeda dalam hal ukuran dan
5 bentukpartikel, jumlah perekat yang digunakan, dan kerapatan panil yangdihasilkan. Sifat-sifat dan kegunaan potensial papan berbeda dengan peubahpeubah ini. Berdasarkan kerapatannya, (Maloney, 1993) membagi papan partikel ke dalam tiga golongan yaitu : a) Papan partikel berkerapatan rendah (Low Density Particleboard), yaitu papan partikel yang mempunyai kerapatan kurang dari 0,59 g/cm3 b) Papan partikel berkerapatan sedang (Medium Density Particleboard), yaitu papan partikel yang mempunyai kerapatan antara 0,59-0,8 g/cm3 c) Papan partikel berkerapatan tinggi (High Density Particleboard), yaitu papan partikel yang mempunyai kerapatan lebih dari 0,8 g/cm3. Haygreen dan Bowyer (1996), menyatakan bahwa sifat bahan baku kayusangat berpengaruh terhadap sifat papan partikelnya. Sifat kayu tersebut antaralain jenis dan kerapatan kayu, bentuk dan ukuran bahan baku kayu, penggunaankulit kayu, tipe, ukuran dan geometri partikel kayu, kadar air kayu, dankandungan ekstraktifnya.kerapatan, kadar perekat, geometri partikel merupakan ciri utama yang menentukan sifat MOE yang dihasilkan.mor atau keteguhan patah ditentukan dari beban maksimum yang mampu ditahan bahan per satuan luas sampai bahan tersebut patah. Serutan kayu dapat dimanfaatkan dan dikonversi menjadi papanpartikel karena memenuhi persyaratan sebagai bahan baku papan partikel. Persyaratanpenting bahan baku untuk dapat digunakan dalam pembuatan papan partikel adalah lebihdisukai jenis pohon berkerapatan rendah sampai sedang karena semakin mudah dikempa,kontak antara permukaan partikel semakin
6 sempurna dan panel yang dibentuk semakin padat,sehingga kekuatannya semakin baik (Haygreen dan Bowyer, 1996). Menurut Maloney (1993), dibandingkan dengan kayu asalnya papanpartikel mempunyai beberapa kelebihan seperti: a) Papan partikel bebas dari mata kayu, pecah dan retak. b) Ukuran dan kerapatan papan partikel dapat disesuaikan dengan kebutuhan. c) Tebal dan kerapatannya seragam serta mudah dikerjakan. d) Mempunyai sifat isotropis. e) Sifat dan kualitasnya dapat diatur. Persyaratan sifat fisis dan mekanis papan partikel yang harus dipenuhi menurut Japanese Industrial Standard A 5908 : 2003 disajikan pada Tabel.1 Tabel 1 Standar Nilai JIS A 5908:2003 Papan Partikel No Parameter sifat fisis dan mekanis Standar 1. Kerapatan (g/cm³) 0,4 0,9 2. Kadar air (%) 5 13 3. Daya serap air (%) - 4. Pengembangan tebal (%) Maks 12 5. Modulus of Rupture (MOR) (kg/cm²) Min 82 6. Modulus of Elasticity(MOE) (kg/cm²) Min 20400 7. Internal Bond (kg/cm²) Min 1.5 Perlakuan perendaman Perlakuan pendahuluan merupakan suatu usaha untuk memperbaiki sifat papan partikel melalui pemberian perlakuan tertentu sebelum diberi perlakuan lebih lanjut. Perlakuan pendahuluan menyebabkan sifat papan partikel kayunya berubah, misalnya keasamannya berubah, zat ekstraktifnya berkurang, atau partikel kayunya lebih stabil terhadap pengaruh air. Dengan adanya perubahan
7 sifat partikel kayu tersebut, maka papan partikel yang dihasilkan memiliki sifatsifat tertentu yang lebih baik (Hadi, 1991). Perlakuan perendamaan partikel bambu dengan perlakuan asam asetat menghasilkan papan berkadar air lebih rendah dibandingkan dengan papan tanpa perlakuan perendaman. Perendaman partikel dalam asam asetat menyebabkan sebagian zat ekstraktif terlarut serta mendegradasi polisakarida amorf (hemiselulosa) dan pati. Hal ini menyebabkan sifat higroskopis bambu menurun karena hemiselulosa dan pati merupakan polihidroksi. Penurunan sifat higroskopis menyebabkan kapasitas pengikatan air rendah sehingga kadar air menurun (Endriadila, 2014). Perendaman asam asetat melarutkan zat ekstraktif dalam bambu terutama pati yang bersifat polihidroksi atau bersifat higroskopis. Akibat kehilangan zat ekstraktif tersebut maka sifat higroskopis papan rendah, sehingga PT juga menjadi rendah. Selain itu, kelarutan zat ekstraktif menyebabakan perekat lebih mudah masuk kedalam rongga partikel sehingga papan yang dihasilkan lebih padat Semakin tinggi konsentrasi larutan asam untuk perendaman partikel, PT papan partikel semakin menurun. Hal ini sejalan dengan nilai DSA papan. Daya serap air yang rendah menyebabkan lebih sedikitnya pengembangan tebal papan partikel. Pengembangan tebal ada hubungannya dengan absorbsi air, karena semakin banyak air yang diserap dan memasuki struktur serat maka semakin besar perubahan dimensi yang dihasilkan(murtianah, 2014). Asam asetat (C 2 H 4 O 2 ) Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana, setelah asam format. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam
8 lemah, artinya hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H + dan CH 3 COO -. Asam asetat merupakan pereaksi kimia dan bahan baku industri yang penting. Asam asetat murni (asam asetat glasial) adalah cairan higroskopis tak berwarna dan memiliki titik beku 16.7 C.Asam asetat digunakan dalam produksi polimer seperti polietilena tereftalat, selulosa asetat, dan polivinil asetat, maupun berbagai macam asetat dan kain(endriadila, 2014). Atom hidrogen (H) pada gugus karboksil ( COOH) dalam asam karboksilat seperti asam asetat dapat dilepaskan sebagai ion H + (proton), sehingga memberikan sifat asam. Asam asetat adalah asam lemah monoprotik dengan nilai pk a =4.8. Basa konjugasinya adalah asetat (CH 3 COO ). Sebuah larutan 1.0 M asam asetat (kira-kira sama dengan konsentrasi pada cuka rumah) memiliki ph sekitar 2.4. Berikut akan ini adalah gambar dari reaksi asam asetat; Gambar 1. Reaksi kimia asam asetat (Murtianah, 2014). Acetic anhydride(ch 3 CO) 2 O Acetic anhydride(ch 3 CO) 2 O) merupakan larutan aktif, tidak berwarna, serta memiliki bau yang tajam. Acetic anhydride merupakan suatu senyawa yang memiliki kegunaan yang sangat bervariasi. Acetic anhydride digunakan dalam pembuatan cellulose asetate, serat asetat, obat-obatan, aspirin, dan berperan sebagai pelarut dalam penyiapan senyawa organik (Kurniawan, 2007).
9 Senyawa ini tidak berwarna, dan berbau cuka karena reaksinya dengan kelembapan di udara membentuk asam asetat. Penggunaan acetic anhydride pada pembuatan hardboard dari sludge berfungsi untuk memekarkan selulosa sludge, sehingga serat sludge lebih mudah dibentuk dan disatukan. Pemekaran selulosa sludge juga dapat mendorong terjadinya ikatan antar serat-serat sludge (Sanjaya, 2001). Acetic anhydridedapat meningkatkan ketahanan terhadap jamur, serangga, degradasi ultraviolet, stabilitas pada kondisi panas, stabilitas dimensi, kekakuan, kekerasan, kesesuaian dengan bahan lain, dan penyerapan kelembaban. Proses terjadinya asetilisasi pada serat kayu dapat dilihat pada reaksi di bawah ini: Wood-OH Wood-OH + + CH3C(=O)-O-C(=O)-CH3 Wood-O-C(=O)-CH3 + CH3C(=O)- + OH Gambar 2. Proses terjadinya asetilasi pada serat kayu (Rowell, 1996). Pengaruh buruk dari acetic anhydrideadalah dapat menyebabkan iritasi. Acetic anhydridebersifat korosif dan mengiritasi mata, kulit, pernafasan sehingga penggunaan acetic anhydridesangat dianjurkan untuk di tempat-tempat tertentu yang jauh dari jangkauan. Proses pembuatan asetat selulosa, satu grup asetil dari setiap molekul acetic anhydridebereaksi dengan selulosa dan grup asetil lainnya diubah menjadi asam asetat yang dapat didaur kembali untuk menghasilkan lebih banyak acetic anhydrideatau digunakan untuk menghasilkan asam asetat lainnya (Sanjaya, 2001).
10 Stabilitas dimensi Sebagai salah satu produk komposit, papan partikel mempunyai kelemahan stabilitas dimensi yang rendah. Pengembangan tebal papan partikel sekitar 10-25% dari kondisi kering ke basah melebihi pengembangan kayu utuhnya serta pengembangan liniernya sampai 0,35%. Pengembangan panjang dan tebal papan partikel ini sangat besar berpengaruh pada pemakaian terutama bila digunakan sebagai bahan bangunanan (Haygreen dan Bowyer, 1996). Penambahan partikel kayu mangium pada proses pembuatan papan partikel dari KBJ dapat memperbaiki kualitas papan partikel yang dihasilkan terutama nilai MOE dan MOR papan. Semakin besar proporsi penambahan partikel kayu menyebabkan peningkatan nilai MOE dan MOR papan yang dihasilkan. Perlakuan perendaman partikel kayu mangium dalam larutan asam asetat 1% menyebabkan penurunan sifat mekanis papan yang dihasilkan bila dibandingkan dengan tanpa perendaman (Iswanto et al, 2012). Perekat Urea Formaldehida (UF) Perekat urea formaldehida merupakan hasil reaksi antara urea dan formaldehida. Perekat ini dijual dalam bentuk cairan atau tepung yang berwarna jernih sampai putih. Pengempaan dapat dilakukan secara dingin atau panas (110-120 0 C). Untuk urea formaldehida yang berbentuk tepung perlu dilarutkan dalam air dan di dalam campuran perekat biasanya diberikan bahan-bahan tambahan atau ekstender. Pada saat ini perekat urea formaldehida paling umum digunakan dalam proses perekatan baik dalam pembuatan kayu lapis (plywood), maupun dalam pembutan papan partikel (Sutigno, 1992).
11 Jenis urea formaldehyde (UF) dapat dikerjakan untuk proses perekatan panas (±100 0 C ) atau dingin (±30 0 C). Proses panas lebih umum digunakan pada pemakian non structural seperti industri kayu lapis, proses dingin lebih sesuai untuk keperluan structural mengingat ketebalan atau dimensi elemen yang direkatan. Penggunaan perekat jenis ini perlu control keasaman dan harus ditambahkan bahan pengisi (filler) agar mengisi pori bahan yang direkat namun ketebalan garis perekatan harus dikontrol untuk tidak lebih dari 0,1 mm agar terhindar retak. Perekat UF juga mempunyai kelemahan terhadap air, suhu dan kelemahan ekstrim sehingga lebih cocok digunakan untuk struktur terlindung, (Prayitno, 1996). Kelemahan utamanya adalah mudah terhidrolisis sehingga terjadi kerusakan pada ikatan hidrogennya oleh kelembaban atau basa serta asam kuat khususnya pada suhu sedang sampai tinggi. Kelebihannya adalah sifat ketahanan yang baik terhadap air dingin, cukup tahan terhadap air panas tapi tidak tahan terhadap air mendidih (Pizzi, 1983).