dibiayai oleh ditjen dikti, depdiknas melalui hibah

DIBIAYAI OLEH DITJEN DIKTI, DEPDIKNAS MELALUI HIBAH KOMPETITIF PENELITIAN SESUAI PRIORITAS NASIONAL BATCH IV

1) D t H il H t F k K h t IPB1) Departemen Hasil Hutan Fak. Kehutanan IPB2) Pusat Penelitian Hasil Hutan, Badan Litbang Dep. Kehutanan

3) Mahasiswa Program S3 SPS IPB & Staf Pengajar Fak Kehutanan UNHAS 1

Permasalahan Umum :Peningkatan kebutuhan

Kondisi suplai BB utk ind. (2008)Peningkatan kebutuhan

Keterbatasan suplai bahan bakuPerhatian terhadap permasalahanlingkungan

62% dari H.Tanaman13% dari H. Alam6% dari H. Rakyat

Solusi alternatif :Bahan baku alternatif :

Kayu Hutan Rakyat ( l i t h 2008 t kOptimasi pemanfaatan bahan baku

Serta Pengembangan produk & teknologinya

(suplai tahun 2008 untukindustri 2 juta m3)

Produk alternatif :Papan Partikel (Bahan baku

1930 1995

2

p (fleksibel, ragam penggunaan

luas

Produk papan partikelkonvensional:

Dib t l l i kDibuat melalui proses kempapanas dengan tambahan perekat Pengembangan teknologi :

Sebagian besar (96,6%) menggunakan perekat berbasis

formaldehida Teknologi pembuatanpapan partikel tanpa

Terdapat sejumlah permasalahan :- Emisi formaldehida

Bahan baku tidak terbarukan

papan partikel tanpaperekat: Aktivasi komponen

kimia kayu (lignin)

3

- Bahan baku tidak terbarukan

Oksidasi partikel kayu dengan hidrogen peroksida dan katalisf lf t k h ilk dik l d it it

4

ferro sulfat akan menghasilkan gugus-gugus radikal pada unit-unit lignin yang dapat berikatan sendiri (self bonding)

tanpa introduksi perekat

Proses ikatan yang mungkin terjadi melalui interaksi permukaan kayu

5

Proses ikatan yang mungkin terjadi melalui interaksi permukaan kayuyang teroksidasi. (A) coupling phenoxy radical, (B) Esterifikasi, (C)Ikatan hydrogen, (D) Kondensasi lignin dan Furfural.

Mengembangkan teknologi pembuatan papan partikeltanpa perekat yang ramah lingkungan menggunakantanpa perekat yang ramah lingkungan menggunakankayu berkerapatan rendah dari hutan rakyat tanpa penggunaan perekat melalui metode oksidasi

Tujuan tahun I: Menganalisis pengaruh faktor kondisi bahan bakuterhadap kualitas papan partikel tanpa perekat:terhadap kualitas papan partikel tanpa perekat:

Menganalisis komponen kimia bahan baku kayu sertaperubahannya akibat perlakuan oksidasiMenemukan ukuran partikel optimal yang dapat menghasilkanMenemukan ukuran partikel optimal yang dapat menghasilkanpapan partikel tanpa perekat dengan kualitas terbaikMenentukan kadar air furnish yang optimal untuk menghasilkanpapan partikel dengan sifat fisik dan mekanis yang terbaik

6

papan partikel dengan sifat fisik dan mekanis yang terbaik

Tujuan Parameter yang diuji /

Selulosa hemiselulosa liAnalisis komponen kimiaAnalisis komponen kimia

Tujuan perlakuan

Selulosa, hemiselulosa, lignin, dan ekstraktifbahan baku & Perubahannya

akibat perlakuan oksidasibahan baku & Perubahannya

akibat perlakuan oksidasi

Lolos 1,5 mesh, 2,5 mesh, 5 mesh, 10 mesh, 20

mesh

Penentuan ukuran partikeloptimal

Penentuan ukuran partikeloptimal

35, 40, 45, 50%Penentuan kadar air furnish optimal

Penentuan kadar air furnish optimal

3 Jenis kayu hutanrakyat :

sengon, gmelina, ming gdi

HidrogenPeroksida

8Ferro sulfat

Ekstraksi : Ethanol benzene, air

dingin, airdingin, air panas, NaOH 1%

Penentuan kadarli i

Bahan utk analisis kimia Ekstraksi ethanol-benzene

lignin

Penentuan kadarholoselulosa,

selulosahemiselulosa

Merujuk pada

9

Merujuk padastandar TAPPI PenyaringanPengendapan selulosa

3.74

4.47

3.39

4.124

5

-ben

zene

(%)

Kontrol Oksidasi

3 393.01

1.902

3

an d

alam

eth

anol

0

1

S G li Mi di

Kel

arut

a

Sengon Gmelina Mindi

Jenis Kayu

10

3.20

3.0

3.5

gin

(%)

Kontrol Oksidasi

1.43

1.912.16

0.76

1.56

1.0

1.5

2.0

2.5

an d

alam

air

ding

0.0

0.5


Kel

arut

a

Jenis KayuJenis Kayu

10.2810

12

as (%

)

Kontrol Oksidasi

5.024.264.65

6.24

3 024

6

8n

dala

m A

ir P

ana

3.02

0

2

4


Kel

arut

an

11

Jenis Kayu

38.10

354045

1% (%

)

Kontrol Oksidasi

Tingginya kelarutanpartikel teroksidasi

13 13 13 88

23.2727.49

202530

am N

aOH

1 mengindikasikantelah terjadinyadegradasi dan

modifikasi komponen13.13 13.8811.36

05

1015

laru

tan

dala modifikasi komponen

kimiakayu, khususnya

lignin0

Sengon Gmelina MindiKe

Jenis Kayu

12

77.46 77.38 71.0074.32 75.00 69.26

60

80

100

elul

osa

(%)

Kontrol Oksidasi

0

20

40

Sengon Gmelina MindiKad

ar H

olos

e

J i K

Kadar Holoselulosa, Selulosa,

dan Hemiselulosatid k j kkJenis Kayu

50.32 47.81 50.5748.01 47.47 47.08

405060

a (%

)

Kontrol Oksidasi

tidak menunjukkanadanya perbedaanyang berarti antara

partikel kontrol dengan

010203040

Kad

ar S

elul

os

p gpartikel yang dioksidasi. Fakta ini

mengindikasikan0Sengon Gmelina Mindi

Jenis Kayu

27.15 29.5726 31 27.5330

35

(%)

Kontrol Oksidasi

mengindikasikanbahwa perlakuan

oksidasi tidak banyakmempengaruhi

20.43

26.3122.18

51015202530

r Hem

isel

ulos

a (

komponen-komponenkimia tersebut

13

05


Kad

a

Jenis Kayu

28 9230

35 Kontrol OksidasiKadar lignin pada

tik l k26.71 26.3728.92

19.92

24.71 23.47

20

25

30

nin

(%)

partikel kayuteroksidasi jauh lebihrendah dari partikelkontrol, khususnya

10

15

20

Kad

ar L

ign , y

sengon dan mindi. Hal ini

mengindikasikanbahwa perlakuan

0

5

S G li Mi di

K bahwa perlakuanoksidasi terutama

menyebabkandegradasi /

Sengon Gmelina MindiJenis Kayu

modifikasi komponenlignin kayu

14

Hasil FTIRKayu Sengon

Partikel tanpa perlakuan

Partikel teroksidasi

Papan Partikel

Perubahan lekukan terjadi pada daerah panjang gelombang 1250 cm-1 yang merupakandaerah ikatan C-O. Pada daerah tersebut, kayu kontrol (Garis hitam) memiliki kemiripandengan lekukan papan partikel (garis biru) sementara partikel teroksidasi (garis merah)

15

dengan lekukan papan partikel (garis biru), sementara partikel teroksidasi (garis merah)memiliki lekukan yang berbeda. Hal ini mengindikasikan bahwa proses oksidasi telahmenyebabkan terjadinya demetoksilasi yang menyebabkan hilangnya ikatan C-O, tetapikemudian terbentuk kembali dalam proses kempa panas akibat adanya ikatan silang

Hasil FTIRKayu Mindi

Partikel tanpa perlakuanPartikel tanpa perlakuan


Papan Partikel

16

Hasil FTIRKayu Gmelinay

Partikel tanpa perlakuan


Papan Partikel

17

Perubahan lekukan yang terjadi pada jenis kayu gmelina tidak setajam kayu sengon. Hasil uji sifat fisik mekanis memang menunjukkan papan dari kayu sengon lebih baik

dari kayu gmelina (Akan dibahas lebih lanjut….)

Pembuatan Partikelberbagai ukuran

(lolos, 1,5 ; 2,5 ; 5 ; 10 ; 20 mesh,)

P k id iOksidasi

(20%H2O2, 5%FeSO4), 3 jam

Partikel berbagaiukuran

Proses oksidasi

Pembuatan papan(Kerapatan target 0,75 g

cm-3) / Kempa panas Mat siap dikempacm ) / Kempa panas(180oC, 15 menit)

Pengkondisian (2 i )

Mat siap dikempaKempa panas

18

minggu)& Pembuatan contoh uji

PengujianPengkondisianUji MOR & MOE

10


4 305.71

5 095.86

5 08

7.55 7.35 7.81 7.136.41

7.48 6.79 6.77 6.80 6.636

8

10

r (%

)

JIS A 5908(5-15%)

4.30 5.09 5.08

2

4

Kad

ar A

ir

0

lolos 20 mesh lolos 10 mesh lolos 5 mesh lolos 2,5 mesh lolos 1,5 mesh

Uk P tik lUkuran Partikel

19

25

%)


9 15

15.92

13.86

21.03 17.77

12.0915.8515

20

gan

Teba

l (%

4 72

8.53

4.80

9.15

7.60

12.09

6.28

8.768.38

8.08

5

10

enge

mba

ng

JIS A 5908(max 12%)

4.720

lolos 20 mesh lolos 10 mesh lolos 5 mesh lolos 2,5 meshlolos 1,5 mesh

Pe

Ukuran Partikel

20

109.11110120


77.6686.68

99.03

76.2181.65

8090

100110

Kgf

cm

-2) JIS A 5908

(min. 80 kgf cm-2)

75.9973.49

62.7869.52 73.85 74.42

71.49 74.78

50607080

MO

R (K

51.974050

lolos 20 mesh lolos 10 mesh lolos 5 mesh lolos 2,5 mesh

lolos 1,5 mesh

Ukuran Partikel

21

34 47940,000


34,479

29,428

33,866

26,090

31,435

26,29925,75430,000

35,000

gf c

m-2

)

14,046 17 918

18,074 23,75626,126

15 000

20,000

25,000

MO

E (K

g

JIS A 5908214,046

16,370 16,34617,918

11,74010,000

15,000

lolos 20 mesh lolos 10 mesh lolos 5 mesh lolos 2,5 meshlolos 1,5 mesh

(min. 20.000 kgf cm-2)

Ukuran Partikel

22

3.833.67

4 013 123 22

4.15

4.0

4.5

m-2

)Sengon Gmelina Mindi

2.75

2.94

4.01

2 04

2.42

3.12

2.91

3.223.53

2.5

3.0

3.5

ekat

(Kgf

cm

JIS A 59082.04

2.18

0.96

2.07

1.0

1.5

2.0

tegu

han

Re

(min. 1,5 kgf cm

0.0

0.5

lolos 20 mesh lolos 10 mesh lolos 5 mesh lolos 2,5 mesh Lolos 1,5 mesh

Ket

Ukuran Partikel

Nilai-nilai keteguhan rekat yang diperoleh sejalan dengan perubahankomponen lignin yang terjadi Kayu sengon yang mengalami

23

komponen lignin yang terjadi. Kayu sengon yang mengalamidegradasi / modifikasi lignin tertinggi menghasilkan keteguhan rekat

tertinggi, sementara yang terendah adalah gmelina

Mindi

Gmelina

Sengon

Lolos 20 mesh

Lolos 10 mesh

Lolos 5 mesh

Lolos 2,5 mesh

Lolos 1,5 mesh

24

P b t P tik l l l 1 5 hPembuatan Partikel lolos, 1,5 mesh

Oksidasi partikel (20 % H2O2, 5 % FeSO4), selama 3 jam denganp ( 2 2, 4), j gvariasi kadar air furnish (35%, 40%, 45%, 50%)

Pembuatan papan (Kerapatan target 0 75 g cm-3) /Pembuatan papan (Kerapatan target 0,75 g cm-3) / Kempa panas (180oC, 15 menit)

Pengkondisian (2 minggu)& Pembuatan contoh uji

25

Pengujian

9 87


7.028.08 8.86

6.767.32

8.448.96

8.22

9.87

8.088.86

8

10

%)

JIS A 5908(5-15%)

4.85

4

6

Kad

ar A

ir (%

0

2

K

35% 40% 45% 50%Kadar Air Furnish

26

25Sengon Gmelina Mindi

22.16

15

20

Teba

l (%

)

10.23

10.77 9.899.14

11.13

9.46 5 72

10

15

emba

ngan

T

JIS A 590810.23

6.01 5.524.61

5.72

3.550

5

Pen

ge (max 12%)

35% 40% 45% 50%KadarAir Furnish

27

124.44130Sengon Gmelina Mindi

124.44

93.78111.36

100110120130

cm-2

)

JIS A 5908( i 80 k f 2)

92.0390.4789.82 89.40

81.2773.08708090

MO

R (K

gf c (min. 80 kgf cm-2)

50.6951.98 50.30

405060

35% 40% 45% 50%

M

35% 40% 45% 50%Kadar Air Furnish

28


32,013

29,646

32,003

24 630

33,287

32,031

29 086

30,000

35,000

m-2

)

26,92724,630

26,774

21,499 21,649

29,086

20,000

25,000

MO

E (K

gf c

m

JIS A 5908

16,693

10,000

15,000

35% 40% 45% 50%

M (min. 20.000 kgf cm-2)

35% 40% 45% 50%

Kadar Air Furnish

29

6 267.0


4.203 82

5.09

6.265.56

4.525.0

6.0

t (K

gf c

m-2

)

JIS A 5908(min. 1,5 kgf cm-2)

4.42

3.37 3.00 2.89

3.82 3.57

2.0

3.0

4.0

uhan

Rek

at

2.26

0.0

1.0

Ket

egu

35% 40% 45% 50%

Kadar Air Furnish (%)

30

Hasil hasil penelitian ini menunjukkan bahwa aplikasi metodeHasil-hasil penelitian ini menunjukkan bahwa aplikasi metodeoksidasi dengan menggunakan hydrogen peroksida dan katalis ferrosulfat telah berhasil dikembangkan untuk menghasilkan papan partikeltanpa menggunakan perekat dengan menggunakan bahan baku kayutanpa menggunakan perekat dengan menggunakan bahan baku kayudari hutan rakyat. Dengan demikian, maka usaha untuk menghasilkanproduk yang lebih ramah lingkungan dengan cara menghindaripenggunaan perekat yang berasal dari bahan baku tidak terbarukanp gg p y gserta potensial menimbulkan emisi formaldehida yang dapatmembahayakan kesehatan telah berhasil dikembangkan sampai taraftertentu.

31

Secara keseluruhan perlakuan oksidasi menyebabkan penurunan kelarutan partikeldalam air dingin, air panas, serta ethanol benzene. Akan tetapi disisi lainmenyebabkan peningkatan kelarutan dalam NaOH 1% yang merupakan indikasiterdegradasinya sebagian komponen utama kayu.Kadar holoselulosa (selulosa dan hemiselulosa) partikel kayu tidak mengalamiperubahan yang signifikan akan tetapi kadar lignin mengalami perubahan yangperubahan yang signifikan, akan tetapi kadar lignin mengalami perubahan yangcukup nyata yaitu 1,66-6,79%. Hal ini merupakan indikasi bahwa perlakuan oksidasiterutama menyerang komponen lignin partikel kayu yang selanjutnya dapatmenghasilkan gugus hidroksil radikal yang dapat membentuk ikatan antar partikeltanpa kehadiran perekat.Dari kelompok ukuran partikel yang digunakan, ukuran partikel yang dapatmenghasilkan papan partikel dengan sifat fisik dan mekanis terbaik adalah ukuran

tik l l l 5 h l l 2 5 h t l l 1 5 hpartikel lolos 5 mesh, lolos 2,5 mesh, serta lolos 1,5 mesh.Jenis kayu sengon cenderung menghasilkan papan partikel tanpa perekat dengansifat fisik dan mekanis yang lebih baik dibandingkan dengan jenis kayu gmelina danmindi Namun demikian ketiga jenis kayu tersebut tetap layak dikembangkan

32

mindi. Namun demikian ketiga jenis kayu tersebut tetap layak dikembangkanpenggunaannya sebagai bahan baku pembuatan papan partikel tanpa perekat.Kadar air furnish yang optimal untuk menghasilkan papan partikel dengan sifat fisikdan mekanis yang terbaik adalah 40-45%.

Berdasarkan kesimpulan yang diperoleh dalam penelitian ini, maka disarankan untukl k k liti l j t t k k f t k i b d lmelakukan penelitian lanjutan untuk menemukan factor kunci yang berperan dalam

proses oksidasi bahan baku dan proses pembuatan papan partikel, maupun analisiskeandalan teknologi produksi papan partikel tanpa perekat yang dikembangkandalam penelitian ini Proses oksidasi ini meliputi kadar oksidator terbaik kadardalam penelitian ini. Proses oksidasi ini meliputi kadar oksidator terbaik, kadarkatalis terbaik, serta waktu oksidasi terbaik. Sementara factor kunci dalam prosespembuatan papan partikel terdiri atas suhu dan waktu kempa yang optimal. Denganmenemukan factor kunci tersebut diharapkan dapat ditemukan suatu paket teknologip p p gproduksi papan partikel yang dapat menghasilkan papan partikel ramah lingkungandan berkualitas tinggi. Pada tahap akhir disarankan untuk menguji keandalanteknologi ini pada berbagai tipe ukuran produk yang dihasilkan serta melakukanmodifikasi-modifikasi yang diperlukan agar teknologi tersebut dapat dikembangkanlebih lanjut pada skala industry.

33

Tahun IIANALISIS PENGARUH FAKTOR KUNCI DALAM

PROSES OKSIDASI DAN PEMBUATAN PAPANTahun II PROSES OKSIDASI DAN PEMBUATAN PAPAN PARTIKEL

5, 10, 20% (kadar oksidator) 2,5 & 5% (kadar katalis)

Penentuan Kadar oksidasitordan katalis terbaik

Penentuan Kadar oksidasitordan katalis terbaik

Penentuan lama waktuoksidasi terbaik

Penentuan lama waktuoksidasi terbaik

30,60,120,180 menit (waktuoksidasi)

5, 10, 15 menit (Waktu Kempa) 160, 170, 180 oC

Penentuan kondisi prosesoptimal

Penentuan kondisi prosesoptimal

35

ANALISIS KINERJA TEKNOLOGI PEMBUATAN PAPAN PARTIKEL TANPA PEREKAT PADA BERBAGAI UKURANTahun III PARTIKEL TANPA PEREKAT PADA BERBAGAI UKURAN

KETEBALAN DAN KERAPATAN PAPAN SERTA DAYA TAHANNYA TERHADAP AGEN BIODETERIORASI

Tahun III

0,7, 0,9, 1,2 cmAplikasi teknologi partikel tanpaperekat pada pembuatan papandengan ketebalan bervariasi

Aplikasi teknologi partikel tanpaperekat pada pembuatan papandengan ketebalan bervariasi

0,65, 0,75, 0,85 g cm-3Aplikasi teknologi partikel tanpaperekat pada pembuatan papandengan kerapatan bervariasi

Aplikasi teknologi partikel tanpaperekat pada pembuatan papandengan kerapatan bervariasidengan kerapatan bervariasidengan kerapatan bervariasi

Uji ketahanan terhadap rayaptanah dan rayap kayu keringUji ketahanan terhadap rayaptanah dan rayap kayu kering

Uji laboratorium dan ujilapangan

3636

tanah dan rayap kayu keringtanah dan rayap kayu kering lapangan

• Tim Peneliti menyampaikan terima kasih kepada y p pDirektorat Jenderal Pendidikan Tinggi, khususnya Direktorat Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat atas kepercayaan yang diberikan kepada kami untukatas kepercayaan yang diberikan kepada kami untuk melaksanakan penelitian dengan biaya dari skim Hibah Kompetitif Penelitian sesuai Prioritas nasional.

• Ucapan yang sama disampaikan kepada LPPM IPB, Tim Reviewer, serta seluruh pihak yang telah membantu kelancaran pelaksanaan penelitian inikelancaran pelaksanaan penelitian ini

37

Halaman Rektorat ,dr LT 6 Gdg A H Nasution

38

dibiayai oleh ditjen dikti, depdiknas melalui hibah

Documents