Identifikasi Bahaya-bahaya Zat Kimia pada Industri Pulp/Kertas

Industri kertas merupakan salah satu jenis industri terbesar di dunia dengan menghasilkan 178 juta ton of pulp, 278 juta ton kertas dan karton, dan menghabiskan 670 juta ton kayu. Pertumbuhannya dalam dekade berikutnya diperkirakan antara 2% hingga 3.5% per tahun, sehingga membutuhkan kenaikan kayu log yang dihasilkan dari lahan hutan seluas 1 sampai 2 juta hektar setiap tahun.

Industri kertas membutuhkan energi dalam jumlah besar untuk dapat beroperasi. Energi yang dibutuhkan dalam proses pembuatan kertas dalam bentuk panas dihasilkan dari pembakaran sampah padat (sisa potongan kayu) dan uap serta bahan bakar fosil.

Penggunaan bahan bakar fosil, salah satunya adalah batubara untuk pembangkit listrik akan dapat meningkatkan emisi dari partikel, SO2, NOx, dan CO2. Penggunaan batubara untuk bahan bakar pembangkit listrik diperkirakan akan terus meningkat. Meskipun kandungan sulfur batubara Indonesia relatif kecil tetapi penggunaan dalam jumlah besar akan dapat meningkatkan emisi SO2 sehingga dapat berdampak negatif terhadap manusia dan lingkungan hidup

PROSES PEMBUATAN KERTAS

 

Sebelum diproses menjadi pulp, dilakukan proses pendahuluan pada bahan baku yaitu

 

1. Pemilihan Jenis Kayu

 Jenis kayu yang banyak digunakan dalam pembuatan kertas adalah:

 a.  Kayu lunak (softwood), adalah kayu dari tumbuhan konifer contohnya pohon pinus.

Kayu lunak yang memiliki panjang dan kekasaran lebih besar digunakan untuk memberi kekuatan pada kertas.

 b. Kayu keras (hard wood), adalah kayu dari tumbuhan yang menggugurkan daunnya setiap tahun.Kayu keras lebih halus dan kompak sehingga menghasilkan permukaan kertas yang halus. Kayu keras juga lebih mudah diputihkan hingga warnanya lebih terang karena memiliki lebih sedikit lignin. Kertas umumnya tersusun atas campuran kayu keras dan kayu lunak untuk mencapai kekuatan dan permukaan cetak yang diinginkan pembeli.

2. Persiapan Kayu

Input

  Bahan baku yang mengandung selulosa seperti kayu, bambu, serat kapas, bagas dan lain-lain

  Air

 

Proses

1. Proses penghilangan pith (depithing) untuk bagasse,

2. Pemecahan kayu menjadi potongan kecil-kecil (chiping) untuk bahan baku kayu.

3. Kulit kayu dikelupas secara mekanis atau hidraulis sebelum dicacah menjadi serpihan kayu.

4. Kemudian dicuci dan disaring untuk menghilangkan debu yang melekat.

 

Output

  Efluen dari proses persiapan kayu berasal dari air bilasan kayu yang mengandung partikel halus batang kayu dan padatan terlarut.

  Proses ini juga menghasilkan limbah padat berupa potongan kayu tidak layak pakai dan kulit kayu yang dapat digunakan sebagai kayu bakar.

 

Penanganan bahan baku

 Bahan baku kayu dan yang telah dijadikan serpihan-serpihan kecil (chips) yang disimpan ditanah akan terkontaminasi oleh kotoran dan kerikil halus. Untuk mengatasinya direkomendasikan untuk mengeraskan dengan aspal atau beton di areal penyimpanan bahan baku kayu atau yang sudah menjadi chips.

3. Pembuburan Kayu (Pulping)

Pulping adalah proses pemisahan serat selulosa dari bahan pencampur (lignin & pentosan), pelepasan bentuk bulk menjadi serat atau kumpulan serat.

Proses pembuatan pulp ada 3 jenis :1. cara mekanis (groundwood)

2. cara kimia3. cara semi kimia

Proses Pembuatan Pulp dengan Cara Kimia

Input

Alat            :

  Tabung bertekanan yang disebut digester

Bahan        :

  Larutan putih (white liquor), yaitu larutan campuran sodium hidroksida dan sodium sulfida

  Air

  Panas dan zat kimia

Proses

1. Dalam proses pulping secara kimiawi ditambahkan panas dan zat kimia pada serpihan kayu

yang dimasukkan ke dalam tabung bertekanan yang disebut digester.

2. Pembuatan pulp dengan proses kraft menggunakan larutan putih (white liquor), yaitu larutan

campuran sodium hidroksida dan sodium sulfida yang secara selektif akan melarutkan lignin

dan membuatnya lebih larut dalam cairan pengolah.

3. Setelah 2-4 jam, campuran antara pulp, sisa zat kimia dan limbah kayu dikeluarkan dari

digester.

4. Pulp kemudian dicuci untuk memisahkannya dari cairan hitam (sisa zat kimia dan limbah).

5. Larutan yang mengandung serat kayu terlarut kemudian masuk ke digester dan dipanaskan.

6. Larutan hasil pemanasan yang berwarna hitam (black liquor) dipisahkan dari pulp (brownstock)

setelah proses pemanasan.

7. Dalam batch digester, pulp (brownstock) diambil dari dasar digester tabung untuk dilanjutkan

dengan pencucian.

8. Pada digester bersinambungan, pencucian dilakukan di dalam digester untuk menghilangkan

larutan lain dan mendinginkan pulp.

Output

1. Kraft pulping adalah proses dengan hasil rendah yaitu hanya 45% dari kayu akan menjadi pulp

yang dapat digunakan.

2. Pulp atau disebut brownstock pada tahap ini siap untuk diputihkan.

 

4. Pencucian (Brown stock washing)

Tujuan: Menghilangkan materi yang tidak diinginkan dalam pulp.

Pencucian pulp secara efisien sangat penting dilakukan untuk memastikan kebutuhan maksimal zat kimia dalam proses pulping dan mengurangi jumlah limbah organik yang terbawa oleh pulp dalam proses pemutihan. Pulp yang kurang tercuci membutuhkan dosis zat pemutih yang lebih besar.

Input

    Pulp

    Air

Process

Pencucian pulp dilakukan mengikuti masing-masing proses.

Output

  Black liquor, debu, lignin, dan pemutih dihilangkan setelah tiap tahapan proses selesai.

  Efisiensi pencucian diukur berdasarkan tingkat kebersihan bubur kertas dan jumlah air yang digunakan untuk mencapai tingkat kebersihan tersebut.

5. Menyuling (Refining)

Input

Alat           :

    Piringan yang berputar

    Pemotong

Bahan        :

    Pulp

Process

  Pulp melewati slot dalam piringan yang berputar untuk memisahkan gumpalan selulosa menjadi serat dan mempersiapkan pulp untuk proses pembuatan kertas.

  Serat dipotong dengan panjang yang seragam dan diperlakukan untuk memperbaiki ikatan dan kekuatan produk akhir kertas.

Output

    Serat

    Ikatan dan kekuatan produk akhir kertas yang lebih baik.

6. Oksigen Delignification

Oksigen Delignification merupakan Penghilangan lignin (delignifikasi) menggunakan oksigen. Lignin harus dihilangkan karena dapat membuat kertas mengalami degradasi. Selain itu, bila pulp masih mengandung lignin yang tinggi maka kualitas kertas menjadi rendah dengan sifat kaku, mudah patah dan berwarna gelap.

Input

Alat            :

    Reaktor pemanas

Bahan        :

    Pulp (brownstock)

    Oksigen

    Larutan putih

Proses

1.      Penghilangan lignin (delignifikasi) menggunakan oksigen diperlukan untuk menghilangkan sisa lignin dari brownstock yang merupakan tahap prebleaching.

2.      Oksigen dan larutan putih ditambahkan ke dalam brownstock dalam reaktor pemanas.

3.      Senyawa lignin akan lepas dan dihilangkan dengan pencucian dan ekstraksi.

4.      Oksigen delignification akan mengurangi jumlah klorin yang dibutuhkan dalam proses pemutihan (bleaching).

Output

Dengan mengurangi lignin akan dihasilkan bubur kayu yang lebih putih.

 

7. Bleaching

Bleaching dilakukan dalam beberapa tahap dengan tujuan menghilangkan lignin tanpa merusak selulosa.

Input

    Pulp

    Chlorine dioxide (ClO2)

    NaOH

Process

Dalam industri kertas terdapat beberapa tahap dalam proses pemutihan. Masing-masing tahapan dijabarkan di bawah ini.C : tahap klorinasi, menggunakan Cl2 dalam media asamE : Extraksi Alkali, untuk melarutkan hasil degradasi lignin yang terbentuk pada tahap sebelumnya dengan larutan NaOH.D : Klorin dioksida, mereaksikan ClO2 dengan pulp pada kondisi asamO : Oksigen, digunakan pada tekanan tinggi dan suasana basaH : Hipoklorit, mereaksikan NaClO dalam media basaP : Peroksida, reaksi dengan hidrogen peroksida (H2O2) dalam kondisi basaZ : Ozon, menggunakan ozon (O3) dalam kondisi asamX : Xylanase, Biobleaching dengan enzim murni mikroba dalam kondisi netral

Tahapan dalam bleaching disimbolkan dengan DED.

1.      D melambangkan chlorine dioxide (ClO2)

a.       Dalam tahap ini, brownstock dicampur dengan ClO2 dalam reaktor D1 yang akan bereaksi dengan lignin.

b.      Pencucian mengikuti tahap ini untuk menghilangkan senyawa lignin yang beikatan dengan klor dari bubur kayu.

2.      E melambangkan ekstraksi alkali.

Tujuan           : untuk menetralisasi pulp dan memperbaiki proses pencucian sebelumnya.

NaOH ditambahkan pada aliran pulp dalam menara E dan diikuti dengan pencucian..

3.      Menara D2 adalah tahap akhir dari proses bleaching dimana ClO2 memberikan pemutihan terakhir pada pulp. Jika proses bleaching didahului dengan oksigen delignification, maka prosesnya disingkat menjadi ODED.

Klorin biasanya diperoleh melalui proses elektrolisis dari NaCl yang menghasilkan Cl2 dan NaOH. NaOH yang dihasilkan dapat digunakan pada tahap E. Reaksi kimia elektrolisis dari NaCl diuraikan berikut ini :2 NaCl + e- ====> 2NaOH Cl2 H2Klorin dioksida diperoleh dari sodium klorat dengan katalis asam sulfit. Produk

lainnya adalah Na2SO4 yang dapat digunakan dalam proses kraft pulping. Reaksinya diuraikan berikut ini.NaClO3 SO2 ===> 2ClO2 Na2SO4

Output

Pulp yang berwarna lebih putih.

Sumber Bahaya

  Klorin

Sebagian besar industri kertas menggunakan pemutih yang mengandung klorin. Klorin akan

bereaksi dengan senyawa organik dalam kayu membentuk senyawa toksik seperti dioksin.

Dioksin merupakan suatu senyawa racun yang berbahaya bagi kesehatan kita. Meskipun

konsentrasi dioksin sangat kecil di dalam air limbah, tetapi pabrik terus beroperasi dan terus

menghasilkan dioksin sehingga konsentrasinya dalam air akan terus

bertambah.Dioksin adalah senyawa organik yang sukar terdegradasi dan konsentrasinya

akan berlipat ganda jika masuk ke dalam rantai makanan karena adanya proses

biomagnifikasi. Hal ini menyebabkan konsentrasi dioksin di dalam jaringan tubuh hewan air

menjadi ratusan kali lebih besar dibandingkan di dalam air tempat hidupnya. Tahun 1998

WHO menetapkan ambang batas aman konsumsi dioksin, yaitu 1-4 pikogram (sepertriliun

gram) dioksin per-kilogram berat badan.

         Dalam jumlah sedikit saja dioksin sudah sangat berbahaya, apalagi bila dalam jumlah

besar maka dioksin akan bersifat karsinogenik (menyebabkan kanker).

         Konsentrasi lebih tinggi lagi akan menyebabkan penyakit kulit chloracne (jerawat yang

parah disertai dengan erupsi kulit dan kista).

         Dioksin juga akan menyebabkan penurunan hormon reproduksi pria hingga 50% dan

menyebabkan kanker prostat dan kanker testis.

         Pada wanita dioksin akan menyebabkan kanker payudara dan endometriosis, yakni

jaringan selaput lendir rahim yang masih berfungsi tumbuh di luar rongga rahim.8. Paper Making

Input

Alat            :

  Mesin pembuat kertas

  Penggulung (roller)

Bahan        :

  Kaolin

  Pengikat yang mengandung formaldehyde., ammonia atau polivinil alkohol

Process 

1.      Pulp yang sudah diputihkan kemudian dibawa ke mesin pembuat kertas dimana akan dibentuk lembaran pulp pada screen.

2.      Air dihilangkan dari lembaran dengan kombinasi vakum, panas, dan tekanan yang diberikan di bagian penggulung (roller).

3.      Kertas jadi dapat dibuat dengan berbagai jenis berat dan digulung menjadi gulungan besar untuk diproses lebih lanjut.

4.      Kertas jadi terkadang juga dilapisi dengan kaolin untuk memutihkan permukaan atau diberi pengikat yang mengandung formaldehyde., ammonia atau polivinil alkohol agar lebih kuat.

5.      Untuk mendapatkan permukaan yang halus (pada kertas cetak/tulis) dilakukan proses calendering sesudah pengeringan, sedangkan untuk membuat permukaan yang mengkilat dan berwarna, sesudah calendering dilakukan proses pelapisan (untuk produk kertas cetak).

Penanganan mesin kertas (paper mill)

Untuk mengurangi pemakaian bahan kimia pada mesin kertas direkomendasikan untuk memasang/menggunakan alat pengukur pH yang bekerja secara otomatis, karena bila penambahan bahan kimia secara manual untuk menyesuaikan pH yang diinginkan bisa kurang akurat. Selanjutnya untuk mencapai target pengeringan direkomendasikan untuk meningkatkan performance pengering (dryer) antara lain dengan mengganti bagian-bagian yang rusak (misalnya: roll, pompa hydraulik), dan mengganti pipa carbon steel dengan stainless steel untuk menghindari terjadinya korosi.

9.      Calender Stack

Tahap akhir dari proses pembuatan kertas dilakukan pada calendar stack, yang terdiri dari beberapa pasangan silinder dengan jarak tertentu untuk mengontol ketebalan dan kehalusan hasil akhir kertas.

 

10.  Pope Reel:

Bagian ini merupakan tahap akhir dari proses pembuatan kertas yaitu pemotongan kertas dari gulungannya. Pada bagian ini, kertas yang digulung dalam gulungan besar, dibelah pada ketebalan yang diinginkan, dipotong menjadi lembaran,dirapikan kemudian dikemas.