MAKALAH

PROSES MANUFAKTUR

“PROSES PEMBUATAN KERTAS”

Disusun oleh ;

Nama : Yayan Subagyo

No Mhs : 07 025 336

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI “AKPRIND”

YOGYAKARTA

2008

KATA PENGANTAR

Terima kasih,mungkin hanya sepatah kata ini yang saya katakan kepada

tuhan yang maha esa karena berkat dan rahmat-Nya jualah sehingga saya dapat

menyelesaikan penulisan tugas makalah ini.yaitu tentang krisis pangan.

Pada sempatan ini, ijikan saya selaku penulis mengucapkan rasa

terimakasih saya kepada teman-teman saya yang telah membantu saya dalam

menyelesaikan makalah ini, baik dari proses penyusunan, pengetikan, sampai

akhirnya makalah ini bisa selesai.

Akhirnya saya selaku penulis sangat mengharapkan masukan berupa saran,

ataupun kritikan yang bersifat membangaun, yang pada intinya sangat berguna

untuk menyempurnakan penulisan makalah selanjutnya, dan semoga makalah ini

dapat menjadi sumber pengetahuan baru bagi pembacanya.

PENDAHULUAN

Kertas adalah bahan yang tipis dan rata, yang dihasilkan dengan kompresi

serat yang berasal dari pulp. Serat yang digunakan biasanya adalah alami, dan

mengandung selulosa dan hemiselulosa.

Kertas dikenal sebagai media utama untuk menulis, mencetak serta

melukis dan banyak kegunaan lain yang dapat dilakukan dengan kertas misalnya

kertas pembersih (tissue) yang digunakan untuk hidangan, kebersihan ataupun

toilet.

Adanya kertas merupakan revolusi baru dalam dunia tulis menulis yang

menyumbangkan arti besar dalam peradaban dunia. Sebelum ditemukan kertas,

bangsa-bangsa dahulu menggunakan tablet dari tanah lempung yang dibakar. Hal

ini bisa dijumpai dari peradaban bangsa Sumeria, Prasasti dari batu, kayu, bambu,

kulit atau tulang binatang, sutra, bahkan daun lontar yang dirangkai seperti

dijumpai pada naskah naskah Nusantara beberapa abad lampau

BAB I

1.1 Latar Belakang Permasalahan

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.

Tabel 1. Beberapa pabrik kertas besar yang tidak mempunyai fasilitas

pembuatan pulp sendiri adalah sebagai berikut.

Nama Perusahaan Lokasi Kapasitas hingga 1997 (ton/year)

PT. Fajar Surya Wisesa Bekasi, W.Java 500,000

PT. Aspex Paper Gresik, E.Java 430,000

PT. Surabaya Agung Industri Pulp&Paper Gresik, E.Java 336,800

PT. Jaya Kertas Nganjuk, E.Java 200,000

PT. Pelita Cengkareng Paper & Co. Tangerang, W.Java 157,000

PT. Suparma Surabaya,E.Java 150,000

PT. Surya Pamenang Kediri, E.Java 150,000

Dalam proses produksinya industri pulp and paper membutuhkan air

dalam jumlah yang sangat besar. Hal ini dapat mengancam kelestarian habitat di

sekitarnya karena mengurangi tingkat ketersediaan air bagi kehidupan hewan air

dan merubah suhu air.

Pulp dibuat secara mekanis maupun kimia dengan memisahkan serat kayu

atau selulosa dari bahan lain. Dalam proses kraft pulping, larutan campuran antara

sodium hidroksida dan sodium sulfida digunakan untuk melarutkan bahan tidak

berserat. Pulp kemudian diputihkan untuk menghasilkan kertas yang putih.

Beberapa zat kimia digunakan dalam proses pemutihan (bleaching) antara lain

gas klorin, sodium hidroksida, kalsium hipoklorit, klorin dioksida, hidrogen

peroksida dan sodium peroksida. Setelah penambahan filter dan pewarna, bubur

kertas dibuat menjadi kertas. Beberapa jenis pelapis juga digunakan dalam tahap

penyelesaian.

Pencemaran lingkungan yang disebabkan industri kertas antara lain :

a. Membunuh ikan, kerang dan invertebrata akuatik lainnya

b. Memasukkan zat kimia karsinogen dan zat pengganggu aktivitas hormon

ke dalam lingkungan

c. Menghabiskan jutaan liter air tawar

d. Menimbulkan risiko terpaparnya masyarakat oleh buangan zat kimia

berbahaya dari limbah industri yang mencemari lingkungan.

Limbah cair industri pulp and paper tersebar ke seluruh ekosistem di

sekitarnya. Dalam percobaan laboratorium, efluen industri kertas menyebabkan

penyimpangan reproduktif pada zooplankton dan invertebrata yang merupakan

prey dari ikan serta kerusakan genetik dan reaksi sistem kekebalan tubuh pada

ikan (EEM Cycle One; Easton et al. 1997, Genetic Toxicity of Pulp Mill Effluent

on Juvenile Chinook Salmon (Onchorhynchus shawytscha) Using Flow

Cytometry, Elsevier Science Ltd., Vol. 35, #2-3). Hal ini menyebabkan penurunan

keanekaragaman hayati sungai dan berkurangnya sumber pangan hewani

masyarakat di sekitar sungai.

Sebagian besar industri kertas menggunakan pemutih yang mengandung

klorin. Klorin akan bereaksi dengan senyawa organik dalam kayu membentuk

senyawa toksik seperti dioksin. Dioksin ditemukan dalam proses pembuatan

kertas, air limbah (efluen), bahkan di dalam produk kertas yang dihasilkan.

Industri kertas menggunakan air dalam jumlah yang sangat besar untuk membilas

zat kimia dan senyawa yang tidak diinginkan dari pulp. Oleh karenanya air yang

telah digunakan mengandung berbagai jenis zat kimia berbahaya termasuk

dioksin. 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. Sebuah penelitian EPA berjudul “the

National Study of Chemical Residues in Fish” menemukan bahwa ikan yang

ditangkap dari perairan di sekitar industri kertas mengandung dioksin dalam

konsentrasi yang lebih tinggi dari di daerah lain.

EPA memperkirakan sekitar sepertiga dari dioksin yang terbentuk terserap

oleh produk kertas yang dihasilkan termasuk kertas penyaring kopi, kertas tisu,

popok bayi, dan piring kertas serta produk lain seperti tisu makan, kertas toilet,

karton pembungkus susu, kertas kantor dan pembalut wanita. Dioksin dapat

bertahan di lingkungan dalam waktu yang lama (persisten) sehingga akan

terakumulasi dalam tanah dan hewan termasuk manusia (bioakumulasi).

Dioksin adalah salah satu jenis organoklorin yang memiliki empat klor, dua

oksigen dan dua cincin benzena. Klor adalah unsur halogen yang sangat reaktif

sehingga mudah bereaksi dengan senyawa organik maupun senyawa lainnya.

Sebagian besar organoklorin menimbulkan efek toksik seperti dioxin dan furan.

Zat kimia mematikan ini ditemukan dalam konsentrasi tinggi di daerah

masyarakat pesisir yang mempunyai pabrik pulp (Powell River, Squamish,

Duncan, Nanaimo, and Campbell River).

Dioxin sering digunkaan untuk menyatakan tiga jenis zat kimia dengan

toksisitas akut yaitu dioksin, furan dan polychlorinated biphenyls (PCBs) yang

semuanya memiliki dua cincin benzena dan senyawa klorin. Bentuk dioksin yang

paling toksik adalah 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD). Struktur

dioksin ditunjukkan dalan gambar di bawah ini. Dalam industri kertas dioksin

terbentuk dari klorin yang berikatan dengan senyawa organik dalam kayu.

Gambar 1. Struktur molekul dioksin

Organoklorin dapat menimbulkan berbagai gangguan kesehatan seperti

kanker, cacat lahir, endometriosis, penurunan jumlah spermatozoa dan gangguan

perkembangan janin. Organoklorin juga menyebabkan kerusakan genetis dan

penurunan daya tahan ikan salmon dan ikan lainnya.

Mengurangi pencemaran organoklorin merupakan upaya penting untuk

melindungi kesehatan masyarakat dan lingkungan. Satu-satunya upaya yang

dipastikan akan mengurangi bahkan menghilangkan dioksin di lingkungan adalah

melindungi diri dan lingkungan dengan menghindari penggunaan pemutih yang

mengandung klor.

Pengembangan teknologi dalam industri kertas telah berupaya

menggunakan zat pemutih lain yang lebih ramah lingkungan agar industri dapat

menggunakan energi, air dan sumber daya lain secara efiisien. Industri kertas

yang telah mencapai Zero AOX otomatis akan mencapai Zero Discharge (closed-

loop recycling) dari limbah cair yang dihasilkannya, sehingga mengurangi usaha

dan biaya pengolahan limbah cair dan menghasilkan proses produksi yang efisien.

Makalah ini akan membahas upaya minimisasi limbah pada industri kertas

melalui substitusi terhadap bahan pemutih yang mengandung klorin dengan bahan

pemutih oksigen yang lebih aman terhadap lingkungan. Klorin yang berikatan

dengan senyawa organik dalam serat kayu atau dalam air akan membentuk

dioksin yang merupakan bahan yang sangat berbahaya bagi lingkungan, sehingga

perlu dilakukan upaya substitusi pemutih klorin dengan bahan pemutih lain yang

tidak mengandung klorin.

BAB II

PROSES PRODUKSI KERTAS

DAN LIMBAH YANG DIHASILKAN

2.1 Proses Produksi Kertas

Proses pembuatan kertas yang akan dibahas dalam makalah ini adalah

pembuatan kertas dari pulp dengan proses kimia menggunakan sodium sulfat

(kraft process). Senyawa sulfur ini menyebabkan timbulnya bau telur busuk pada

kebanyakan industri kertas. Kraft pulping menghasilkan pulp kurang dari 50%

dari bahan baku kayu, sisanya menjadi sludge yang akhirnya dibakar, disebar ke

tanah atau dibuang dengan sistem landfill.

Kelebihan dari kraft pulping adalah bahan kimia yang digunakan dapat

didaur ulang (recycle) dan digunakan kembali dalam proses berikutnya.

Kelebihan lainnya adalah dihasilkannya serat yang kuat (Jerman : "kraft" berarti

kuat). Majalah, kertas grafis dan percetakan, kantong belanja dan pembungkus

(packaging) terbuat dari kraft pulp. Kraft pulp biasanya berwarna gelap dan

umumnya diputihkan dengan senyawa klorin

Tahapan pembuatan kertas secara sistematis disajikan dalam diagram berikut

ini.

1. Identify Source of Cellulose Fibre:

wood

Recovered paper

non-wood plants

2. Produce Usable Cellulose Fibres:

Pulping

Bleaching (where required)

3. Make Paper:

Sheet - Formationvery dilute water solution of pulp is sprayed on a fast-moving

wire

Pressing and Dryingwater is removed with pressure and heat to form paper

Roll of paper

Urutan proses pembuatan kertas digambarkan dalam Gambar 2 di bawah ini.

Gambar 2. urutan proses dalam produksi kertas

(Sumber: "Towards Zero-Effluent Pulp and Paper Production", Johnston, P. et al,

Greenpeace International, 1996 dalam Blum,1996)

Proses pembuatan kertas umumnya dibagi dalam beberapa tahapan yang

akan dijelaskan berikut ini.

a. Pemilihan Jenis Kayu

Jenis kayu yang banyak digunakan dalam pembuatan kertas adalah:

- Kayu lunak (softwood), adalah kayu dari tumbuhan konifer contohnya pohon

pinus.

- Kayu keras (hard wood), adalah kayu dari tumbuhan yang menggugurkan

daunnya setiap tahun.

Kayu lunak yang memiliki panjang dan kekasaran lebih besar digunakan

untuk memberi kekuatan pada kertas. 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.

Karakteristik dari kedua jenis kayu disajikan dalam Tabel 1 di bawah ini.

Tabel 1. Karakteristik serat dari kayu lunak dan kayu keras

Karakter Kayu Lunak Kayu Keras

Kandungan selulosa 42% +/- 2% 45% +/- 2%

Kandungan Lignin 28% +/- 3% 20% +/- 4%

Kandungan Ekstraktif 3% +/- 2% 5% +/- 3%

Panjang serat 2-6 mm 0.6-1.5 mm

Kekasaran 15-35 mg/100 mm 5-10 mg/100m

b. Persiapan Kayu

Bahan baku yang mengandung selulosa seperti kayu, bambu, serat kapas,

bagas dan lain-lain dipotong menjadi serpihan kecil. Kulit kayu dikelupas secara

mekanis atau hidraulis sebelum dicacah menjadi serpihan kayu, kemudian dicuci

dan disaring untuk menghilangkan debu yang melekat.

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.

c. Pembuburan Kayu (Pulping)

Dalam proses pulping secara kimiawi ditambahkan panas dan zat kimia

pada serpihan kayu yang dimasukkan ke dalam tabung bertekanan yang disebut

digester. 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.

Setelah 2-4 jam, campuran antara pulp, sisa zat kimia dan limbah kayu

dikeluarkan dari digester. Pulp kemudian dicuci untuk memisahkannya dari cairan

hitam (sisa zat kimia dan limbah). Larutan yang mengandung serat kayu terlarut

kemudian masuk ke digester dan dipanaskan. Larutan hasil pemanasan yang

berwarna hitam (black liquor) dipisahkan dari pulp (brownstock) setelah proses

pemanasan. Dalam batch digester, pulp (brownstock) diambil dari dasar digester

tabung untuk dilanjutkan dengan pencucian. Pada digester bersinambungan,

pencucian dilakukan di dalam digester untuk menghilangkan larutan lain dan

mendinginkan pulp. Kraft pulping adalah proses dengan hasil rendah yaitu hanya

45% dari kayu akan menjadi pulp yang dapat digunakan. Pulp atau disebut

brownstock pada tahap ini siap untuk diputihkan. Tahapan proses pembuburan

kayu/pulping disajikan dalam Gambar 4.

e. Pencucian (Washing)

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.

Pencucian pulp dilakukan mengikuti masing-masing proses untuk menghilangkan

materi yang tidak diinginkan dalam pulp. Hasil samping berupa 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.

f. Refining

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.

g. Oksigen Delignification

Penghilangan lignin (delignifikasi) menggunakan oksigen diperlukan

untuk menghilangkan sisa lignin dari brownstock yang merupakan tahap

prebleaching. Dengan mengurangi lignin akan dihasilkan bubur kayu yang lebih

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

pemanas. Senyawa lignin akan lepas dan dihilangkan dengan pencucian dan

ekstraksi. Oksigen delignification akan mengurangi jumlah klorin yang

dibutuhkan dalam proses pemutihan (bleaching).

h. Bleaching

Bleaching dilakukan dalam beberapa tahap dengan tujuan menghilangkan

lignin tanpa merusak selulosa. Dalam industri kertas terdapat beberapa tahap

dalam proses pemutihan. Masing-masing tahapan dijabarkan di bawah ini.

C : tahap klorinasi, menggunakan Cl2 dalam media asam

E : Extraksi Alkali, untuk melarutkan hasil degradasi lignin yang terbentuk pada

tahap sebelumnya dengan larutan NaOH.

D : Klorin dioksida, mereaksikan ClO2 dengan pulp pada kondisi asam

O : Oksigen, digunakan pada tekanan tinggi dan suasana basa

H : Hipoklorit, mereaksikan NaClO dalam media basa

P : Peroksida, reaksi dengan hidrogen peroksida (H2O2) dalam kondisi basa

Z : Ozon, menggunakan ozon (O3) dalam kondisi asam

X : Xylanase, Biobleaching dengan enzim murni mikroba dalam kondisi netral

Proses bleaching biasanya melibatkan 4-6 tahap. Di beberapa industri, tahap Q

(Q-stage) juga digunakan yang merupakan tahap chelation untuk menghilangkan

zat anorganik sebelum pengolahan dengan peroksida. Standar industri hingga

beberapa tahun lalu adalah bleaching dengan urutan CEDED yaitu tahap klorinasi

yang diikuti ekstraksi alkali, pengolahan dengan klorin dioksida, ekstraksi alkali

dan pengolahan akhir klorindioksida. Proses yang lebih modern telah beralih dari

penggunaan klorin (C-stage) karena menghasilkan senyawa toksik aromatik

terklorinasi (dioxins and dibenzofurans) dalam efluen instalasi bleaching,

contohnya menerapkan urutan OXED yaitu menggunakan pemutih oksigen yang

diikuti penerapan enzim xilanase, ekstraksi alkali dan klorin dioksida.

Tahapan dalam bleaching disimbolkan dengan DED dimana D melambangkan

chlorine dioxide (ClO2) dan E melambangkan ekstraksi alkali. Dalam tahap ini,

brownstock dicampur dengan ClO2 dalam reaktor D1 yang akan bereaksi dengan

lignin. Pencucian mengikuti tahap ini untuk menghilangkan senyawa lignin yang

beikatan dengan klor dari bubur kayu. NaOH ditambahkan pada aliran pulp dalam

menara E dan diikuti dengan pencucian. Ekstraksi berfungsi untuk menetralisasi

pulp dan memperbaiki proses pencucian sebelumnya. 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 + H2

Klorin dioksida diperoleh dari sodium klorat dengan katalis asam sulfit. Produk

lainnya adalah Na2SO4 yang dapat digunakan dalam proses kraft pulping.

Reaksinya diuarikan berikut ini.

NaClO3 + SO2 ===> 2ClO2 + Na2SO4

g. Paper Making

Pulp yang sudah diputihkan kemudian dibawa ke mesin pembuat kertas

dimana akan dibentuk lembaran pulp pada screen. Air dihilangkan dari lembaran

dengan kombinasi vakum, panas, dan tekanan yang diberikan di bagian

penggulung (roller). Kertas jadi dapat dibuat dengan berbagai jenis berat dan

digulung menjadi gulungan besar untuk diproses lebih lanjut. Kertas jadi

terkadang juga dilapisi dengan kaolin untuk memutihkan permukaan atau diberi

pengikat yang mengandung formaldehyde., ammonia atau polivinil alkohol agar

lebih kuat.

Energi yang dibutuhkan dalam proses pembuatan kertas dalam bentuk

panas dihasilkan dari pembakaran sampah padat (sisa potongan kayu) dan uap

serta bahan bakar fosil. Industri kertas membutuhkan energi dalam jumlah besar

untuk dapat beroperasi.

Dalam proses pembuburan kayu, sisa larutan pemasak dapat dimurnikan

kembali dengan proses pemulihan (chemical recovery). Siklus pemulihan akan

melewati liquor evaporator, recovery boiler, clarifier, dan lime kiln melalui 4

tahapan yaitu :

air dari pencucian dialirkan ke evaporator dimana black liquor

mengandung konsentrasi solid sebanyak 65% sampai 75% sebelum masuk

ke recovery boiler. Pada recovery boiler, dalam furnis yang didisain

khusus, zat kimia sisa pakai dipisahkan dari limbah kayu. Zat kimia dalam

proses pulping membentuk lelehan menyerupai lava di dasar recovery

boiler, sedangkan limbah kayu dibakar pada bagian atas recovery boiler.

Panas ini digunakan untuk menghasilkan uap bertekanan tinggi yang dapat

digunakan untuk memenuhi uap yang dibutuhkan dalam penggilingan dan

kebutuhan pembangkit listrik.

Sisa larutan pemasak (black liquor) mengandung berbagai senyawa

organik dan senyawa sulfur disamping NaOH and Na2S yang reaktif.

Black liquor diuapkan dalam furnis bersama sodium sulfat (Na2SO4)

untuk mendapatkan Na2S, dan sodium karbonat (Na2CO3) dalam bentuk

abu.

Abu kemudian dituangkan ke tanki besar untuk membentuk green liquor,

yaitu campuran dari sodium sulfida dan sodium karbonat. Abu ini

kemudian dicampur dengan air dan lime (CaO) yang membentuk larutan

hijau (green liquor) dan menghilangkan bahan kimia asalnya yaitu NaOH

and Na2S, kalsium karbonat (CaCO3).

pada langkah selanjutnya, lime (kalsium oksida) ditambahkan ke dalam

green liquor untuk mengubah sodium karbonat menjadi sodium hidroksida

sehingga kembali terbentuk white liquor yang akan digunakan kambali

dalam proses pulping berikutnya.

2.2 Limbah Yang Dihasilkan dari Proses Produksi Kertas

Zat pencemar dari proses pembuatan kertas yang berpotensi mencemari

lingkungan dibagi menjadi 4 kelompok yaitu :

1. Efluen limbah cair

(a) Padatan tersuspensi yang terdiri dari partikel kayu, serat, pigmen,

debu dan sejenisnya

(b) Senyawa organik koloid terlarut serat hemisellulosa, gula, lignin,

alkohol, terpentin, zat pengurai serat, perekat pati dan zat sintetis yang

menghasilkan BOD tinggi.

(c) Limbah cair berwarna pekat yang berasal dari lignin dan pewarna

kertas

(d) Bahan anorganik terlarut seperti NaOH, Na2SO4, klorin dan lain-lain

(e) Limbah panas

(f) Mikroorganisme seperti golongan bakteri coliform

2. Partikulat:

(a) Abu dari pembakaran kayu bakar dan sumber energi lain

(b) Partikulat zat kimia terutama yang mengandung Na dan Ca

3. Gas:

(a) Gas sulfur yang berbau busuk seperti merkaptan dan H2S yang

dilepaskan dari berbagai tahap dalam proses kraft pulping dan proses

pemulihan bahan kimia

(b) Oksida sulfur dari pembakaran bahan bakar fosil, kraft recovery

furnace dan lime

Kiln

(c) Uap yang akan membahayakan karena mengganggu jarak pandangan

4. Solid Wastes:

(a) Sludge dari pengolahan limbah primer dan sekunder

(b) Limbah padat seperti potongan kayu dan limbah pabrik lainnya

Tabel 2. Proses dalam industri kertas, bahan yang digunakan dan limbah

berbahaya yang dihasilkan

Proses Bahan yang Digunakan Jenis Limbah yang Dihasilkan

Chemical Pulping Asam/basa, lime, asm sulfat, sodium hydroksida, sodium

sulfida Limbah asam.basa

Bleaching Pemutih klorin, sulfat, kloroform, pelarut Air limbah beracun, limbah

sludge, dan limbah asam/basa

Papermaking Pigmen Sludge pengolahan limbak

Sizing and Starching Wax, lem, resins sintesis, hidrokarbon Limbah beracun

termasuk air limbah dan sludge

Pelapisan dan Pewarnaan Tinta, cat, pelarut, karet dan zat pewarna Sisa pelarut,

tinta cat dan limbah beracun lain

Pembersihan Tetrakloroetilen, Trikloroetilen, methilen

klorida,trikloroethan,karbon tetraklorida Lmbah pelarut dan air bilasan beracun

Penggunaan klorin sebagai pemutih menyebabkan air limbah tidak

memungkinkan penggunaan kembali air yang telah digunakan karena tidak dapat

dilakukan recovery air. Pada waktu pulp direaksikan dengan klorin atau klorin

dioksida selama proses pemutihan, konsentrasi ion klorida dalam air limbah akan

menjadi sangat korosif untuk di alirkan kembali ke sistem recovery untuk

memisahkan limbah organik dari air dan dibakar untuk menghasilkan energi di

dalam recovery boiler. Akibatnya limbah organik dalam efluen harus dialirkan

seluruhnya ke sistem pengolahan limbah dan ke sungai. Gambar silus air dari

proses pemutihan disajikan dalam Gambar 6 di bawah ini.

BAB III

MINIMISASI LIMBAH DALAM INDUSTRI KERTAS

3.1 Konsep Minimisasi Limbah Dalam Industri Kertas

Program minimisasi limbah yang efektif akan mengurangi biaya produksi

dan beban pelaksanaan peraturan pengelolaan limbah berbahaya sehingga akan

meningkatkan efisiensi, kualitas produk dan hubungan yang baik dengan

masyarakat. Teknik minimasi limbah yang dapat membantu mengurangi jumlah

limbah yang dihasilkan mencakup :

Perencanaan produksi dan tahapannya

Penyesuaian peralatan/proses atau modifikasi

Penggantian (substitusi) bahan baku

Pemisahan (segregasi) limbah

Daur ulang bahan

Pelatihan dan pengawasan para pekerja operator juga merupakan bagian

penting dalam keberhasilan program ini.

Berbagai cara untuk mencapai minimisasi limbah mencakup tiga bagian

utama yaitu :

a. Pengurangan dari sumbernya, mencakup pemeliharan dan perawatan yang baik

(good house keeping) dengan menerapkan kebiasaan baru dalam pengoperasian

dan pemeliharan alat industri antara lain dengan mencegah terjadinya ceceran

dan tumpahan bahan. Perubahan dalam proses produksi juga dapat dilakukan

yang mencakup perubahan input bahan, pengawasan proses yang lebih ketat,

modifikasi peralatan dan perubahan teknologi. Pemeliharaan peralatan dan

lingkungan pabrik, pemilihan peralatan yang sesuai dengan proses produksi

kertas yang diinginkan dan pengoperasian peralatan dengan benar juga ikut

mengurangi limbah dari sumbernya.

b. Daur ulang, dengan melakukan recovery bahan dan energi bekas pakai untuk

digunakan kembali dalam proses berikutnya.

c. Modifikasi produk, untuk meningkatkan usia produk (tahan lama), untuk

mempermudah daur ulang dan minimisasi dampak lingkungan dari

pembuangan produk tersebut.

3.2 Substitusi Bahan Pemutih Berklorin dengan Pemutih Oksigen

Kebanyakan industri kertas masih keberatan untuk menerapkan proses

produksi total chlorine free (TCF)/closed loop dengan alasan tingginya biaya

instalasi. Pencegahan pencemaran memang membutuhkan biaya yang besar pada

awal penerapannya, tetapi akan memberikan penghematan dan kemudahan pada

jangka waktu berikutnya, peningkatan kesehatan karyawan, perlindungan

kesehatan msyarakat dan perbaikan kualitas lingkungan.

Klorin dan klorin dioksida bekerja dengan baik pada kondisi asam dengan

pH antara 1,5 – 4. Setelah proses pemutihan selesai, pulp dicuci untuk

menghilangkan lingnin yang terdegradasi atau limbah organik lain yang telah

dilarutkan dalam limbah cair. Kebanyakan limbah organik mengandung asam

organik dan alkohol. Senyawa ini tidak larut dalam air sehingga tetap tertinggal

dalam pulp selama proses pencucian. Reaksi kimia yang terjadi selama proses

pemutihan diuraikan sebagai berikut.

Chlorine Chemistry with Elemental Chlorine

Lignin + Cl2 Chlorinated organic compounds

Chlorine Chemistry with Chlorine Dioxide

Lignin + ClO2 Oxidized Lignin + HOCl Cl2

Cl2 dan klorin dioksida menghasilkan reaksi yang berbeda dengan lignin.

Cl2 memecah molekul lignin dengan menambahkan klorin ke dalam lignin.

Klorin dioksida memberikan oksigennya kepada lignin untuk memecah rantai.

Asam Hipoklorik juga dihasilkan yang dapat bereaksi langsung dengan cincin

aromatis pada lignin atau diubah menjadi Cl2. Maka, satu-satunya cara untuk

memastikan tidak adanya senyawa organik terklorinasi yang terbentuk dalam

proses pemutihan adalah dengan menghilangkan semua zat pemutih yang

mengandung klor.

Bahan pemutih alternatif yang dapat menggantikan fungsi klorin dalam

proses pemutihan (bleaching) dalam pembuatan kertas adalah :

(a) Ozon (O3) merupakan agen delignifikasi yang efektif yang juga memutihkan

kertas. Ozon belum digunakan di masa lalu karena selektivitasnya belum

terbukti. Ozon dapat memecah serat selulosa dan lignin.

(b) Oksigen (O2) adalah bahan kimia yang murah, sangat efektif menghilangkan

lignin dan biasanya digunakan dalam proses pemutihan. Oksigen memiliki

tingkat selektivitas menengah.

(c) Sodium hipoklorit (NaOCl) merupakan agen delignifikasi yang murah,

terbentuk dari campuran klor dengan alkali yang terdapat pada instalasi.

Industri tidak menggunakan hipoklorit sebagai pemutih karena akan

menghasilkan kloroform dalam jumlah besar.

(d) Hidrogen peroksida (H2O2) umumnya digunakan untuk memutihkan pulp

pada urutan akhir dalam tahapan pemutihan untuk menghindari berkurangnya

tingkat keputihan kertas.

(e) Sodium hidroksida (NaOH) akan melarutkan produk lignin yang telah

terdegradasi. Oksigen, hidrogen peroksida ataupun keduanya sering

ditambahkan pada larutan sodium hidroksida untuk meningkatkan efektivitas

penghilangan limbah organik.

Menggunakan bahan pemutih alternatif dari bahan dasar oksigen yang

tidak mengandung klorin merupakan salah satu upaya minimisasi limbah karena

akan mengurangi toksisitas limbah yang dihasilkan serta akan menghemat

penggunaan air. Efluen dari semua proses pembuatan kertas dapat direcovery

untuk digunakan kembali sehingga menghasilkan produksi kertas Total Chlorine

Free (TCF) atau closed loop.

Mengganti pemutih klorin dengan zat kimia yang mengandung oksigen

sehingga effluen dapat dialirkan kembali ke sistem recovery dan air yang

digunakan dapat didaur ulang untuk digunakan kembali dalam proses berikutnya,

sehingga mengurangi kebutuhan air bersih dari alam. Sebanyak 75% efluen dapat

masuk ke dalam sistem recovery dan hanya lmbah cair Q stage yang mengandung

bahan anorganik dan logam berat yang akan diolah dalam Instalasi Pengolahan

Limbah Cair (IPLC), seperti digambarkan dalam Gambar 6.

Gambar 6. Aliran limbah cair dari tahapan pemutihan dengan oksigen

(oxygen bleaching)

Proses bleaching yang paling aman bagi lingkungan adalah pemutihan

dengan bahan oxigen yang tidak mengandung unsur klor. Proses ini mencakup

bleaching "totally chlorine-free" dan "processed chlorine-free". Proses bleaching

seperti ini menggunakan oksigen, ozon dan hidrogen peroksida untuk memutihkan

pulp. Pada awalnya dibutuhkan biaya yang lebih mahal untuk mengganti instalasi

chlorine bleaching menjadi oxygen-based bleaching, tetapi biaya operasi akan

menjadi lebih murah sehingga akan mengganti biaya investasi dalam jangka

panjang.

Proses bleaching terbaru melakukan delignifikasi dengan oksigen setelah

proses kraft pulping. Bubur kayu dicampur dengan oksigen dalam kondisi basa

(O-stage) yang menghasilkan produk degradasi lignin yang sama dengan

penggunaan klorin dioksida. Sekitar 30-50% lignin dapat dihilangkan dengan

proses ini. Keuntungan yang diperoleh adalah efluen cair dari proses bleaching

dengan oksigen ini dapat dicampur dengan larutan hitam (black liquor) dan

dimasukkan ke recovery boiler untuk dimurnikan (recovery) kembali.

Hidrogen peroksida (P-stage) mengubah pigmen tumbuhan agar tidak menyerap

cahaya, digunakan pada kondisi basa setelah sebagian besar lignin dihilangkan

dari pulp. Tahap ini berguna untuk pemutihan akhir tetapi sangat sensitif terhadap

ion logam berat, sehingga ion anorganik perlu dihilangkan dengan tahap Q (Q-

stage) sebelum memasuki tahap P.

Ozone (Z-stage) merupakan proses dalam kondisi asam yang biasanya

digunakan setelah tahap O (O-stage) dan efluen yang dihasilkan dapat direcovery

ke dalam recovery boiler. Beberapa industri kertas mampu menghasilkan TCF

pulp yang menerapkan proses bleaching dengan urutan tahap OZEP.

Pendekatan bioteknologi dalam pemutihan menggunakan enzim xylanase yang

dihasilkan secara alami oleh jamur untuk menguraikan karbohidrat.

Ekstraksi alkali (Alkaline extraction) digunakan untuk mellarutkan hasil degradasi

lignin dalam kondisi basa. Fenol (Ar-OH) terionisasi menjadi ion fenolat (Ar-O-)

yang lebih larut dalam air dibandingkan fenol, sehingga filtrasi akan

menyingkirkan terdegradasi lignin dari pulp yang diputihkan. Oksigen dapat

ditambahkan pada tahap ini (Eo) untuk mengurangi warna yang terbentuk pada

cairan effluen bleaching.

Keuntungan dari penggunaan oksigen dalam bleaching adalah

memungkinkan daur ulang effluen sehingga mengurangi penggunaan air dari

lingkungan dan mengurangi jumlah limbah yang dibuang ke lingkungan. Tetapi

urutan tahap bleaching yang menggunakan oksigen, hidrogen peroksida, dan ozon

dapat menghasilan hasil samping yang dapat merusak karbohidtrat (termasuk

selulosa) sehingga dapat mengurangi kekuatan kertas.

Contoh industri kertas yang telah menggunakan pemutih oksigen adalah Eastern

Pulp & Paper Co. Penggunaan pemutih oksigen telah membawa keuntungan pada

lingkungan dan mengurangi biaya operasi. Pemeriksaan laboratorium independen

telah menunjukkan bahwa perusahaan tersebut merupakan salah satu industri pulp

and paper terbersih di Amerika Serikat. Teknologi pemutihan dengan oksigen

yang dikembangkan dalam perusahaan tersebut menghasilkan efluen untuk

beberapa kategori yang nilainya 10 kali lebih kecil dari standar EPA

3.3 Kegiatan yang Mendukung Substitusi Pemutih Klorin

1. Memperbaiki keseragaman ukuran serpihan kayu

Serpihan yang tipis menghasilkan tingkat delignifikasi yang lebih besar

dalam proses pemasakan standar dan termodifikasi karena serpihan akan terpapar

bahan kimia pemasak dan panas dengan lebih merata dan menyeluruh. Upaya

yang dapat dilakukan adalah memperbaiki penyaringan dan pencacahan ulang

serpihan yang melebihi ukuran.

2. Oksigen Delignification

Proses pulping konvensional menghilangkan sekitar 95% lignin. Di masa

lalu, sisa lignin dihilangkan selama proses pemutihan. Oksigen telah digunakan

untuk menghilangkan lignin dari pulp sejak akhir tahun 1970. Scandinavian mills

adalah yang pertama menerapkan delignifikasi dengan oksigen sebagai bentuk

kepedulian terhadap jumlah limbah organik dalam efluen. Union Camp

menerapkan sistem delignifikasi oksigen yang pertama di Amerika Serikat pada

tahun 1980 di Franklin,

Delignifikasi oksigen membutuhkan tambahan menara reaksi yang

menghubungkan tangki pencuci brownstock dengan instalasi bleaching. Oksigen

and sodium hidroksida ditambahkan pada brownstock yang akan mengurangi

penggunaan bahan kimia pemutih hingga 50%. Setelah delignifikasi oksigen

dilakukan pencucian dan menghasilkan efluen yang dapat direcovery.

Pembangunan baru menara delignifikasi oksigen membutuhkan 10-30 juta Dolar

Amerika tetapi akan mengurangi biaya pembelian bahan kimia pemutih dan biaya

operasional.

3. Delignifikasi Ozon dan Bleaching

Delignifikasi ozon prinsip kerjanya sama dengan oksigen delignifikasi.

Industri kertas Union Camp di Franklin, Virginia telah mengoperasikannya sejak

tahun 1992 dengan urutan OZEoD extended delignification dan bleaching yang

memproses 1,000 ton bleached kraft production per hari. Biaya instalasi

keseluruhan adalah $113 juta. Biaya operasi OZEoD delignification dan bleaching

menjadi 50% lebih kecil dibandingkan proses pemutihan CEDED atau DEDED.

4. Enzyme Bleaching

Enzim tertentu digunakan oleh serangga pemakan kayu dan bakteri untuk

memecah ikatan lignin atau untuk menghilangkan lignin dalam bubur kayu.

Xylanase adalah enzim yang dihasilkan oleh bacteria tertentu yang dapat

digunakan untuk menghilangkan lignin dalamindustri kertas. Beberapa industri

kertas telah mencoba menerapkannya dan berhasil mengurangi 50% kebutuhan

klorn dalam prosoes pemutihan tanpa merusak selulosa. Penerapan xylanase

cukup sederhana yaitu setelah pencucian brownstock, xylanase direaksikan

dengan pulp pada tangki penyimpanan berkerapatan tinggi. Xylanase bekerja

dengan baik pada tangki berkerapatan tinggi dan membutuhkan waktu reaksi

antara 30 dan 180 menit. Tahap ini kemudian diikuti dengan pencucian pulp.

Penerapan enzom ini tidak membutuhkan biaya tinggi. Enzim lain yang dapat

digunakan adalah mannanase.

5. Penggunaan Katalis dalam Delignifikasi

Anthraquinon adalah katalisator dalam proses pulping untuk

meningkatkan kecepatan proses pulping, meningkatkan jumlah pulp yang

dihasilkan dan mengurangi penggunaan bahan kimia hingga 10%. Karena

harganya yang mahal anthraquinon masih jarang digunakan. Antraquinon

dikembangkan sebagai teknologi pencegahan pencemaran dan akan sangat

membantu proses delignifikasi serta menghemat biaya. Anthraquinone

diperkirakan akan meningkatkan biaya produksi sebesar $5.00 per ton, tetapi akan

meningkatkan hasil sebanyak 0.75% dan mengutangi beban recovery boiler.

Peningkatan hasil 0.75% berarti meningkatkan produksi sebanyak 7.5 ton per hari

dalam industri berkapasitas 1,000 ton.

DAFTAR PUSTAKA

Eastern Pulp & Paper, 2000, Aggressive Use of Oksigen in Pulpmaking Yields

Major Environmental Advances

Lauren Blum, 1996, The Production of Bleached Kraft Pulp, Environmental

Defence Fund, artikel internet dari

http://www.edf.org/pubs/Reports/ptf/index.html

T.W. Joyce and W.H. Petke,) August 1983 (Report No. 202, Effluent

Decolorization Technologies for the Pulp and Paper Industry, Department of

Wood and Paper Science North Carolina State University Raleigh, NC

LINCOLN, Maine--(BUSINESS WIRE)--Sept. 21, 2001-- Company's patent-

pending oksigen bleaching technology eliminates

Nemerow, Nelson Leonard dan Avijit Dasgupta, 1988, Industrial Hazardous

Waste Treatment, Van Nostrand Reinhold, New York