Penyusun :Mayang Sari2012430034Ririn RestutiRiyan Cahya NugrohoSigit Irawan

FAKULTAS TEKNIK KIMIAUNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA2014 DAFTAR ISIHalaman JuduliDaftar IsiiiKata PengantarivDaftar GambarvBAB IA. Latar Belakang1B. Manfaat1C. Tujuan1BAB IIA. Kertas2B. Pembuatan Kertas2C. Proses Pembuatan Kertas3D. Diagram Alir Pembuatan Kertas4E. Lignin6F. Limbah Lignin......................................................................................7BAB IIIA. Lignosulfonat9B. Fungsi Lignosulfonat9C. Reaksi Pembentukan Lignosulfonat 10D. Pembuatan Lignosulfat11E. Modifikasi Lignosulfonat menjadi Na-Lignosulfonat12F. Diagram Alir Pembuatan Na-Lignosulfonat13BAB IVA. Kesimpulan14B. Saran14DAFTAR PUSTAKA15KATA PENGANTAR

DAFTAR GAMBAR

Gambar 3.1 Bagan Proses Pembuatan Kertas8Gambar 3.2 Diagram Alir Pembuatan Kertas PT. Pindo Deli9Gambar 3.3 Reaksi lignin9Gambar 3.4 Diagram Alir Pembuatan Na-Lignosulfonate9

BAB IPENDAHULUAN

A. Latar BelakangKasus pencemaran lingkungan semakin meningkat dan dapat menyebabkan kerusakan alam . Banyak faktor yang menyebabkan pencemaran tersebut. Hal ini dapat kita lihat dengan semakin banyaknya kasus-kasus pencemaran yang terungkap ke permukaan. Perkembangan industri yang demikian cepat merupakan salah satu penyebab turunnya kualitas lingkungan. Salah satunya yaitu disebabkan oleh limbah dari pabrik kertas yang berupa lignin. Penanganan masalah pencemaran menjadi sangat penting dilakukan dalam kaitannya dengan pembangunan berwawasan lingkungan terutama harus diimbangi dengan teknologi pengendalian pencemaran yang tepat guna.

B. ManfaatPenyusunan makalah ini guna untuk mengetahui bagaimana mengolah limbah lignin dari kertas agar menjadi lebih bermanfaat dan tentu tidak menjadi limbah yang menyebabkan pencemaran lingkungan.

C. Tujuan1. Mengetahui macam-macam proses pembuatan kertas2. Mengetahui proses pengolahan limbah lignin dari kertas

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

A. KertasKertas 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.

B. Pembuatan KertasBahan kayu yang umumnya digunakan untuk membuat kertas adalah pohon papyrus, mulberry dan pinus. Jenis kayu tersebut di potong dari hutan produksi lalu didiamkan ditempat penampungan yang telah disiapkan selama beberapa bulan untuk menjaga kelembaban Log kayu. Setelah dikeluarkan dari tempat penampungan, kulit kayu di kupas dengan mesin. Proses ini disebut juga dengan De Barker, setelah itu bagian kayu di belah belah menjadi ukuran yang lebih kecil menggunakan mesin chipping. Setelah kayu dipotong menjadi bagian yang kecil kecil, proses selanjutnya adalah memasak kayu chip tersebut dengan mesin gester dengan tujuan untuk memilah serat kayu dengan lignin. Serat kayu ini yang dijadikan bahan utama untuk pembuatan kertas.Terdapat 2 macam proses pemasakan kertas, yaitu: Chemical Process & Mechanical Pulping Process. Pengertian Pulp ( Pulping ) adalah proses pemasakan kertas kedalam mesin getser. Proses pulp ini dapat dijelaskan secara sederhana sebagai proses pembuburan kertas dikarenakan pemasakan serbuk ini menyerupai bentuk bubur.

C. Proses Pembuatan Kertas ( Paper machine )Setelah melalui proses pulping, pulp diolah kembali pada bagian stock preparation untuk meramu kertas dengan penambahan bahan bahan kimia lainnya seperti zat warna kertas (standar warna putih), zat retensi, zat filler (zat untuk memadatkan pori pori diantara serat kayu), air dll. Setelah menyelesaikan tahap ini, proses dilanjutkan ke areal paper machine (mesin kertas). Dari tahap stock preparation, bahan yang telah diramu tersebut dibersihkan terlebih dahulu menggunakan cleaner / pembersih, barulah kemudian dimasukkan ke headbox untuk membentuk ukuran lembaran kertas yang diletakkan diatas fourdinier table (cetakan).Alat ini berfungsi untuk menguras zat air yang masih didalam stock preparation (dewatering) untuk menghasilkan kertas basah yang memiliki kadar padat sekitar 20 persen.Setelah itu kadar kepadatan kertas ditingkatkan menjadi 50% menggunakan mesin Press dengan membuang kadar air yang tersisa. Adapun proses yang dilalui oleh press part adalah memasukkan kertas diantara dua buah roll besar yang berputar yang diberi tekanan sehingga air yang tersisa dibuang keluar.Proses berikutnya dilanjutkan ke bagian pengeringan (dryer). Dryer berfungsi untuk mengeringkan lagi kadar air yang terseisa agar hanya mencapai 6 % saja. Hasilnya bahan yang telah melalui finishing tersebut dapat dikatakan sebagai kertas jadi, yang kemudian di gulung ke dalam sebuah alat penggulung raksasa ( pop reel ) hingga membentuk paper roll.Paper roll (gulungan kertas) raksasa inilah yang merupakan bahan kertas jadi yang kemudian dijual kepada produsen, pabrikan yang menggunakan kertas sebagai bahan dasar mereka seperti; pabrik buku, surat kabar, dll.

D. Diagram Alir Pembuatan Kertas

Gambar 3.1 Bagan Proses Pembuatan Kertas

Tahapan utama dan proses sederhana dalam pembuatan pulp dan kertas adalah sebagai berikut :

1. Pembuatan pulp pada pulper. Dalam tanki pencampur, pulp dicampur dengan air menjadi slurry. Slurry kemudian dibersihkan lebih lanjut dan dikirimkan ke mesin kertas. Bahan baku dimasukkan kedalam PULPER dan defiberization dan mempercepat beating serta fibrillation dikarenakan pemekaran serat.2. Cleaner. Proses pemutihan untuk tipe pulp Kraft dilakukan dalam beberapa menara dimana pulp dicampur dengan berbagai bahab kimia, kemudian bahan kimia diambil kembali dan pulp dicuci.3. Pemurnian. Pulp dilewatkan plat yang berputar pada alat pemurnian bentuk alat pemurnian bentuk disk. Pada proses mekanis ini terjadi penguraian serat pada dinding selnya, sehingga serat menjadi lebih lentur. Tingkat pemurnian pada proses ini mempengaruhi kualitas kertas yang dihasilkan.4. Pembentukan. Selanjutnya, proses dilanjutkan dengan proses sizing dan pewarnaan untuk menghasilkan spesifikasi kertas yang diinginkan. Sizing dilakukan untuk meningkatkan kehalusan permukaan kertas; pada saat pewarnaan ditambahkan pigmen, pewarna dan bahan pengisi. Proses dilanjutkan dengan pembentukan lembaran kertas yang dimulai pada headbox, dimana serat basah ditebarkan pada saringan berjalan.5. Pengepresan. Lembaran kertas kering dihasilkan dengan cara mengepres lembaran diantara silinder pada calendar stack.6. Pengeringan. Sebagian besar air yang terkandung didalam lembaran kertas dikeringkan dengan melewatkan lembaran pada silinder yang berpemanas uap air.7. Calender Stack. Tahap akhir dari proses pembuatan kertas dilakukan pada calendar stack, yang terdiri dari beberapa pasangan silinder dengan jarak tertentu untuk mengontrol ketebalan dan kehalusan hasil akhir kertas.8. Pope Reel. Bagian ini merupakan tahap akhir dari proses pembuatan kertas yaitu pemotongan kertas gulungannya. Pada bagian ini, kertas yang digulung dalam gulungan besar, dibelah pada ketebalan yang diinginkan, dipotong menjadi lembaran, dirapikan kemudian dikemas.Salah satu contoh bagan alir pembuatan kertas di PT. Pindo Deli

Gambar 3.2 Diagram Alir Pembuatan Kertas PT. Pindo Deli

E. Lignin

Lignin adalah zat yang bersama-sama dengan selulosa adalah salah satu sel yang terdapat dalam kayu. Lignin berguna dalam kayu seperti lem atau semen yang mengikat sel-sel lain dalam satu kesatuan sehingga bisa menambah support dan kekuatan kayu (mechanical strength) agar bisa kelihatan kokoh dan berdiri tegak.Lignin struktur kimiawinya bercabang-cabang dan berbentuk polimer tiga dimensi. Molekul dasar lignin adalah Fenil Propan. Molekul lignin memiliki derajat polimerisasi tinggi. Karena ukuran dan strukturnya yang tiga dimensi bisa memungkinkan lignin berfungsi sebagai semen atau lem bagi kayu yang dapat mengikat serat dan memberikan kekerasan struktur serat. Bagian tengah lamella pada sel kayu, sebagian besar terdiri dari lignin, berikatan dengan sel-sel lain dan menambah kekuatan struktur kayu. Dinding sel juga mengandung lignin. Pada dinding sel, lignin bersama-sama dengan hemiselulosa membentuk matriks (semen) yang mengikat serat-serat halus selulosa. Lignin didalam kayu memiliki persentase yang berbeda tergantung dari jenis kayu:1. Softwood mengandung 27 33%2. Hardwood mengandung 16 24 %3. Non-wood fibers seperti jerami, baggase, rumput, bamboo mengandung 11-20%Berikut merupakan bentuk monomer dari lignin :

F. Limbah Lignin Semua pulp akan mengalami perubahan brightness (kecerahan) seiring dengan lama waktu penyimpanan. Pulp biasanya akan berubah menjadi kuning. Laju penurunan brightness dengan waktu bervariasi dalam range yang cukup luas. Sebagian pulp akan stabil dan biasanya bertahun-tahun kemudian baru akan berubah menjadi kuning. Sebagian lagi hanya dalam hitungan bulan akan berubah menjadi kuning dan bahkan yang dalam hitungan hari sudah berubah. Lignin bukan penyebab utama pada perubahan warna ini jika pulpnya hanya mengandung sedikit lignin.Tapi walau bagaimanapun lignin yang terkandung dalam jumlah besar sudah pasti menjadi penyebab utama dalam perubahan warna pulp. Oleh karena itu efektivitas penghilangan lignin pada tahap klorinasi juga merupakan factor yang sangat menentukan dalam proses perubahan warna.Memang pada awalnya ada dugaan perubahan warna pada pulp selama penyimpanan disebabkan oleh lignin. Ternyata setelah dilakukan penelitian, penyebab utamanya adalah kandungan selulosa pulp itu sendiri yang menyebabkan perubahan warna. Adanya gugus karbonil dan karboksil pada selulosa merupakan penyebab utama terjadinya perubahan warna. Penghilangan gugus karbonil dan karboksil ini dengan proses oksidasi dan reduksi akan meningkatkan kestabilan warna. Perubahan warna juga disebabkan oleh temperatur, humidity, hemiselulosa, resin, logam-logam seperti rosin, alum, lem dan starch. Tetapi lignin tersebut tidak dikehendaki dalam proses pulping dan dibuang.

BAB IIILignosulfonat

A. Apa itu Lignosulfonat ?

Lignosulfonat merupakan turunan lignin yang mengandung gugus sulfonat. Lignosulfonat dapat diisolasi langsung dari lindi hitam melalui proses sulfit dengan cara ultrafiltrasi. Umumnya proses pulp di Indonesia menggunakan proses kraft, yang menghasilkan lignin, bukan lignosulfonat, maka lignin dari proses kraft ini disulfonasi untuk menghasilkan lignosulfonat. Gugus sulfonasi ini bertujuan untuk mengubah hidrofilitas lignin yang kurang polar tidak larut dalam air) dengan mensubtitusi gugus hidroksil dengan gugus sulfonat sehingga hidrofilitasnya meningkat.

B. Fungsi Lignosulfonat

Lignosulfonat mengandung grup hidrofilik (gugus sulfonat, fenil hidroksil, dan alkohol hidroksil) dan grup hidrofobik (rantai karbon) sehingga termasuk ke dalam kelompok surfaktan anionik (Ouyang et al.2006). Surfaktan anionik ini ditimbulkan oleh gugus sulfonat pada molekul lignosulfonat. Surfaktan anionik dapat menaikkan adsorpsi permukaan dan dispersi partikel. Dispersi terjadi karena lignosulfonat teradsorpsi pada permukaan partikel dan menimbulkan muatan negatif pada permukaan partikel sehingga mengakibatkan gaya tolak menolak antar partikel. Sebagai contoh bahan yang ditambahkan surfaktan adalah Mortar. Ketika surfaktan ditambahkan ke dalam campuran Mortar, partikel surfaktan akan teradsorpsi pada permukaan partikel semen dan menyebabkan tolakan antar partikel semen sehingga akan menghasilkan deflokulasi yang kuat, akibatnya distribusi partikel semen akan homogen di dalam campuran. Lignosulfonat digunakan sebagai agen pendispersi dalam industri semen dan beton, zat aditif dalam pengeboran minyak, dan bahan perekat dalam industri keramik. Jumadurdiyev et al. (2004) menyatakan bahwa lignosulfonat telah banyak digunakan sebagai bahan tambah yang dapat mengurangi penggunaan air dalam teknologi beton dan dapat memperlambat waktu pengerasan. Dua sifat yang dimiliki oleh lignosulfonat menyebabkan bahan ini dapat digunakan untuk memodifikasi waktu pengikatan beton dan Mortar agar memudahkan pengerjaan.

C. Reaksi Pembentukan Lignosulfonat

Mekanisme terbentuknya lignosulfonate ini terjadi melalui dua reaksi, yaitu hidrolisis dan sulfonasi. Hidrolisis merupakan reaksi pemecahan molekul lignin/lignosulfonat (polimer) menjadi molekul yang lebih kecil. Dengan pemecahan molekul ini maka lignosulfonate dapat larut dalam air. Sulfonasi merupakan reaksi antara ion bisulfite dengan molekul lignin. Gugus sulfonate pada lignosulfonate merupakan gugus hydrophilic sehingga menyebabkan lignosulfonat mempunyai struktur amphipatic (surfaktan).Reaksi yang terjadi pada proses sulfonasi lignin ini termasuk reaksi ireversibel dan bersifat endotermis. Suhu dan pH merupakan faktor yang paling berpengaruh pada reaksi pembentukan lignosulfonate ini. Semakin tinggi tingkat keasamannya (pH rendah) maka laju hidrolisis akan semakin meningkat dan semakin tinggi temperatur, laju reaksi juga akan semakin besar.

Gambar 3.3 Reaksi lignin dengan cairan pensulfonat yang mengandung bahan pereaksi aktif H+ (hidrolisa) dan HSO3- (sulfonasi)

D. Pembuatan Lignosulfonat

Proses pulping sulfit Arbiso merupakan salah satu cara untuk memecah dan melepaskan lignin alam (delignifikasi) dari serat menjadi molekul- molekul yang lebih kecil. Pada dasarnya tipe reaksi yang berperan dalam delignifikasi pada proses tersebut adalah reaksi hidrolisis oleh H+ dan sulfonasi oleh HSO3- (Gambar 1). Reaksi hidrolisis memecah ikatan-ikatan eter antara unit-unit fenil propana menghasilkan gugus-gugus hidroksil fenol bebas, sedangkan reaksi sulfonasi menghasilkan gugus-gugus asam sulfonat hidrofil dalam polimer lignin hidrofob. Kedua reaksi ini menaikkan hidrofilitas lignin sehingga lebih mudah larut. Bahan perekasi aktif HSO3- dan H+ berada dalam kesetimbangan dengan H2SO3, HSO32- dan SO2 terlarut. Bahan-bahan tersebut diperoleh dari proses penyiapan larutan pemasak yang diawali dengan pembakaran belerang menjadi gas SO2 dan menyerapnya dengan air dan basa pada kolom absorbsi gas-cair ber-packing. Sejumlah basa dalam bentuk NaOH atau padatan Na2CO3 dibutuhkan untuk menetralkan dan mengikat asam-asam lignosulfonat dan produk-produk degradasi asam dan senyawa lain yang terbentuk dalam reaksi- reaksi samping. Pengikatan ini dimaksudkan juga untuk menghambat reaksi kondensasi yang dapat menyebabkan lignin kembali bergabung dengan struktur selulosa (Bruce, 2001). Pengikatan asam- asam lignosulfonat oleh basa sodium menghasilkan senyawa sodium lignosulfonat yang memiliki karakter polidispersi akibat terdapatnya gugus hidrofilik dan lipofilik dalam satu molekul yang sama. Jumlah sodium lignosulfonat yang terbentuk sekitar 60-70% berat kering lindi spent sulfit liquor.

E. Modifikasi Lignosulfonat menjadi Sodium LignosulfonatPemanasan pada Proses Arbiso dilakukan dan dikontrol dengan injeksi uap langsung atau dengan pemanasan tak langsung menggunakan penukar panas hingga mencapai suhu pemasakan maksimal antara 150-170 oC. Kenaikan suhu selama waktu pemanasan untuk mencapai suhu akhir harus perlahan-lahan agar reaksi delignifikasi sempurna dan kondensasi awal tidak terjadi. Waktu yang diperlukan untuk mencapai suhu maksimum sekitar 3 jam. Waktu pemasakan dipengaruhi oleh suhu maupun komposisi lindi pemasak, maka biasanya waktu pemasakan pada suhu maksimum lebih cepat dari waktu proses yang lain, karena perpanjangan waktu lebih lama akan menurunkan rendemen dan sifat-sifat kekuatan pulp (Fengel, 1995). Impregnasi serpih-serpih biomassa dipengaruhi oleh faktor penetrasi dan difusi lindi pemasak. Penetrasi terutama dipengaruhi oleh tekanan dan ukuran serpih yang digunakan. Tekanan pemasakan bervariasi antara 5 sampai 7 bar dan ukuran lebar serpih sekitar 8 mm. Sedangkan laju difusi ditentukan oleh konsentrasi bahan pemasak dan ukuran pori biomassa. Konsentrasi bahan pemasak yang dipakai menyebabkan pH antara 3-5. Nisbah larutan pemasak terhadap biomassa selama tahap impregnasi biasanya 5:1. Untuk memastikan agihan lindi pemasak yang seragam maka dilakukan pemutaran dengan pengaduk maupun dengan pompa sirkulasi larutan pemasak. Sebelum suhu pemasakan akhir dicapai maka sebagian lindi dipindahkan (pembebasan samping), diikuti dengan pembebasan gas SO2 dari bagian atas bejana pemasak (pembebasan atas). Semua karakteristik Proses Arbiso tersebut di atas lebih berorientasi pada kualitas pembentukan pulp daripada kualitas dan optimalisasi pembentukan hasil samping senyawa lignosulfonat. Sehingga semestinya perlu diketahui karakteristik proses yang lebih berorientasi pada optimasi pembentukan senyawa lignosulfonat. Meskipun proses Arbiso dikenal menghasilkan pulp dengan tingkat kecemerlangan yang tinggi, namun jenis pabrik pulp yang mengaplikasikan proses Arbiso ini hingga saat ini jumlahnya sangat terbatas dan semakin berkurang. Hal ini akibat kalah bersaing dengan pabrik pulp kraft dan pabrik pulp yang lain terutama masalah efisiensi energi dan sifat kekuatan pulp. Sodium bisulfit merupakan salah satu bahan pensulfonasi senyawa organik (Bernardini (1983) dan Watkins (2001) dalam Suryani, 2004b). Biasanya reaksi sulfonasi dengan sodium bisulfite merupakan reaksi satu fase (cair-cair). Sodium bisulfit diperoleh dari pelarutan bubuk sodium (meta) bisulfit. Proses ini memudahkan dalam hal penyiapan larutan pemasak/ pensulfonasi, sederhana dan dapat meminimalisir timbulan gas SO2. Pore (1993) dalam Suryani (2004b) menyatakan bahwa lama reaksi sulfonasi menggunakan senyawa sodium bisulfit berkisar 3-6 jam. Berangkat dari ide penelitian Suryani (2004b) tersebut, penelitian ini mencoba proses sulfonasi langsung senyawa lignin dalam limbah pulp menggunakan larutan pensulfonat berbahan baku bubuk sodium (meta) bisulfit untuk mensintesa surfaktan sodium lignosulfonat. Sedangkan karakterisitik dan variabel proses yang diterapkan tetap bertitik tolak dari proses Pulping Arbiso sehingga dengan demikian proses ini dapat disebut sebagai proses sulfonasi Arbiso yang dimodifikasi.Dengan cara ini, proses produksi sodium lignosulfonat diharapkan menjadi lebih mudah, murah dan sederhana.

F. Diagram Alir Pembuatan Na-Lignosulfonat

Gambar 3.4 Diagram Alir Pembuatan Na-Lignosulfonate

BAB IVKESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan1. Lignin merupakan bagian dari limbah pulp pada proses pembuatan kertas yang bisa didaur ulang menjadi lignosulfonat2. Lignosulfonat terbentuk pada dua reaksi, yaitu : sulfonasi dan hidrolisa

B. SARANMakalah ini masih kurang sempurna dan perlu ditingkatkan lagi, bila ingin dipahami lebih mendalam tentang lingnin dan lignosulfonat maka dilengkapi lagi jurnal-jurnal yang mencakup tentangnya.

DAFTAR PUSTAKA

Gargulak, J.D., Bushar, L.L. & Sengupta, A.K. 2001. Ammoxidized lignosulfonate cement dispersant. US-Patent: US 6,238,475 B1Amri, A., Zulfansyah & Helwani, Z. 2006. Lignin precipitation of black liquor of empty fruit bunch acetosolv delignification: Influence of dilution and speed of mixing. HEDS Seminar On Science & Technology (HEDS-SST) 2006. Jakarta, November2006.www.wikipedia/lignin.com www.wikipedia/lignosulfonat.com

1