Awal mula proses Kertas

 

1.1  Sejarah Pulp

Kertas sudah mulai dikenal manusia sejak tahun 2000 SM. Ketika itu bangsa Mesir membuat kertas dari serat sejenis pohon yang hidup disepanjang sungai Nil yang dikenal dengan pohon Papirus. Dalam proses pembuatannya, daun Papirus dipukul satu persatu sampai pipih, kemudian dianyam hingga berbentuk anyaman.

Perkembangan kertas ini mulai dikenal lebih baik pada saat ditemukan cara membuat kertas oleh bangsa Cina pada awal 100 M. Bangsa Cina membuat lembaran kertas dari serat bambu dan pohon Murbay dengan hasil yang lebih baik dari pada yang dibuat oleh bangsa Mesir. Setelah beberapa abad, seni membuat kertas ini semakin meluas sampai ke Timur Tengah dan ke benua Eropa hingga mengalami perkembangan secara terus menerus.

Keller mengembangkan proses pembuatan pulp secara mekanis, akan tetapi kualitas kertas yang dihasilkan sangat rendah. Tahun 1851, Watt dan Burges mengembangkan pembuatan pulp dari kayu melalui proses soda. Pada tahun 1875, Tilgham, seorang ahli kimia Amerika mendapat hak paten untuk proses sulfit yang menghasilkan pulp lebih baik (bleached pulp).

Proses Soda pertama kali dipatenkan pada tahun 1854 M dan yang terakhir dipatenkan pada tahun 1866 adalah pematenan proses recovery soda dengan cara dibakar di recovery boiler dalam mendapatkan kembali sebagian besar alkali yang digunakan di dalam proses. Pabrik pembuatan pulp soda yang pertama dibuat adalah pada tahun 1866.

Proses kraft di temukan oleh Dahl pada tahun 1884 di Danzing. Proses ini juga dinamakan proses sulfat karena menggunakan Na₂SO₄ sebagai cairan pemasak. Pada tahun 1909 proses sulfat dikenal di AS, dengan pulp yang tersedia 48% secara mekanis, 40% secara sulfit, dan 12% secara proses soda.

.

Metode pulp yang baru tersebut baru digunakan pertama kali secara komersil pada tahun 1885 di Swedia, mengikuti perkembangan metode ini, banyak pabrikan berubah menggunakan metode kraft ini. Dorongan terbesar pembuatan pulp dengan metode kraft datang pada tahun 1930 dengan di perkenalkannya Tomlinson recovery furnace, di mana unit evaporasi larutan pemasak , bagian pembakaran larutan pemasak dan reaksi kimia  dijadikan satu unit, dan akhirnya pada awal tahun 1950 diperkenalkan proses pengelantangan dengan menggunakan klorin dioksida.

1.2  Latar Belakang

Penggunaan kertas di dunia saat ini telah mencapai angka yang sangat tinggi. Menyikapi hal ini pemerintah berencana menjadi produsen pulp dan kertas terbesar dunia (Syafii, 2000). Permasalahannya adalah, produsen pulp dan kertas di tanah air pada umumnya menggunakan kayu hutan sebagai bahan baku. Simajuntak (1994) mengemukakan 90% pulp dan kertas yang dihasilkan menggunakan bahan baku kayu sebagai sumber bahan berserat selulosa.

Dapat diprediksikan bahwa akan terjadi eksploitasi hutan secara besar-besaran apabila kelak Indonesia menjadi produsen pulp terbesar di dunia. Terganggunya kestabilan lingkungan menjadi dampak yang perlu mendapat perhatian khusus. Adapun konsumsi pulp dan kertas di Indonesia dapat dilihat pada Tabel 1.1

Industri pulp dan kertas merupakan salah satu industri yang mengalami perkembangan pesat dalam kurun waktu terakhir ini. Industri ini juga menjanjikan devisa yang besar dan merupakan salah satu komoditi ekspor andalan Indonesia. Indonesia menempati posisi 12 dalam jajaran produsen pulp dunia dengan ekspor 4,1 juta ton di tahun 1998. Sementara itu Amerika Serikat menempati urutan pertama dengan menyumbang 32,6% pada produksi total pulp dunia.

Meningkatnya kapasitas produksi dari industri kertas tidak hanya karena banyaknya pabrik yang dibangun, tetapi juga lebih dikarenakan adanya perubahan pola konsumsi kertas di Indonesia, walaupun konsumsi kertas di Indonesia masih tergolong rendah dibanding negara lain. Perubahan pola konsumsi di Indonesia justru dari bergesernya kebutuhan akan kertas budaya (kertas yang dipakai dalam dunia tulis, cetak dan sebagainya) untuk industri (kertas yang digunakan dalam hal pengepakan dan pengemasan). Hal ini dikarenakan permintaan kertas untuk keperluan industri seperti pengepakan atau kemasan lebih besar dibanding permintaan untuk kertas budaya.

 Banyak faktor yang dapat mempengaruhi tingkat konsumsi kertas di Indonesia, antara lain rendahnya tingkat pendapatan serta adanya faktor budaya dan kebiasaan. Penggunaan kertas seperti tisu sudah amat mengakar di negara-negara barat, pada hampir semua keperluan sehari-hari bergantung pada produk kertas. Tetapi perlu juga diakui bahwa penggunaan kertas untuk keperluan tulis-menulis di Indonesia memang masih rendah.

Tabel 1.1 Konsumsi pulp dan kertas di Indonesia tahun 2005-2011

Tahun	Import (kg)	Ekspor (kg)	Produksi (kg)	Konsumsi (kg)
2005	242.825.561	80.895.785	99.302.373	261.232.149
2006	195.613.074	95.231.905	963.416.000	1.063.797.169
2007	137.966.059	115.694.836	1.777.500.000	1.799.771.223
2008	172.479.593	44.400.000	9.930.237.300	10.102.276.890
2009	211.043.627	104.051.392	9.006.927.060	9.149.087.292
2010	229.672.028	116.274.883	11.156.411.411	11.313.768.552
2011	248.300.428	128.498.374	13.305.895.762	13.478.449.812

Sumber: Data BPS HS 4702000000

            Guna menunjang kebutuhan kertas yang semakin meningkat tersebut maka pabrik kertas di Indonesia perlu ditingkatkan baik kualitas maupun kuantitasnya. Terlebih lagi kertas dibuat dari bahan baku yang terbarukan, yang dalam hal ini Indonesia mempunyai potensi besar dapat dikembangkan sekaligus untuk membantu reboisasi serta pemanfaatan hasil hutan dan pertanian di Indonesia.

            Langkah strategis yang di ambil pemerintah antara lain dengan program pembangunan Hutan Tanaman Industri (HTI) sebagai tumpuan utama pasokan bahan baku industri di masa mendatang. Namun demikian sampai saat ini keberhasilan program tersebut belum terlihat, karena pasokan bahan baku untuk industri pulp dan kertas tetap saja belum terpenuhi.

Beberapa hal yang menyebabkan program HTI belum berhasil, diantaranya adalah jenis-jenis tanaman yang mudah sekali terserang hama penyakit, sehingga dapat mengurangi produksi kayu yang dihasilkan serta ancaman bahaya kebakaran, seperti yang terjadi pada pertengahan tahun 1997 hingga akhir 1998 yang telah menyebabkan rusak dan hilangnya potensi jutaan meter kubik kayu siap panen di dalam kawasan.

Berdasarkan hal tersebut di atas, maka perlu kiranya dicari alternatif  bahan baku lignoselulosa lainnya yang dapat menggantikan atau paling tidak dapat menjadi bahan baku penunjang produksi pulp dan kertas. Salah satu sumber ligneselulosa yang didapat berasal dari pelepah kelapa sawit yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pulp dan kertas.

Kertas telah menjadi bagian penting yang tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia dari waktu ke waktu. Seiring dengan meningkatnya pertumbuhan manusia maka menyebabkan angka kebutuhan akan penggunaan kertas juga semakin meningkat. Namun saat ini industri pembuatan kertas menggunakan kayu hutan sebagai bahan baku terbesar untuk pembuatan kertas, hal tersebut dapat membahayakan lingkungan jika semua kayu digunakan untuk pembuatan kertas. Sehingga dibutuhkan alternatif lain sebagai bahan baku pembuatan kertas dari sektor non kayu (A.Rodriguez, 2008).

Pelepah kelapa sawit menjadi salah satu limbah pertanian yang berpotensi untuk menjadi bahan baku pembuatan kertas. Selama ini limbah pelepah kelapa sawit belum di gunakan secara maksimal. Pelepah kelapa sawit hanya dimanfatkan untuk pengeras jalanan di pabrik dan abunya dijadikan sebagai pupuk. (Kleinert,T.N, 1974). Namun menurut penelitian yang sudah ada kandungan selulosa yang tinggi dalam pelepah kelapa sawit 56.03% hal itu menjadi indikator penting sebagai bahan baku dalam proses pembuatan kertas. (Khalil et al, 2008)

Proses dalam industri pulp dan kertas kebanyakan adalah menggunakan proses kimia, yaitu proses soda, sulfat (kraft), sulfit, dan organosolv. Pada saat ini proses yang paling sering digunakan adalah proses Kraft, namun proses ini berdampak buruk bagi lingkungan karena menghasilkan limbah yang tidak ramah lingkungan. Maka dari itu perlu di kembangkan proses pembuatan kertas yang ramah lingkungan.

Organosolv merupakan salah proses pembuatan kertas dengan menggunkan pelarut organik. Prinsipnya berdasarkan fraksional biomassa menjadi komponen utama penyusunnya (selulosa, hemiselulosa, dan lignin) tanpa banyak merusak dan mengubahnya dan dapat juga diolah lebih lanjut menjadi produk yang dapat dipaparkan. Kelebihan dari proses oraganosolv dibandingkan dengan yang lain adalah berdampak baik bagi lingkungan dimana tidak menimbulkan pencemaran seperti gas-gas yang disebabkan oleh belerang, dan pelarut organik bekas dapat digunakan kembali setelah dimurnikan terlebih dahulu. Serta memiliki produk samping yang memiliki daya jual yang berupa glukosa, heksosa, fulfural, adhesive, serta bahan kimia lainnya (Jalaluddin, 2005).

Proses organik yang dipilih pada proses ini adalah proses asam asetat. Proses ini memiliki beberapa keistimewaan diantaranya mudah dalam pengoperasian (baik pada temperature tinggi maupun rendah), selektifitas dalam mempertahankan selulosa, formula non sulfur, dan kemungkinan daur ulang mudah dengan beberapa bahan kimia organik (Sahin dan Young, 2008).  Asam asetat juga merupakan salah satu asam organik pertama yang digunakan untuk delignifikasi bahan baku lignoselulosa dalam penelitian laboratorium (Sahin dan Young, 2008). Ini telah diterapkan untuk kayu keras dan kayu lunak , bahkan untuk bahan non - kayu, dengan mengunakan katalis menggunakan HCl (metode Acetosolv) dan tanpa non -katalis (metode Acetocell ) ( Ligero et al . , 2007) .

1.2.1        Selulosa

Selulosa merupakan komponen yang tidak asing lagi bagi manusia, misalnya kapas mengandung unsur selulosa sampai 99%. Kertas tulis halus juga mengandung sebagian besar selulosa yang dibuat dari fraksi kayu.

Selulosa dibuat langsung dari unit-unit glukosa dimana pohon mengangkut glukosa ke pusat-pusat pengolahan yang terletak pada bagian batang. Dalam suatu proses yang kompleks, glukosa mengalami perubahan-perubahan (modifikasi secara kimia) dengan dipindahkan satu molekul air dari setiap unit dan terbentuklah suatu anhydride (C₆H₁₂O₆). Unit – unit glukosa kemudian saling bersambungan ujung-ujungnya membentuk polimer berantai panjang yaitu (C₆H₁₂O₆)_n, (n adalah 500 -10000).

Selulosa tedapat dalam tanaman sebagai komponen penyusun dinding sel. Adapun sifat – sifat dari selulosa adalah sebagai berikut:

1.      Tidak berwarna

2.      Tidak larut dalam air, alkalis dan asam encer

3.      Larut dalam NaOH

4.      Hidrolisa yang sempurna dalam suasana asam menghasilkan glukosa

5.      Hidrolisa tidak sempurna menghasilkan maltosa

1.2.2        Hemiselulosa

Glukosa adalah gula yang terpenting yang dihasilkan oleh fotosintesis. Gula – gula lain dengan 6- karbon seperti galaktosa dan manosa serta gula dengan 5- karbon seperti xilasa dan arabinosa juga diproduksi dalam daun. Gula- gula ini bersama gula lain (glukosa) dipergunakan untuk mesintesa polimer-polimer dengan berat molekul yang relatif rendah (disebut dengan selulosa).

Hemiselulosa merupakan suatu polimer dengan rantai pendek bercabang. Struktur dan monomer penyusunnya berbeda-beda untuk setiap tumbuhan. Polisakarida dalam hemiselulosa belum dapat dipisahkan dengan jelas. Kesulitan dalam pemisahan timbul bukan hanya disebabkan oleh adanya perbedaan jenis molekul, tapi juga disebabkan oleh perbedaan derajat polimerisasi tiap jenis molekul. Meskipun demikian hemiselulosa memiliki beberapa sifat yang umum. Hemiselulosa dapat larut dalam alkali dan lebih mudah dihidrolisa oleh asam jika dibandingkan dengan selulosa.

  

1.2.3 Lignin

Lignin adalah polimer yang komplek dengan berat molekul yang tinggi dan tersusun atas unit–unit fenil propan. Meskipun tersusun atas karbon, hydrogen dan oksigen tetapi lignin bukanlah suatu karbohidrat. Lignin terdapat diantara sel-sel, yang berfungsi sebagai pengikat. Untuk mengikat sel secara bersama–sama. Dalam dinding sel, lignin sangat erat hubungannya dengan selulosa yang mempunyai fungsi untuk memberikan kekuatan pada sel.

Lignin tidak dapat larut dalam air dan asam mineral. Pada struktur jaringan tumbuhan, lignin berkaitan dengan selulosa dan hemiselulosa. Hal ini menyebabkan timbulnya hambatan pada proses hidrolisis selulosa oleh asam atau enzim. Adanya hambatan ini menyebabkan perlunya dilakukan perlakuan pendahuluan untuk memisahkan lignin dari selulosa.

Pada industri pulp dan kertas, lignin yang terdapat pada bahan baku kayu harus segera dipisahkan karena kehadiran lignin menyebabkan kertas yang dihasilkan akan memiliki kualitas yang rendah. Proses pemisahan ini dapat dilakukan dengan tiga macam cara yaitu proses mekanik, kimia dan semi kimia.

Proses pulping yang banyak digunakan adalah proses kimia. Proses ini merupakan proses pemasakan kayu dengan bahan-bahan kimia sehingga lignin dan bahan-bahan pengatur lainnya dapat dihilangkan sebanyak mungkin dari serat-serat selulosa.

1.3 Penggunaan Produk

            Penggunaan kertas telah merambat ke berbagai segi kehidupan manusia. Berdasarkan pemanfaatannya, kertas terbagi menjadi kertas budaya, industri dan konsumsi. Kertas budaya merupakan produk kertas yang dipakai dalam dunia tulis-cetak dan semacamnya. Sedangkan kertas industri banyak digunakan dalam hal pengemasan dan pengepakan. Kertas konsumsi sendiri merupakan produk kertas yang memang penggunaanya untuk konsumsi rumah tangga atau industri seperti kertas tisu, sigaret dan lain sebagainya, umumnya produk kertas memang dirancang menjadi barang sekali pakai dan buang seperti tisu, gelas dan piring kertas atau sebagainya, dan ini yang membuat volum limbah kertas pun menjadi tinggi.

1.4  Kapasitas Pabrik

            Direncanakan mendirikan pabrik pulp pada tahun 2020. Dari hasil regresi data ekspor, import, produksi dan konsumsi pulp pada tahun 2005-2011 didapatkan data-data untuk perkiraan tahun 2020 adalah sebagai berikut :

Impor                          = 272.965.800 kg                                = 272.965 ton

Ekspor                         = 172.114.001 kg                                = 172.114 ton

Produksi                      = 35.420.754.865 kg                           =  35.420.754 ton

Konsumsi                    = (impor + produksi) – ekspor

= (272.965 + 35.420.754) ton – 172.114 ton

= 35.521.606 ton

Dengan asumsi adanya pabrik pulp lain yang masih beroperasi dan jumlah bahan baku yang tersedia, maka kapasitas pabrik baru yang akan beroperasi adalah 0,17% dari total peluang yang ada, sehingga didapat:

Kapasitas produksi      = 0, 17% x 35.521.606 ton

= 60.000 ton / tahun

Masa kerja dalam satu tahun dianggap 330 hari kerja. Direncanakan membuat pabrik pulp dari ampas tebu dengan kapasitas 60.000 ton / tahun.

1.5  Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk

            Bahan baku yang direncanakan akan dipakai pada pabrik pulp ini adalah pelepah kelapa sawit.

 1.5.1  Sifat Pelepah Kelapa Sawit

1.5.2  Karakteristik Pulp

            Pulp mempunyai kadar air berkisar 5 – 6% dan mempunyai sifat yang tidak larut dalam air dan pelarut organik.

            Sifat fisik dan kimia dari pulp adalah sebagai berikut:

1.      Derajat polimerisasi     :                       1000

2.      Berat molekul              :                       Dp * 162

3.      Spesifik gravity           :                       1,55

4.      Spesifik heat               :                       0,33 kal/gr C

5.      Kadar selulosa             :                       94%

6.      Mengembang dalam    :                       Larutan NaOH

7.      Larut dalam                 :                       reagent schweitzer

8.      Kandungan air                        :                       6%

1.6  Tujuan Rancangan

            Tujuan rancangan pabrik ini adalah untuk memproduksi pulp skala pabrik melalui proses kimia dan untuk menanggulangi impor kertas. Dengan demikian arah pembangunan industri yakni memajukan kemandirian perekonomian dapat diwujudkan. Adapun tujuan lainnya dapat diperoleh dari pembangunan pabrik ini antara lain yaitu:

·         Mengoptimalkan pemanfaatan limbah pertanian secara produktif

·         Membantu pemerintah dalam upaya meningkatkan produksi non migas

·         Menambah pendapatan negara berupa pajak penghasilan

·         Pengolahan hasil limbah pertanian menjadi hasil industri yang mempunyai nilai lebih dan ekonomis

·         Membuka lapangan pekerjaan baru bagi masyarakat sekitarnya dan meningkatkan kesejahteraan masyarakat