TUGAS PROSES INDUSTRI KIMIA “PROSES INDUSTRI PEMBUATAN PULP DAN KERTAS” Disusun oleh : Christyowati Primi Sagita 21030113130142 M. Akhsanil Auladi 21030113130141 Merreta Noorenza Biutty 21030113120047 Ricky Kurniawan 21030113130147 Piontek Benedictus Brandon 21030113120039
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
TUGAS PROSES INDUSTRI KIMIA
“PROSES INDUSTRI PEMBUATAN PULP DAN KERTAS”
Disusun oleh :
Christyowati Primi Sagita 21030113130142
M. Akhsanil Auladi 21030113130141
Merreta Noorenza Biutty 21030113120047
Ricky Kurniawan 21030113130147
Piontek Benedictus Brandon 21030113120039
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO
2014
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kertas merupakan suatu komponen penting dalam peradaban dunia. Kertas
merupakan banyak dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, baik untuk mencetak, untuk
menulis, untuk melukis dan kini juga banyak yang digunakan sebagai pembersih
(tissue). Kertas telah terkenal sejak abad kedua sebelum masehi. Kertas pertama kali
dibuat oleh orang Tionghoa dari kulit pohon murbey dan bambu, kemudian setelah
kertas banyak diminati masyarakat, bahan kertas beralih ke kapas dan linen. Kira-kira
seratus lima puluh tahun yang lalu, Frieddrich Gottlob Keller, seorang pekerja Jerman
menghasilkan pulp kayu mekanis pertama dengan cara yang sederhana yaitu dengan
menumbuk balok-balok kayu sehingga seratnya terpisah-pisah. Kertas dari bahan baku
kayu, pertama kali dibuat dengan cara mencetak pulp kayu temuan Frieddrich Gottlob
Keller menjadi lapisan-lapisan kertas. Proses kayu tumbuk ini tersebar ke seluruh dunia
sebagai proses pembuatan kertas yang paling baik saat itu. Namun pada saat ini proses
pembuatan kertas yang paling mutakhir adalah berasal dari pulp hasil proses dengan
memanfaatkan bahan kimia.
Pulp dan kertas yang diproduksi dari bahan baku yang mengandung selulosa fiber
seperti kayu pada umumnya, kertas daur ulang, dan limbah pertanian. Di negara-negara
berkembang, sekitar 60 % dari selulosa fiber berasal dari bahan baku nonwood (bukan
kayu) seperti ampas tebu, jerami, bambu, alang-alang, dan rami. Pabrik pulp dan pabrik
kertas dapat berdiri secara terpisah atau sebagai satu kesatuan operasi terpadu. Pabrik
terpadu salah satunya melakukan pembuatan bubur kertas (pulp) di tempat. Sedangkan
pabrik yang tidak terintegrasi tidak memiliki kapasitas untuk pulping tetapi harus
membawa pulp pabrik dari sumber luar. Sarjana teknik kimia mempunyai peranan
penting dalam mengolah kayu menjadi pulp dan kertas didalam proses industrinya.
1.2 Tujuan
a. Mengetahui sejarah perkembangan kertas
b. Mengetahui bahan baku dalam pembuatan pulp dan kertas
c. Mengetahui kegunaan dan spesifikasi produk
d. Mendeskripsikan proses pembuatan pulp dan kertas
e. Memahami block diagram proses pembuatan pulp dan kertas
f. Memahami flowsheet proses pembuatan pulp dan kertas.
1
BAB II
ISI
2.1 Sejarah kertas
Kertas ditemukan oleh Tsai Lun dari bahan bambu yang mudah didapat di seantero
China selama Dinasti Han pada tahun 101 Masehi dan menyebar ke barat melalui Jalan
Sutra. Penemuan ini akhirnya menyebar ke Jepang dan Korea seiring menyebarnya
bangsa-bangsa China ke timur dan berkembangnya peradaban di kawasan itu meskipun
pada awalnya cara pembuatan kertas merupakan hal yang sangat rahasia.
Di tahun 1799, seorang Prancis bernama Nicholas Louis Robert menemukan proses
untuk membuat lembaran-lembaran kertas dalam satu wire screen yang bergerak,
dengan melalui perbaikan-perbaikan alat ini kini dikenal sebagai mesin Fourdrinier.
Penemuan mesin silinder oleh John Dickinson di tahun 1809 telah menyebabkan
meningkatnya penggunaan mesin Fourdrinier dalam pembuatan kertas-kertas tipis.
Tahun 1826, steam cylinder untuk pertama kalinya digunakan dalam pengeringan dan
pada tahun 1927 Amerika Serikat mulai menggunakan mesin Fourdrinier.
Peningkatan produksi oleh mesin Fourdrinier dan mesin silinder telah
menyebabkan meningkatnya kebutuhan bahan baku kain bekas yang makin lama makin
berkurang. Tahun 1814, Friedrich Gottlob Keller menemukan proses mekanik
pembuatan pulp dari kayu, tapi kualitas kertas yang dihasilkan masih rendah. Sekitar
tahun 1853-1854, Charles Watt dan Hugh Burgess mengembangkan pembuatan kertas
dengan menggunakan proses soda. Tahun 1857, seorang kimiawan dari Amerika
bernama Benjamin Chew Tilghman mendapatkan British Patent untuk proses sulfit.
Pulp yang dihasilkan dari proses sulfit ini bagus dan siap diputihkan. Proses kraft
dihasilkan dari eksperimen dasar oleh Carl Dahl pada tahun 1884 di Danzig. Proses ini
biasa disebut proses sulfat, karena Na2SO4 digunakan sebagai make-up kimia untuk sisa
larutan pemasak. (M.Piraga, 2010)
2.2 Bahan Baku Pembuatan Pulp dan Kertas
Dalam pembuatan pulp dan kertas, bahan baku yang digunakan adalah bahan baku
yang mengandung selulosa. Selulosa adalah salah satu bentuk polisakarida dengan
rumus molekul (C6H10O5)n yang berupa serat dan berwarna putih dengan jumlah n yaitu
dari 250-1500. Selulosa memiliki rumus bangun seperti pada Gambar 1 berikut ini.
2
Gambar 1. Rumus bangun selulosa (C6H10O5)n (Zulfikar, 2008)
Berdasarkan kelarutannya dalam NaOH 17,5 %, selulosa dibagi menjadi menjadi 3
jenis yaitu :
a. α- selulosa, tidak larut dalam pelarut tersebut pada 200C.
b. β- selulosa, larut dan mengendap lagi bila ditambahkan asam.
c. γ- selulosa, larut dan mengendap bila ditambah alkohol.
Dari ketiga jenis selulosa diatas, yang digunakan dalam proses pembuatan pulp dan
kertas adalah jenis α- selulosa yang tidak larut, sedangkan jenis β- selulosa dan γ-
selulosa yang larut dikenal dengan nama hemiselulosa. Bahan baku yang mengandung
selulosa untuk menghasilkan pulp dan kertas dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu
tumbuh-tumbuhan berjenis kayu (wood) dan bukan kayu (non wood).
2.2.1 Tumbuhan Berjenis Kayu
Kayu merupakan salah satu tumbuhan yang memiliki kandungan selulosa
yang cukup tinggi yaitu 40-45%, sehingga kayu dapat digunakan sebagai bahan
baku pembuatan pulp dan kertas (Dumanauw, 1984). Jenis kayu yang digunakan
dalam proses pembuatan pulp dan kertas adalah sebagai berikut :
a. Kayu lunak (softwood), yaitu kayu dari tumbuhan konifer yang berdaun jarum
seperti Pinlis sp (tusam) dan Aganthis sp (dammar).
b. Kayu keras (hardwood), yaitu kayu dari tumbuhan yang berdaun lebar dan
menggugurkan daunnya setiap tahun seperti Albazia falcatera, Euclyptus sp, dan
Antochehalus candabia.
Kayu lunak memiliki panjang dan kekasaran yang lebih besar sehingga dapat
memberi kekuatan pada kertas sedangkan kayu keras memiliki sifat yang lebih
halus dan kompak sehingga dapat menghasilkan permukaan kertas yang halus. Dari
kelebihan masing-masing sifat jenis 2 kayu tersebut, maka dalam pembuatan kertas
umumnya menggunakan campuran dari kayu lunak dan kayu keras untuk
menghasilkan kertas yang kuat dengan permukaan yang halus.
3
2.2.2 Tumbuhan Berjenis Bukan Kayu
Selain tumbuhan berkayu, beberapa jenis tumbuhan bukan kayu yang
mengandung serat selulosa juga dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan
pulp dan kertas. Serat selulosa tersebut dapat berasal dari kulit batang, daun,
tangkai, buah atau biji, bulu biji maupun rerumpunan. Berdasarkan sumber
seratnya, tumbuhan jenis bukan kayu dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
a. Serat kulit batang, yaitu fax, jule, hemo, rami kenaf, haramay.
b. Serat daun, yaitu manila, abaca, sisal, palm, nenas.
c. Serat bulu biji, yaitu kapas dan kapuk.
d. Serat rerumpunan, yaitu merang, jerami, baggase, bambu, jelaga.
2.2.3 Kualitas Bahan Baku
Pada proses pembuatan pulp, terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi
proses pengoperasian di dalam pabrik sehingga dapat menghasilkan pulp yang
diinginkan dan dapat diproses lebih lanjut menjadi kertas. Faktor-faktor yang
mempengaruhi tersebut dibagi menjadi 3, yaitu :
a. Chip Quality, yang dipengaruhi oleh :
i. Wood Related Variable, yang meliputi (1) wood species (jenis kayu) :
apakah jenis kayu softwood atau hardwood, (2) wood density (densitas
kayu) : yang mempengaruhi volume digester dalam meningkatkan
produksi pulp, dan (3) wood decay (kerusakan kayu) : seberapa cepat kayu
membusuk yang disebabkan oleh mikroorganisme.
ii. Process Related Variable, yang meliputi (1) chip size : seberapa tebal chip
dalam proses pulping,(2) chip bulk density : menentukan jumlah pulp yang
dapat masuk dan dinyatakan dalam kg/m3,dipengaruhi oleh wood density
dan chip size, (3) chip moisture : dapat digunakan untuk menghitung wood
input yang masuk ke dalam digester supaya konsentrasi liquor dan alkali
tetap konstan, normalnya dalam range 40%-50%, (4) bark (kulit kayu) dan
kontaminasi lainnya : merupakan komponen yang tidak diinginkan dalam
produksi pulp.
b. White Liquor Properties
White liquor merupakan bahan kimia pemasak dengan metode sulfat
(kraft cycle) dalam bentuk aqueous solution, dimana kandungannya terdiri
dari NaOH, Na2S, Na2SO4, Na2CO3. White liquor digunakan untuk
4
mengurangi kandungan lignin dalam digester dan juga untuk ekstraksi
selulosa. Digester yang digunakan adalah digester continue.
c. Cooking Control Variable
Variabel-variabel yang digunakan dalam cooking control antara lain :
i. Waktu dan temperature, berpengaruh pada reaksi delignifikasi, dimana
kenaikan temperature yang kecil dapat menyebabkan terjadi lebih
banyak reaksi delignifikasi.
ii. Alkali charge, efektifitas normal alkali charge memiliki nilai antara
10%-18% Na2O dalam drywood tergantung dari jenis kayu, kondisi
pemasakan, dan derajat delignifikasi yang dibutuhkan. Kelebihan alkali
dapat menyebabkan kenaikan angka delignifikasi, dan mengurangi yield.
iii. Liquor to wood ratio
Rasio normal liquor : wood yaitu 3 : 1 atau 5 : 1.
2.3 Kegunaan dan Spesifikasi Produk
Kertas merupakan benda yang mempunyai banyak kegunaannya dalam kehidupan
manusia sehari-hari. Salah satunya yaitu untuk menulis. Kertas telah mengalami
perkembangan zaman dari sejak ditemukan pertama kali pada peradaban Cina hingga
sekarang. Dengan seiring berkembangnya zaman, maka kegunaan kertas juga semakin
meningat. Beberapa spesifikasi kertas beserta kegunaannya menurut Techninal
Information Paper – “TIP 0404-36 Paper Grade Classifaction” adalah sebagai berikut.
a. Uncoated Groundwood
Kertas yang tidak mempunyai lapisan coating pigmen dan diproduksi
menggunakan pulp mekanis (mechanical pulps), bubur kertas yang diproduksi tanpa
proses kimiawi. Kurang lebih 80% kertas jenis ini adalah kertas koran (newsprint).
Gramatur (berat kertas dalam gram per satu meter persegi) adalah 24-75 g/m2, dengan
kertas koran dari 38 g/m2 to 52 g/m2. Disamping itu, jenis kertas lainnya adalah kertas
untuk direktori (seperti yellow page), computer paper, katalog, dan advertising
supplement (brosur sisipan yang umumnya dicetak dengan sistim rotogravure).
b. Coated Groundwood
Kertas jenis ini paling tidak mempunyai 10% pulp mekanis (umumnya 50-55%
groundwood) dengan sisanya menggunakan pulp kimia. Umumnya kertas ini
berwarna kekuningan karena banyak pulp mekanis dan mempunyai gramtur dari 45
5
g/m2 to 130 g/m2. Kertas ini umumnya ditemukan pada kegunaan kertas dengan mesin
cetak letterpress dan offset, seperti LWC (light weight coated – kertas yang
mempunyai lapisan coating rendah sekitar 7-10 gr/m2 dan kertas coated untuk
majalah.
c. Uncoated Woodfree
Kertas jenis ini mempunyai kandungan pulp mekanis lebih rendah dari 10%
umumnya bisa mencapai 0% dan tidak mempunyai lapisan coating pigmen sama
sekali. Kegunaan kertas ini termasuk office papers (formulir, kertas fotokopi, kertas
buku tulis, dan kertas amplop), kertas carbonless (NCR), dan kertas cetak atau anda
biasa sebut HVS untuk brosur, selebaran, iklan, dan bahkan kartu pos bila tebal. Jenis
kertas ini sering juga disebut printing, writing, and book papers (kertas cetak, tulis
dan buku).
d. Coated Woodfree
Jenis kertas ini juga mengandung kurang 10% pulp mekanis, tetapi mempunyai
lapisan coating pigmen baik dua sisi atau satu sisi. Gramatur kertas berkisar antara 70
gr/m2 dan 300 gr/m2. Art Paper umumnya mulai dari 70 gr/m2 sampai dengan 150
gr/m2, sementara Art Board mulai dari 170 gr/m2 sampai dengan 300 gr/m2. Kegunaan
paling umum adalah untuk majalah, buku, cetak commercial dengan mutu yang tinggi
dan mahal karena brightness yang relatif tinggi dibanding kertas uncoated
groundwood.
e. Kraft Paper
Kertas kraft, arti harfiahnya adalah kertas kuat, mempunyai 4 kegunaan utama:
(1). Kertas bungkus (wrapping) seperti untuk bungkus kertas plano, kertas bungkus