TUGAS PAPARAN

KIMIA DASAR

PROSES PEMBUATAN KERTAS

Disusun Oleh :

Muhammad Rezha Fahlevi

( A1C209233 )

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN IPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARMASIN

2009

Kertas

Selembar kertas

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.

Sejarah Kertas

Peradaban Mesir Kuno menyumbangkan papirus sebagai media tulis

menulis. Penggunaan papirus sebagai media tulis menulis ini digunakan pada

peradaban Mesir Kuno pada masa wangsa firaun kemudian menyebar ke seluruh

Timur Tengah sampai Romawi di Laut Tengah dan menyebar ke seantero Eropa,

meskipun penggunaan papirus masih dirasakan sangat mahal. Dari

kata papirus (papyrus) itulah dikenal sebagai paper dalam bahasa

Inggris, papier dalam bahasa Belanda, bahasa Jerman, bahasa Perancis misalnya

atau papel dalam bahasa Spanyol yang berarti kertas.

Tercatat dalam sejarah adalah peradaban Cina yang menyumbangkan kertas

bagi Dunia. Adalah Tsai Lun yang menemukan kertas dari bahan bambu yang

mudah didapat di seantero China pada tahun 101 Masehi. 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.

Pada akhirnya, teknik pembuatan kertas tersebut jatuh ketangan orang-

orang Arab pada masa Abbasiyah terutama setelah kalahnya pasukan Dinasti

Tang dalam Pertempuran Sungai Talas pada tahun 751 Masehi dimana para

tawanan-tawanan perang mengajarkan cara pembuatan kertas kepada orang-orang

Arab sehingga pada zaman Abbasiyah, muncullah pusat-pusat industri kertas baik

di Baghdad maupun Samarkand dan kota-kota industri lainnya, kemudian

menyebar ke Italia dan India lalu Eropa khususnya setelah Perang Salib dan

jatuhnyaGrenada dari bangsa Moor ke tangan orang-orang Spanyol serta ke

seluruh dunia.

Pembuatan kertas

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.

Bahan baku yang digunakan untuk membuat kertas ialah bahan-bahan

yang mengandung banyak selulosa, seperti bambu, kayu, jerami, merang, dan

lain-lain.

Pembuatan kertas dari bahan baku dapat dibagi menjadi dua tahap, yaitu:

1. Pembuatan pulp

2. Pembuatan kertas dari pulp

Ada 3 macam proses pembuatan pulp, yaitu:

1. Proses mekanis

2. Proses semi-kimia

3. Proses kimia

Pada proses mekanis tidak digunakan bahan-bahan kimia. Bahan baku

digiling dengan mesin sehingga selulosa terpisah dari

zat-zat lain.

 

Pada proses semi-kimia dilakukan seperti proses mekanis, tetapi dibantu

dengan bahan kimia untuk lebih melunakkan, sehingga

serat-serat selulosa mudah terpisah dan tidak rusak.

 

Pada proses kimia bahan baku dimasak dengan bahan kimia tertentu

untuk mengllilangkan zat lain yang tidak perlu dari

serat-serat selulosa. Dengan proses ini, dapat diperoleh

selulosa yang murni dan tidak rusak.

Ada 2 metoda pembuatan pulp dengan proses kimia, yaitu:

a. Metoda proses basa

Termasuk di sini adalah:

- proses soda

- proses sulfat

b. Metoda proses asam

Yang termasuk proses asam adalah proses sulfit

Proses Basa

Bahan baku yang telah dipotong kecil-kecil dengan mesin pemotong, dimasukkan

dalam sebuah bejana yang disebut "digester."

Dalam larutan tersebut dimasukkan larutan pemasak:

- NaOH 7%, untuk proses soda

- NaOH, Na2S dan Na2CO3 untuk proses sulfat

Pemasakan ini berguna untuk memisahkan selulosa dari zat-zat yang lain.

Reaksi sebenarnya rumit sekali, tetapi secara sederhana dapat ditulis:

       Larutan pemasak

Kayu ———————————> pulp (selulosa) + senyawa-senyawa alkohol +

senyawa-senyawa asam + merkaptan + zat-zat pengotor lainnya.

Kemudian campuran yang selesai dimasak tersebut dimasukkan ke dalam

mesin pemisah pulp dan disaring. Pulp kasar dapat digunakan untuk membuat

karton dan pulp halus yang warnanya masih coklat harus dikelantang

(diputihkan/dipucatkan). Pemucatan dilakukan dengan menggunakan Kaporit atau

Natrium hipoklorit. Perlu diperhatikan bahwa, bahan-bahan kimia yang sudah

terpakai tidak dibuang, tetapi diolah kembali untuk dipakai lagi. Hal ini berarti

menghemat biaya dan mencegah pencemaran lingkungan

Reaksi kimia yang penting dalam pengolahan kembali sisa larutan tersebut

adalah :

Na2SO4 + 2 C ———————————> Na2S + 2 CO2

Na2CO3 + Ca(OH)2 ———————————> 2 NaOH + CaCO3

Proses Asam

Secara garis besar, proses sulfit dilakukan melalui tahap-tahap yang sama dengan

proses basa. tetapi larutan yang digunakan adalah:

SO2, Ca(HSO3)2 dan Mg(HS03)2

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

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

bagas dan lain-lain

b. 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

a. Efluen dari proses persiapan kayu berasal dari air bilasan kayu yang

mengandung partikel halus batang kayu dan padatan terlarut.

b.  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 kimia

3. cara semi kimia

Proses Pembuatan Pulp dengan Cara Kimia

Input

Alat            :

a. Tabung bertekanan yang disebut digester

Bahan        :

a. Larutan putih (white liquor), yaitu larutan campuran sodium hidroksida

dan sodium sulfida

b. Air

c. 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

a. Pulp

b. Air

Process

Pencucian pulp dilakukan mengikuti masing-masing proses.

Output

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

proses selesai.

b. Efisiensi pencucian diukur berdasarkan tingkat kebersihan bubur kertas

dan jumlah air yang digunakan untuk mencapai tingkat kebersihan

tersebut.

5. Menyuling (Refining)

Input

Alat           :

a. Piringan yang berputar

b. Pemotong

Bahan        :

a. Pulp

Process

a. Pulp melewati slot dalam piringan yang berputar untuk memisahkan

gumpalan selulosa menjadi serat dan mempersiapkan pulp untuk proses

pembuatan kertas.

b. Serat dipotong dengan panjang yang seragam dan diperlakukan untuk

memperbaiki ikatan dan kekuatan produk akhir kertas.

Output

a. Serat

b. 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            :

a. Reaktor pemanas

Bahan        :

a. Pulp (brownstock)

b. Oksigen

c. 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

a.    Pulp

b.  Chlorine dioxide (ClO2)

c.  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 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

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 H2

Klorin 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

a.  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.

a. Dalam jumlah sedikit saja dioksin sudah sangat berbahaya, apalagi bila

dalam jumlah besar maka dioksin akan bersifat karsinogenik

(menyebabkan kanker).

b. Konsentrasi lebih tinggi lagi akan menyebabkan penyakit

kulit chloracne (jerawat yang parah disertai dengan erupsi kulit dan

kista).

c. Dioksin juga akan menyebabkan penurunan hormon reproduksi pria

hingga 50% dan menyebabkan kanker prostat dan kanker testis.

d. 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            :

a. Mesin pembuat kertas

b. Penggulung (roller)

Bahan        :

a. 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.

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

DAFTAR PUSTAKA

Http://Proses.wikipedia.com