TUgas Limbah

Minimisasi Limbah Cair Industri Pulp dan Kertas dengan

Substitusi Bahan dan Modifikasi Peralatan

APAKAH LIMBAH CAIR INDUSTRI PULP DAN KERTAS?

Air limbah adalah kotoran yang berasal dari masyarakat dan rumah tangga dan juga berasal dari industri, air tanah, air permukaan, serta buangan lainnya. Bahan buangan yang dihasilkan dari kegiatan industri dapat menimbulkan dampak yang merugikan bagi lingkungan yang selanjutnya akan mengganggu atau mempengaruhi kehidupan masyarakat itu sendiri.

Limbah cair industri pulp dan kertas merupakan limbah yang dihasilkan dalam proses pembuatan pulp untuk kertas. Kebanyakan berasal dari proses bleaching dan washing. Hal ini dikarenakan adanya penggunaan bahan kimia bersama air yang pada akhirnya menjadi air buangan yang dapat mencemari lingkungan. Selain itu adanya kandungan serat yang ikut terbuang dalam limbah cair. Berikut ini akan dibahas mengenai upaya minimisasi limbah cair yang dihasilkan dari proses pembuatan pulp.

PROSES PEMBUATAN PULP

Proses pembuatan pulp dan kertas salah satunya dengan proses kimia menggunakan sodium sulfat (kraft process). Bahan baku utama yang digunakan adalah serat yang berasal dari tanaman (dengan kandungan utama berupa selulosa). Kraft pulp biasanya berwarna gelap dan umumnya diputihkan dengan senyawa klorin. Proses pembuatan pulp umumnya dibagi dalam beberapa

tahapan yang akan dijelaskan sebagai 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 sebagai bahan dasar mengandung beberapa komponen antara lain :

- Selulosa, tersusun atas molekul glukosa rantai lurus dan panjang yang merupakan komponen yang paling disukai dalam pembuatan kertas karena panjang, kuat.

- Hemiselulosa, tersusun atas glukosa rantai pendek dan bercabang. Hemiselulosa lebih mudah larut dalam air dan biasanya dihilangkan dalam proses pulping.

- Lignin, adalah jaringan polimer fenolik tiga dimensi yang berfungsi merekatkan serat selulosa sehingga menjadi kaku. Pulping kimia dan proses pemutihan akan menghilangkan lignin tanpa mengurangi serat selusosa secara signifikan

- Ekstraktif, meliputi hormon tumbuhan, resin, asam lemak dan unsur lain.

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(chip), kemudian dicuci dan disaring untuk menghilangkan debu yang melekat.

c. Proses Pemasakan chip menjadi pulp

Chip dimasak dalam tabung bertekanan yang disebut digester pada suhu 70-80°C kemudian ditambahkan zat kimia sebagai larutan pemasak. Pembuatan pulp dengan proses kraft menggunakan larutan pemasak (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. Brownstock diambil dari dasar digester tabung untuk dilanjutkan dengan pencucian. 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.

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. Tujuan pengurangan lignin agar 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 dengan tujuan menghilangkan lignin tanpa merusak selulosa. Bleaching dilakukan dengan mengalirkan gas Cl₂ atau Ca(ClO)_2. Hasil proses bleaching adalah pulp yang berwarna putih.

SUMBER DAN JENIS LIMBAH LIMBAH CAIR

Limbah cair yang dihasilkan dari proses pembuatan pulp yang dapat mencemari lingkungan antara lain:
- Padatan tersuspensi yang terdiri dari partikel kayu, serat, debu dan sejenisnya
- Senyawa organik koloid terlarut serat hemisellulosa, gula, lignin, alkohol, terpentin,

zat pengurai serat, perekat pati dan zat sintetis yang menghasilkan BOD tinggi.
- Limbah cair berwarna pekat yang berasal dari lignin dan pewarna kertas
- Bahan anorganik terlarut seperti NaOH, Na₂SO₄, klorin dan lain-lain
- Limbah panas
- Mikroorganisme seperti golongan bakteri coliform

UPAYA MINIMISASI PENANGANAN LIMBAH CAIR

a.Substitusi bahan pemutih

Bahan pemutih yang paling banyak digunakan adalah bahan yang mengandung klorin antara lain :

1. Elemental klorin (Cl) merupakan bahan pemutih yang efektif. Jika ikatan lignin dipecah , atom klorin akan ditambahkan kepada hasil degradasi lignin , sehingga

Menghasilkan jumlah materi organik terklorinasi.

2. Klorin dioksida (ClO₂) adalah zat kimia yang sangat selektif yang dapat menghilangkan lignin dan memutihkan. Senyawa ini mengoksidasi lignin, tetapi tidak menambah atom klor ke fragmen lignin, tetapi sejumlah kecil elemental klorin dan senyawa klorin lainnya akan terbentuk selama proses pemutihan dengan klorin dioksida, sehingga tetap akan dihasilkan senyawa organik terklorinasi.
Klorin dan klorin dioksida bekerja dengan baik pada kondisi asam dengan pH antara 1,5 – 4. Setelah proses pemutihan selesai, pulp dicuci untuk menghilangkan lignin 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

Bahan pemutih alternatif yang dapat menggantikan fungsi klorin dalam proses pemutihan (bleaching) dalam pembuatan kertas adalah :
1. Ozon (O₃) merupakan agen delignifikasi yang efektif untuk memutihkan kertas. Ozon belum digunakan di masa lalu karena selektivitasnya belum terbukti. Ozon

dapat memecah serat selulosa dan lignin.

2. Oksigen (O₂) adalah bahan kimia yang murah, sangat efektif menghilangkan lignin dan biasanya digunakan dalam proses pemutihan. Oksigen memiliki tingkat

selektivitas menengah.

3. 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.

4. Hidrogen peroksida (H₂O₂) umumnya digunakan untuk memutihkan pulp pada urutan akhir dalam tahapan pemutihan untuk menghindari berkurangnya tingkat

keputihan kertas.

5. 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.

Penggunaan 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 kembai. Penggantian bahan 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. Hanya limbah cair yang mengandung bahan anorganik dan logam berat yang selanjutnya akan diolah dalam Instalasi Pengolahan Limbah Cair (IPLC).

b.Modifikasi Peralatan

Modifikasi peralatan dilakukan dengan menambahkan pemasangan alat berupa disc filter sebelum proses pengolahan di dalam Instalasi Pengolahan Limbah Cair (IPLC). Air yang diolah adalah air yang berasal dari proses produksi sebelum masuk ke instalasi . Kadar serat dalam air sebelum dan setelah melewati disc filter, meliputi:

- white water, artinya air yang mengandung serat yang berasal dari proses produksi

- sweetener, artinya serat pancingan yang berfungsi sebagai prefilter

- cloudy filtrate, artinya filtrat yang akan dibuang sebagai air limbah

- clear filtrate, artinya filtrat dengan kadar serat yang lebih rendah daripada cloudy

- filtrate, yang airnya dapat dimanfaatkan kembali sebagai air proses

- filtered stock, artinya serat yang berhasil disaring oleh disc filter dan dapat

dimanfaatkan kembali sebagai bahan baku.

Adanya pemasangan disc filter dapat berfungsi mengurangi kadar serat dalam air yang akan dibuang. Selain itu manfaat yang diperoleh adalah recovery serat yang bisa digunakan kembali sebagai bahan baku pulp. Disc filter diatur kecepatan putarnya dengan kecepatan putaran 0,2 rpm. Bukaan valve sweetener sekitar 20 hingga 25%.

Referensi:

Masduqi, Ali dan Wardhani, Suciningtias ,Minimisasi Limbah pada Industri Pulp dan Kertas, Prosiding Seminar Nasional Kimia Lingkungan VII, 2005.

Rini,Daru Setyo. Minimasi Limbah dalam Industri Pulp dan Kertas, Lembaga Kajian Ekologi dan Konservasi Lahan Basah, Jakarta, 2002.

Sugiharto, Dasar – Dasar Pengelolaan Air Limbah, UI, Jakarta, 1987.