6/19/2014 - forda-mof.org filepadi, bambu, tandan kosong kelapa sawit, pelepah nipah,
TRANSCRIPT
6/19/2014
1
KEMENTERIAN KEHUTANAN
BADAN PENELITIAN & PENGEMBANGAN KEHUTANAN
PUSAT PENELITIAN & PENGEMBANGAN KETEKNIKAN KEHUTANAN DAN
PENGOLAHAN HASIL HUTAN
JOGYAKARTA 2014
ORASI PURNA TUGAS PENELITI UTAMA
CAPAIAN HASIL LITBANG
BIDANG PENGOLAHAN HASIL HUTAN
TEKNOLOGI PENGOLAHAN BAHAN BERSERAT LIGNO-SELULOSA
MENJADI PULP & PRODUK TURUNANNYA BERINDIKASI RAMAH
LINGKUNGAN, HEMAT ENERGI & IKUT MELESTARIKAN SUMBER
DAYA ALAM
STATUS & MASA DEPAN DI INDONESIA
HAN ROLIADI
SISTEMATIKA ISI
A. PERJALANAN KARIER MENCAPAI
JENJANG PENELITI UTAMA / IVE & HAL-HAL
TERKAIT
B. REVIEW HASIL LITBANG
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
D. HAL-HAL YANG HARUS DISEMPURNAKAN
& DITERUSKAN
E. HARAPAN PADA GENERASI SEKARANG
& YANG AKAN DATANG
UCAPAN TERIMA KASIH
6/19/2014
2
A. PERJALANAN KARIER
MENCAPAI JENJANG PENELITI
UTAMA / IVE & HAL-HAL TERKAIT
No Jabatan Fungsional Jabatan Fungsional
1 Juli 1973- Juli 1976 Tenaga Honorer
2 Juli 1976 – September 1980 Calon Peneliti
3 1 September 1980 s/d 10 Januari
1983
Asisten Peneliti
4 10 Januari 1983 s/d 1 Mei 1992 Asisten Peneliti Muda
5 1 Mei 1992 s/d 1 Januari 2000 Ajun Peneliti Muda
6 1 Januari 2000 s/d 1 April 2003 Ajun Peneliti Madya
7 1 April 2003 s/d 1 Januari 2005 Peneliti Muda
8 1 Januari 2005 s/d 30 Nopember
2006
Peneliti Madya
9 30 Nopember 2006 s/d 1 Agustus
2009
Peneliti Madya Gol. IV/C
10 1 Agustus 2009 s/d 1 Agustus 2012 Peneliti Utama Gol. IV/D
11 1 Agustus 2012 s/d sekarang Peneliti Utama Gol IV/E
A. Perjalanan - Riwayat Jabatan Fungsionil
6/19/2014
3
A. Perjalanan - Riwayat Kepangkatan Golongan
No Kepangkatan Golongan Golongan Kepangkatan
1 1 Juli 1973 s/d 1 Juli 1976 Tenaga Honorer
2 1 Juli 1976 s/d 1 Maret 1977 CPNS / III-A
3 1 Maret 1977 s/d 1 April 1980 Penata Muda
4 1 April 1980 s/d 1 April 1988 Penata Muda Tkt – I
5 1 April 1988 s/d 1 Oktober 2001 Penata III / C
6 1 Januari 1994 s/d 31 Agustus 1997 Graduate Research Assistant
pada Louisiana State University,
Baton Rouge, LA (USA)
7 1 Oktober 2001 s/d 10 Juni 2004 Penata Tkt – I
8 10 Juni 2004 s/d 1 April 2006 Pembina / IV A
9 1 April 2006 s/d 1 Desember 2006 Pembina / IV B
10 1 Desember 2006 s/d 1 Agustus
2009
Pembina / IV C
11 1 Agustus 2009 s/d 1 Agustus 2012 Pembina Utama Madya / IV D
12 1 Agustus 2012 s/d sekarang Pembina Utama / IV E
No Pendidikan Institusi Pendidikan / Lokasi Jurusan
1 SDN Kramatjati, Pasarebo, 1961 -
2 SLTP Kramatjati, Pasarebo, 1964 -
3 SLTA Kramatjati, Pasarebo, 1967 -Pasti Alam
4 S1 (IR.) Institut Pertanian Bogor, Fakultas
Mekanisasi & Teknologi Hasil
Pertanian (Fateta), Bogor
(1968 – 1974)
-Teknologi Kayu
dan Bahan Serat
5a S2 (MS) Institut Pertanian Bogor
Fakultas Pasca Sarjana, Bogor
(1978 – 1981)
-Statistika Terapan:
Bidang Teknologi Hasil
Hutan
5b S2 (M.Sc) University of Washington /
University of Minnesota, USA
(1984 – 1992)
-Pulp & Paper
Science / Wood
Chemistry
6 S3 (Ph.D) Louisiana State University /
Colorado State University, USA
(1994 – 1997)
-Wood Science &
Technology
A. Perjalanan - Riwayat Pendidikan
6/19/2014
4
B. REVIEW HASIL LITBANG
B. REVIEW
-Teknologi pengolahan bahan berserat ligno-selulosa
menghasilkan pulp (bahan ½ jadi) bahan jadi: a.l.
kertas/karton, papan serat (insulation board, MDF,
hardboard), & turunan selulosa lain (dissolving pulp rayon/sutra tiruan, selulosa asetat, selulosa nitrat,
selulosa fosfat, carboxymethyl cellulose -Bahan berserat ligno-selulosa untuk pulp & produk
turunannya:
=Serat virgin: kayu (±90% ), non-kayu (ampas tebu, merang padi, bambu, tandan kosong kelapa sawit, pelepah nipah, serat abaka, rumput laut)
=Serat sekunder (kertas bekas) -Serat sintetis pesaing serat ligno-selulosa (karena proses pembentukannya alami) lama serat sintetis sifat terbarukan (renewability) ? & keramahan proses ?
6/19/2014
5
B. REVIEW
Definition:
-Pulp = Ensemble of separate & indvidual ligno-cellulosic fibers
-Ligno-cellulosic fiber stuffs = raw material for pulp wood & non-wood items (e.g. rice straws, bamboo, sugar-cane bagasse, empty-oil palm bunches, hemp (banana’s abaca fibers), sea weeds, sisal, waste paper, & sludge.
-Pulping = Process wood (or other ligno-cellulosic fiber stuffs) to be converted into separate fibrous mass (pulp) by rupturing the bond between fibers the bonding compounds predominantly lignin
-Chemical composition of wood & other ligno-cellulosic fiber stuffs:
=Fiber-cell constituents: i.e. cellulose, hemicellulose, & lignin
=Non-fiber constituents: e.g. extraneous compounds (resin,
exudate, fat/oils, volatile/essential oils, etc), ash (inorganic
elements)
B. REVIEW (Cont’d) Definition (continued):
-Pulp
Usually linked to paper/paperboard items (distinction between paper & paperboard as commonly adopted lay in their thickness & basis weight) thickness <0.3 mm & basis weight <224 g/m2 = paper &
thickness >0.3 mm & basis weight >224 g/m2 = paperboard
Actually: pulp = just half-finished products
Paper/paperboard = only one type of the several pulp-finished products
-Other pulp-finished products (also from the further pulp processing):
Fiberboard e.g. insulation stuffs, sheathing wall, sound-dampening wall, furniture, interior vehicles, & light-to-heavy structures, = insulation board, MDF (medium-density fiberboard) & hardboard
Dissolving pulp (high-purity cellulose stuff) for e.g.
=Rayon (artificial silk, derived from vegetation fibers) expected substitute for natural silk from animal fibers silk caterpillar
=Cellulose nitrate ingredient for explosives (gun, dynamite) & nail polisher ingredient
=Cellulose acetate for X-ray film, photography, plastics for dolls & other children toys
=Cellulose phosphate for fire/flame-inhibiting agent & textile ingredient
6/19/2014
6
B. REVIEW (Sambungan)
-Produksi & Konsumsi pulp/kertas/papan serat/produk turunan lain di Indonesia meningkat // tingkat kemajuan bangsa & pertambahan penduduk.
-Konsumsi pulp/kertas/karton/produk turunannya salah satu ukuran kemajuan bangsa (2013: USA = 324 kg/kapita; Canada = 250 kg, Japan = 242 kg, Singapore = 180 kg; Korea = 160 kg; Malaysia = 106 kg; Indonesia = 32.6 kg/kapita urutan ke 13)
-Suatu saat kebutuhan pulp/kertas/produk turunan lain Indonesia tidak dapat dipenuhi hasil olahan bahan serat konvensional (kayu hutan alam) krn potensi semakin langka & terbatas berakibat eksploitasi hutan berlebihan pembalakan liar degradasi hutan & kerusakan lingkungan usaha mengurangi ketergantungan pada bahan serat konvensional (e.g. kayu hutan alam) perlu diintrodusir bahan serat alterantif potensinya berlimpah & belum banyak dimanfaatkan
B. REVIEW (Sambungan) -Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku,
air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah
-Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan:
Pengolahan
menjadi
pulp/produk
turunannya
Pasokan
bahan berserat
ligno-selulosa =
2 ton (berat kering) =
±4 m3 (kayu) Bahan pembantu
-Air = 200-300 kiloliter
-Energi listrik = 400-1000 KWH
-Energi panas = 4-8 GJ
Limbah/Pencemaran
-Polusi udara (air pollution)
-Polusi aliran (stream pollution)
-Limbah padat (solid waste)
-Bising suara (noise pollution)
-Di Indonesia Bisa banyak menguras potensi sumber daya alam
-Pemecahan diperlukan Selain Introduksi bahan serat alternatif; perlu
pula: Modifikasi & teknologi yang ada; Dampak negatif minimal (ramah
lingkungan); Hemat energi; Ikut melestarikan sumber daya alam & Kualitas
produk pulp/turunannya tetap terjaga
Bahan kimia utama (e.g.
NaOH + Na2S) merubah
bahan serat pulp (tak
masalah bhn kimia bisa
didaur ulang)
6/19/2014
7
B. REVIEW (Sambungan)
Aspek Sifat Dasar
-Mencakup, a.l.
= Berat jenis, rendah, sedang, & tinggi
= Anatomi: kayu daun jarum, kayu daun lebar (dikotil), dan serat non-kayu (monokotil)
= Komposisi kimia: selulosa, hemiselulosa, lignin, & ekstraktif
= Dimensi serat (panjang, diameter serat, diameter lumen, tebal dinding serat) & nilai turunannya (bilangan Runkel, koef. fleksibilitas serat, kekakuan serat, daya tenun serat, perbandingan Muhlstep):
= Umur pohon terkait dengan porsi kayu muda (juvenille wood) dan kayu dewasa (mature wood)
Gambar: Struktur lapisan & distribusi senyawa kimia pada lapisan
sel kayu / bahan berserat ligno-selulosa lain
Prinsip pulping kayu / bahan berserat ligno-selulosa lain
menghancurkan/degradasi lignin secara
menyeluruh/parsial & secara bersamaan menyelamatkan fraksi
karbohidrat (e.g. selulosa & hemiselulosa hasil = pulp
B. REVIEW (Sambungan)
6/19/2014
8
(A)
(B)
(E)
(D) Figures:
-Cellulose’s straight chain polymer (A)
-Schematic molecular organization in
cellulose microfibril (B)
-Microscopic structure of cellulose (C)
-Hemicellulose’s branched & straight
chain heteropolymer (D)
-Chemical composition of Ligno-cellulosic
stuff (i.e. wood) (E)
B. REVIEW (Sambungan)
Gambar: Polimer lignin bentuk 3 dimensi (A); & inti
monomer penyusunnya (B): p-koumaril
alkohol (1), guaiasil alkohol/vanilin (2), &
sinapil/siringil alkohol (3).
(A) (B)
Prinsip pulping kayu / bahan berserat ligno-selulosa lain:
menghancurkan/degradasi lignin secara
menyeluruh/parsial & secara bersamaan menyelamatkan fraksi
karbohidrat (e.g. selulosa & hemiselulosa hasil = pulp
B. REVIEW
6/19/2014
9
B. REVIEW (Sambungan)
-Aspek Teknologi Pengolahan Serat Menjadi Pulp & Produk Turunannya:
Persiapan
bahan
berserat ligno-
selulosa (kayu,
serat non-
kayu, kertas
bekas)
Khusus kayu, a.l.
-Penebangan pohon
-Pemotongan dolok
-Pembuangan kulit
-Penyerpihan
Pengolahan
bahan serat
menjadi
pulp)
Bahan kimia
proses
tergantung:
Macam
pengolahan
-Mekanis (TMP,
CTMP)
-Kimia (sulfit,
soda,
sulfat/kraft)
-Semi-kimia
(NSSC, HYK)
-Biopulping
-repulping/
deinking
Pemutihan
pulp (bisa
dilakukan/tidak
dilakukan)
-Pemutihan
permanen
(senyawa khlor,
O2, O3, alkali)
-Pemutihan tidak
permanen
(H2O2, Na2SO3,
Na2S2O4,
NaBH4)
-Biobleaching
Pulp
(produk
½ jadi)
Produk jadi:
-Kertas/karton
-Papan serat
-Dissolving
pulp, &
-Produk
turunan pulp
lain
Aditif:
-Bahan retensi (alum)
-Sizing (resin/lilin/aspal)
-Perekat (pati. UF, TF)
-Filler (clay, TiO2, CaCO3)
-Zat warna
-Coating/Oil tempering
(A)
(B)
(C)
Gambar: Tahapan pembuatan pulp dari bahan serat berlignoselulosa
(kayu) menjadi berbagai macam produk jadi, i.e. kertas (A),
dissolving pulp (B), & papan serat/MDF (C)
B. REVIEW (Sambungan)
6/19/2014
10
B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN
-Aktifitas Litbang di P3KKPHH (Bogor) banyak dikaitkan dengan:
=Keterbatasan potensi sumber daya alam, a.l. serat kayu hutan alam, air
proses, bahan pembantu/aditif & energi
=Kemungkinan dampak negatif terhadap lingkungan minimum:
=Fokus: serat alternatif; peningkatan efisiensi pengolahan; modifikasi
proses; bahan pulping/bleaching lebih selektif berintensitas pencemaran
rendah; aditif alternatif; kaitan antara sifat bahan serat, sifat pengolahan
dgn sifat produk akhir (analisis pencermatan konvensional/nano)
1. Aspek bahan baku:
=Jenis kayu non komersial & limbah kulit berlimpah Untuk pembuatan papan
serat tipe hardboard, bahan baku: campuran 15 jenis kayu non-komersial & kulit
asal Riau
=Jenis kayu non-komersial tropis sifat bervariasi menyulitkan pengolahan
campuran Pembuatan pulp sulfat campuran 17 jenis kayu Kalimantan Timur,
pengelompokan campuran berdasarkan selang koef. fleksibilitas serat (menjadi 4
kelompok)
-Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku,
air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah
-Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan:
Pengolahan
menjadi
pulp/produk
turunannya
Pasokan
bahan berserat
ligno-selulosa =
2 ton (berat kering) =
±4 m3 (kayu) Bahan pembantu
-Air = 200-300 kiloliter
-Energi listrik = 400-1000 KWH
-Energi panas = 4-8 GJ
Limbah/Pencemaran
-Polusi udara (air pollution)
-Polusi aliran (stream pollution)
-Limbah padat (solid waste)
-Bising suara (noise pollution)
-Di Indonesia Bisa banyak menguras potensi sumber daya alam
-Pemecahan diperlukan Selain Introduksi bahan serat alternatif; perlu
pula: Modifikasi & teknologi yang ada; Dampak negatif minimal (ramah
lingkungan); Hemat energi; Ikut melestarikan sumber daya alam & Kualitas
produk pulp/turunannya tetap terjaga
Bahan kimia utama (e.g.
NaOH + Na2S) merubah
bahan serat pulp (tak
masalah bhn kimia bisa
didaur ulang)
B. HASIL LITBANG Catatan:
6/19/2014
11
1. Aspek bahan baku (Sambungan):
=Limbah kayu karet tua berlimpah dimanfaatkan untuk hardboard, dgn
proses pulping semi-kimia soda-sulfur (S). Sisa getah lateks
menyulitkan pengolahan (lengket dng logam panas) & terbentuknya
noda-noda gelap pada permukaan hardboard reaksi vulkanisasi dng
sulfur dapat mengatasi/mengurangi masalah tsb.
=Limbah kertas koran untuk pulp kertas repulping, penghilangan
tinta, bahan kimia: NaOH, H2O2, Na2SiO3, dispersan (sabun dan minyak
biji jarak) & pemutihan. Sifat kekuatan/optik pulp dari limbah berumur <6
bulan lebih baik dibandingkan dari limbah dgn umur >6 bulan
=Limbah pembalakan kayu HTI eukaliptus untuk pulp rayon (diolah
lebih lanjut bisa untuk sutra tiruan). Proses pulping sulfat, pemutihan ECF
(elemental-chlorine free) bertahap (D-E-D-E-D-A). Umur pohon HTI
mempengaruhi mutu pulp. Penggunaan ECF untuk kurangi dampak negatif
lingkungan & menurunkan level AOX = adsorbable organic halogens
(dicurigai menyebabkan penyakit kanker)
=Aktifitas produksi gula limbah ampas tebu (bagasse) bahan serat
(±40%) & bhn bukan serat (pith & parenkhim, ±60%) hasil percobaan
bagian serat berpotensi untuk pulp/kertas & bgn bukan serat untuk energi
B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN
1. Aspek bahan baku (Sambungan):
=Industri karton rakyat bahan baku: campuran sludge (50%) + kertas
bekas (50%) (pasokan kertas bekas makin sulit) P3KKPHH melakukan
pembuatan karton dari campuran pulp TKKS/tandan kosong kelapa sawit (25%) +
kertas bekas (25%) + sludge (50%). Pulp TKKS proses soda panas terbuka.
Sifat karton campuran pulp TKKS + kertas bekas + sludge (25%) + aditif (5%
kaolin, 2% alum, 3% rosin-soap sizing, 2% perekat tapioka) banyak memenuhi
sifat karton komersial & lebih baik dibandingkan sifat karton industri rakyat
(campuran kertas bekas + sludge, tanpa aditif) =Bahan serat lain potensi berlimpah (limbah pelepah nipah & limbah sabut
kelapa) untuk MDF (papan serat berkerapatan sedang). Proses pulping:
proses semi-kimia soda panas terbuka, tetapi kondisi masing-masing serat: ≠
kondisi pulping untuk sabut kelapa perlu lebih keras. Bahan aditif = perekat
terbarukan TF (tanin-formaldehida) + alum/tawas + emulsi lilin + arang aktif. Serat
pelepah nipah >berprospek dari pada sabut kelapa untuk MDF (dibantu
analisis diskriminan & korelasi kanonik). Pencermatan skala nano (X-ray
diffraction) indikasi kekuatan individu serat pelepah nipah >tinggi dari pada
sabut kelapa. Arang aktif menurunkan emisi formaldehida MDF tetapi sedikit
menurunkan sifat kekuatan MDF. Sifat fisis/kekuatan MDF dari pelepah nipah
(100%) lebih banyak memenuhi persyaratan JIS (Japan), dibandingkan sifat MDF
dari sabut kelapa (100%) bersambung
B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN
6/19/2014
12
B. REVIEW: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF
ALTERNATIVE FIBROUS STUFFS FOR PAPERBOARD
Fibrous stuffs the mixture (in particular proportions) of :
-Empty oil-palm bunches (EOPB) = Tandan kosong kelapa sawit (TKKS)
-Sludge (solid waste from pulp/paper mills)
-Banana pseudo-stems = Batang/pelepah pisang
-EOPB = residue (waste) from the factories of crude palm-oil processing (CPO)
-Indonesia’s current production
= 21.6 million tons of CPO/year
-Generated = 28-30 million tons of EOPB waste
-Current EOPB utilization, e.g. for fuel for the
CPO factories, compost, & potash (K) fertilizer
-Therefore, still not much enhancing EOPB’s added value
-EOPB contains e.g. cellulose & lignin expectedly technically
appropriate & prospective for paperboard manufacture
Figure: (A & B) Oil-palm plantation;
(C) inside the CPO factory (CPO = crude palm-oil);
(D) collecting empty oil-palm bunches (EOPB) to be brought to Bogor for this experiment
C
B
C
A
B. HASIL LITBANG
6/19/2014
13
B. REVIEW: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF
ALTERNATIVE FIBROUS STUFFS FOR PAPERBOARD (Cont’d) -Sludge = solid waste from pulp/paper mills
>Pulp/paper processing accompanied by the generation of water-based liquid
waste (effluents) contain residual pulping chemicals should be purified
before being discarded to the river, lake, sea, or other water bodies otherwise
can endanger/poison the lives of fish & other water-living creatures therefore
the effluents should be purified (treated) >Such effluents come from, e.g. wood-log barking and chip washing; digester
and evaporator condensates; white waters from pulp screening, cleaning, and
thickening; bleach plant washer filtrates; paper machine’s white water; & fiber
and liquor spills from all the related processing sections:
Figure: Stages in the processing of pulp and paper almost each stage generates
effluents (water + processing solid-waste, e.g. dissolved/suspended/colloidal)
B. REVIEW: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF ALTERNATIVE
FIBROUS STUFFS FOR PAPERBOARD (Cont’d) -Sludge = solid waste from pulp/paper mills (continued) >Treatment of pulp/paper mill’s effluents, e.g. incorporates stages of
sedimentation, chemical precipitation, filtration biological treatment, flotation, &
anaerobic treatment.
>The effluent treatment separates the water portion from the solid items the
purified water can be discarded safely to the water bodies (e.g. river, lake, sea)
the solid items as left behind generated in large amount the so-called sludge
Sludge
(solid waste)
Out-flowing
Used Water
saved
discarded to
the river, sea,
lake, etc
In-flowing
Water from
the river
Sludge
(solid waste)
6/19/2014
14
B. REVIEW: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF ALTERNATIVE
FIBROUS STUFFS FOR PAPERBOARD (Cont’d) -Sludge = solid waste from pulp/paper mills (continued)
>Indonesia’s current production = 7.9 million tons/year (pulp)
= 12.2 million tons/year (paper) >Generating = 0.27-0.43 million tons/year or 900-1450 tons/day (sludge) >Attempts to deal with large amount of sludge as fuel for pulp/paper factory, compost & just discarded & burnt problems: availability of landfills limited; & sludge burning arouses environment objections >Sludge contains e.g. suspended solids (intact & fragmented fibers), colloidal substances (particular wood chemical compounds), dissolved soilds (residual ingedients for pulp/paper processing such as filler, resins, wax, starch, coloring matters) >The fibers may contain cellulose, hemicellulose, lignin therefore, expectedly sludge utilization for pulp products (e.g. paperboard) technically appropriate & prospective as well
C A
B
Figure: (A) Effluent treatment in pulp/paper mill (effluent = liquid waste from pullp/paper
processing); (B) Sludge = solid waste generated by the effluent treatment; (C) large amount of
sludge discarded on the landfill (landfill becomes less & less available currently); (D) the
collecting of sludge ready to be brought to Bogor for this experiment
D
B. HASIL LITBANG
6/19/2014
15
C A B
D
Figure:
(A) Digester (i.e. ingenuously engineered by the technical staffs of
CRDFEFPP, Bogor) for the cooking of empty oil-palm bunches (EOPB)
chips or banana pseudo-stems (BPS) chips
(B) Hollander beater to separate the cooked (softened) EOPB chips or
BPS chips into mass of individual fibers (pulp)
(C) Niagara beater to separate the EOPB pulp fibers (from B) more
perfectly to get the more separated/beaten EOPB pulp fibers
(D) The resulting EOPB pulp
B. HASIL LITBANG
Figure: (A) Manual paper-sheet-former device; (B) Mechanisms of paper-sheet forming due to
hydrogen (OH) bonding on fiber surfaces; (C) Process of paper-sheet forming continuously on
the pulp/paper mill; (D) the wet paper-sheet already formed; (Remarks: these
phenomena/mechanisms also apply to the paperboard (i.e. paperboard basis-weight > paper-sheet
basis-weight)
A B
C
D
B. HASIL LITBANG
6/19/2014
16
Figure: (A) Drying of paperboard sheets using wind-tunnel device;
(B) Already dried paperboard sheets; (C) The dried paperboard sheets
wrapped in transparent plastic bags ready for the testing of physical &
strength properties; (D) Method of ring-crush test as one of the
several strength tests on the paperboard
D
D
C
B A
B. HASIL LITBANG
B. REVIEW: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF ALTERNATIVE
FIBROUS STUFFS FOR PAPERBOARD (Cont’d) -Appearance on paperboard surface
>Surface of paperboard from 100% EOPB pulp & from the mixture of 50% EOPB
pulp + 50% sludge exhibited just regular patterns: (EOPB = TKKS)
>This paperboard can be used for regular purposes, e.g. book cover,
packaging (for TV, washing machine, computer, etc.), bag portion,
interior shoes, & textile uses
6/19/2014
17
1. Aspek bahan baku (Sambungan):
=Bahan serat lain potensi berlimpah (limbah pelepah nipah & limbah sabut
kelapa) (Sambungan) untuk MDF (papan serat berkerapatan sedang).
Sifat fisis/kekuatan MDF dari pelepah nipah (100%) lebih banyak memenuhi
persyaratan JIS dibandingkan sifat MDF sabut kelapa (100%). Sabut kelapa
(bentuk pulp) tetap berprospek untuk MDF dengan dicampur pulp pelepah
nipah pada proporsi (b/b) 25%+75% dan 50%+50%. Sifat MDF dengan perekat
terbarukan TF menyamai sifat MDF dengan perekat tidak terbarukan PF (fenol-
formaldehida)
= Rumput gelagah (RG), TKKS & bambu juga bahan serat alternatif dng
potensi berlimpah telah dilakukan percobaannya untuk hardboard (papan
serat berkerapatan tinggi) proses pulping semi-kimia soda panas terbuka;
bahan aditif = perekat terbarukan TF + alum/tawas+ emulsi lilin. Untuk individu
serat prospek pulp RG (100%) > prospek pulp TKKS (100%) > prospek pulp
bambu (100%) untuk hardboard. Untuk campuran bahan serat: prospek (50%
pulp RG + 50% pulp TKKS) > prospek (50% pulp RG + 50% pulp bambu) >
prospek (50% pulp TKKS + pulp bambu). Tanpa aditif arang aktif, emisi
formaldehida hardboard dengan perekat TF memenuhi persyaratan JIS & ISO.
Sisa lemak/minyak pada TKKS menimbulkan kesulitan pada pembentukan
hardboard & menimbulkan warna gelap pada permukaannya Penggunaan
konsentrasi alkali lebih tinggi berindikasi perlu untuk mengatasinya
B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN
B. HASIL LITBANG:
CONTOH & KEGUNAAN MDF (Papan Serat Berkerapatan Sedang)
6/19/2014
18
1. Aspek bahan baku (Sambungan): =Bahan serat alternatif lain (yang bukan alami) = produk biosintesa (selulosa
mikrobial) masa/kumpulan polimer selulosa hasil sintesa mikroorganisme
pada substrat (senyawa karbohidrat sederhana) dilakukan percobaan
pemanfaatan selulosa untuk pulp kertas. Substrat: limbah air kelapa (Nata de
coco) & limbah cair pengolahan tapioka (Nata de cassava). Indikasi: selulosa
mikrobial kurang sesuai untuk kertas lebih sesuai untuk produk berkemurnian
selulosa tinggi (dissolving pulp) karena kadar selulosa & kristalinitas tinggi 2. Aspek pengolahan serat hingga produk akhir
=Pengolahan kertas koran perlu pasokan sumber serat berlimpah,
rendemen tinggi & tidak korosif pada logam dilakukan percobaan proses
pulping NSSC (semi-kimia sulfit netral) untuk pulp kertas koran, bahan serat:
limbah pembalakan 4 jenis kayu daun lebar hutan alam Kalimantan hasil
layak teknis =Operasi pengolahan pulp/kertas perlu rendemen produk tinggi & dampak
negatif lingkungan minimal dilakukan modifikasi proses pulping sulfat +
polisulfida (PS) + antrakinon (AQ). Bahan serat: kayu hutan tanaman Eucalyptus
grandis Pengolahan pulp sulfat + AQ/PS dapat mengurangi pemakaian
bahan pemasak bersulfur (racun/korosif); menurunkan konsumsi bahan pemutih;
menghemat pemakaian energi, delignifikasi (pulping) lebih intensif/selektif;
meningkatkan rendemen/sifat kekuatan pulp & mitigasi dampak lingkungan
B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN
B. REV: SERAT HASIL BIOSINTESIS LIMBAH AIR KELAPA
Produk Selulosa Mikrobial
(a.l. Nata de Coco & Nata de Cassava):
= Bahan berbentuk seperti gel (agar-
agar) bahan penyusun utama =
rantai polimer selulosa hasil
biosintesis substrat (e.g. glukosa,
fruktosa & senyawa karbohidrat
sederhana lain dengan berat molekul
rendah dgn bantuan mikroorganisme
(bakteri species = Acetobacter spp)
menjadi senyawa karbohidrat berantai
panjang (polimer) & berat molekul jauh
lebih tinggi = selulosa diberi istilah:
selulosa mikrobial
-Selulosa mikrobial
6/19/2014
19
Limbah air buah kelapa
(satu liter)
Penyaringan/pembersihan benda
asing
Pemanasan lunak
70oC (2 jam)
-Gula (sakharosa), 28 gram
-Asam asetat (pekat), 5 ml
-Z.A. ((NH4)2SO4), 6 gram
Inokulasi terhadap
substrat
Starter, i.e. bakteri
(Acetobacter xylinum), 5% (v/v)
Biosintesis karbohidrat (dalam substrat) menjadi
selulosa mikrobial (Nata de coco), 25-27oC, 7 hari
Produk, i.e.
Nata de coco, bentuk seperti agar (kumpulan
rantai polimer selulosa = selulosa mikrobial)
= 42.5 gram (berat kering)
Pendinginan, semalam siap
sebagai substrat
B. REV: SERAT HASIL BIOSINTESIS LIMBAH AIR KELAPA
Bagan Penyiapan Selulosa Mikrobial:
B. REV: SERAT HASIL BIOSINTESIS LIMBAH AIR KELAPA
Bagan Pembuatan Pulp Selulosa Mikrobial dari Serat Nata De Coco:
Nata de coco (selulosa mikrobial,
berbentuk seperti agar) = 42.5 gram
(berat kering)
Pemurnian, menggunakan
NaOH 1%, 60oC, 20 menit guna
memisahkan dari fraksi karbohidrat
dengan berat molekul rendah
(hasil biosintesis kurang sempurna)
Penentuan
kadar air
Penguraian mekanis hasil pemurnian
selulosa mikrobial menggunakan alat
Niagara beater pada konsistensi 3-4%
Siap untuk pembentukan
produk jadi (lembaran
serat berbasis selulosa)
Penentuan
-Kadar air
-Rendemen pulp
Produk: Pulp selulosa
mikrobial (pulp nata de coco)
= 16.20 gram (38.12%)
6/19/2014
20
Tapioca-processing
liquid waste as substrate
(one liter)
Sieving /Cleaning of
impurities
Mild heating,
70oC (2 hours)
-Acetic acid (concentrated), 5 ml
-Z.A. ((NH4)2SO4), 6 grams
Cooling, overnight
ready as substrate
Inoculation on
substrate
Starter, i.e. using particular bacteria
(Acetobacter xylinum), 5% (v/v)
Bio-Synthesis of low MW carbohydrate (in the
substrate) into microbial cellulose,
25-27oC, 7 days
Products, i.e.
Jelly-like Nata de cassava
(microbial cellulose stuffs
In cluster form), wet weight = 850 grams
MC = 95% dry weight = 44.77 grams
Ready for
processing into
microbial-cellulose pulp
Preparation of Microbial Cellulose Stuffs from Tapioca-Processing Waste
Nata de cassava
(Jelly-like microbial cellulose mass),
Dry weight = 44.77 grams
(from 1 liter of tapioca-processing liquid waste)
Purification, using
1% NaOH, 60oC, 20 minutes separated
from low-molecular weight (imperfectly
synthesized) carbohydrate
Moisture content
determination
Mechanical disintegration of the purified
microbial (in cluster form)
into pulp, in the Niagara
beater at 3-4% consistency
Product, i.e.
Microbial-cellulose pulp (MCP)
get = 17.01 grams (dry weight)
from = 1 liter of tapioca-
processing liquid waste
Ready for
paper-sheet forming
Determination of
-Moisture content
-Pulp yield, reached = 38%
B. Rev: Processing of Microbial Cellulose Stuffs into Microbial-Cellulose Pulp
Judging abundant availability of cassava-root tubers Indonesia’s potency = 193,800 tons/year of MCP
6/19/2014
21
-Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku,
air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah
-Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan:
Pengolahan
menjadi
pulp/produk
turunannya
Pasokan
bahan berserat
ligno-selulosa =
2 ton (berat kering) =
±4 m3 (kayu) Bahan pembantu
-Air = 200-300 kiloliter
-Energi listrik = 400-1000 KWH
-Energi panas = 4-8 GJ
Limbah/Pencemaran
-Polusi udara (air pollution)
-Polusi aliran (stream pollution)
-Limbah padat (solid waste)
-Bising suara (noise pollution)
-Di Indonesia Bisa banyak menguras potensi sumber daya alam
-Pemecahan diperlukan Selain Introduksi bahan serat alternatif; perlu
pula: Modifikasi & teknologi yang ada; Dampak negatif minimal (ramah
lingkungan); Hemat energi; Ikut melestarikan sumber daya alam & Kualitas
produk pulp/turunannya tetap terjaga
Bahan kimia utama (e.g.
NaOH + Na2S) merubah
bahan serat pulp (tak
masalah bhn kimia bisa
didaur ulang)
B. HASIL LITBANG Catatan:
2. Aspek pengolahan serat hingga produk akhir
=Mutu produk pulp sulfat dipengaruhi kondisi pulping a.l. suhu
(T) & waktu (t) pemasakan (saling berakitan/interdependent)
kepraktisan menyatakan f (T,t) sebagai single variable e.g. faktor H
telah dilakukan penerapan berbagai faktor H pada pulping sulfat 4
jenis kayu HTI (sengon, meranti, kuning & kapur) pada faktor H
tertentu tingkat delignifikasi (pulping) tertinggi s/d terendah, sbb:
gmelina > sengon > meranti > kapur. Korelasi tingkat delignifikasi (d)
dengan rasio (r) inti siringil - vanilin dalam lignin (S/V) > kuat dari pada
korelasi dengan berat jenis (bj) kayu (ρ(d,r); positif) > (ρ(d.bj); negatif)
faktor H dpt menelaah tingkat delignifikasi & peranan sifat bahan
serat (rasio S/V & BJ)
=Papan isolasi salah satu produk pengolahan serat telah
dilakukan percobaan dgn bahan serat limbah pembalakan HTI; proses
pulping semi-kimia soda panas terbuka; bahan aditif cangkang (kulit)
udang & arang aktif. Sifat kekuatan papan isolasi dengan perekat kulit
udang (5%) ≈ sifat dengan perekat tapioka (5%). Penggunaan arang aktif
sifat kekuatan ↓ , tetapi kestabilan dimensi ↑
B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN
6/19/2014
22
Gambar: Polimer lignin (A); & inti monomer penyusunnya (B):
p-koumaril alkohol (1), guaiasil alkohol/vanilin (2), &
sinapil/siringil alkohol (3).
[ A ] [ B ]
(P) (V) (S)
B. HASIL LITBANG
2. Aspek pengolahan serat hingga produk akhir =Karton seni meningkatkan nilai tambah karton dilakukan
percobaan campuran bahan serat non-kayu yang potensial: TKKS +
sludge industri pulp/kertas + batang pisang. Pulping TKKS & batang
pisang: proses semi-kimia soda panas terbuka, kondisi masing-masing
serat ≠. Semakin tinggi proporsi pulp batang pisang sifat fisis/kekuatan
karton ↓. Porsi campuran pulp batang pisang yang bisa ditolerir <15%
(kekuatan dipermasalahkan) & >15% (kekuatan tidak masalah) =Kertas bungkus salah satu jenis kertas komersial operasi
produksi menghendaki pasokan bahan serat berlimpah &
teknologi sesuai. Percobaan terkait dilakukan bahan serat: campuran
pulp jenis kayu pionir utk HTI (jabon + terentang) + pulp limbah
pembalakan HTI sengon + sludge + pulp serat daun nenas. Pulping bahan
serat: proses semi-kimia soda panas terbuka (kondisi masing-masing ≠).
Bahan aditif: kaolin (5%), alum (2%), emulsi lilin (2,5%), rosin-soap sizing
(2,5%). Komposisi campuran paling berprospek: pulp kayu terentang (20%) +
pulp kayu jabon (20%) + pulp kayu sengon (40%) + sludge (0%) + pulp serat
daun nenas (20%). Sludge menurunkan sifat kekuatan kertas porsi yang
bisa ditolerir: campuran pulp kayu terentang (20%) + pulp kayu jabon (20%) +
pulp kayu sengon (20%) + sludge (20%) + pulp serat daun nenas (20%).
B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN
6/19/2014
23
B. REV: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF ALTERNATIVE
FIBROUS STUFFS FOR ART PAPERBOARD (Cont’d) -Banana pseudo-stems = residue (waste) from banana-fruit harvest
>Indonesia’s current production
= 2.6 - 2.9 million tons/year of banana fruits
>Generating = 90 - 97 million tons/year of banana pseudo-stems
(dry weight equivalent)
>Banana pseudo-stems = ligno-
cellulosic fibers contain e.g.
cellulose, hemicellulose, & lignin
>Expectedly therefore, banana
pseudo stems technically
appropriate & prospective
as well for paperboard
manufacture
Banana pseudo-stems
B. REV: EXPERIMENTS ON THE UTILIZATION OF ALTERNATIVE
FIBROUS STUFFS FOR ART PAPERBOARD (Cont’d) -Appearance on paperboard surface >Surface of paperboard from 35-42.5% EOPB pulp + 35-42.5% sludge + 15-30%
banana-stem pulp exhibited interesting/attractive looks, e.g. scratches,
grooves, spots & other surface-related favors:
>This paperboard can be used for regular as well as specific purposes,
e.g. invitation card, art paperboard, & other fancy (decorated) uses
6/19/2014
24
2. Aspek pengolahan serat hingga produk akhir
=Bahan serat bertekstur relatif lunak, a.l. kayu hutan
tanaman, kulit kayu & non-kayu lebih rentan pada
kondisi pulping konvensional (kayu hutan alam) mutu
produk pulp ↓ modifikasi proses perlu a.l. pulping
dengan media pemasak alkohol, a.l. metanol & etanol
(alternatif / substitusi parsial media pemasak air). Alkohol
ikut berperan mendelignifikasi (depolimerisasi) lignin &
titik didih alkohol < titik didih air mengurangi
intensitas degradasi serat Telah dilakukan percobaan
pulping kimia soda, bahan serat: kulit kayu dadap (Erythrina
sp.), media pemasak: campuran air + etanol (pada berbagai
proporsi) peningkatan porsi etanol delignifikasi lebih
intensif & rendemen/sifat kekuatan pulp meningkat. Proporsi
optimum etanol = 20-30%
B. HASIL LITBANG HINGGA SAAT INI & DASAR PEMIKIRAN
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
6/19/2014
25
Perlu Dilaksanakan Pengembangan Teknologi Pengolahan Bahan Serat
Fokus:
-Penghematan bahan baku serat (kayu & serat ligno-selulosa lain)
-Penghematan bahan proses (bahan kimia pulping & tahapan proses lain, bahan
pembantu, aditif, air proses, energi)
-Modifikasi proses
-Mempertinggi umur/masa pakai alat
-Dampak pencemaran minimal (limbah proses, polusi aliran, polusi udara/bau tidak
sedap, bising suara)
-Mutu/kualitas produk (pulp, kertas/karton, papan serat & turunan selulosa lain)
tetap memadai & bahkan lebih baik dari pada produk tekn. pengolahan
konvensional
I. Aspek pengembangan bahan baku serat aktifitas litbang:
=Penyempurnaan & penggunaan bahan serat alternatif (a.l. kayu, non-kayu, &
selulosa mikrobial)
=pemanfaatan seluruh bagian pohon (whole-tree utilization)
=kertas bekas
=limbah pembalakan hutan
=limbah industri perkayuan
=limbah pertanian
=limbah perkebunan
perlu pencermatan proses yang sesuai utk mengolah bahan alternatif tsb
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
Gambar:
Pembentukan serpih dari seluruh bagian pohon berkayu menuju
pemanfaatannya menjadi pulp/kertas (Whole tree utilization)
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
6/19/2014
26
Gambar: Pemanfaatan berbagai bentuk bahan kayu (a.l. bahan baku &
limbah) secara terintegrasi menjadi berbagai macam produk
berdasar kayu (pulp/paper, vinir/kayu lapis & bahan pembangkit
energi) menuju pemanfaatanya secara efisien
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
-Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku,
air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah
-Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan:
Pengolahan
menjadi
pulp/produk
turunannya
Pasokan
bahan berserat
ligno-selulosa =
2 ton (berat kering) =
±4 m3 (kayu) Bahan pembantu
-Air = 200-300 kiloliter
-Energi listrik = 400-1000 KWH
-Energi panas = 4-8 GJ
Limbah/Pencemaran
-Polusi udara (air pollution)
-Polusi aliran (stream pollution)
-Limbah padat (solid waste)
-Bising suara (noise pollution)
-Di Indonesia Bisa banyak menguras potensi sumber daya alam
-Pemecahan diperlukan Selain Introduksi bahan serat alternatif; perlu
pula: Modifikasi & teknologi yang ada; Dampak negatif minimal (ramah
lingkungan); Hemat energi; Ikut melestarikan sumber daya alam & Kualitas
produk pulp/turunannya tetap terjaga
Bahan kimia utama (e.g.
NaOH + Na2S) merubah
bahan serat pulp (tak
masalah bhn kimia bisa
didaur ulang)
C. PEMBELAJARAN Catatan:
6/19/2014
27
Perlu Dilaksanakan Pengembangan Teknologi Pengolahan Bahan Serat
Fokus (Sambungan):
-Penghematan bahan baku serat (kayu & serat ligno-selulosa lain)
-Penghematan bahan proses (bahan kimia pulping, bahan pembantu, aditif, air
proses, energi)
-Modifikasi proses
-Mempertinggi umur/masa pakai alat
-Dampak pencemaran minimal (limbah proses, polusi aliran, polusi udara/bau
tidak sedap, bising suara)
-Mutu/kualitas produk (pulp, kertas/karton, papan serat & turunan selulosa lain)
tetap memadai & lebih baik dari pada produk tekn. pengolahan konvensional II. Penyempurnaan/modifikasi proses aktifitas litbang: -Pengolahan pulp dengan bahan kimia ramah lingkungan mengurangi polusi mengandung sulfur (bentuk cairan & gas) terutama proses pulping sulfat racun, korosif, bau tidak enak penggunaan bahan AQ, oksigen, PS, & chelating agent. -Pulping bermedia pemasak alkohol (a.l. metanol & etanol) untuk bahan serat ligno-selulosa yang rentan terhadap pulping konvensional (alkohol bertitik didih rendah; tetap berdaya polaritas seperti aiir; & dapat mendepolimerisasi lignin) mengurangi degradasi karbohidrat pulp dgn rendemen & sifat kekuatan tinggi
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH II. Penyempurnaan/modifikasi proses aktifitas litbang (Sambungan):
-Pengolahan pulp dengan teknik extended delignification rapid
displacement heating (RDH) modifikasi pulping kimia sulfat prinsip
memanfaatkan:
(1) panas larutan bekas pemasak (black liquor) untuk preheating larutan
pemasak segar (white liquor);
(2) black liquor untuk impregnasi/melunakkan awal serpih kayu (serat ligno-selulosa lain)
(3) mencampurkan black liquor dengan white liquor diharapkan: =penghematan energi/air/bahan kimia bersulfur pencemaran lingkungan ↓ =delignifikasi lebih efektif pulp lebih mudah diputihkan =mimimisasi degradasi karbohidrat rendemen/kekuatan pulp meningkat =peningkatan produktifitas pulp (tahapan pulping lebih singkat) RDH belum banyak diterapkan pada bermacam jenis kayu tropis Indonesia -Pemutihan pulp dgn bahan bebas khlor elementer (ECF) = bebas Cl2) terbentuk limbah AOX (a.l. polychlorinated dioxin & dibenzofuran) dicurigai penyakit penyebab kanker salah satu ECF = ClO2 proses pemutihan lebih selektif limbah AOX ↓ & degradasi karbohidrat ↓ perlu terus dikembangkan untuk berbagai jenis kayu tropis Indonesia
6/19/2014
28
Gambar: Siklus proses pulping kimia sulfat dengan menerapkan
sistim RDH (rapid displacement heating)
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
-Memanfaatkan panas sisa larutan bekas pemasak untuk preheating proses
-Impregnasi & pelunakan awal serpih (kayu) dng sisa larutan bekas pemasak
-Mencampur sisa larutan pemasak ke larutan pemasak segar chemical saving
II. Penyempurnaan/modifikasi proses aktifitas litbang (Sambungan): -Pemutihan pulp dgn bahan bebas khlor menyeluruh (TCF) bahan
TCF, a.l. oksigen (O2), ozone (O3), peroksida (H2O2 atau Na2O2), prenoks (NO2), monox-L, sodium hydrosulfite (Na2S2O3), sodium tripolyphosphate (Na3P3O10), sodiumborohydride (NaBH4), & pressurized preoxygen washer (W) mengatasi limbah AOX perlu dikembangkan pula untuk jenis-jenis kayu tropis Indonesia
-Pemutihan pulp dgn sistim tetutup manfaat: minimisasi terbentuk
limbah AOX (dicurigai menyebabkan penyakit cancer; daur ulang bahan kimia pemutih & pulping; penggunaan air proses; penghematan energi perlu dikembangkan pula untuk jenis-jenis kayu tropis Indonesia
-Pembentukan lembaran kertas pada suasana netral/alkali
pembentukan lembaran konvensional, penambahan bahan retensi (alum) dan aditif (filler, sizing, perekat, zat warna) berlangsung pada suasana asam (pH = 4 - 5) asam berakibat degradasi karbohidrat & korosi peralatan pulp/kertas. Suasana netral/alkali (pH = 7 –9) memerlukan bahan retensi/aditif khusus, a.l. alkyl ketene dimer (AKD), cationic starch (CS), fatty-acid anhydride (FAA), stearato chromic chloride dalam isopropyl alcohol SCC/IA, perfluoro cuprylic acid (PCA), chromium dalam isopropyl alcohol (C/IA), & alkenyl succinic anhydride (ASA). Efek positif suasana netral/alkali: umur pakai alat ↑; retensi aditif ↑; degradasi karbohidrat ↓ kecepatan produksi ↑; memungkinkan penggunaan filler yang tidak tahan asam (a.l. CaCO3)
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
6/19/2014
29
Gambar: Pemutihan pulp dengan sistim tertutup
Manfaat daur ulang bahan kimia; penghematan air proses;
& tambahan energi
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
Gambar: Alum sebagai bahan retensi pada pembentukan lembaran
kertas bersuasana asam (pH = 4,5-5) pada pH tersebut
terjadi isoelectric charges bahan aditif bisa saling
bersentuhan (berkontak) dengan permukaan serat
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
6/19/2014
30
II. Penyempurnaan/modifikasi proses aktifitas litbang (Sambungan): -Penerapan teknologi nano pada pembentukan lembaran kertas
a.l. penggunaan filler berukuran nano (a.l. bentonite & koloid silika) manfaat: runnability mesin kertas ↑; retensi aditif ↑; drynability air ↑; & penurunan sifat kekuatan kertas berkurang akibat penggunaan filler -Pembentukan lembaran kertas dengan sistim tertutup secara
tradisional mesin kertas beroperasi dengan membuang cairan bekas pembentukan lembaran kertas (white water) manfaat: sistim tertutup: mengurangi pemakaian air segar (fresh water); menghemat biaya waste- water treatment; ikut mendaur ulang sisa serat/bahan aditif; & menurunkan tingkat pencemaran
-Penggunaan bahan aditif alternatif menggantikan bahan aditif konvensionil bersuasana asam (alum, rosin sizing) manfaat: retensi lebih tinggi bahan aditif alternatif, a.l. AKD, FAA, SCC, PCA, C/IA, dan ASA beretensi tinggi pada suasana netral/alkali. Aditif alternatif lain adalah limbah cangkang udang sebagai perekat papan serat tipe insularion board perlu dipertimbangkan & dikembangkan di Indonesia.
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
Gambar: Pembentukan lembaran kertas dari suspensi
pulp dengan sistim tertutup white water
didaur ulang & digunakan lagi dalam proses
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
6/19/2014
31
II. Penyempurnaan/modifikasi proses aktifitas litbang (Sambungan):
-Pengolahan pulp/kertas dgn mendaur ulang seluruh air bekas proses Konsumsi air untuk proses cukup besar: 200-245 kiloliter H2O/ton produk (pulp) Air pada pengolahan pulp/kertas dipakai untuk segala tahap bermedia air, a.l. pengkulitan dolok kayu; pemasakan serpih; pencucian pulp, pemutihan pulp; penambahan bahan aditif; pembentukan lembaran kertas; ketel uap (boiler) pembangkit listrik & penggunaan uap untuk tujuan lain; daur ulang bahan kimia pemasak (recovery furnace); & evaporator.
Konsumsi air yang besar berakibat =gangguan keseimbangan habitat sekitarnya =menurunkan level kritis permukaan air yang diperlukan untuk kehidupan
ikan & mahluk air lain =merubah suhu optimum air untuk kehidupan mahluk air Indonesia negara tropis tidak terlalu bermasalah tetapi dgn makin gencarnya kekhawatiran lingkungan industri pulp/kertas domestik perlu memikirkan usaha minimisasi air proses
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
Gambar: Tahapan pembuatan pulp, mulai dari bahan baku
hingga menjadi produk akhir (kertas)
hampir pada setiap tahap terjadi konsumsi air dalam
jumlah besar
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
6/19/2014
32
Gambar: Daur ulang air bekas (waste water) pengolahan
pulp & kertas
C. PEMBELAJARAN YANG DIPEROLEH
D. HAL-HAL YANG HARUS
DISEMPURNAKAN &
PERLU DITERUSKAN
6/19/2014
33
D. HAL-HAL YANG HARUS DISEMPURNAKAN & PERLU DITERUSKAN
Tahapan pengolahan bahan serat (tahap awal s/d akhir) banyak terkait
dengan terutama aspek lingkungan perlu tindakan efektif: I. Aspek Bahan Baku Serat peranan kayu masih ± 90% peran pohon kayu positif terhadap lingkungan, a.l. penyerap CO2 (mitigasi pemanasan global),
biodiversitas, stok air tanah, keseimbangan ekosistem, & pencegah bencana alam (erosi, banjir, kekeringan) perlu penggunaan bahan serat alternatif
II. Pengolahan Bahan Serat menjadi Pulp & Produk Turunannya -Pengolahan bahan serat menhasilkan polutan pencemaran udara (air pollution), aliran (stream/effluent pollution), limbah padat (solid waste), & suara bising (noise pollution) -Polusi udara, a.l. fine particulate, abu, non-condensable gases (senyawa S & N), condensable gases/vapor (organik volatil) racun, gangguan sistim pernafasan & penglihatan perlu diatasi: a.l. bahan pengikat, pembakaran (incinerator), adsorben (karbon & arang aktif), scrubber, & filter -Polusi aliran mengandung padatan dan gas (terlarut, koloid, suspensi) korosif, racun, bau tidak sedap membahayakan ikan/mahluk air (terkait pH, warna, TS, SS, DS, BOD, & COD) perlu diatasi: a.l. filtrasi, sedimentasi, floatasi, & tindakan biologis
-Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku,
air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah
-Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan:
Pengolahan
menjadi
pulp/produk
turunannya
Pasokan
bahan berserat
ligno-selulosa =
2 ton (berat kering) =
±4 m3 (kayu) Bahan pembantu
-Air = 200-300 kiloliter
-Energi listrik = 400-1000 KWH
-Energi panas = 4-8 GJ
Limbah/Pencemaran
-Polusi udara (air pollution)
-Polusi aliran (stream pollution)
-Limbah padat (solid waste)
-Bising suara (noise pollution)
-Di Indonesia Bisa banyak menguras potensi sumber daya alam
-Pemecahan diperlukan Selain Introduksi bahan serat alternatif; perlu
pula: Modifikasi & teknologi yang ada; Dampak negatif minimal (ramah
lingkungan); Hemat energi; Ikut melestarikan sumber daya alam & Kualitas
produk pulp/turunannya tetap terjaga
Bahan kimia utama (e.g.
NaOH + Na2S) merubah
bahan serat pulp (tak
masalah bhn kimia bisa
didaur ulang)
D. HAL-HAL ……… Catatan:
6/19/2014
34
II. Pengolahan Bahan Serat Pulp & Produk Turunannya (Sambungan) -Limbah padat (Soild-waste pollution), a.l. sludge & broke
=Sludge (mengandung: sisa serat, serat terfragmentasi fine, sisa komponen kimia bahan serat, sisa aditif) landfill terbatas dibakar pemanasan global usaha mengatasi, a.l. konversi menjadi produk bernilai tambah: karton, kompos, & arang aktif
=Broke terbentuk selama proses lembaran kertas bahan berserat ligno-selulosa daur ulang (repulping) efisiensi pengolahan rendemen produk ↑
(mengurangi loss)
-Bising suara (Noise Pollution) gangguan sistim pendengaran
manusia usaha mengatasi: a.l. penggunaan absorber, sound barriers, acoustical foam, noise control enclosures, insulating pads, & acoustical wall panels
D. HAL-HAL YANG HARUS DISEMPURNAKAN & PERLU DITERUSKAN
III. Kendala Terkait yang Mungkin Timbul
Terkait dengan aspek penyempurnaan (i.e. Aspek Bahan baku &Pengolahan Serat) timbul kemungkinan:
-Kendala Teknis menjamin kontinuitas pasokan bahan serat
alternatif/mikroorganisme dan bahan kimia untuk
pulping/pemutihan, merancang alat/mesin proses modifikasi;
mengatur agar kecepatan proses tetap sebanding bahkan lebih
dari pada proses konvensional; & tetap menjaga agar kualitas
produk serat tetap unggul.
-Kendala Finansial tidak sedikit tetapi dengan mencermati &
mempertimbangkan adanya dampak positif terhadap lingkungan,
diharapkan kendala-kendala tersebut bisa diatasi melalui
koordinasi & perencanaan matang kemungkinan penerapan baik
hasil litbang ataupun teknologi serat mendatang.
D. HAL-HAL YANG HARUS DISEMPURNAKAN & PERLU DITERUSKAN
6/19/2014
35
E. HARAPAN PADA
GENERASI SEKARANG &
YANG AKAN DATANG
E. HARAPAN PADA GENERASI SEKARANG & YG AKAN DATANG -Bahan serat alternatif (a.l. kayu HTI/HR, serat non-kayu, kertas bekas, selulosa mikrobial) perlu terus dikembangkan mengurangi ketergantungan pada bahan serat konvensional (kayu hutan alam) -Modifikasi & penyempurnaan teknologi pengolahan serat kesesuaian dng bahan serat; efisiensi pengolahan (peningkatan rendemen, kecepatan proses, kualitas produk); mengurangi konsumsi bahan proses (air, bahan kimia utama/pembantu, energi); mengatasi masalah pada proses; minimisasi kerusakan alat (memperpanjang masa pakai); minimisasi dampak negatif lingkungan -Teknologi baru pengolahan serat perlu terus disempurnakan/dikembangkan terkait dgn: semakin terbatasnya sumber daya alam (bahan serat, bahan proses, air, aditif, bahan pembantu, energi); usaha penemuan/pengembangan bahan alternatif sumber daya alam tersebut; kekhawatiran lingkungan; tetap menjaga kualitas produk; memperpanjang masa pakai alat ada hubungannya dgn kecenderungan peningkatan konsumsi pulp/produk turunannya -Produk turunan pulp domestik masih didominasi oleh kertas/karton & MDF diversifikasi produk perlu meningkatkan nilai tambah bahan serat skope diperluas mencakup produk turunan selulosa lain (rayon, sutra tiruan, dsb). -Serat sintetsis (nylon, dacron, & glass) pesaing serat ligno-selulosa serat ligno-selulosa: terbarukan tetap bisa kompetitif & keramahan lingkungan serat sintetis dipertanyakan perlu terus usaha penyempurnaan & pengembangan teknologi pengolahan serat intensif & terus menerus
6/19/2014
36
UCAPAN TERIMA KASIH • Dengan terselenggaranya & selesainya Presentasi Orasi Purna
Tugas ini, Penyaji Orasi mengucapkan terima kasih & rasa hormat setingginya pada Pimpinan langsung, yaitu Bapak Kepala Badan Litbang Kehutanan; Sekretaris Badan; & Pejabat-pejabat Terkait Kementerian Kehutanan secara menyeluruh.
• Ucapan terima kasih & penghargaan setingginya juga disampaikan pada Ketua & Tim Penilai Jabatan Peneliti (TP2I) Badan Litbang Kehutanan, Kementerian Kehutanan, serta Tim Penilai naskah Orasi Purna Tugas ini di Bidang Pengolahan Hasil Hutan, dengan
spesifikasi Teknologi Pengolahan Serat Berligno-Selulosa
• Penyaji Orasi juga mengucapkan terima kasih dan rasa hormat setingginya pada Atasan langsung, yaitu Bapak Kepala Pusat Litbang Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan (P3KKPHH, Bogor) yang telah memberi kesempatan, kepercayaan melakukan, hingga terlaksanannya orasi tersebut. Ucapan terima kasih dan rasa hormat juga disampaikan pada Pejabat Ecehelon II, & segala pihak terkait di lingkungan P3KKPHH & Badan Litbang Kehutanan secara menyeluruh.
UCAPAN TERIMA KASIH • Ucapan terima kasih dan penghargaan setingginya disampaikan
pada Bapak Profesor Riset Dr. Ir. R. Sudradjat, MSc (Peneliti Purna Tugas pada Kelti Pengolahan Kimia & Energi Hasil Hutan, Pustekolah, Bogor) yang telah banyak meluangkan waktu memeriksa, mencermati, mengarahkan, memberi saran, tambahan materi, sumbangan pemikiran, mengkoreksi, memberi dorongan positif, & sebagainya hingga tersusunnya bahan presentasi & pelaksanaan orasi ini.
• Ucapan terima kasih disampaikan pula pada Ibu Dian Anggraini Indrawan S.Hut, MM yang telah banyak membantu scanning gambar-gambar dan improvisasi/penyempurnaan bahan presentasi orasi ini.
• Para Guru/Dosen/Pembimbing yg telah memberikan berbagai macam ilmu dan mewarnai serta memperkaya perbendaharaan pengetahuan Peyaji Orasi mulai dari tingkat Perndidikan Awal (SD/SLTP/SLTA), hingga S1, S2 & S3
6/19/2014
37
UCAPAN TERIMA KASIH
• Penyaji Orasi juga menyampaikan terima kasih pada Ayah & Ibu (Almarhum), Istri, & seluruh Keluarga Penyaji yang telah banyak memberi dukungan moril & finansial selama ini hingga mencapai jenjang Peneliti Utama / IVE & Tingkat Pendidikan S3 (Ph.D).
• Akhirnya Penyaji mengharapkan agar bahan presentasi orasi Purna Tugas ini dapat memberikan sumbangan ilmiah berharga pada ilmu Bidang Pengolahan Hasil Hutan, khususnya Teknologi Pengolahan Serat.
Thank You Very Much &
High Appreciation for
the Thorough Attention of
the Overall Audiences
6/19/2014
41
1. Dr. Ir. Han Roliadi, MSc
2. Dian Anggraini Indrawan, S.Hut, MM
3. Prof. Riset Dr. Gustan Pari, BSc, MSi
4. Rossi Margareth Tampubolon, S.Si
RPI 21. PENGOLAHAN HASIL HUTAN KAYU
TEKNOLOGI PEMBUATAN PAPAN SERAT
TEKNOLOGI PEMBUATAN PAPAN SERAT TIPE MDF DARI
NIPAH DAN CAMPURANNYA DENGAN SABUT KELAPA
(LAPORAN HASIL PENELITIAN)
Oleh :
PUSAT PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN KETEKNIKAN KEHUTANAN
DAN PENGOLAHAN HASIL HUTAN
BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN KEHUTANAN
KEMENTERIAN KEHUTANAN
BOGOR, 2012
V. TEKNOLOGI SERAT UNTUK DIKEMBANGKAN B. Penyempurnaan/modifikasi proses aktifitas litbang (Sambungan): -Pengolahan pulp/kertas dgn mendaur ulang seluruh air bekas proses Konsumsi
air untuk proses cukup besar: 200-245 kiloliter H2O/ton produk (pulp) -Pembentukan lembaran kertas pada suasana netral/alkali pembentukan lembaran konvensional, penambahan bahan retensi (alum) dan aditif (filler, sizing, perekat, zat warna) berlangsung pada suasana asam (ph = 4 - 5) asam berakibat degradasi karbohidrat & korosi peralatan pulp/kertas. Suasana netral/alkali (pH = 7 - 9 memerlukan bahan retensi/aditif khusus, a.l. alkyl ketene dimer (AKD), cationic starch (CS), fatty-acid anhydride (FAA), stearato chromic chloride dalam isopropyl alcohol SCC/IA, perfluoro cuprylic acid (PCA), chromium dalam isopropyl alcohol (C/IA), & alkenyl succinic anhydride (ASA). Efek positif suasana netral/alkali: umur pakai alat ↑; retensi aditif ↑; degradasi karbohidrat ↓ kecepatan produksi ↑; menungkinkan penggunaan filler yang tidak tahan asam (a.l. CaCO3)
6/19/2014
42
V. TEKNOLOGI SERAT UNTUK DIKEMBANGKAN B. Penyempurnaan/modifikasi proses aktifitas litbang (Sambungan): -Penerapan teknologi nano pada pembentukan lembaran kertas a.l. penggunaan filler berukuran nano (a.l. bentonite & koloid silika): runnability mesin kertas ↑; retensi aditif ↑; drynability air ↑ & penurunan sifat kekuatan kertas berkurang akibat penggunaan filler -Pemutihan pulp dgn sistim tetutup minimisasi terbentuk limbah AOX; ulang bahan kimia pemutih & pulping; penggunaan air proses; tambahan energi perlu dikembangkan pula untuk jenis-jenis kayu tropis Indonesia -Pembentukan lembaran kertas dengan sistim tertutup secara tradisional mesin kertas beroperasi dengan membuang cairan bekas pembentukan lembaran kertas (white water) manfaat sistim tertutup: mengurangi pemakaian air segar (fresh water); menghemat biaya waste-water treatment; ikut mendaur ulang sisa serat/bahan aditif; & menurunkan tingkat pencemaran -Penggunaan bahan aditif alternatif menggantikan bahan aditif konvensionil bersuasana asam (alum, rosin sizing) manfaat retensi lebih tinggi bahan aditif alternatif, a.l. AKD, FAA, SCC, PCA, C/IA, dan ASA beretensi tinggi pada suasana netral/alkali. Aditif alternatif lain adalah limbah cangkang udang sebagai perekat papan serat tipe insularion board perlu dipertimbangkan dan dikembangkan di Indonesia.
-Pengolahan serat ligno-selulosa boros dalam pemakaian bahan baku,
air, bahan pembantu, & menghasilkan limbah
-Untuk menghasilkan 1 ton pulp (berat kering), diperlukan:
Pengolahan
menjadi
pulp/produk
turunannya
Pasokan
bahan berserat
ligno-selulosa =
2 ton (berat kering =
±4 m3 (kayu)
Bahan pembantu
-Air = 200-300 kiloliter
-Energi listrik = 400-1000 KWH
-Energi panas = 4-8 GJ
Limbah/Pencemaran
-Polusi udara (air pollution)
-Polusi aliran (stream pollution)
-Limbah padat (solid waste)
-Bising suara (noise pollution)
-Di Indonesia Bisa banyak menguras potensi sumber daya alam
-Pemecahan diperlukan, a.l. Introduksi bahan serat alternatif; Modifikasi &
penyempurnaan teknologi yang ada; Dampak negatif minimal (ramah
lingkungan); & Kualitas produk pulp/turunannya tetap terjaga
6/19/2014
43
V. TEKNOLOGI SERAT UNTUK DIKEMBANGKAN
B. Penyempurnaan/modifikasi proses aktifitas litbang (Sambungan):
-Pengolahan pulp dengan teknik extended delignification rapid displacement
heating (RDH) modifikasi pulping kimia sulfat prinsip memanfaatkan:
(1) panas larutan bekas pemasak (black liquor) untuk preheating larutan
pemasak segar (white liquor);
(2) black liquor untuk impregnasi/melunakkan awal serpih kayu (serat ligno-selulosa lain)
(3) mencampurkan black liquor dengan white liquor diharapkan: =penghematan energi/air/bahan kimia bersulfur pencemaran lingkungan ↓ =delignifikasi lebih efektif pulp lebih mudah diputihkan =mimimisasi degradasi karbohidrat rendemen/kekuatan pulp meningkat =peningkatan produktifitas pulp RDH belum banyak diterapkan pada jenis kayu Indonesia -Pemutihan pulp dgn bahan bebas khlor elementer (ECF: Cl2) terbentuk limbah AOX (a.l. polychlorinated dioxin & dibenzofuran) dicurigai penyakit penyebab kanker salah satu ECF = ClO2 proses pemutihan lebih selektif limbah AOX ↓ & degradasi karbohidrat ↓ perlu terus dikembangkan untuk berbagai jenis kayu tropis Indonesia