Transcript
Page 1: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

SKRIPSI

KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN

BAKU PEMBUATAN KERTAS

Oleh :

SITI SARTIKA HARDIYANTI

F34060643

2010

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

Page 2: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN

BAKU PEMBUATAN KERTAS

SITI SARTIKA HARDIYANTI

F34060643

SKRIPSI

Sebagai satu syarat untuk mendapatkan gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2010

Page 3: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Judul : Kajian Penggunaan Selulosa Mikrobial Sebagai Bahan Baku

Pembuatan kertas

Nama : Siti Sartika Hardiyanti

Nrp : F34060643

Departemen : Teknologi Industri Pertanian

Menyetujui,

Dosen Pembimbing I

Prof. Dr. Ir. Khaswar Syamsu, MSc.

NIP. 19630817 198803 1 003

Dosen Pembimbing II

Dr. Ir. Han Roliadi, MSc.

NIP. 080028103

Mengetahui,

Ketua Departemen Teknologi Industri Pertanian

Prof. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti

NIP. 19621009 198903 2001

Tanggal Lulus : .......................................................

Page 4: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi dengan judul ”Kajian

Penggunaan Selulosa Mikrobial Sebagai Bahan Baku Pembuatan Kertas”

adalah karya saya sendiri dibawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Khaswar Syamsu, MSc.

dan Dr. Ir. Han Roliadi dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada

Perguruan Tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari

karya yang telah diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan

dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, September 2010

Siti Sartika Hardiyanti

F34060643

Page 5: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

RIWAYAT HIDUP

Siti Sartika Hardiyanti, dilahirkan di Jakarta, 31 Maret 1989 sebagai anak

pertama dari 2 bersaudara pasangan Bapak Castro KH. Dan Ibu Widyaningrum.

Penulis memulai pendidikan di TK Al – Abrar dan melanjutkan SD di SDN

Kebalen 01 kemudian melanjutkan SMP di SMPN 1 Babelan Bekasi dan

meneruskan SMA di SMUN 1 Babelan Bekasi.

Pada tahun 2003, penulis melanjutkan studi sebagai mahasiswi S1 Institut

Pertanian Bogor, Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi

Pertanian melalui jalur USMI. Penulis melakukan praktek lapan di PTPN X PG.

Pesantren Baru dengan judul “Mempelajari Aspek Proses Pengolahan Limbah

Produksi Gula PG. Pesantren Baru” pada tahun 2009. Akhirnya pada tahun 2010,

penulis dapat menyelesaikan pendidikan S1 dengan gelar Sarjana Teknologi

Pertanian.

Page 6: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

SITI SARTIKA HARDIYANTI. F34060643. Kajian Penggunaan Selulosa

Mikrobial Sebagai Bahan Baku Pembuatan Kertas. Dibawah bimbingan Khaswar

Syamsu dan Han Roliadi.

RINGKASAN

Kertas merupakan bahan tipis yang dihasilkan melalui proses kompresi serat

yang berasal dari pulp. Kertas digunakan sebagai media tulis, media cetak, bahan

pengemas, serta banyak fungsi lainnya. Produksi kertas dunia rata-rata meningkat

3,05% per tahun, menuntut kebutuhan selulosa sebagai bahan utamanya.

Pada umumnya selulosa yang digunakan berasal dari kayu. Peningkatan

kebutuhan terhadap selulosa menyebabkan peningkatan kebutuhan kayu. Dengan

demikian, dapat meningkatkan angka deforestasi. Laju deforestasi ini semakin

meningkat seiring dengan meningkatnya permintaan terhadap kayu dan produk-

produk turunannya, termasuk pulp dan kertas. Kenaikan laju deforestasi

menimbulkan beberapa dampak terhadap lingkungan salah satunya efek global

warming. Pemanasan global akan berdampak pada perubahan iklim secara radikal

dan bencana alam (banjir, badai, dan angin topan).

Penggunaan kayu sebagai bahan baku selulosa memiliki beberapa

kelemahan antara lain konsumsi energi dan pencemaran lingkungan yang tinggi

akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan

lignin). Kelemahan lainnya ada pada produktifitas selulosa yang rendah

dibandingkan dengan masa tanam-tebang kayu yang membutuhkan waktu lama

serta isu – isu yang terkait masalah lingkungan. Kelemahan ini menuntut sumber

selulosa alternatif yang diharapkan dapat menggantikan selulosa kayu menjadi

bahan baku pembuatan kertas.

Selulosa alternatif itu adalah selulosa mikrobial yang merupakan hasil

produksi dari beberapa jenis mikroorganisme (bakteri) antara lain spesies

Acetobacter. Selulosa bakteri memiliki kelebihan yaitu memiliki tingkat

kemurnian yang tinggi karena terbebas dari kandungan lignin dan hemiselulosa,

proses isolasi yang mudah, memiliki kristalinitas yang tinggi dan produktifitas

selulosa yang tinggi. Hal tersebut merupakan potensi yang sangat besar untuk

dimanfaatkan sebagai alternatif bahan baku dalam mengatasi kelemahan

penggunaan selulosa kayu untuk proses produksi kertas.

Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pemanfaatan selulosa mikrobial

sebagai pengganti selulosa kayu dalam proses pembuatan kertas dan karakterisasi

kertas yang dihasilkan. Pada penelitian ini juga dilakukan analisis untuk

mengetahui seberapa besar peranan pemanfaatan selulosa mikrobial ini terhadap

penghematan hutan.

Proses pembuatan kertas selulosa mikrobial dilakukan dengan mengadaptasi

proses semi kimia pembuatan pulp kayu tanpa delignifikasi. Tahapan penelitian

ini adalah penyiapan bahan baku (pembuatan selulosa mikrobial), pembuatan

pulp, pembentukan lembaran kertas dan uji fisik kertas. Penelitian ini

menggunakan rancangan acak lengkap dua faktorial dan dua kali ulangan. Adapun

faktor tersebut adalah penambahan kaolin dan penambahan tapioka dengan

masing – masing dua taraf yaitu 0 dan 5 % untuk kaolin dan 0 dan 2,5 % untuk

Page 7: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

tapioka. Respon yang diamati adalah rendemen pulp dan sifat fisik kertas

(gramatur, indeks tarik, indeks sobek dan daya sera air).

Rendemen pulp yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah 38,125 % (basis

kering). Hasil pengujian yang dilakukan diperoleh nilai gramatur kertas berkisar

antara 31,2 – 49,5 g/m2, nilai indeks tarik berkisar antara 19,84 – 53,98 Nm/g,

nilai indeks sobek berkisar antara 14,27 - 21,41 mNm2/g dan daya serap air kertas

sebesar 52,11 – 71,97 g/m2 untuk bagian atas dan untuk bagian bawah daya serap

air berkisar antara 55,08 – 85,48 g/m2. Gramatur kertas yang diperoleh sesuai

untuk jenis kertas tik, kertas kitab, kertas lito, dan kertas toilet. Indeks tarik dan

indeks sobek yang dihasilkan memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan kertas

Acacia mangium, jerami dan bagas. Nilai tersebut berada diatas standar kertas

koran dan kertas bungkus. Daya serap air kertas selulosa mikrobial lebih rendah

dibandingkan daya serap air kertas dari batang pisang ambon dan standart kertas

bungkus. Dengan demikian kertas tersebut memiliki retensi yang baik terhadap

air.

Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa penambahan zat aditif memiliki

pengaruh yang berbeda nyata terhadap gramatur dan indeks tarik kertas, tetapi

tidak menghasilkan perbedaan yang nyata pada indeks sobek dan daya serap air

kertas. Perlakuan yang menghasilkan gramatur yang paling baik adalah pada

perlakuan tapioka 2,5 % dan kaolin 5 %. Nilai indeks tarik yang paling baik

dihasilkan dari perlakuan tapioka 2,5 % dan kaolin 5 %. Bahan aditif yang

berpengaruh dalam memperbaiki kualitas kertas (kekuatan fisik) adalah tapioka

(2,5 %), sedangkan bahan aditif kaolin (5 %) memperbaiki penampakan kertas.

Hasil dari konversi biomassa menunjukan bahwa dengan pengembangan

produksi selulosa mikrobial seluas 100 ha dapat mengsubtitusi 1.973.116 batang

pohon/tahun atau setara dengan lahan hutan seluas 1.183,63 ha/tahun.

Penghematan ini dapat meningkatkan jumlah penyerapan CO2 sebesar 276.236,24

ton CO2/tahun. Dengan demikian penggunaan selulosa mikrobial sebagai bahan

baku pembuatan pulp dan kertas dapat menghemat pemakaian kayu dan

mengurangi tingkat kerusakan lingkungan yang diindikasikan oleh peningkatan

penyerapan CO2 di alam.

Page 8: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

SITI SARTIKA HARDIYANTI. F34060643. Study on the possible use of

microbial cellulose as raw material for paper manufacturing process. Supervised

by Khaswar Syamsu dan Han Roliadi.

SUMMARY

Paper refers to thin mass of felted sheet separated from water suspension of

prevalently cellulose-based pulp fiber on a fine screen, followed by sheet forming,

compression, drying and finishing action. Paper and paper products are widely

used as printing and writing media, packaging material and other varieties of

functions. World consumption of paper steadily increases at 3,05 % per year,

while in Indonesia the yearly consumption in the last five years (i.e 2002 – 2006)

recorded an average increase at 2,8%. Consequently, this calls for intensive use of

cellulose-based materials.

In general, the raw material for pulp and paper comes from woods, due to

their more secured continuity-supply and favorable properties or characteristic.

Conversely, this situation can enchanc the rate of forest destruction (deforestation)

from which the woods are obtained. Nowadays, deforestation rate tends to

increase uncontrollably along with increasing-demand for woods and their derived

products, including pulp and paper. Such alarming deforestation can exert

negative impacts on the environment, among which is global warming. The global

warming further will affect climate change radically and natural disasters (e.g.

floods, erosion, storms, and hurricanes).

The use of wood for pulp, paper, and other celullose based products reveals

several weaknesses, among others, high energy consumption and catastrophic

environmental pollution caused by the use of chemical substances for the

delignification (lignin dissolution) process during wood pulping, which harmful to

human beings and other living creatures. Another set back is the low productivity

of wood for the supply of cellulose (i.e. polymer containing glucose units)

compared to the cutting rotation of the tree growth to provide wood, which takes a

long time and bring about concerns related to environmental issues. This

unfavorable situation demand the seeking of other cellulose alternatives, which

can expectedly substitute for or lessen the reliance on wood materials for pulp and

paper manufacturing.

One of the favorable alternatives is the microbial cellulose synthesized

biologically from particular biomass materials potential as glucose source, using

particular types of microorganisms (i.e. bacteria) among other Acetobacter

species. The microbial cellulose afford remarkable advantage over the

conventional wood derived sellulose, such as high level purity (free from lignin

and hemicellulose), the easy isolation of the process, and exerting high cellulose

crystallinity as well as its productivity. This entails an immense potency of raw

material for microbial cellulose in an attempt to overcome the difficulty in

procuring the conventional wood based cellulose materials for pulp and paper.

In relevant, this study aimed to examine the use of microbial cellulose as a

substitute for wood cellulose in paper manufacturing and characteristic of the

resulting paper. In this study, analysis was also conducted to look into how

feasible the role of microbial cellulose use is on saving the forest. In this regard,

the microbial cellulose synthesis proceeded with fermentation process performed

Page 9: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

by culture of acetobacter sp. using the media consisting of cane sugar and coconut

juice as glucose source, further added with particular nutrition as nitrogen, carbon,

and energy supplements (i.e. urea, Z.A, and acetic acid). The experimental process of manufacturing pulp for paper from microbial

cellulose employed by adapting the so called semi chemical pulping on wood but

without the delignification action. This experiment proceeded in stages

commencing from raw material preparation (synthesis of microbial cellulose),

pulping, paper sheet forming, until the physical test on the resulting paper. Prior to

sheet forming, the additives were added to the microbial cellulose pulp, i.e. kaolin

as filler, tapioca starch as the bonding agent, and alum as retention aid. The paper

sheet formed at the targeted 60 gram/m2 basis weight. The response data as

observe covered pulp yield and physical properties of corresponding paper (i.e.

real basis weight, tensile index, tear index, and water absorptiveness). The data

analysis employed the completely randomized design with two factorial pattern.

The two factor were consecutively kaolin (in two level, i.e. 0% and 5%) and

tapioca starch (also in two level, 0% and 2,5%). Alum was used in a single

concentration (2%). Each level combination of kaolin and tapioca starch factors

was replicated two times.

The yield of microbial cellulose pulp was 38,125% in average (dry basis).

Meanwhile, physical-test results on the corresponding paper revealed in the real

basis weight (31,2 - 49,5 g/m2), tensile index (19,84 - 53,98 Nm/g), tear index

(14,27 - 21,41 mNm2/g) and water absorption (52,11 - 71,97 g/m

2 for the upper

paper side, and 55,08 - 85,48 g/m2 for the lower side). The real basis weight as

obtained despite being substantially lower than targeted was suitable for the kinds

of typing paper, holy book paper, and toilet paper. Meanwhile, tensile index and

tear index exhibited the values higher than Acacia mangium-wood paper, straw

paper and bagasse paper. Further, those values were still above the standards for

newspaper and wrapping paper. Water absorptiveness of microbial cellulose paper

still lower than those of banana-stem paper and wrapping standart. In this way,

therefore the microbial cellulose paper still afforded a tolerable water retention. Results of analysis of variance revealed that the use of additives (i.e kaolin

and tapioca starch) brought about significant effect on the basis weight and tensile

index of paper, but did not inflict significant difference in tear strength and water

absorptiveness. The treatment considered the most optimum to affrod satisfactory

basis weight and tensile index was at 2,5% tapioca starch and 5% kaolin

concurrently. The additive that affected the physical strenght properties of paper

was tapioca starch (at 2,5 %), while kaolin additive (5%) conversely improved the

appearance of paper surface. Analysis on biomass conversion showed that the development of microbial

cellulose production at 100 ha area can subtitute 1.973.116 trees stands per year,

equivalent to saving 1183,63 ha of forest area annually. These savings afforded

the carbon sequestration (sink) equal to 276.236,24 tons of CO2 uptake from the

air. Therefore, the use of microbial cellulose as a raw material for pulp and paper

production indicatively affords the wood saving (wood subtitute to the particular

extent) as well as lessen the environmental damage (e.g. global warming) through

the remarkable CO2 absorption (uptake) from the air.

Page 10: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah puji syukur kehadirat Allah SWT atas Rahman dan Rahim

– Nya, penulis dapat menyelesaikan penelitian dan skripsi yang berjudul “Kajian

Penggunaan Selulosa Mikrobial Sebagai Bahan Baku Pembuatan Kertas”. Tugas

akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada

Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut

Pertanian Bogor.

Pada kesempatan ini penulis hendak mengucapkan terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua (Castro KH. dan Widyaningrum) yang telah memberikan

motivasi dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan skripsi.

2. Prof. Dr. Ir. Khaswar Syamsu, MSc. St, selaku dosen pembimbing

akademik di Departemen Teknologi Industri Pertanian yang telah

memberikan pengarahan dalam penelitian dan penyusunan skripsi.

3. Dr. Ir. Han Roliadi, MM selaku dosen pembimbing kedua dari Puslitbang

Kehutanan dan staff laboratorium serat yang telah memberikan bimbingan

dan pengarahan selama melaksanakan penelitian.

4. Rekan – rekan yang telah membantu dalam memberikan saran, dukungan

dan doa.

Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan dapat

dipergunakan oleh pihak yang memerlukan. Saran dan kritik yang membangun

sangat diharapkan.

Page 11: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ..................................................................... ii

DAFTAR ISI ................................................................................... iii

DAFTAR TABEL ........................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ....................................................................... v

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................. vi

BAB I. PENDAHULUAN .......................................................... 1

A. Latar Belakang ................................................................. 1

B. Tujuan Penelitian .............................................................. 3

C. Ruang Lingkup Penelitian ................................................ 3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................. 4

A. Selulosa ............................................................................ 4

B. Selulosa Mikrobial dan Biosintesis ................................... 5

C. Karakteristik Selulosa Kayu dan Selulosa Mikrobial ......... 6

D. Kertas .............................................................................. 7

E. Teknologi dan Zat Aditif Pembuatan Kertas .................... 8

1. Tapioka ........................................................................ 10

2. Kaolin .......................................................................... 11

3. Alum ........................................................................... 11

F. Analisis Konversi Biomassa ............................................. 12

BAB III. METODOLOGI ............................................................ 13

A. Bahan dan Alat ................................................................. 13

1. Bahan .......................................................................... 13

2. Alat .............................................................................. 13

B. Metodologi ....................................................................... 13

1. Pembuatan Selulosa Mikrobial ...................................... 13

2. Purifikasi Selulosa Mikrobial ....................................... 15

3. Pembuatan Pulp Selulosa Mikrobial ............................. 15

4. Pembentukan Lembaran ............................................... 15

5. Pengujian dan Karakterisasi Fisik Kertas ..................... 17

Page 12: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

5.1. Kadar Air ............................................................... 17

5.2. Rendemen ............................................................. 17

5.3. Gramatur ................................................................ 17

5.4. Kekuatan Tarik ..................................................... 18

5.5. Kekuatan Sobek .................................................... 19

5.6. Daya Serap Air ..................................................... 19

6. Analisis Konversi Biomassa ......................................... 20

7. Rancangan Percobaan .................................................. 21

BAB IV. PEMBAHASAN.............................................................. 23

A. Rendemen Pulp Selulosa Mikrobial ................................. 23

B. Gramatur Kertas Selulosa Mikrobial ................................ 26

C. Indeks Tarik Kertas Selulosa Mikrobial ........................... 28

D. Indeks Sobek Kertas Selulosa Mikrobial .......................... 30

E. Daya Serap Air Kertas Selulosa Mikrobial ....................... 32

F. Analisis Konversi Biomassa ............................................ 34

F.1. Serat Selulosa Mikrobial ........................................... 34

F.2. Penghematan Acacia mangium ................................. 35

F.3. Penyerapan CO2 ........................................................ 35

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ....................................... 37

A. Kesimpulan ...................................................................... 37

B. Saran ................................................................................ 38

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................... 39

LAMPIRAN

Page 13: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Persyaratan Mutu Kertas Koran ....................................... 8

Tabel 2. Asumsi Perhitungan Pembentukan Lembaran ................... 16

Tabel 3. Taraf dan Kode Perlakuan ............................................... 21

Tabel 4. Hasil Pengujian Gramatur Kertas ..................................... 26

Tabel 5. Hasil Pengujian Indeks Tarik Kertas ................................ 28

Tabel 6. Hasil Pengujian Indeks Sobek Kertas ............................... 30

Tabel 7. Hasil Pengujian Daya Serap Air ....................................... 32

Tabel 8. Hasil Analisa Konversi Biomassa .................................... 33

Page 14: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Struktur Selulosa ............................................................. 4

Gambar 2. Biosintesis Selulosa Mikrobial ......................................... 6

Gambar 3. Diagram Alir Pembuatan Selulosa Mikrobial ................... 14

Gambar 4. Proses penguraian serat dan pulp selulosa mikrobial ........ 15

Gambar 5. Wadah pengaduk dan suspensi serat ................................. 16

Gambar 6. Cetakan kertas ................................................................. 16

Gambar 7. Tensile tester .................................................................... 18

Gambar 8. Elemendroft Tearing Tester .............................................. 19

Gambar 9. COBB tester ..................................................................... 20

Gambar 10. Diagram Alir pembuatan kertas selulosa mikrobial ........ 22

Gambar 11. Analogi pemurnian selulosa mikrobial ........................... 24

Gambar 12. Pulp selulosa mikrobial .................................................. 25

Gambar 13. Kertas selulosa mikrobial ................................................ 27

Gambar 14. Grafik hubungan pengaruh zat aditif terhadap

gramatur kertas .............................................................. 27

Gambar 15. Grafik hubungan pengaruh zat aditif terhadap

indeks tarik kertas ........................................................... 29

Gambar 16. Grafik hubungan pengaruh zat aditif terhadap

indeks sobek kertas ......................................................... 31

Gambar 17. Grafik hubungan pengaruh zat aditif terhadap

daya serap air kertas........................................................ 32

Page 15: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Analisis ragam gramatur kertas .................................... 42

Lampiran 2. Analisis ragam indeks tarik kertas ................................ 43

Lampiran 3. Analisis ragam indeks sobek kertas ............................. 44

Lampiran 4. Analisis ragam daya serap air kertas bagian atas ........... 45

Lampiran 5. Analisis ragam daya serap air kertas bagian bawah ....... 46

Lampiran 6. Asumsi Perhitungang Konversi Biomassa .................... 47

Lampiran 7. Perhitungan Analisis Konversi Biomassa ..................... 48

Lampiran 8. SNI Kertas Koran ........................................................ 49

Lampiran 9. SII Tata Nama Kertas dan Koran (bag 1) ..................... 50

Page 16: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kertas merupakan produk yang berasal dari pemanfaatan selulosa

sebagai bahan bakunya. Kertas digunakan secara meluas dalam bidang

pendidikan sampai bidang pengemasan (Syafii, 2000). Peningkatan

perrmintaan kertas akan meningkatkan laju permintaan terhadap kebutuhan

selulosa yang pada umumnya berasal dari kayu. Pada industri pulp dan kertas

dalam memproduksi 178 juta ton pulp akan menghabiskan kayu sebanyak

670 juta ton (Anonim, 2008). Berdasarkan data resmi dari situs The UN Food

& Agriculture Organization’s (FAO), menunjukkan bahwa sejak tahun 2001

sampai dengan tahun 2007 produksi kertas dan karton dunia rata-rata

meningkat 3,05% setiap tahun dengan konsumsi 383.603.402 ton kertas dan

karton pada tahun 2007. Perkiraan pertumbuhan industri pulp dan kertas

dalam dekade berikutnya berada antara 2% hingga 3,5% per tahun, sehingga

membutuhkan kenaikan jumlah kayu bulat yang dihasilkan dari lahan hutan

seluas 1 sampai 2 juta hektar setiap tahun (Anonim 2008). Peningkatan

kebutuhan akan kayu tersebut dapat menyebabkan kenaikan laju deforestasi

dan kerusakan hutan. Kenaikan laju deforestasi ini menimbulkan beberapa

dampak terhadap lingkungan salah satunya efek global warming.

Penggundulan hutan yang terjadi mengurangi jumlah tumbuhan yang dapat

mengikat emisi CO2 dari aktifitas manusia sehingga CO2 yang tak terserap

oleh tumbuhan membentuk lapisan yang mengakibatkan pemanasan global

(global warming). Pemanasan global ini akan berdampak pada perubahan

iklim secara tidak menentu. Selain itu, penggundulan hutan dapat

menyebabkan bencana alam seperti erosi dan banjir (Setiawan, 1999).

Kertas pada dasarnya dapat dibuat dari semua bahan setengah jadi

yang mengandung selulosa (pulp). Namun demikian, selulosa (pulp) kayu

sampai saat ini masih mendominasi sebagai bahan utama yang digunakan

dalam proses pembuatan kertas. Kayu yang digunakan untuk pembuatan

kertas masih tercampur bahan lain seperti lignin dan hemiselulosa dengan

kandungan sebanyak 16 % dan 25 % dari kayu lunak atau kayu daun jarum

Page 17: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

(Sjostrom, 1995). Pulp merupakan hasil pemisahan serat kayu menjadi serat –

serat terpisah. Proses pemisahan dapat dilakukan dengan tiga macam cara

yaitu cara mekanis, kimia, dan semi kimia (Sjostrom, 1995). Dalam

menghasilkan pulp, pada ketiga cara ini terdapat beberapa kelemahan antara

lain konsumsi energi yang tinggi dan dapat menyebabkan pencemaran

lingkungan yang cukup tinggi. Pencemaran lingkungan timbul akibat

penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan

lignin) pada metode semi kimia dan kimia. Di samping itu, pada pembuatan

kertas tertentu dibutuhkan proses pemutihan pulp yang menggunakan bahan

kimia pemutih yang bisa berakibat pencemaran lingkungan (Departemen

Kehutanan Republik Indonesia, 1976). Kelemahan lainnya ada pada

produktifitas kayu yang rendah dan masa tebang kayu membutuhkan waktu

lama serta isu–isu yang terkait masalah lingkungan. Kelemahan atau masalah

yang terjadi ini menuntut sumber selulosa alternatif yang diharapkan dapat

menggantikan selulosa kayu menjadi bahan baku pembuatan kertas.

Salah satu sumber selulosa alternatif adalah selulosa mikrobial.

Selulosa mikrobial merupakan hasil produksi dari beberapa jenis

mikroorganisme (bakteri) antara lain spesies Acetobacter. Ada beberapa

spesies Acetobacter yang dapat digunakan untuk memproduksi selulosa yaitu

A. xylinum, A. aceti, A. cetianum, dan A. pasteuranum. Dalam mensintesa

selulosa, bakteri tersebut menggunakan sumber karbon yang berasal dari

glukosa, fruktosa, sukrosa, galaktosa dan gliserin. Selulosa bakteri memiliki

beberapa kelebihan yaitu memiliki tingkat kemurnian yang tinggi karena

terbebas dari kandungan lignin, proses isolasi yang mudah, memiliki

kristalinitas dan produktifitas selulosa yang tinggi (White dan Brown, 1983).

Aplikasi selulosa mikrobial yang telah banyak diteliti adalah sebagai bahan

makanan berserat tinggi (Stephens et al.,1990), sebagai bahan pembalut luka

dalam bidang farmasi dan obat – obatan (Czaja et al,. 2006), sebagai bahan

pembuatan electronic paper display (J.Shah dan Brown, 2005) dan sekat

pengeras suara (audio speaker diaphragms) (Yamanaka et al,. 1988) serta

sebagai penambah kekuatan fisik kertas dalam proses pembuatan kertas

(Iguchi et al., 2000). Kelebihan dan karakteristik selulosa mikrobial dapat

Page 18: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

digunakan sebagai dasar pemanfaatan selulosa mikrobial untuk bahan baku

pembuatan kertas.

Produktifitas seluosa mikrobial relatif lebih tinggi dibandingkan

produktifitas selulosa kayu. Hal ini dapat ditunjukan dari laju pemanenan

selulosa mikrobial yang hanya membutuhkan 5–7 hari dibandingkan selulosa

kayu yang membutuhkan waktu panen sekitar 4–6 tahun. Produktifitas yang

tinggi ini menjadikan selulosa mikrobial sebagai bahan potensial untuk

dikembangkan dalam proses pembuatan kertas. Pengembangan pemanfaatan

selulosa mikrobial merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi

kelemahan dalam penggunaan selulosa kayu untuk produksi kertas. Dengan

demikian diharapkan dapat diperoleh kertas dengan mutu yang sama dan

produktifitas yang lebih baik serta ramah terhadap lingkungan.

B. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji pemanfaatan selulosa

mikrobial sebagai pengganti selulosa kayu dalam proses pembuatan kertas.

Secara spesifik, penelitian tersebut bertujuan :

1. Mengetahui pengaruh penambahan bahan aditif pada kekuatan fisik kertas

selulosa mikrobial yang dihasilkan.

2. Mengetahui besarnya peranan selulosa mikrobial dalam mensubtitusi

selulosa kayu sebagai bahan baku pembuatan kertas dengan melakukan

analisis konversi biomassa.

C. Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian ini adalah :

1. Karakterisasi selulosa mikrobial terkait dengan proses pembuatan kertas.

2. Pembuatan kertas dengan menggunakan bahan baku selulosa mikrobial

yang berasal dari kultivasi diam.

3. Pengujian karakteristik kertas yang dihasilkan.

Page 19: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Selulosa

Selulosa merupakan polimer linier glukan dengan struktur rantai yang

seragam. Unit – unit terikat dengan ikatan β – 1,4 glikosidik. Dua unit

glukosa yang berdekatan bersatu dengan mengeliminasi satu molekul air di

antara gugus hidroksil pada karbon 1 dan karbon 4 (Fengel dan Wegener,

1984). Selulosa mempunyai bobot molekul yang sangat bervariasi berkisar

antara 50.000 hingga 2,5 juta bergantung pada sumbernya. Ukuran panjang

rantai molekul selulosa dinyatakan sebagai derajat polimerasi (DP). Derajat

polimerasi dihitung dengan cara membagi bobot selulosa dengan bobot

molekul glukosa (Fengel dan Wegener, 1984). Menurut Sjostrom (1981)

perlakuan fisik dan kimia yang intensif dapat menurunkan derajat polimerasi

selulosa. Sifat polimer ditentukan oleh panjang rantai molekul dari polimer

itu sendiri.

Gambar 1. Struktur Selulosa

(Fengel dan Wegener, 1984)

Polimer selulosa terdiri atas 2 bagian, yaitu bagian dengan susunan

rantai yang teratur (kristalin) dan bagian dengan susunan rantai yang tidak

teratur (amorf). Derajat kristalinitas suatu polimer berpengaruh besar terhadap

sifat polimer yang terkait dengan penggunaannya. Pada umumnya selulosa

bersifat relatif kristalin (Sjostrom, 1981). Morfologi selulosa mempunyai

pengaruh besar terhadap reaktifitasnya. Reaktifitas selulosa juga dipengaruhi

oleh kehalusan struktur selulosa.

o o

Page 20: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

B. Selulosa Mikrobial dan Biosintesis

Selulosa mikrobial merupakan jenis selulosa yang dihasilkan oleh

mikroorganisme seperti genus Acetobacter, Agrobacterium, Rhizobium,

Sarcina, dan Valonia (Yamanaka et al., 1989). Namun, Penghasil selulosa

mikrobial yang paling efisisen adalah dari genus Acetobacter terutama bakteri

Acetobacter xylinum (Brown, 1987). Acetobacter xylinum merupakan bakteri

gram negatif yang menghasilkan serat – serat ultrafine selulosa sehingga

dapat membantuk suatu jaringan pada permukaan antara udara dan cairan

yang disebut pelikel (nata). Tebal pelikel yang dihasilkan sekitar 10 mm

tergantung oleh masa pertumbuhan mikroba. Acetobacter xylinum ini akan

mensintesis selulosa dari beberapa sumber karbon seperti glukosa, fruktosa,

pentose, dan beberapa senyawa asam seperti asam asetat, asam piruvat,

gliserol dan dihidroksi aseton (Benziman, 1982).

Acetobacter xylinum dapat mengubah 19 persen gula menjadi

selulosa. Selulosa yang terbentuk merupakan benang – benang yang bersama-

sama dengan polisakarida berlendir membentuk suatu lapisan tebal atau

pelikel (Thiman dan Kenneth, 1955). Enzim yang berperan pada biosintesis

selulosa oleh bakteri adalah cellulose synthase yang terdapat dalam membran

sel bakteri (Williams dan Cannon, 1989). Hassid dan Basllow (1970)

menyatakan bahwa polisakarida bakteri yang dibentuk oleh enzim – enzim

bakteri Acetobacter xylinum berasal dari suatu perkusor yang berikatan

dengan β-1,4 glikosidik yang tersusun atas komponen gula berupa glukosa,

mannosa, ribosa, dan ramnosa. Prekusor dari polisakarida tersebut adalah

GDP-glukosa.

Menurut Scramm dan Hestrin (1954) sintesis selulosa dari glukosa

dalam suspensi bakteri yang berkembang biak merupakan pengaruh dari

fungsi oksigen. Produksi selulosa tidak terlalu banyak dipengaruhi oleh

nitrogen. Kecepatan produksi selulosa dapat disebabkan karena konsentrasi

sel pada pertumbuhan kultur dalam zona permukaan yang diaerasi. Gas CO2

dihasilkan bersamaan dengan pertumbuhan kultur ditandai dengan munculnya

gas CO2 yang mengangkat jaringan ke permukaan.

Page 21: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Keterangan : CS (cellulose synthase), GK (glucokinase), FBP (fructose-1,6-biphosphate phosphatase), FK

(fructokinase), 1FPk (fructose-1-phosphate kinase), PGI (phosphoglucoisomerase), PMG (phosphoglucomutase),

PTS (system of phosphotransferases), UGP (pyrophosphorylase uridine diphosphoglucose), UDPGlc (uridine

diphosphoglucose), G6PDH (glucose-6-phosphate dehydrogenase), NAD (nicotinamide adenine dinucleotide),

NADP (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate). Gambar 2. Biosintesis Selulosa Mikroba

(Brown, 1987)

C. Karakteristik Selulosa Kayu dan Selulosa Mikrobial

Selulosa mikrobial mempunyai karakteristik yang unik dan relatif

lebih unggul dari selulosa kayu terutama tingkat kemurniaannya (White dan

Brown, 1983). Pada tanaman (kayu), selulosa yang dihasilkan masih

berikatan kuat dengan senyawa lignin dan hemiselulosa. Persentase

kandungan selulosa, lignin dan hemiselulosa adalah 42 %, 16 % dan 25 %

dari kayu lunak atau kayu daun lebar (Sjostrom, 1995). Pada umumnya

selulosa terdiri dari selulosa α dan selulosa β. Selulosa kayu dan selulosa

mikrobial terdiri dari kedua selulosa tersebut, hanya memiliki perbedaan

komposisi. Pada selulosa kayu, kandungan selulosa α lebih tinggi yaitu

sekitar 70 % dan sisanya 30 % adalah selulosa β. Sedangkan pada selulosa

bakteri kandungan selulosa β lebih besar yaitu sebanyak 60%. Denstitas

selulosa α lebih besar dari densitas selulosa β, maka densitas selulosa

mikrobial lebih kecil dibandingkan dengan selulosa kayu (Sugiyama et al.,

1991).

Dalam beberapa hal lainnya, selulosa kayu memiliki perbedaan

dengan selulosa mikrobial. Pada selulosa kayu terdapat lamela atau

ultrastruktur sel serat sedangkan selulosa mikrobial memiliki ultrafine sel

Page 22: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

serat. Hal ini menyebabkan perbedaan ukuran serat. Ukuran serat selulosa

mikrobial lebih kecil 1/10 sampai 1/1000 dari ukuran serat selulosa kayu

(Yoshinaga et al., 1996). Perbedaan lainnya adalah derajat polimerisasi.

Derajat polimerisasi selulosa kayu lebih konstan sedangkan derajat polimerasi

selulosa mikrobial akan naik secara linier tergantung masa pertumbuhan

organismenya (Figini, 1982). Selain derajat polmerisasi, perbedaan juga

terletak pada derajat kristalinitas bahan. Selulosa mikrobial lebih memiliki

derajat kristalinitas yang lebih tinggi dibandingkan selulosa tanaman (kayu)

(Watanabe, 1994).

Lapisan pelikel dari selulosa bakteri memiliki modulus young yang

tinggi kira – kira 156 GPa. Modulus ini dipengaruhi oleh ikatan interfibril

serta kristalinitas selulosa mikrobial. Selulosa mikrobial dapat diproses

menjadi suspense stabil dengan menggunakan proses homogenisasi mekanik.

Aplikasi dari selulosa mikrobial adalah untuk pembuatan akustik diafragma,

kulit buatan penutup luka, dan pembuatan kertas bermutu tinggi (Yamanaka

et al,. 1994). Selulosa mikrobial mempunyai beberapa keunggulan antara lain

kemurnian yang tinggi, derajat kristalinitas yang tinggi, mempunyai

kerapatan antara 300 dan 900 kg/m3, kekuatan tarik yang tinggi, dan elastis.

(Krystynowicz dan Bielecki, 2001).

D. Kertas

Kertas adalah lembaran yang terdiri dari serat – serat selulosa yang

saling membentuk jalinan serat. Pada beberapa jenis kertas tertentu

ditambahkan beberapa bahan penolong berupa zat organik dan anorganik.

Departement Perindustrian (1982) menggolongkan kertas menjadi tiga bagian

yaitu kertas budaya, kertas industri, dan kertas lain. Kertas budaya terdiri atas

surat kabar, kertas cetak dan kertas tulis. Kertas industri terdiri atas kertas

pengemas, kertas kraft, kertas rokok, dan karton. Kertas lain adalah kertas

yang tidak termasuk kedua golongan tersebut misalnya kertas tissue dan house

hold. Kertas surat kabar ialah kertas yang digunakan untuk mencetak. Kertas

tersebut memiliki spesifikasi gramatur antara 45 – 60 g/m2 (Anonim, 2008).

Berikut ini adalah SNI untuk kertas koran :

Page 23: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Tabel 1. Persyaratan Mutu Kertas Koran (SNI 7273 – 2008)

Parameter Satuan Persyaratan

Gramatur g/m2 45 - 60

Ketahanan Tarik kN/m Min. 1,18

Penetrasi minyak 1000/mm Maks. 30

Derajat putih % ISO Min. 55

Opasitas cetak % Min. 90

Sumber : Badan Standarisasi Nasional (2008)

Jenis kertas lainnya adalah kertas tulis A yang digunakan untuk

keperluan tulis – menulis dengan nama di pasaran adalah kertas HVS (Hout

Vrij Schriff Papier). Kertas HVS ini memiliki variasi gramatur 60, 70, 80 g/m2

dan beredar dengan ukuran yang bervariasi seperti folio (215 mm x 330 mm)

dan kuarto (215 mm x 280 mm). Kualitas kertas HVS dilihat berdasarkan

gramatur, sifat tulis, ketahanan hapus, dan derajat putih (75% ISO) (SNI 14 –

0115 – 1998). Selain itu, terdapat jenis – jenis kertas lain seperti kertas tissue,

kertas medium, dan kertas bungkus. Kertas tissue memiliki nilai gramatur

kertas yang berkisar antara 16 – 31,5 (SII, 82) dengan daya serap yang baik.

Kertas medium merupakan kertas yang digunakan untuk pelapis tengah pada

karton. Kertas medium memiliki spesifikasi permukaan rata, tidak kisut dan

tidak berlubang. Gramatur kertas medium adalah 60 g/m2. Standar penelitian

umum untuk kertas adalah gramatur 60 g/m2. Adapun jenis kertas dan

beberapa karakteristik sifatnya dapat dilihat pada lampiran 8 dan 9.

E. Teknologi dan Zat Aditif Pembuatan Kertas

Menurut Syarief et al,. (1989) pada umumnya kertas dapat dibuat dari

material yang mengandung selulosa. Salah satu sumber selulosa utama bahan

pembuatan kertas adalah selulosa kayu. Selulosa kayu tersebut diberikan

perlakuan kimia, dihancurkan, dipucatkan, dibentuk dan akhirnya

dikeringkan. Dalam pembuatan kertas, serat dipisahkan dan disusun kembali

secara acak membentuk lembaran dengan ukuran dan sifat – sifat tertentu.

Young (1980) dalam Casey (1981) menyatakan bahwa proses

pembuatan kertas meliputi sebagai berikut : pendisintegrasian pulp,

pencampuran pulp dengan larutan untuk membentuk kekompakan serat,

pembantukan lembaran, perlakuan couching, pemberian tekanan, dan

Page 24: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

pengeringan. Faktor – faktor yang mempengaruhi mutu kertas adalah faktor

bahan baku dan faktor proses pengolahan. Faktor bahan baku meliputi berat

jenis, dimensi serat, komponen kimia yang terkandung dalam kayu atau

bahan berserat selulosa, sedangkan faktor proses pengolahan ditentukan

dengan cara perlakuan pendahuluan, kondisi pemasakan (pulping), dan

perlakuan dalam pembuatan lembaran kertas (Mac Donald dan Franklin,

1969).

Berat jenis menentukan kelayakan suatu bahan untuk menjadi pulp

kertas. Hal ini terkait dengan rendemen yang akan dihasilkan. Diameter serat

dan tebal dinding serat saling mempengaruhi ikatan dan anyaman serat secara

kompleks dalam pembentukan pulp untuk kertas (Handayani, 1991).

Umumnya serat dengan diameter kecil dan berdinding tipis baik bagi

pembentukan lembaran (Soenardi, 1974). Serat berdinding tipis mudah

mengalami perubahan bentuk dan menjadi pipih, sehingga memberikan

permukaan yang luas bagi terjadinya ikatan antar serat. Hal sebaliknya terjadi

pada serat dengan dinding yang tebal, tidak mudah berubah bentuk sehingga

bentuknya tetap bulat pada pembentukan lembaran kertas dan pulp. Dengan

demikian kertas yang dihasilkan memiliki kekuatan tarik, retak dan lipat yang

lebih rendah dibandingkan dengan serat berdinding tipis. Namun demikian

serat berdinding tebal dapat menghasilkan kertas dengan kekuatan sobek yang

baik melalui kondisi pengolahan pulp yang sesuai (Handayani, 1991).

Kertas dan pulp merupakan produk yang dihasilkan dari pemanfaatan

selulosa tanaman (kayu). Kertas berfungsi sebagai media utama untuk

menulis, mencetak serta melukis dan kemasan. Proses pembuatan kertas

diawali dengan proses pembuatan pulp dari kayu. Proses pembuatan pulp

adalah memisahkan serat kayu menjadi individu serat terpisah. Proses ini

dilakukan dengan 3 metode yaitu mekanis, semi kimia, dan kimia (Casey,

1980). Metode tersebut adalah sebagai berikut : 1) Mekanis ; Proses

pembuatan pulp yang seluruhnya menggunakan proses mekanis, misalnya

dengan grinding dan milling. Pulp yang dihasilkan dapat digolongkan

menjadi dua, yaitu unbleached mechanical pulp dan bleached, 2) Semi Kimia

; Proses pembuatan pulp yang melalui dua tahap proses yaitu proses mekanis

Page 25: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

dan kimia, 3) Kimia ; Bahan baku setelah ukurannya dikurangi, dimasak

dalam suatu tempat (reaktor) yang bertekanan dan dicampur dengan bahan

kimia. Hasil pemasakan tersebut adalah pulp yang tidak putih (unbleached

pulp) dan untuk menghasilkan kertas tertentu dibutuhkan proses pemutihan

pulp. Setelah proses pemutihan akan diperoleh pulp yang disebut bleached

chemical pulp (pulp putih). Proses-proses tersebut bergantung pada banyak

faktor, antara lain temperatur reaksi, waktu reaksi, konsentrasi katalis,

konsentrasi pelarut, dan perbandingan cairan pemasak terhadap bahan baku.

Perbaikan sifat kertas dilakukan dengan jalan penambahan aditif.

Adapun zat aditif yang ditambahkan berfungsi sebagai bahan pengisi (filler),

bahan penguat (strength additives), sizing agent, pewarna, bahan penolong

proses (processing aids), pencerah (optical brightener), dan sebagainya.

Penambahan zat aditif digunakan untuk memperbaiki sifat-sifat kertas. Zat

aditif diklasifikasikan menjadi zat aditif pemberi efek kualitas kertas dan zat

aditif pembantu proses. Zat aditif pemberi efek kualitas kertas, secara umum

memberikan pengaruh pada kualitas kertas. Beberapa zat aditif berpengaruh

langsung pada sifat-sifat kertas. Zat-zat aditif tersebut diantaranya adalah :

1. Tapioka

Tapioka merupakan salah satu bahan yang dapat berfungsi sebagai

sizer yang digunakan dalam proses pembuatan kertas. Tapioka

ditambahkan sebelum pembentukan lembaran kertas. Tujuan utama dalam

penggunaan tapioka adalah untuk meningkatkan ketahanan fisik kertas.

Menurut Casey (1980), tapioka digunakan untuk memperbaiki ikatan antar

serat sehingga dapat meningkatkan ketahanan tarik kertas, kemampuan

cetak tetapi tidak meningkatkan ketahanan kertas dari air. Kerugian yang

ditimbulkan dengan pemakaian tapioka adalah menurunnya opasitas cetak

karena tapioka mengisi rongga-rongga antar serat sehingga mengurangi

luas pantul cahaya, menurunkan derajat putih kertas karena tapioka yang

tergelatinisasi lebih bersifat transparan, dan kertas cenderung diserang oleh

bakteri pengurai. Pemakaian tapioka dalam pembuatan kertas berkisar

antara 1,0-5,0% dari berat pulp kering oven, tergantung pada jenis dan

persentase bahan penolong lainnya yang diberikan serta jenis pulp dan

Page 26: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

kertas yang dihasilkan. Pemakaian ekonomis tapioka berkisar antara 2,0

sampai 3,0% (Casey, 1980).

2. Kaolin

Kaolin adalah mineral alam yang terdiri dari SiO2, Al2O3, Fe2O3,

TiO2, dan H2O yang berwarna putih dan mempunyai sifat yang licin, halus,

dan liat. Penambahan kaolin dimaksudkan untuk meningkatkan opasitas

cetak karena kaolin menambah luas pantul cahaya meningkatkan derajat

putih, memperbaiki kehalusan kertas terutama kertas yang berasal dari

serat yang kasar serta memperbaiki sifat cetak karena molekul-molekul

kaolin mengisi ruang antar serat. Kerugian dari penambahan kaolin akan

menurunkan kekuatan kertas karena kaolin dapat menurunkan ikatan antar

serat (Casey, 1980).

Menurut Casey (1980), pemakaian kaolin pada kertas bervariasi

antara 0,0-40,0% dari berat pulp kering oven, tergantung persentase bahan

penolong lainnya, jenis pulp, dan kertas yang akan dihasilkan. Sedangkan

pemakaian optimal antara 4,0-15,0%. Pemakaian berlebihan dapat

mengurangi efektifitas sizer dan cenderung menimbulkan debu-debu halus

pada kertas sehingga mengganggu proses pencetakan lembaran kertas.

3. Alum

Alum (K2SO4. Al2 (SO4)3. 24 H20) merupakan retention aid yang

umum digunakan. Alum berfungsi untuk merubah gaya tolak menolak

yang mungkin terjadi antara bahan aditif dan bahan serat selulosa menjadi

tarik menarik sehingga bahan aditif berikatan kuat dengan serat.

Penggunaan alum dapat meningkatkan efisiensi penggunaan bahan aditif

selama pembentukan kertas. Bahan retensi lain yang dapat digunakan lagi

adalah ferric sulphate (Fe2 (SO4)3), asam sulfat encer (H2SO4), dan

natrium aluminate (Na2Al2O4) (Casey, 1980).

Page 27: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

F. Analisis Konversi Biomassa

Analisis biomassa adalah suatu analisis yang dilakukan untuk

mengetahui kebutuhan biomassa disuatu daerah atau negara yang erat

kaitannya dengan pengembangan dan tata guna lahan, kelestarian hutan atau

strategi kehutanan lainnya (Setiawan, 1999). Konversi biomassa adalah suatu

upaya yang dilakukan untuk mempertahankan kelestarian biomassa (Outlaw

dan Robert, 1999). Hasil hutan Indonesia di dominasi oleh industri kayu lapis

dan industri kayu gergajian, selain itu berkembang pula industri kertas dan

pulp serta turunan selulosa lainnya (Askari, 2000). Selain untuk industri,

hutan memiliki manfaat lain yaitu menyerap gas karbon dioksida oleh

tumbuhan dalam siklus fotosintesisnya. Karbon dioksida ini merupakan

komponen udara yang dapat menjadi polutan udara jika dalam jumlah dan

konsentrasi tinggi. Keberadaan karbon dioksida dalam jumlah yang banyak di

atmosfer menyebabkan terjadinya efek rumah kaca. Efek rumah kaca ini

merupakan suatu fenomena yang ditimbulkan oleh berbagai gas yang terdapat

dalam atmosfer sehingga merubah konsistensi alam. Menurut Houghton

(1990) untuk mengurangi efek rumah kaca, terdapat tiga hal yang dapat

dilakukan yaitu menghentikan atau mengurangi pembukaan hutan, melakukan

reboisasi secara menyeluruh, dan mengurangi pemakaian bahan bakar fosil

dan kayu yang berasal dari hutan.

Page 28: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

BAB III

METODOLOGI

A. Bahan dan Alat

1. Bahan

Bahan–bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah air kelapa,

gula, asam asetat, amonium sulfat (NH4(SO4)2) atau ZA, starter A.xylinum

yang diperoleh dari sentra pembuatan nata de coco di Darul Falah

Ciampea, tapioka, alum (tawas), kaolin, NaOH (teknis), asam asetat, dan

aquades.

2. Alat

Alat–alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah panci besi

ukuran 15 litter, kompor, niagara beater, oven, timbangan, gelas ukur,

termometer, saringan (kain), alat pengaduk, cetakan kertas ukuran 30 cm x

21 cm, mistar ukur, gunting, paper tensile strength tester, tearing tester,

bursting tester, dan cobb tester (alat pengukur daya serap air).

B. Metode

1. Pembuatan Selulosa Mikrobial (Nata de coco)

Proses pembuatan selulosa mikroba dimulai dengan penyiapan

starter dan media. Proses pembuatan starter dilakukan untuk menghasilkan

biakan A.xylinum untuk proses fermentasi pada pembuatan selulosa

mikrobial. Proses pembuatan media untuk starter diawali dengan

penyaringan air kelapa. Air kelapa yang telah disaring kemudian dimasak

selama 2 jam setelah itu ditambahkan gula, asam asetat, dan ZA. Dengan

komposisi dalam 1 litter air kelapa, membutuhkan 40 gram gula, 6 ml

asam asetat dan 5,6 gram ZA. Lama proses fermentasi starter adalah 4 hari

pada suhu 25 – 27 ºC dan pH 3 - 4. Starter yang diperoleh akan digunakan

untuk fermentasi pembuatan selulosa mikrobial. Proses pembuatan media

untuk produksi selulosa mikrobial dilakukan dengan penyaringan air

kelapa. Air kelapa yang telah disaring kemudian dimasak selama 2 jam

setelah itu ditambahkan gula, asam asetat, dan ZA. Setelah itu, media

Page 29: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

diletakan dalam wadah berukuran 30 x 30 cm untuk didinginkan selama 1

hari. Media yang telah dingin dicampurkan dengan starter dan difermentasi

selama 7 hari pada suhu 25 – 27 ºC dan pH 5. Perbedaan media untuk

starter dan produksi selulosa mikrobial terdapat pada jumlah gula dan

asam asetat yang ditambahkan. Pada media untuk starter, jumlah gula dan

asam asetat lebih banyak 1,5 kali jumlah gula dan 1,25 kali jumlah asam

asetat pada media produksi selulosa mikrobial.

Gambar 3. Diagram alir pembuatan selulosa mikroba

(Modifikasi Cienchanska et al., 1998)

Gula 26,67 g

Asam asetat 4,8 ml

ZA 5,6 g

Air

Kelapa

(1 liter)

Penyaringan

Pemasakan

± 2 jam

Pendinginan

(1 malam)

Inokulasi

Starter

Fermentasi 25 – 27 C

pH 5, 7 hari

Pemanenan

Nata

Selulosa

Mikrobial

Starter A.xylinum

4,8 % v/v

substrat

Page 30: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

2. Purifikasi Biomassa Selulosa Mikrobial (Krystynowicz dan Bielecki,

2005)

Purifikasi selulosa mikrobial diawali dengan karakterisasi bahan

baku yang ditinjau dari kadar air yang terdapat dalam bahan baku. Proses

purifikasi dilakukan dengan pemasakan selulosa mikrobial menggunakan

NaOH 1 % (b/v) pada 60 oC selama 20 menit.

3. Pembuatan Pulp Selulosa Mikrobial (Casey, 1980)

Pembuatan pulp selulosa mikrobial, pada dasarnya merupakan

proses penguraian serat. Penguraian serat ini dilakukan dengan

menggunakan Niagara beater selama 5 menit (tanpa beban). Setelah serat

diurai, kemudian disaring dengan menggunakan kain. Tahap terakhir

dalam proses pembuatan pulp adalah penghitungan kadar air pulp dan

penentuan rendemen serat yang diperoleh.

Gambar 4. Proses penguraian serat (a) dan Pulp selulosa mikrobial (b)

4. Pembentukan Lembaran (Modifikasi Casey, 1980)

Pembentukan lembaran dilakukan dengan menimbang pulp,

kemudian dilakukan penguraian serat dan pencampuran bahan aditif sesuai

perlakuan. Setelah itu, suspensi serat yang ada dicetak dan di kering

udarakan. Proses pembentukan lembaran kertas menggunakan asumsi

berikut :

(b) (a)

Page 31: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Tabel 2. Asumsi perhitungan lembaran

Ukuran Alat Cetak 30 cm x 21 cm

Luas Lembaran Kertas 630 cm²

Target Gramatur 60 gram/m²

Kebutuhan BKO (berat kering

oven)/lembar

Gramatur x Luas lembaran

3,78 gram kering oven

Kebutuhan BKO (berat kering

oven)/15 lembar

Jumlah lembaran x BKO/lembar

56,7 gram kering oven

Konsistensi serat pada Niagara

Beater

1 %

Persentase Alum (tawas atau

retention aid)

2 % BKO serat

Persentase Tapioka 0 dan 2,5 % BKO serat

Persentase Kaolin 0 dan 5 % BKO serat

Gambar 5. Wadah pengaduk (kiri) dan suspensi serat (kanan)

Gambar 6. Cetakan kertas nata

Page 32: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

5. Pengujian dan Karakteristik Sifat Fisik

Pengujian yang dilakukan diantaranya adalah :

5.1 Kadar air (SNI 08-7070-2005)

Cawan porselin dikeringkan di dalam oven bersuhu 105 °C

selama 2 jam kemudian dikeringkan di dalam desikator selama 30

menit dan ditimbang. Kemudian serpih bahan contoh diambil 2-3

gram, dikeringkan dalam oven bersuhu 105 °C selama 2 jam,

ditimbang, didinginkan di dalam desikator selama 15 menit,

dipanaskan kembali dalam oven bersuhu 105 °C selama 15 menit,

didinginkan di dalam desikator selama 15 menit, dan ditimbang

kembali sampai beratnya tetap.

KA = (A – B) x 100%

B

Keterangan: A = berat awal bahan contoh (g)

B = berat akhir bahan contoh (g)

KA = kadar air (%)

5.2 Rendemen Pulp selulosa mikrobial

Pulp hasil proses yang telah diturunkan kadar airnya ditimbang

dalam (A gram) dan kemudian diambil sebanyak B gram dan

dimasukan dalam oven suhu 105 ºC sehingga diperoleh berat konstan

C gram. Jika D gram merupakan berat sepih kering oven maka

rendemen hasil proses adalah sebagai berikut :

Rendemen =

AB x C

D x 100 %

5.3 Gramatur (SNI 14-0439-1989)

Gramatur adalah nilai yang menunjukkan bobot kertas per

satuan luas kertas (g/m2). Sebelum menimbang bobot kertas, terlebih

disiapkan kertas dengan ukuran 10cm x 10cm. Pengambilan contoh

dan penimbangan dilakukan pada kondisi standar. Setelah ditimbang

menggunakan neraca analitik, dihitung gramaturnya dengan

persamaan sebagai berikut:

Page 33: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Gramatur g

m2 =

Bobot contoh (g)

100 cm2×

10.000 cm2

1 m2

5.4 Ketahanan tarik (SNI 14-4737-1998)

Ketahanan tarik adalah daya tahan maksimum lembaran pulp,

kertas, atau karton terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua ujung

jalur tersebut sampai putus, diukur pada kondisi standar. Contoh uji

lembar kertas yang berukuran panjang 200 mm dan lebar 15 mm

dengan tepi sejajar (masing-masing untuk arah silang mesin dan

searah mesin) dijepit pada kedua ujungnya dengan jarak 100 mm pada

tensile tester yang dimulai dari ujung atas dan terpasang merata dan

tidak melintir. Pengunci batang penjepit dilepaskan sehingga lembaran

kertas terrenggang bebas. Motor dijalankan untuk mengayunkan

bandul hingga berhenti bersama putusnya lembaran contoh uji.

Ketahanan tarik dapat langsung dibaca pada alat dan dinyatakan dalam

kgf atau kN/m (1 kgf per 15 mm = 0,6538 kN/m). Indeks tarik dapat

dihitung dengan rumus:

Ketahanan tarik (kPa) = T x 0,6538

Indeks tarik = Ketahanan tarik

Gramatur

Keterangan : T = skala terbaca (kgf)

0,6538 = faktor konversi

Gambar 7. Tensile tester

Page 34: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

5.5 Ketahanan sobek (SNI 14-0436-1989)

Ketahanan sobek adalah gaya yang diperlukan untuk menyobek

selembar kertas yang dinyatakan dalam gram gaya (gf) atau mili

Newton (mN) dan diukur dalam kondisi standar. Contoh uji yang

panjangnya 76 ± 2 mm dan lebarnya 63 ± 0,15 mm dipasang diantara

kedua penjepit tearing tester pada kondisi vertikal searah dengan lebar

contoh uji. Penyobekan awal dilakukan dengan menggunakan pisau

yang tersedia pada alat tersebut selebar 20 mm sehingga contoh uji

yang belum tersobek 43 mm. Penahan bandul ditekan sehingga bandul

mengayun bebas serta menyobek contoh uji. Bandul berhenti setelah

contoh uji putus dan nilai ketahanan sobek dapat dibaca pada skala

penguji. Indeks sobek dapat dihitung dengan rumus:

Ketahanan sobek (mN) = S x 9,087

Indeks sobek = Ketahanan sobek

Gramatur

Keterangan : S = skala terbaca (gf)

9,087 = faktor konversi

Gambar 8. Elemendrof tearing tester

5.6 Daya serap air (SNI 14 – 0499 – 1989)

Daya serap kertas terhadap air merupakan salah satu sifat bahan

kertas yang menunjukan kemampuan kertas untuk menyerap air.

Pengukuran daya serap air dilakukan dengan menggunakan alat COBB

tester. Pengujian ini dilakukan dengan menyiapkan kertas dalam

ukuran 12 cm x 12 cm dan ditimbang. Selipkan kertas uji diantara plat

Page 35: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

dan tabung, kemudian baut penahan dipasang dengan rapat sehingga

tidak bocor. Masukan 100 ml air kedalam alat COBB tester dan

diamkan selama 1 menit. Selanjutnya keluarkan air dari alat dan ambil

lembar contoh dari alat. Keringkan atau serap air dipermukaan kertas

dengan menggunakan kertas saring. Timbang kembali contoh uji.

Lakukan dengan dua kali ulangan untuk masing – masing sisi kertas.

Daya serap kertas terhadap air ditentukan dengan rumus sebagai

berikut :

Cobbx = (a – b) x F

c

Keterangan: a = massa lembar contoh uji sesudah dibasahi (g);

b = massa lembar contoh uji sebelum dibasahi (g);

c = luas daerah uji (cm2)

F = faktor konversi terhadap satuan luas daerah uji;

Cobbx = daya serap air yang terjadi (g/m2).

Gambar 9. COBB tester

6. Analisis Konversi Biomassa

Analisis konversi biomassa yang dilakukan dalam penelitian ini

bertujuan untuk mengetahui seberapa besar peranan penggunaan selulosa

mikrobial sebagai bahan baku pembuatan kertas dalam penghematan hutan

atau kelestarian hutan. Peranan ini dihubungkan dengan penyerapan CO2

dari penghematan hutan yang diperoleh. Analisis ini diawali dengan

menghitung jumlah serat selulosa mikrobial per ha. Presentase serat yang

diperoleh berdasarkan rendemen hasil penelitian ini. Kemudian dihitung

banyaknya pulp yang dapat dihasilkan. Setelah itu dibandingkan pulp dari

Page 36: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

kayu yang umum digunakan dalam industri pulp yang ada di Indonesia

yaitu pulp kayu Acacia mangium.

Jumlah kayu Acacia mangium yang dibutuhkan dapat dihitung

dengan membagi jumlah pulp kayu dengan rendemen pulp kayu. Setelah

jumlah kayu diketahui maka dapat diketahui luasan Acacia mangium yang

dapat dihemat per tahun dengan terlebih dahulu mengetahui riap dan berat

jenis kayu. Setelah dilakukan analisis biomassa maka dilanjutkan dengan

analisis penyerapan CO2. Analisis ini dilakukan dengan menghitung

jumlah CO2 dari perkiraan luas hutan yang dapat dihemat. Prosedur analisa

dapat dilihat pada lampiran 7.

7. Rancangan Percobaan

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan Rancangan Acak

Lengkap Tunggal satu faktor. Faktor tersebut adalah penambahan zat aditif

dengan 4 taraf. Adapun tarafnya adalah sebagai berikut :

Tabel 3. Taraf dan kode perlakuan (Mattjik, 2006)

Kaolin Ulangan Tapioka

T (0%) T(2,5%)

0 % U1 NA1 TA1

U2 NA2 TA2

5% U1 KA1 TKA1

U2 KA2 TKA2

Keterangan : NA (tanpa aditif), KA (aditif kaolin 5 %), TA (aditif tapioka 2,5 %) dan TKA (aditif kaolin 5 % dan tapioka 2,5 %)

Adapun rancangan percobaannya adalah :

Yijk = µ + Ai + Bj + ABij +ε(ij)

Keterangan ;

µ = Nilai rata – rata sebenarnya

Ai = Pengaruh Faktor penambahan tapioka taraf ke i

Bj = Pengaruh faktor penambahan kaolin taraf ke – j

Abij = Pengaruh interaksi kedua faktor

ε(ij) = Pengaruh unit ke k dalam kombinasi perlakuan (ij)

Yijk = Hasil Pengamatan akibat percobaan pada faktor A ke-i,

faktor B ke-j dan ulangan ke-k

Page 37: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Gambar 10. Diagram alir pembuatan kertas selulosa mikrobial

(Modifikasi Metode Semikimia Casey, 1980)

Kadar air

Perhitungan Rendemen

dan kadar air pulp

Pengujian Fisik

Selulosa

Mikrobial

Purifikasi

NaOH 1 %, 60

C, 20 min

Penguraian

serat

Pembentukan

lembaran

Kertas

Selulosa

mikrobial

Page 38: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

BAB IV

PEMBAHASAN

A. Rendemen Pulp Selulosa Mikrobial

Selulosa yang digunakan merupakan selulosa yang dihasilkan dari

biosintesis mikroba Acetobacter xylinum yang disebut selulosa mikrobial.

Selulosa mikrobial memiliki karakteristik yang berbeda dari selulosa kayu

yang umum digunakan sebagai bahan baku pembuatan kertas. Selulosa

mikrobial tidak bercampur dengan lignin dan hemiselulosa sehingga tidak

membutuhkan proses delignifikasi yang biasanya dilakukan pada

pengambilan selulosa kayu.

Pada penelitian ini dilakukan proses pembuatan selulosa mikrobial

sebagai bahan baku utama. Pembuatan selulosa mikrobial ini dilakukan

menggunakan media air kelapa yang dipanaskan selama 2 jam dan

dimodifikasi penambahan gula, asam asetat, dan ZA. Media tersebut

difermentasi selama 7 hari pada pH 5 dan suhu 25 – 27 ºC setelah

diinokulasikan starter biakan A.xylinum. Selulosa mikrobial yang dihasilkan

memiliki nilai kadar air yang tinggi yaitu 98 %.

Pembuatan pulp selulosa mikrobial diawali dengan proses pemurnian

selulosa mikrobial dari biomassa sel mikroba pembentuk selulosa mikrobial.

Tahap ini dilakukan agar diperoleh selulosa mikrobial dengan kemurnian

yang tinggi. Proses pemurnian selulosa mikrobial lebih sederhana

dibandingkan dengan proses penyiapan selulosa kayu. Pemurnian selulosa

mikrobial dilakukan dengan pemasakan selulosa mikrobial selama 20 menit

dalam NaOH 1 % (b/v) pada suhu 60 ºC. Hasil dari pemurnian ini masih

berbentuk lembaran selulosa mikrobial dengan warna yang relatif putih

sehingga tidak membutuhkan proses bleaching. Hal ini berbeda dengan

proses delignifikasi selulosa kayu yang umumnya berkisar selama 3 – 4 jam

dengan jumlah pemakaian NaOH berdasarkan jumlah persentase lignin yang

terkandung dalam kayu. Semakin tinggi presentase lignin akan semakin tinggi

pula konsentrasi NaOH (alkali) yang digunakan. Proses pemurnian akan

dilanjutkan dengan proses penguraian serat yang nantinya akan menghasilkan

Page 39: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

pulp selulosa mikrobial. Proses pemurnian selulosa mikrobial dapat

dianalogikan seperti tahap penyiapan selulosa pada kayu.

Gambar 11. Analogi Pemurnian Selulosa Mikrobial

Sumber : Krystynowicz dan Bielecki (2001)

Penguraian serat selulosa mikrobial dilakukan dengan alat pengurai

serat niagara beater. Proses penguraian serat dilakukan satu tahap. Hal ini

berbeda dari penguraian serat selulosa kayu yang umumnya dilakukan

sebanyak dua tahap (penguraian serat pada niagara beater dan penghalusan

serat pada disk refiner) dan membutuhkan air pencuci yang banyak.

Konsumsi air dan lama pemasakan pada pemurnian dan pembuatan pulp

selulosa mikrobial lebih sedikit dibandingkan proses delignifikasi selulosa

Pelikel dicentrifugasi selama 20 min

Pencucian dengan aquades

untuk menghilangkan sisa media fermentasi

Pemasakan dengan NaOH 0,1 M 80 oC, selama 20 menit

untuk menghilangkan sel bakteri

Penyaringan dan netralisasi dengan asam asetat 5 % (v/v)

Bilas dengan air

Pengeringan udara

Selulosa mikrobial

Kayu Gelondongan

Pengangkutan kayu

Pulp mekanis Pengecilan ukuran

Penyaringan

Pulp kimia

Pemutihan pulp

Selulosa kayu

Page 40: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

kayu. Hal ini disebabkan karakteristik selulosa kayu yang terikat bersama

lignin dan zat pengotor lainnya sehingga membutuhkan kondisi pemasakan

dan pencucian berulang yang dapat menurunkan kandungan lignin pada pulp

(Casey, 1980). Sedangkan, untuk selulosa mikrobial tidak terkandung lignin

dan zat–zat ekstraktif seperti pada kayu. Dengan demikian proses pembuatan

pulp selulosa mikrobial relatif sederhana dan ramah lingkungan.

Gambar 12. Pulp Selulosa Mikrobial

Dalam penelitian ini rendemen pulp selulosa mikrobial yang dihasilkan

adalah 38,125 % (basis kering oven serat). Rendemen yang diperoleh ini

lebih rendah dibandingkan dengan rendemen pulp selulosa kayu dengan

proses semi kimia yang berkisar 65 % (basis kering oven serat) (Siagian,

1999). Rendahnya rendemen ini disebabkan oleh karakteristik selulosa

mikrobial yang tergolong dalam serat halus, sehingga banyak serat yang

tercuci bersama air dan lolos dalam saringan. Ukuran serat selulosa mikrobial

lebih kecil 1/10 sampai 1/1000 dari ukuran serat selulosa kayu (Yoshinaga et

al., 1996). Perbedaan densitas serat selulosa mikrobial dan selulosa kayu

menentukan berat rendemen akhir pulp. Pada umumnya selulosa terdiri dari

selulosa α dan selulosa β. Selulosa kayu dan selulosa mikrobial terdiri dari

kedua selulosa tersebut, hanya memiliki perbedaan komposisi. Pada selulosa

kayu, kandungan selulosa α lebih tinggi yaitu sekitar 70 % dan sisanya 30 %

adalah selulosa β. Sedangkan pada selulosa bakteri kandungan selulosa β

lebih besar yaitu sebanyak 60%. Denstitas selulosa α lebih besar dari densitas

selulosa β, maka densitas selulosa mikrobial lebih kecil dibandingkan dengan

selulosa kayu (Sugiyama et al., 1991). Dengan demikian dapat menjadikan

Page 41: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

perbedaan berat serat antara selulosa mikrobial dan selulosa kayu yang pada

akhirnya menyebabkan perbedaan rendemen.

B. Gramatur Kertas Selulosa Mikrobial

Gramatur adalah nilai yang menunjukan bobot kertas per satuan luas

(g/m2). Pada pembuatan kertas selulosa mikrobial ini, target gramatur yang

ingin dicapai adalah 60 g/m2. Penentuan gramatur kertas akan sangat berguna

untuk menentukan kekuatan fisik kertas. Gramatur yang diperoleh dalam

penelitian ini berkisar antara 31,2 – 49,5 g/m2. Berdasarkan perbandingan SII

(1982), gramatur kertas selulosa mikrobial yang berkisar antara 31,2 – 49,5

g/m2 sesuai untuk jenis kertas tik (28 – 31,5 g/m

2), kertas kitab (25 – 31,5

g/m2), kertas lito (40 – 50 g/m

2), dan kertas toilet (16 – 31,5 g/m

2). Gramatur

tertinggi dihasilkan dari perlakuan penambahan bahan aditif tapioka 2,5 %

dan kaolin 5 % sedangkan gramatur terendah dihasilkan dari kombinasi

perlakuan penambahan aditif tapioka 2,5 %. Hasil pengujian gramatur dapat

dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Hasil pengujian gramatur kertas selulosa mikrobial

Kode

Perlakuan

Ulangan ke - Gramatur (g/m2) Rata-rata

NA 1 35 36,25 ± 7,31

2 37,5

KA 1 36,2 34,25 ± 7,31

2 32,3

TA 1 28,9 31,40 ± 7,31

2 33,9

TKA 1 53,5 49,05 ± 7,31

2 44,6 Keterangan : NA (tanpa aditif), KA (aditif kaolin 5 %), TA (aditif tapioka 2,5 %) dan TKA (aditif kaolin 5 % dan tapioka 2,5 %)

Hasil gramatur yang didapat berada di bawah target gramatur yang

hendak dicapai. Hal ini disebabkan oleh karakteristik selulosa mikrobial yang

memiliki daya serap air yang tinggi dan porositas yang tinggi (Shoda dan

Sugano, 2005). Oleh karena itu pada waktu pembuatan suspensi serat, pulp

selulosa mikrobial cenderung menyerap air dan mengembang, sehingga

jumlah serat yang terambil saat akan dicetak lebih kecil dibandingkan

perhitungan per lembar kertas. Selain itu, faktor tingkat penyebaran serat

Page 42: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

yang kurang merata menyebabkan jumlah serat pada tiap sisi tidak seimbang

dan mengakibatkan nilai gramatur kertas tidak tercapai. Penyebaran serat

yang kurang merata disebabkan oleh proses pembentukan lembaran yang

masih manual (handmade). Pencapaian gramatur kertas selulosa mikrobial

yang diinginkan dapat dilakukan dengan pencampuran pulp selulosa

mikrobial dan pulp kayu. Pencapaian gramatur tanpa pencampuran dengan

pulp kayu, dapat dilakukan dengan menggunakan alat pembentukan lembaran

kertas.

(a) Tanpa Penambahan Aditif (NA)

(b) Penambahan Tapioka 2,5 % (TA)

(c) Penambahan Kaolin 5 % (KA)

(d) Penambahan Tapioka 2,5 % dan

Kaolin 5 % (TKA)

Gambar 13. Kertas selulosa mikrobial

Pada penelitian ini dilakukan perlakuan penambahan bahan aditif yaitu

tapioka 0 dan 2,5 % dan kaolin 0 dan 5 % dari kering oven serat.

Pengambilan presentase tapioka dan kaolin didasarkan atas kisaran presentase

penggunaan bahan aditif dalam pembuatan kertas yaitu 1,0 - 5,0% untuk

tapioka dan 4,0 - 15,0% untuk kaolin dalam basis kering oven serat (Casey,

1980). Hubungan penambahan bahan aditif dan gramatur dapat dilihat pada

Gambar 14.

Page 43: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Keterangan : NA (tanpa aditif), KA (aditif kaolin 5 %), TA (aditif tapioka 2,5 %) dan TKA (aditif kaolin 5 % dan tapioka 2,5 %)

Gambar 14. Pengaruh zat aditif terhadap gramatur kertas

Berdasarkan analisa ragam pada taraf 5 %, perlakuan penambahan

bahan aditif tapioka 2,5 % dan kaolin 5 % sangat berpengaruh nyata terhadap

gramatur kertas yang dihasilkan dibandingkan NA (kontrol), TA

(penambahan tapioka 2,5 %) dan KA (penambahan kaolin 5 %). Kombinasi

penambahan kedua bahan aditif tapioka 2,5 % dan kaolin 5 % menyebabkan

kenaikan nilai gramatur kertas dibandingkan dengan penambahan salah satu

jenis bahan aditif dan tanpa bahan aditif. Hal ini diakibat dari adanya

akumulasi kedua bobot bahan tambahan yang meningkatkan berat kertas.

Penambahan tapioka cenderung meningkatkan gramatur kertas karena

meningkatkan daya ikatan antar serat, sedangkan kaolin sebagai bahan

anorganik yang berikatan pada permukaan serat selulosa mikrobial juga

menambah berat lembaran kertas yang terbentuk.

C. Indeks Tarik Kertas Selulosa Mikrobial

Ketahanan tarik merupakan daya tahan maksimum per satuan lebar

jalur uji lembaran terhadap gaya tarik yang bekerja pada kedua jalur uji

tersebut sampai putus, dinyatakan dalam satuan gaya per satuan lebar uji.

Indeks tarik adalah ketahanan tarik per gramatur kertas (SNI, 1998). Nilai

indeks tarik yang diperoleh berkisar antara 19,84 – 58,65 Nm/g. Indeks tarik

yang dihasilkan berada diatas nilai indeks tarik Acacia mangium dengan nilai

2,93 – 25,68 Nm/g (Ramadona, 2001), jerami dengan nilai 26,88 – 42,66

Nm/g dan bagas dengan nilai 36,79 Nm/g (Ibnusantosa, 1987). Nilai indeks

tarik kertas selulosa mikrobial dengan penambahan aditif memenuhi standar

0102030405060

NA KA TA TKA

35 36.228.5

53.5

37.532.3 33.9

44.6

Gra

mat

ur K

ert

as (g

/m²)

Kode Perlakuan

U1

U2

Page 44: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

kertas koran dengan indeks tarik min 23,46 Nm/g dan kertas bungkus dengan

indeks tarik 27,52 Nm/g (SNI, 1987). Nilai indeks tarik kertas tanpa

penambahan aditif berada dibawah nilai SNI indeks tarik kedua kertas

tersebut.

Tabel 5. Hasil pengujian indeks tarik kertas

Kode

Perlakuan Ulangan Indeks tarik (Nm/g) Rata-rata

NA u1 19,84

19,84 ± 12,60 u2 19,84

KA u1 34,36

32,45 ± 12,60 u2 30,54

TA u1 39,81

39,81 ± 12,60 u2 39,81

TKA u1 58,65

53,98 ± 12,60 u2 49,31

Keterangan : NA (tanpa aditif), KA (aditif kaolin 5 %), TA (aditif tapioka 2,5 %) dan TKA (aditif kaolin 5 % dan tapioka 2,5 %)

Menurut Handayani (1991) kertas yang terbuat dari serat halus

memiliki kekuatan tarik yang tinggi. Serat – serat halus memiliki ikatan antar

serat yang lebih tinggi sehingga serat lebih kompak dan menyebabkan

kekuatan tarik kertas tinggi (Page, 1985). Dalam hal ini, selulosa mikrobial

terdiri dari serat – serat halus yang memiliki kristalinitas tinggi dan

kekompakan serat. Oleh karena itu nilai indeks tarik yang diperoleh relatif

tinggi.

Nilai indeks tarik tertinggi dihasilkan dari perlakuan penambahan zat

aditif tapioka 2,5 % dan kaolin 5 %, sedangkan yang terendah dihasilkan dari

perlakuan tanpa penambahan bahan aditif. Analisis ragam pada taraf 5 %

menunjukan bahwa penambahan tapioka 2,5 % berpengaruh nyata terhadap

kekuatan tarik kertas dan berbeda nyata dengan kontrol (perlakuan kode NA)

tanpa aditif.

Page 45: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Keterangan : NA (tanpa aditif), KA (aditif kaolin 5 %), TA (aditif tapioka 2,5 %) dan TKA (aditif kaolin 5 % dan tapioka 2,5 %)

Gambar 15. Hubungan pengaruh zat aditif terhadap Indeks tarik kertas

Menurut Casey (1980), tapioka digunakan untuk memperbaiki

ikatan antar serat sehingga serat lebih kompak dan dapat meningkatkan

ketahanan tarik kertas, kemampuan cetak dan memperbaiki retensi terhadap

cairan kecuali air. Pada perlakuan TKA (penambahan tapioka 2,5 % dan

kaolin 5%), tapioka yang ditambahkan meningkatkan daya ikatan antar serat

dan kaolin mengisi ruang kosong serat yang tidak berikatan. Penambahan

kaolin dapat meningkatkan opasitas cetak karena kaolin menambah luas

pantul cahaya, meningkatkan derajat putih, memperbaiki kehalusan kertas

serta memperbaiki sifat cetak karena molekul-molekul kaolin mengisi ruang

antar serat.

D. Indeks Sobek Kertas Selulosa Mikrobial

Ketahanan sobek adalah gaya dalam gram gaya (gf) atau mili Newton

(mN) yang dibutuhkan untuk menyobek lembaran pulp pada kondisi standar.

Ketahanan sobek dinyatakan dalam indeks sobek yaitu ketahanan sobek per

satuan gramatur (g/m2) (SNI, 1998). Pada penelitian ini nilai indeks sobek

yang didapat berkisar antara 14,27 sampai 21,41 mNm2/g. Indeks sobek yang

dihasilkan memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan indeks sobek Acacia

mangium dengan nilai 2,24 – 4,7 mNm2/g (Romadona, 2001) dan jerami 3,94

– 5,38 mNm2/g serta bagas dengan nilai 5,88 mNm

2/g (Ibnusantosa, 1987).

Dalam perlakuan kode NA (tanpa aditif), TA (tapioka 2,5 %) dan KA (kaolin

0

10

20

30

40

50

60

NA TA KA TKA

19.84

39.81434.36

58.65

30.54

49.32

Ind

eks

Tar

ik K

ert

as (

Nm

/g)

Kode Perlakuan

U1

U2

Page 46: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

5 %) nilai indeks sobek yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan indeks

sobek abaka dengan nilai 15,69 mNm2/g (Allia, 2001).

Tabel 6. Hasil pengujian indeks sobek kertas selulosa microbial

No Kode Perlakuan Ulangan Indeks sobek (mNm²/g)

1 NA u1 18.05

18,05 ± 2,53 u2 18.05

2 KA u1 18,04

18,04 ± 2,53 u2 18,04

3 TA u1 21,55

21,41 ± 2,53 u2 21,26

4 TKA u1 14,45

14,27 ± 2,53 u2 14,08

Keterangan : NA (tanpa aditif), KA (aditif kaolin 5 %), TA (aditif tapioka 2,5 %) dan TKA (aditif kaolin 5 % dan tapioka 2,5 %)

Indeks sobek kertas lebih dipengaruhi oleh keterpaduan dan kelenturan

serat dibandingkan dengan besarnya ikatan antar serat (Haygreen dan

Bowyer, 1996). Menurut Krystynowicz dan Bielecki (2001), Selulosa

mikrobial mempunyai beberapa keunggulan antara lain derajat kristalinitas

yang tinggi, mempunyai kerapatan antara 300 dan 900 kg/m3 dan elastis.

Keunggulan ini yang menyebabkan indeks sobek kertas dari pulp selulosa

mikrobial yang dihasilkan relatif tinggi dibandingkan indeks sobek kertas dari

pulp Acacia mangium, jerami, bagas dan abaca.

Keterangan : NA (tanpa aditif), KA (aditif kaolin 5 %), TA (aditif tapioka 2,5 %) dan TKA (aditif kaolin 5 % dan tapioka 2,5 %)

Gambar 16. Hubungan pengaruh aditif terhadap indeks sobek kertas

0

5

10

15

20

25

NA TA KA TKA

18.048

21.55

18.041

14.45

21.26

14.0797

Ind

eks

sob

ek (

mN

m²/

g)

Kode Perlakuan

U1

U2

Page 47: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Berdasarkan Gambar 16, penambahan kaolin cenderung menurunkan

indeks sobek kertas. Hal ini dikarenakan kaolin yang melekat pada

permukaan serat selulosa mikrobial menambah tingkat kekakuan serat

sehingga sifat kelenturan serat berkurang. Hasil analisis ragam menunjukan

nilai indeks sobek kertas yang dihasilkan dari keempat perlakuan tidak

berbeda nyata satu sama lain. Hal ini menunjukan bahwa penambahan aditif

tidak mempengaruhi kekompakan dan kelenturan serat yang ada sehingga

indeks sobek pada tiap perlakuan tidak berbeda nyata satu sama lain. Britt

(1964) menyebutkan bahwa ada hubungan yang saling berlawanan antara

kekuatan sobek dengan kekuatan tarik. Dengan demikian penambahan aditif

pada kertas tidak menghasilkan nilai indeks sobek yang berbeda.

E. Daya Serap Air

Daya serap air merupakan kemampuan kertas untuk menyerap air

dalam waktu tertentu. Daya serap air pada kertas selulosa mikrobial berkisar

pada nilai 52,11 – 71,97 g/m2 untuk bagian atas dan untuk bagian bawah nilai

daya serap berkisar antara 55,08 – 85,48 g/m2. Daya serap air kertas selulosa

mikrobial pada kedua sisinya tidak memiliki perbedaan yang nyata. Hal ini

disebabkan oleh tingkat kehalusan serat yang tinggi sehingga tidak terjadi

perbedaan bentuk permukaan antara kedua sisi kertas. Bentuk permukaan

kertas yang halus cenderung memiliki pori–pori yang lebih sedikit

dibandingkan bentuk permukaan yang kasar. Karakteristik selulosa mikrobial

yang termasuk dengan serat halus sehingga membentuk jalinan serat yang

kompak dan menghasilkan pori–pori yang lebih kecil. Dengan demikian

dapat dikatakan bahwa kedua sisi kertas yang dihasilkan termasuk kedalam

bentuk rol.

Daya serap kertas selulosa mikrobial yang secara keseluruhan berkisar

antara 52,11 – 85,48 g/m2

, nilai tersebut lebih rendah dibandingkan daya

serap air kertas bungkus standar yaitu sebesar 119,73 g/m2 (SNI, 1989) dan

kertas batang pisang ambon sebesar 105,23 g/m2 (Suwarna, 2005). Hal ini

menunjukan bahwa kertas selulosa mikrobial memiliki ketahanan terhadap

penetrasi air yang tinggi.

Page 48: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Tabel 7. Hasil pengujian daya serap air

Bagian Kertas Ulangan Daya serap air (g/m²)

NA TA KA TKA

Atas (A) 1 77,209 54,736 71,557 61,905

2 66,731 49,497 58,734 65,077

Bawah (B) 1 58,183 67,420 44,947 88,791

2 66,593 50,738 65,214 82,173

Rata - rata (A) A 71,97022 52,11637 65,14546 63,49097

Rata - rata (B) B 84,44781 59,079 55,08066 85,48187 Keterangan : NA (tanpa aditif), KA (aditif kaolin 5 %), TA (aditif tapioka 2,5 %) dan TKA (aditif kaolin 5 % dan tapioka 2,5 %)

Berdasarkan analisa ragam pada taraf 5 %, diperoleh bahwa

penambahan zat aditif tidak memberikan pengaruh yang nyata terhadap daya

serap air kertas. Hal ini menunjukan bahwa penambahan zat aditif tidak

merubah tingkat kehalusan serat. Penambahan tapioka cenderung

menurunkan daya serap air, karena tapioka yang berfungsi sebagai pengikat

jalinan antar serat meningkatkan jumlah ikatan antara serat dengan serat

sehingga mengurangi jumlah pori yang dapat menyerap air. Sedangkan

kombinasinya dengan penambahan kaolin meningkatkan daya serap air. Hal

ini dikarenakan sifat kaolin yang merupakan bahan anorganik bersifat padat

dan kaku sehingga mengurangi efektifitas ikatan antar serat. Dengan

demikian menimbulkan rongga udara pada bidang kontak antara serat

sehingga air dapat masuk lebih mudah.

Keterangan : NA (tanpa aditif), KA (aditif kaolin 5 %), TA (aditif tapioka 2,5 %) dan TKA (aditif kaolin 5 % dan tapioka 2,5 %)

Gambar 17. Hubungan pengaruh zat aditif terhadap daya serap air

71.97

52.12

65.15 63.4962.38 59.0855.08

85.48

0102030405060708090

NA TA KA TKA

Day

a S

era

p A

ir (

g/m²)

Kode Perlakuan

Bagian Atas

Bagian Bawah

Page 49: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

F. Analisis Konversi Biomassa

Dalam penelitian ini dilakukan analisis konversi biomassa yang

bertujuan untuk mengetahui peranan atau manfaat penggunaan selulosa

mkrobial sebagai selulosa alternatif dalam pembuatan kertas. Peranan yang

dikaji berdasarkan penghematan jumlah kayu yang dibutuhkan dalam

menghasilkan pulp yang disubtitusi dengan menggunakan selulosa mikrobial.

Analisis ini dilakukan dengan melalui tahapan – tahapan yaitu menghitung

jumlah serat selulosa mikrobial yang dihasilkan per hektar per tahun.

Kemudian menentukan jumlah pulp yang dapat dihasilkan dengan

menggunakan rendemen hasil penelitian ini. Selanjutnya, dilakukan

perhitungan terhadap bobot Acacia mangium (tanaman pembanding) yang

dibutuhkan untuk menghasilkan pulp dalam jumlah yang sama dengan pulp

yang dihasilkan oleh selulosa mikrobial. Setelah itu, menghitung jumlah areal

Acacia mangium dan jumlah pohon Acacia mangium yang dihemat serta total

penyerapan CO2 sebagai dampak dari penghematan hutan tersebut. Adapun

nilai analisis yang diperoleh seperti ditunjukan pada tabel 8.

Tabel 8. Hasil Analisa

Tahapan Analisa Nilai

Serat selulosa mikrobial 369,778 ton/ha/tahun

Pulp serat selulosa mikrobial 14.097,78 ton/tahun

Bobot Acacia mangium yang dihemat 18.464,87 ton/tahun

Areal Acacia mangium yang dihemat 1.183,63 ha/tahun

Jumlah Acacia mangium yang dihemat 1.973.116 pohon/tahun

Jumlah penyerapan CO2 276.236,24 ton/tahun

1. Serat Selulosa Mikrobial

Selulosa mikrobial yang digunakan dalam penelitian ini sebanyak 30

lembar nata de coco dengan konversi berat 0,8 kg (basah) per 1 lembar

nata de coco (selulosa mikrobial). Dengan demikian banyaknya selulosa

mikrobial yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebanyak 24000

gram atau 24 kg (basah). Dari hasil penelitian presentase serat selulosa

mikrobial adalah 2 % maka serat yang dapat diperoleh berjumlah 480

gram (basis kering). Selulosa mikrobial yang digunakan pada penelitian

ini merupakan hasil fermentasi dari kultur diam dengan luas satu wadah

fermentasi selulosa mkrobial adalah 30 cm x 30 cm atau 900 cm2,

Page 50: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

sehingga banyaknya wadah produksi selulosa mikrobial dalam 1 ha

adalah 111.111,11 buah lembaran selulosa mikrobial untuk 1 tingkat tray

fermentasi. Asumsi yang digunakan adalah bahwa tingkatan tray

sebanyak 4 dan perluasan lahan produksi sebesar 100 ha serta waktu

panen selulosa mikrobial 52 kali/tahun. Dengan faktor konversi berat

selulosa mikrobial dan presentase serat dapat dihitung massa total

selulosa mikrobial adalah 36.977,78 ton/tahun. Pulp yang dapat

dihasilkan dihitung berdasarkan rendemen pada penelitian ini yaitu

38,125 % (basis kering oven serat), sehingga total keseluruhan pulp yang

dapat dihasilkan adalah 14.097,78 ton/tahun.

2. Penghematan Acacia mangium

Dalam menghitung peranan penggunaan selulosa mikrobial dalam

penghematan hutan dilakukan perbandingan terhadap banyaknya

kebutuhan kayu dalam menghasilkan pulp. Pada penelitian ini digunakan

Acacia mangium sebagai pembanding dengan rendemen tertinggi pulp

Acacia mangium berdasarkan penelitian Ramadona (2001) adalah 76,35

%. Dengan demikian dapat dihitung kebutuhan kebutuhan kayu untuk

menghasilkan pulp sebesar 14.097,78 ton/tahun adalah 18.464,673

ton/tahun.

Menurut Uzair dan Sugiharto (1989), rata – rata pertumbuhan

tanaman Acacia mangium ditanah yang baik adalah 40 m3 per ha per

tahun dengan volume kayunya 415 m3 per ha dengan berat jenis 0,39

g/cm3. Dari data tersebut dapat dihitung luasan tanam Acacia mangium

yang dapat disubtitusi adalah 1.183,63 ha/tahun. Menurut Yulistina

(2001), banyaknya pohon Acacia mangium untuk 1 ha dengan jarak

tanam 2 x 3 m adalah 1667 batang pohon. Dengan demikian jumlah total

subtitusi pohon Acacia mangium adalah 1.973.116 batang pohon/tahun.

3. Penyerapan CO2

Analisa lain yang dilakukan dalam penelitian ini adalah dengan

menghitung banyaknya penyerapan CO2 yang dihasilkan dari

penghematan pohon Acacia mangium. Menurut Gusmailina (1995) rata –

Page 51: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

rata penyerapan CO2 untuk satu batang pohon (berumur 10 – 15 tahun)

adalah 0,14 ton CO2/tahun. Dari data tersebut dapat dihitung banyaknya

penyerapan CO2 dari jumlah pohon Acacia mangium yang dihemat

adalah 276.236,24 ton CO2/tahun.

Berdasarkan Brahmana (2001), untuk memenuhi kapasitas industri

pulp pada tahun 2000 dibutuhkan 1,2 milyar batang pohon dengan

dampak tidak terikatnya CO2 sebesar 166 juta ton. Dengan demikian

penggunaan selulosa mikrobial sebagai bahan baku pembuatan pulp dan

kertas dapat menghemat jumlah kayu dan kerusakan lingkungan dengan

indikator CO2 dapat dikurangi.

Page 52: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

DAFTAR PUSTAKA

Allia. 2001. Sifat Pulp Abaka Asal Indonesia. Skripsi. Jurusan Teknologi Hasil

Hutan. Fakultas Kehutanan IPB, Bogor.

Anonim. 2008. Kertas Masa Depan dari Laut Tidak Lagi dari Hutan. Diakses

tanggal 21 Desember 2009. http://bioindustri.blogspot.com/.

Askari, M. 2000. Analisis Keseimbangan Karbon dari Pemanenan Hutan di

Indonesia. Skripsi. Jurusan Geofisika dan Metereologi IPB, Bogor.

Benziman, M, A. Mazover. 1982. Journal Biological Chem. 248 :1603 – 1608.

Brahmana, Ricky Aswandi. 2001. Pemanfaaatan Serat Garut sebagai Bahan Baku

Pembuatan Pulp. Skripsi. Jurusan Teknologi Industri Pertanian, IPB. Bogor.

Britt, KW. 1964. Handbook of Pulp and Paper Technology. Reinhold publishing

corporation, New York.

Brown, Jr. 1987. The biosynthesis of cellulose, Food Hydrocoloids, 1 (1987) 345

– 351.

Casey, J. P. 1966. Pulp and Paper, Chemistry and Chemical Technology.

Interscience Publisher Inc., New York.

Casey, J.P. 1980. Pulp and Paper : Chemistry and Chemical Technology. Volume

I, Third edition. Interscience Publisher Inc., New York.

Ciechanska D., Struszczyk H., Gruzinska K., 1998. Modification of Bacterial

Cellulose, Fiber and Textiles in Eastren Europe. No 4 (23) pp. 61 – 65.

Czaja. W, Krstynowicz, S. Bielecki, R.M Brown Jr., Microbal cellulose – The

natural power to heal wounds, Biomaterial, 27 (2006) 145 – 151.

Departemen Kehutanan Republik Indonesia. 1976. Vademecum Kehutanan

Indonesia. Direktorat Jendral Kehutanan, Departemen Kehutanan Republik

Indonesia, Jakarta.

Departemen Perindustrian. 1982. Penggolongan Kertas. Direktorat Jendral

perindustrian, Departemen Perindustrian. Jakarta.

Donald, G White and Brown Jr. 1983. Prosefect for The Commercialitation of

Biosynthesis of Microbial Cellulose. Departemen Botany. University of

Texas. USA.

Fengel, D dan Wegener G. 1984. Kayu : Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-reaksi.

Diterjemahkan oleh Gajah Mada University Press. Yogyakarta. Hlm 155–

159 .

Page 53: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Figini, M.M. 1982. Cellulose and Other Natural Polimer System, pp.243 – 271.

Plenum New York.

Gusmailina. 1995. Pengukuran Kadar CO2 Udara Di Dalam Tegakan Beberapa

Jenis Hutan Tanaman Di Cikole Dan Ciwidey, Jawa Barat. Skripsi. Jurusan

Teknologi Hasil Hutan, IPB. Bogor.

Handayani. 1991. Struktur Serat. Balai Besar Selulosa dan PT. Kertas Leces,

Bandung dan Probolinggo.

Hassid and Ballows, 1970. Di dalam W. Pigmen (ed). The Carbohydrates,

Chemistry, Biochemistry, Physiology. Academis Press Inc., New York.

Haygreen, J.G. dan J.L Bowyer, 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu. Suatu

Pengantar. Gajah Mada University Press, Yogyakarta.

Houghton, RA. 1990. The Global Effect of Tropical Deforestation. The Wood

Hole Research Center. Wood Hole, MA.

http://faostat.fao.org/site/626/DesktopDefault.aspx?PageID=626#ancor. Diakses

pada tanggal 10 Januari 2010.

Iguchi. M, S Yamanaka, A. Budhiono. Bacterial cellulose a masterpiece of nature

arts. J. Mater sci 35 (2000) 261 – 270.

Ibnusantosa, G. 1987. Pulp untuk Kertas. Lembaga Penelitian Selulosa, Bandung.

J. Shah, Brown Jr., Toward electronic paper displays made from micobial

cellulose, Appl. Microbiol. Biotechnol 66 (2005) 352 – 355.

Krytynowicz A, Bieclecki S. 2001. Biosynthesis of Bacterial Cellulose and Its

Potential Application in the Different Industries. Pollish Biotechnology

News. [http://www.Biotechnology-pl.com/science/krystynowicz.htm]

Krystynowicz A, Bieclecki S, M. Turkiwiez, H. Kalinowska. 2005. Bacterial

Cellulose. In : Polysaccharides and polyamydes in the food industry.

Weinheim, Germany (2005) pp. 31 – 85.

Mc Donald, R.G. dan J.N. Franklin. 1969. The Pulping Wood. 2nd. Ed (1). Mc

Graw-Hill Book Company. New York. Hlm 50–62.

Out Law, T. G dan Robert Engelman. 1999. Forest Future : Population,

Consumption, and Wood Resources. Population Action International,

Washington DC.

Page, DH. 1985. Mekanisme Pengembangan Pulp Kering dengan Penggilingan,

Berita Selulosa XXI(1) : 30.

Page 54: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Romadona, R. 2001. Pengaruh Perlakuan Pendahuluan dengan Bahan Kimia

terhadap Pelunakan Kayu Acacia Mangium dalam Pembuatan Pulp Putih

secara Kimia Mekanis. Skripsi. Jurusan Teknologi Industri Pertanian, IPB.

Bogor.

M. Shoda, Y. Sugano. Recent Advances in Bacterial Cellulose Production,

Biotechnol. Bioprocess Eng. 10 (2005) 1 – 8.

Setiawan, I. 1999. Manajemen Hutan Sebagai Upaya Pengurangan Gas Rumah

Kaca. Skripsi. Jurusan Geofisika dan Meteorologi. IPB, Bogor.

Schramn, M., dan S. Hestrin. 1954. Synthesis of Cellulose by Acetobacter

xylinum. Lab Microb. Chem of Dep of Biochem., Institut of Live Source

The Hebrew University of Jerussalem, Jerussalem.

SII 0658 – 82. Tata nama kertas dan karton di Indonesia (bagian 1). Departemen

Perindustrian Republik Indonesia.

SNI 14–0499–1989. Cara Uji Daya Serap Air Kertas dan Karton. Badan

Standarisasi Nasional.

SNI 08–7070–2005. Cara Uji Kadar Air. Badan Standarisasi Nasional.

SNI 08–7070–2005. Cara Uji Daya Serap Air Kertas. Badan Standarisasi

Nasional.

SNI 14–0436 –1989 . Cara Uji Ketahanan Sobek Kertas dan Karton. Badan

Standarisasi Nasional.

SNI 14–0115–1998. Mutu kertas Tulis A atau HVS (Hout Vrij Schriff Papier).

Badan Standarisasi Nasional.

SNI 14–0439–1989 . Cara Uji Gramatur dan Densitas Kertas dan Karton. Badan

Standarisasi Nasional.

SNI 14–4737–1998 . Cara Uji Ketahanan Tarik Kertas dan Karton. Badan

Standarisasi Nasional.

SNI 7273–2008. Persyaratan Mutu Kertas Koran. Badan Standarisasi Nasional.

Soenardi, B. S. F. 1974. Hubungan Antara Sifat –Sifat Kayu dan Kualitas Kertas.

Berita selulosa X (3) :111-124.

Sjostrom, E. 1995. Kimia Kayu. Dasar – dasar dan Penggunaan. Gajah Mada

University Press, Yogyakarta.

Sugiyama, J. et al. 1955. Preprints of `95 Cellulose R&D 2 nd anual Meeting of

Cellulose Society of Japan, Kyoto. Pp7-8.

Page 55: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Suwarna. 2005. Pemanfaatan Batang Pisang Ambon (Musa sapientum L) sebagai

Bahan Baku Pulp untuk Kertas Bungkus. Skripsi. Jurusan Teknologi Hasil

Hutan. Fakultas Kehutanan IPB. Bogor.

Stephens, JA. Westland, A.N Neogi. Method Using Bacterial Cellulose as a

Dietary Fiber Component. US patent 4960763 (1990).

Syafii, W. 2000. Sifat Pulp Daun Kayu Lebar dengan Proses Organosolv. Jurnal

Teknologi Industri Pertanian. Vol. 10(2). Bogor. Hlm 54–55.

Syarief, R. S. Santausa, St. Ismayana B. 1989. Teknologi Pengemasan Pangan

Laboratorium Rekayas Pangan PAU, Institut Pertanian Bogor.

Thiman and V. Kenneth. 1955. The Live of Bacteria. Mac Millan Co. New

York.Uzair dan Sugiharto. 1989. Pembuatan Pulp Rayon dari Kayu Acacia

mangium. Berita Selulosa XXV (2) : 31 – 35.

Williams, WS and R.E Cannon. 1989. Alternatif Environmental Roles for

Cellulose Produced by A. Xylinum. Application Environmental Microbial

vol 55.

Yamanaka S, Iguchi M, Ichimura K, Y Nishi, M Uryu, K Watanabe. 1988.

Bacterial cellulose containing molding material having high dynamic

strenght. US Patent 4742164 (1988).

Yamanaka, S., K. Watanabe, N. Kitamura, et al. 1989. Material Sci. 24.3141 –

3145.

Yoshinaga, F., N. Tonouchi, dan K. Watanabe. 1996. Research Progrees of

Bacterial Cellulose by Aeration and Agitation Culture and Its Application

as A New Industrial Material.

Young, J.H. 1980. Fiber Preparation and Approach Flow. Di dalam : Casey, J.P.,

editor. 1981. Pulp and Paper : Chemistry and Chemical Technology. Edisi

ke-3, vol IV. New York : J. Willey and Sons Inc.

Yulistina, ND. 2001. Analisis Energi dan Biomassa dalam Proses Pembuatan

Briket Arang. Skripsi. Jurusan Teknologi Industri Pertania, IPB. Bogor.

Page 56: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas
Page 57: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Lampiran 1. Analisis Ragam Gramatur Kertas

ANOVA 2 Faktorial Nilai Gramatur Kertas

Kaolin Ulangan Tapioka

rata-rata T0 T2.5

K0

1 35 28.5 2 37.5 33.9 rata-rata 36.25 31.2 33.725

K5

1 36.2 53.5 2 32.3 44.6 rata-rata 34.25 49.05 41.65 Total rata-rata 35.25 40.125 37.6875

FK 11362.78 JKTo 435.0688 JKP 370.1537 JKT 47.53125 JKK 125.6113 JKTK 197.0113 JKG 64.915

Keragaman db JK KT F-hit T 1 47.53125 47.53125 2.92883 K 1 125.6113 125.6113 7.740045 TK* 1 197.0113 197.0113 12.13964 G 4 64.915 16.22875

Perlakuan 3 370.1537 123.3846 Total 7

Taraf 5 % dengan db1 = 1 dan db2 = 4 maka F-tabel 7,706

Keterangan :

FK = Faktor Konversi

JKTo = Jumlah Kuadarat Total

JKP = Jumlah Kuadarat Perlakuan

JKT = Jumlah Kuadarat Faktor Tapioka

JKK = Jumlah Kuadarat Faktor Kaolin

JKTK = Jumlah Kuadarat Interaksi kedua faktor

JKG = Jumlah Kuadarat Galat Percobaan

Page 58: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Lampiran 2. Analisis Ragam Indeks Tarik Kertas

ANOVA 2 Faktorial Nilai Indeks Tarik Kertas

Kaolin Ulangan Tapioka

rata-rata T0 T2.5

K0

1 19.84 39.81 2 19.84 39.81 rata-rata 19.84 39.81 29.825

K5

1 34.36 58.65 2 30.54 49.31 rata-rata 32.45 53.98 43.215 Total rata-rata 26.145 46.895 36.52

FK 10669.68 JKTo 1271.84 JKP 1220.926 JKT 861.125 JKK 358.5842 JKTK 1.2168 JKG 50.914

Keragaman db JK KT F-hit T* 1 861.125 861.125 67.6533 K 1 358.5842 358.5842 28.17176 TK 1 1.2168 1.2168 0.095596 G 4 50.914 12.7285

Perlakuan 3 1220.926 406.9753 31.97355 Total 7 Taraf 5 % dengan db1 = 1 dan db2 = 4 maka F-tabel 7,706

Keterangan :

FK = Faktor Konversi

JKTo = Jumlah Kuadarat Total

JKP = Jumlah Kuadarat Perlakuan

JKT = Jumlah Kuadarat Faktor Tapioka

JKK = Jumlah Kuadarat Faktor Kaolin

JKTK = Jumlah Kuadarat Interaksi kedua faktor

JKG = Jumlah Kuadarat Galat Percobaan

Page 59: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Lampiran 3. Analisis Ragam Indeks Sobek

ANOVA 2 Faktorial Nilai Indeks Sobek Kertas

Kaolin Ulangan Tapioka

rata-rata T0 T2.5

K0

1 18.05 21.55 2 18.05 21.26 rata-rata 18.05 21.405 19.7275

K5

1 18.04 14.45 2 18.04 14.08 rata-rata 18.04 14.265 16.1525 Total rata-rata 18.045 17.835 17.94

FK 2574.749 JKTo 51.1784 JKP 51.0679 JKT 0.0882 JKK 25.56125 JKTK 25.41845 JKG 0.1105

Keragaman db JK KT F-hit T 1 0.0882 0.0882 3.19276 K 1 25.56125 25.56125 925.2941 TK 1 25.41845 25.41845 920.1249 G 4 0.1105 0.027625

Perlakuan 3 51.0679 17.02263 616.2039 Total 7 Taraf 5 % dengan db1 = 1 dan db2 = 4 maka F-tabel 7,706

Keterangan :

FK = Faktor Konversi

JKTo = Jumlah Kuadarat Total

JKP = Jumlah Kuadarat Perlakuan

JKT = Jumlah Kuadarat Faktor Tapioka

JKK = Jumlah Kuadarat Faktor Kaolin

JKTK = Jumlah Kuadarat Interaksi kedua faktor

JKG = Jumlah Kuadarat Galat Percobaan

Page 60: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Lampiran 4. Analisis ragam daya serap air bagian atas kertas

ANOVA 2 Faktorial Daya Serap Air Bagian Atas Kertas

Kaolin Ulangan Tapioka

rata-rata T0 T2.5

K0

1 77.20943 54.73597 2 66.73101 49.49676 rata-rata 71.97022 52.11637 62.04329

K5

1 71.557 61.90542 2 58.734 65.07652 rata-rata 65.14546 63.49097 64.31821 Total rata-rata 68.55784 57.80367 63.18075

FK 31934.46 JKTo 563.1201 JKP 407.2634 JKT 231.3044 JKK 10.35053 JKTK 165.6085 JKG 155.8567

Keragaman db JK KT F-hit T 1 231.3044 231.3044 5.936334 K 1 10.35053 10.35053 0.265642 TK 1 165.6085 165.6085 4.250274 G 4 155.8567 38.96418

Perlakuan 3 407.2634 135.7545 3.484083 Total 7 Taraf 5 % dengan db1 = 1 dan db2 = 4 maka F-tabel 7,706

Keterangan :

FK = Faktor Konversi

JKTo = Jumlah Kuadarat Total

JKP = Jumlah Kuadarat Perlakuan

JKT = Jumlah Kuadarat Faktor Tapioka

JKK = Jumlah Kuadarat Faktor Kaolin

JKTK = Jumlah Kuadarat Interaksi kedua faktor

JKG = Jumlah Kuadarat Galat Percobaan

Page 61: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Lampiran 5. Analisis ragam daya serap air bagian bawah kertas

ANOVA 2 Faktorial Daya Serap Air Bagian Bawah Kertas

Kaolin Ulangan Tapioka

rata-rata T0 T2.5

K0

1 58.18282 67.42038 2 110.7128 50.73763 rata-rata 84.44781 59.079 71.76341

K5

1 44.947 88.79085 2 65.214 82.17289 rata-rata 55.08066 85.48187 70.28126 Total rata-rata 69.76424 72.28044 71.02234

FK 40353.38 JKTo 3318.345 JKP 1572.204 JKT 12.66253 JKK 4.393509 JKTK 1555.148 JKG 1746.141

Keragaman db JK KT F-hit T 1 12.66253 12.66253 0.029007 K 1 4.393509 4.393509 0.010065 TK 1 1555.148 1555.148 3.56248 G 4 1746.141 436.5352

Perlakuan 3 1572.204 524.068 1.200517 Total 7 Taraf 5 % dengan db1 = 1 dan db2 = 4 maka F-tabel 7,706

Keterangan :

FK = Faktor Konversi

JKTo = Jumlah Kuadarat Total

JKP = Jumlah Kuadarat Perlakuan

JKT = Jumlah Kuadarat Faktor Tapioka

JKK = Jumlah Kuadarat Faktor Kaolin

JKTK = Jumlah Kuadarat Interaksi kedua faktor

JKG = Jumlah Kuadarat Galat Percobaan

Page 62: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas
Page 63: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

47

Lampiran 6. Asumsi Perhitungang Konversi Biomassa

Asumsi Perhitungan Analisis Konversi Biomassa

Massa nata 24000 gram (berdasarkan penelitian)

massa serat 480 gram (berdasarkan penelitian)

presentase serat 2 %

Rendemen pulp 38,125 % (berdasarkan penelitian)

luasan lembaran nata 900 cm²

0,09 m²

Konversi lembaran nata terhadap berat nata 0,8 (berdasarkan penelitian)

waktu panen selulosa mikrobial 7 hari (berdasarkan literatur)

panen dalam 1 tahun 52 kali Jumlah tingkat tray fermentasi nata 4 tingkat

Perluasan lahan produksi nata 100 ha

Rendemen pulp Acacia mangium 76,35 % (berdasarkan penelitian)

massa kayu 15,6 ton/ha.thn (berdasarkan literatur)

jumlah batang pohon dalam 1 ha 1667 batang/ha (berdasarkan literatur)

Jumlah penyerapan CO2 0,14 ton co2/batang.thn (berdasarkan literatur)

Page 64: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Lampiran 7. Perhitungan Analisis Konversi Biomassa

Perhitungan Analisis Konversi Biomassa

Keterangan Perhitungan Hasil Satuan hitung

Jumlah nata per ha 10000/luasan cetakan fermentasi 111111,11 buah/ha

massa nata/panen (7 hari) jumlah cetakan nata * konversi berat 88888,889 kg/ha.7 hari

massa total nata 52*masa nata 1 x panen nata (selulosa mikrobial) 4622222,2 kg/ha.thn

Jumlah serat yang diperoleh % serat * massa total nata dalam 1 tahun 92444,444 kg/ha.thn

jumlah serat dalam 4 tray fermentasi 4*jumlah serat diperoleh 369777,78 kg/ha.thn

jumlah serat perluasan lahan produksi 100*jumlah serat 4 tray 36977778 kg/thn

36977,778 ton/thn

Pulp yang dihasilkan rendemen pulp*jumlah serat total perluasan lahan 14097,778 ton/thn

Pulp Acacia mangium 14097,778 ton/thn

massa kayu yang dibutuhkan jumlah pulp acacia mangium/rendemen acacia mangium 18464,673 ton/thn

Luasan daerah masa kayu yang dibutuhkan/masa kayu per 1 ha 1183,6329 ha/thn

Jumlah pohon yang dihemat jumlah pohon/ha*luas daerah 1973116 pohon/thn

Total penyerapan CO2 0,14 *jumlah pohon yang dihemat 276236,24 ton CO2/thn

Page 65: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Lampiran 8. SNI Kertas Koran

Komposisi lembaran Mengandung pulp mekanis atau pulp

bagas dengan rendemen tinggi

Gramatur 45 – 55 g/m2

Tebal Maks 0,1 mm

Indeks tarik Min 23,46 Nm.g

Indeks sobek Min 3,56 Nm2/g

Opasitas Min 89 %

Derajat putih Min 57 GE

Page 66: SKRIPSI KAJIAN PENGGUNAAN SELULOSA MIKROBIAL SEBAGAI BAHAN ... · akibat penggunaan zat – zat kimia berbahaya untuk proses delignifikasi (pelarutan ... bahan baku pembuatan kertas

Lampiran 9. SII.0658-82

TATA NAMA KERTAS DAN KARTON DI INDONESIA

1. RUANG LINGKUP

Standart ini meliputi definisi dan tata nama kertas dan karton di Indonesia

2. DEFINISI

2.1 Kertas ialah lembaran yang terbuat dari serat selulosa alam atau serat

buatan yang telah mengalami pengerjaan penggilingan, ditambahkan

beberapa bahan tambahan yang saing temple menempel dan jalin

menjalin. Umumnya mempunyai gramatur lebih rendah dari 224

gram/m2.

2.2 Karton ialah lembaran yang terbuat dari serat selulosa alam atau serat

buatan yang telah mengalami pengerjaan penggilingan, ditambahkan

beberapa bahan tambahan yang saing temple menempel dan jalin

menjalin. Umumnya mempunyai gramatur lebih dari 224 gram/m2.

3. TATA NAMA KERTAS DAN KARTON

Tata nama kertas dan karton di Indonesia adalah sebagai berikut :


Top Related