Nama/NIM : Juneidi M. Manurung/050405035 Universitas Sumatera
Utara BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pulp
Pulpmerupakanmaterialberseratyangdihasilkandaribeberapatahapan
proses melalui perlakuan kimia dan mekanis, tergantung jenis bahan
baku. Sekarang,
sekitar90%produksipulpduniaberbahanbakudarikayu.Adapunbeberapa
kandungan yang terdapat dalam kayu adalah -selulosa (R-10) dan
xylen. Kandungan
daribahanbakupulpyangmempengaruhipembuatanselulosaasetatadalah-selulosa
(R-10, dengan batas kandungan minimal -selulosa (R-10) dalam pulp
96 % (Lewin, 2006). Berikut kadar -selulosa (R-10) dalam pulp pada
beberapa proses dan bahan baku. Tabel 2.1 Karakteristik Beberapa
Jenis Pulp Prefered Appication ViscoseEther
(HV)ViscoseAcetateAcetate Raw
MaterialHardwoodSoftwoodHardwoodHardwoodCotton Cooking
ProcessSulfiteSulfitePHKPHKLitters Brightness%
ISO92,290,290,792,287,9 R28 Content%93,495,297,998,299,0 R20
Content%87,493,893,397,797,4 Xylan%3,63,11,50,90,2
Carbonylmolg-18,86,04,34,43,7 Carboxylmolg-35,659,832,015,012,4
DPw17904750140021001250 DPn277450460650700 PDI6,510,63,03,21,8 DP
< 100wt %9,00,52,52,00,3 DP > 2000wt %26,861,019,935,015,5
(Sumber : Sixta, 2006) Universitas Sumatera UtaraNama/NIM : Juneidi
M. Manurung/050405035 Universitas Sumatera Utara 2.2Serat
Seratataufiberadalahsuatujenisbahanberupapotongan-potongan
komponenyangmembentukjaringanmemanjangyangutuh.Contohseratyang
palingseringdijumpaiadalahseratpadakain.Manusiamenggunakanseratdalam
banyakhal:untukmembuattali,kain,ataukertas.Seratdapatdigolongkanmenjadi
duajenisyaituseratalamidanseratsintetis(seratbuatanmanusia).Seratsintetis
dapatdiproduksisecaramurahdalamjumlahyangbesar.Namundemikian,serat
alami memiliki berbagai kelebihan khususnya dalam hal
kenyamanan.Seratalamimeliputiseratyangdiproduksiolehtumbuh-tumbuhan,hewan,
dan proses geologis. Serat jenis ini bersifat dapat mengalami
pelapukan. Serat alami dapat digolongkan ke dalam (Anonim e) :
Serattumbuhan/seratpangan;biasanyatersusunatasselulosa,hemiselulosa,
dan kadang-kadang mengandung pula lignin. Contoh dari serat jenis
ini yaitu
katundankainramie.Serattumbuhandigunakansebagaibahanpembuat kertas
dan tekstil. Serat tumbuhan juga penting bagi nutrisi manusia.
Serat kayu, berasal dari tumbuhan berkayu.
Serathewan,umumnyatersusunatasproteintertentu.Contohdariserat
hewanyangdimanfaatkanolehmanusiaadalahseratlaba-laba(sutra)dan bulu
domba (wol).
Seratmineral,umumnyadibuatdariasbestos.Saatiniasbestosadalahsatu-satunya
mineral yang secara alami terdapat dalam bentuk serat panjang.
Adapunseratbuatan/sintetisyangdikenalpadasaatinidikelompokkan
menjadi dua, yaitu (Anonim e): 1.Serat mineral : serat yang terbuat
dari bahan baku berupa mineral Contoh : Kaca serat/Fiberglass,
dibuat dari kuarsa Serat logam dapat dibuat dari logam yang duktil
seperti emas, atau perak. Serat karbon 2. Serat polimer : bagian
dari serat sintetis, serat jenis ini dibuat melalui proses
kimiaContoh : polyamida nilon PET atau PBT poliester, digunakan
untuk membuat botol plastik Universitas Sumatera UtaraNama/NIM :
Juneidi M. Manurung/050405035 Universitas Sumatera Utara
fenol-formaldehid (PF) serat polivinyl alkohol (PVOH) serat
polivinyl khlorida (PVC) poliolefin (PP dan PE) polyethylene (PE)
Elastomer, digunakan untuk membuat spandex poliuretan. 2.3Selulosa
Diasetat
Selulosadiasetatmerupakanseratyangsangatmudahdihasilkandengan biaya
yang rendah dan kualitas produk yang baik. Selulosa diasetat
digunakan dalam
berbagaiindustrisepertipembuatantekstil,plastik,fiber,danfilterrokok.Adapun
sifatselulosadiasetatyangmembedakandenganseratsintetislainnyaadalah
(Anonim e): Termoplastik Selektif absorpsi dan dapat membuang
beberapa bahan organik dengan kadar rendah Mudah digabungkan dengan
plasticizers, panas, dan tekanan Selulosa diasetat larut
padakebanyakan pelarut (terutama aseton dan pelarut
organik)dandapatdimodifikasiagardapatdilarutkandenganpelarut
alternatif, termasuk air
Hidrofilik,membuatselulosadiasetatgampangbasah,denganpengantar
cairan yang baik dan absorpsi yang bagus Area permukaan luas
Terbuat dari sumber yang dapat diperbaharui : pulp kayu resistan
untukmold dan mildew Mudah hancur dengan larutan alkali kuat dan
agen oksidasi kuat Dapat dibersihkan atau dikeringkan dengan mudah
Universitas Sumatera UtaraNama/NIM : Juneidi M. Manurung/050405035
Universitas Sumatera Utara 2.4 Pembuatan Selulosa diasetat Selulosa
diasetat merupakan hasil reaksi dari selulosa dan asetat anhidrid,
yang merupakan produk senyawa dari gugus hidroksil dan asam. Ada 3
proses utama yang biasa digunakan untuk memproduksi selulosa
diasetat, yaitu : 1.Solvent process (proses dengan pelarut)
Merupakan proses yang paling umum dan biasa digunakan. Pada proses
asetilasi
digunakanasetatanhidridsebagaireaktanutamadanberlangsungdengan
kehadiran asam asetat glasial sebagai pelarut serta asam sulfat
sebagai katalis. 2.Solution process (proses larutan)
Methylenechloridemenggantikansemuaatausebagianasamasetatdanaksinya
sebagai solven bagi selulosa diasetat yang terbentuk.
3.Heterogenous process (proses heterogen)
Cairanorganikinert,sepertibenzeneligroindigunakansebagainon-solvent
untuk menjaga selulosa terasetilasi yang telah terbentuk dalam
larutan. Prosesyang digunakan pada perancangan prosesiniyaitu
proses denganpelarut
asamasetatdenganreaktanutamaasetatanhidratdankatalisasamsulfatkarena
memilikikeuntunganpadaprosesasetilasiyangmenghasilkanderajatasetilasiyang
tinggi yaitu 2,50 2,95 (Lewin, 2006).
Secaraumum,produksiselulosadiasetatmelaluiprosesdenganpelarutmeliputi
4 tahapan, yaitu : 1.Persiapan Bahan Baku (Pretreatment) 2.Proses
Asetilasi dan Hidrolisis 3.Pemurnian Produk 4.Recovery pelarut asam
asetat
Tahapanpembuatanselulosadiasetatmelaluiprosesdenganpelarutadalah
sebagai berikut : 2.4.1Persiapan Bahan Baku (Petreatment)
Pulpdarigudangpenyimpananpulp(V-101)dibawadenganconveyorSC-101dandilewatkankealatpemotong(hammermills)HM-101untukmemperkecil
ukuranpulp.KemudiandibawakembalidenganconveyorSC-102ketangkiM-101
yangterbuatdaristainlesssteeldilengkapidenganagitator.Sementaraitu,asam
asetatglasialsebanyak25%dariberatselulosadipompadaritangkiV-102pada
Universitas Sumatera UtaraNama/NIM : Juneidi M. Manurung/050405035
Universitas Sumatera Utara
kondisioperasi500CketangkiM-101dandiagitasiselama30menit.untukproses
aktivasipulpdalampenyeragamanselulosa(pretreatment).Fasapadaproses
pretreatment adalah bubur (slurry). 2.4.2Proses Asetilasi dan
Hidrolisis - Asetilasi
PulpyangtelahdiaktivasidimasukkankedalamreaktorR-101A/Byang
dilengkapidenganagitatordanjaketpendingin.Prosesasetilasiyangberlangsung
padareaktorR-101A/Badalahbatchsehinggadibuatparaleluntukmenjadikan
proseskontiniu.Kedalamreaktordipompakanreaktanasetatanhidratsebanyak280%daritangkiV-104,pelarutasamasetat(70%)sebanyak450%daritangkiV-106
dan katalis asam sulfat dari tangki V-103 sebanyak 3% dari berat
selulosa yang
telahdiaktivasidengankondisioperasi70oCdanwaktureaksi1jam(50menit
pencapaiansuhu700Cakibatadanyapanasreaksidan10menituntukmemperoleh
efek asetilasi).Berikut mekanisme proses asetilasi yang terjadi
pada reaktor R-101A/B : Asetat anhidratKarbokation
KarbokationSelulosa monoasetat Asam asetat
ReaksiinidiawalidenganterjadinyaprotonisasipadaatomOpadagugus
karbonildalamasetatanhidratmembentukkarbokation.Karbo-kationyangcukup
efektif ini merupakan suatu senyawa antara dimana terjadi muatan
positif pada atom
CyangberikatandenganatomOyangterprotonasi.Denganadanyakarbokationini
makasubtitusinukleofilikakanmudahterjadi.Padareaksiinipasanganelectron
yang tidak berikatan pada atom O pada gugus hidroksil akan
menyerang karbokation tersebut dan diikuti oleh eliminasi asam
karboksilat dan H+. Dalam reaksi asetilasi ini Universitas Sumatera
UtaraNama/NIM : Juneidi M. Manurung/050405035 Universitas Sumatera
Utara
kedudukanOH-padaatomCmenentukankereaktifanatompadareaksiesterifikasi.
Halangan sterik yang dimiliki gugus hidroksil pada C6 lebih kecil
dibandingkan pada
atomC2danatomC3.Denganalasanyangsamakemungkinantahapreaksi
selanjutnyaterjadipadaatomC3danterakhirpadaC2.Dengandemikianreaksi
esterifikasi triasetat pada selulosa berlangsung secara bertahap (
Suyati, 2008).
BerikutreaksiumumasetilasiselulosadenganasetatanhidratpadareaktorR-101A/B
(-selulosa (R-10))(Asetat anhidrat) (Selulosatriasetat)(Asam
asetat) - Hidrolisis
Setelahprosesasetilasi,produkR-101A/Bselanjutnyadihidrolisisdalam
tangkiR-102A/Bdenganpenambahanairsebanyak70%dariberatselulosa(U.S.
Patent:4,590,266Yamashita,1986).Tangkihidrolisisberbentukvertikaldan
dilengkapidenganagitator.Suhuoperasiyangberlangsungpadaproseshidrolisis
adalah1200Cyangdiperolehdaristeamselama2jam(U.S.Patent:4,306,060
Ikemoto, 1981). CTA +0,55 H2OCDA +0,55CH3COOH Pada proses
hidrolisis ini seluruh asetat anhidrat sisa juga terhidrolisis
menjadi asam asetat. 2.4.3 Pemurnian
ProdukSetelahmelaluiproseshidrolisis,makalarutandialirkankedalamtangki
netralisasiT-101.Padatangkiinidipompakanlarutanmagnesiumasetat20%
sebanyak24%dariberatselulosadaritangkiV-105untukmenetralisasikanasam
sulfat. Kemudian larutan dipompa ke sentrifuge 1 (SF-101). Endapan
berupa selulosa asetat sekunder (selulosa diasetat) dalam bentuk
serpihan padatan (flake) diambil dan
dimasukkankedalamtangkipencucianWT-101,sedangkanlarutansisamasukke
dalamprosesrecoveryasamasetat.Selulosadiasetatdicucidenganairpadatangki
WT-101untukmembersihkankotoranataularutanasamsisayangmasihterdapat
padaselulosaasetat.Kemudianlarutandialirkankesentrifuge2(SF-102)untuk
Universitas Sumatera UtaraNama/NIM : Juneidi M. Manurung/050405035
Universitas Sumatera Utara
memisahkanairdanpadatanselulosadiasetat.Selanjutnyaselulosadiasetatdibawa
kerotarydryer(RD-101)untukdikeringkanhinggakelembaban2-5%padasuhu
100 OCyangkemudiandibawadenganmenggunakanconveyor(SC-103)ketangki
pembentukan produk / hammer mills (HM-102) untuk menyeragamkan
produk dalam bentuk flake. Kemudian diteruskan ke gudang
penyimpanan produk selulosa diasetat (V-107) dengan menggunakan
conveyer (SC-104). 2.4.4Recovery Pelarut Asam Asetat
LarutandaritangkipengendapanSF-101dialirkanketangkidekanterD-101
untuk memisahkan magnesium sulfat dari asam asetat dan air. Fasa
berat dialirkan ke
unitpengolahanlimbahsedangkanlarutansisadialirkanketangkipencampuran
asam asetat dengan menambahkan sejumlah air sehingga komposisi asam
asetat pada tangki penyimpanan sebesar 70%. 2.5 Sifat Bahan Baku
dan Produk 2.5.1 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Baku a.Pulp Sifat
Fisis : Wujud : padat Sg : 1,6 g/cm3 Rumus molekul : (C6H7O2(OH)3)x
Kapasitas panas: 0,32 Cal/g.oC (Perry, 1997) Sifat Kimia :Reaksi
esterifikasi selulose dengan asam asetat anhidrid : OSO2OH
Rcell(OH)3 + H2SO4 + 3 (CH3CO)2O Rcell+4 CH3COOH (OCOCH3)2 b.Asetat
Anhidrid Sifat Fisis : Wujud : cair Kenampakan : jernih (tidak
berwarna) Universitas Sumatera UtaraNama/NIM : Juneidi M.
Manurung/050405035 Universitas Sumatera Utara Rumus molekul:
(CH3CO)2O BM : 102,09 g/mol Titik didih : 139,6oC pada tekanan 1
atm. Sg : 1,082 g/cm3 Kapasitas panas: 0,456 cal/g.oC Temperatur
kritis: 326oC Viscositas: 0,91 Cp Panas penguapan: 93 cal/g (pada
titik didih normal) (Perry, 1997) Sifat Kimia :
Asetatanhidridbisaberasetilasidenganberbagaimacamcampuran,mulai
darikelompokselulosasampaiammoniadenganmenggunakankatalisasamatau
basa.Padabeberapagaraminorganikdipakaijugaaksikatalis,tetapisukaruntuk
menggeneralisasi aksi dari garam metalik dan
ion.Padaumumnyareaksikatalisasiasamdariasetatanhidridlebihcepat
dibandingkandenganreaksikatalisdenganbasa.Hidrolisadariasetatanhidrid
berjalanpadasuhuyangrendahdenganadanyakatalisakanmencapaitingkat(laju)
yang lebih baik. 2.5.2 Sifat Fisis dan Kimia Bahan Penunjang a.Asam
AsetatSifat Fisis : Wujud: cair Kenampakan : jernih (tidak
berwarna) Rumus molekul: CH3COOH BM: 60,05 g/mol Titik didih: 118,
4oC pada tekanan 1 atm Kapasitas panas: 0,522 cal/g.oC Sg: 1,049
g/cm3 Temperatur kritis: 594,45oK Viscositas: 1,22 Cp Panas
penguapan : 94,29 cal/g (pada titik didih normal) Universitas
Sumatera UtaraNama/NIM : Juneidi M. Manurung/050405035 Universitas
Sumatera Utara Panas pembakaran: 46,6 cal/g (Perry, 1997) Sifat
Kimia:
Dalamsintesacellulosedanrayon,asamasetatanhidratterbentukdariasamasetat
dengan kondisi 700 0C dan 150 mmHg Reaksi: HOAc H2O + CH2 = CO
Dengan katalis trietil pospat, diikuti reaksi pendinginan dalam
fase cairHOAc + CH2 = COAc2O b.Asam Sulfat Sifat Fisis : Wujud:
cair Kenampakan : jernih (tidak berwarna) Rumus molekul: H2SO4 BM:
98 g/mol Titik didih: 340oC pada tekanan 1 atmKapasitas panas:
0,3404 cal/g.oC Sg: 1,8361 g/cm3 (Perry, 1997)Sifat Kimia : Asam
sulfat larut dalam semua proporsi air dan menghasilkan sejumlah
panas. Setiap 1 lb asam sulfat 100% ditambah air sampai konsentrasi
asam 90% akan melepaskan
panas80BTUdanbiladitambahairhinggakonsentrasi20%makaakanmelepas
panassebesar300BTU.AsamsulfatdapatmelarutkansejumlahbesarSO3dan
memproduksi bermacam-macam tingkatan oleum. c.Magnesium Asetat
Sifat fisis : Wujud: cair Universitas Sumatera UtaraNama/NIM :
Juneidi M. Manurung/050405035 Universitas Sumatera Utara Kenampakan
: jernih (tidak berwarna) Rumus molekul: Mg(CH3COO)2 BM: 142,39
g/mol Titik didih: 134oC pada tekanan 1 atm Kapasitas panas: 0,2340
cal/g.oC Sg: 1,035 g/cm3 (Perry, 1997) Sifat Kimia :
Padakasusasetilasidengankatalisyangtinggi(pekat),asamsulfat
dinetralisirdenganmenambahkansodiumasetatataumagnesiumasetatuntuk
mengurangikandunganasamsulfatbebasdanmencegahdepolimerisasiyang
berlebihan(Kirk & Othmer, 1977). 2.5.3 Sifat Fisis dan Kimia
Produk a.Selulosa Diasetat (produk utama) Sifat fisis : Wujud:
padat Kenampakan : flake (butiran) Rumus molekul:
(C6H7O2(OCOCH3)3)x Titik lebur: 260oC Kapasitas panas: 0,42
cal/g.oC Sg: 1,32 g/cm3 Derajat polimerisasi: 200 Derajat
subtitusi: 3 (Perry, 1997) Sifat kimia : Larut dalam aseton
Universitas Sumatera Utara
