Upload
luckyeman354
View
4.406
Download
15
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Xylanase for recycling paper
Citation preview
LATIHAN PENELITIAN
APLIKASI DAN PENENTUAN SUHU OPTIMUM ENZIM XYLANASE PADA PROSES DEINKING RECYCLE
PAPER
Oleh:
LUKMAN HAKIM NIM 02.02.10906 GUNAWAN WIDODO NIM 04.02.11923
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WR. SUPRATMAN
SURABAYA 2005
LATIHAN PENELITIAN
APLIKASI DAN PENENTUAN SUHU OPTIMUM ENZIM XYLANASE PADA PROSES DEINKING RECYCLE
PAPER
Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam memperoleh Gelar Sarjana Teknik Kimia
Oleh:
LUKMAN HAKIM NIM 02.02.10906 GUNAWAN WIDODO NIM 04.02.11923
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WR. SUPRATMAN
SURABAYA 2005
LEMBAR PENGESAHAN
Judul : Aplikasi dan Penentuan Suhu Optimum Enzim Xylanase
Pada Proses Deinking Recycle Paper
Pelaksana : Lukman Hakim NIM 02.02.10906
Gunawan Widodo NIM 04.02.11923
Tempat : Laboratorium PT. ADIPRIMA SURAPRINTA
.
Telah memenuhi syarat dan disetujui
Pembimbing Ketua Jurusan Teknik Kimia
Ir. Suhadi, MT Ir. Suhadi, MT
Mengetahui
Dekan Fakultas Teknik Universitas WR. Supratman
Ir. Nyoman Sri Wedari,
ii
HALAMAN MOTTO
Tekuni perbuatan yang berguna, lakukan amal soleh, hormati orang bijak.
Buat kendaraan serta sediakan bekal karena lautan luas di depan, luas tak
bertepi, dalam tak terduga, hujan tak henti-hentinya turun, ombak yang
bergulingan seperti batu dan bersusun-susun, sedangkan tak ada pulau yang
kelihatan dan demikian juga pelabuhannya. Imanmulah yang menjadi
perahumu, perasaan takutmu yang menjadi papannya, perasaan malumu
yang menjadi pakunya, sikap hati-hatimu yang yang menjadi
pengimbangnya, kewaspadaanmu yang menjadi buritan. Kemudian
gayuhlah dengan kehati-hatianmu, jangkarilah dengan kerinduan, suka-
citamu yang menjadi sauh, kegembiraanmu yang menjadi lengkungannya
(bentuk perahu yang runcing, yaitu makin kecil dan runcing),
kesyukuranmu menjadi anak nahkoda, kesabaranmu menjadi haluan,
kejujuranmu menjadi kapten, ketulusanmu menjadi pedoman dan
ketakutanmu menjadi juru bicara. Lalu kemudikanlah sungguh-sungguh
gayuhlah dengan tak jemu, dayunglah terus dan berlayarlah dengan
penyerahan dan permohonan, semoga tak ada halangan dalam pelayaranmu,
diiringi dengan kehendak Alloh dan diikuti dengan rahmatNya, agar sampai
selamat ditujuan, dunia yang sempurna, negeri yang istimewa, kasih tak
terkira, keluarga yang sakinah, keamanan yang sempurna dan kebahagiaan
yang tak terduga.
iii
INTI SARI
Proses deinking pada recycle paper merupakan sebagai alternatif dalam salah satu proses pembuatan kertas, yang bertujuan untuk mengurangi sampah kertas dan efisiensi biaya bahan baku pulp yang sangat mahal dan semakin sedikit jumlahnya.
Dalam hal ini yang kita kaji adalah bahan baku kertas koran bekas yang memiliki banyak kandungan tinta yang perlu dipisahkan dalam proses deinking untuk membuat kertas jadi seperti baru lagi dan bisa digunakan sebagai bahan baku kertas koran.
Namun pada umumnya di Indonesia pabrik kertas masih banyak mengunakan bahan kimia yang masih berbahaya pada lingkungan, seperti halnya pada proses pemutihan, fibrilisasi dan deinking masih dengan sistem chemical conventional yang menggunakan bahan kimia NaOH, Na2SiO3, H2O2, yang masih berbahaya pada lingkungan ataupun akan memakan biaya yang mahal bila akan melalui proses netralisasi pada pengolahan limbah. Sehingga dengan berkembangnya teknologi maka proses pengolahan bahan baku kertas bekas menggunakan alternatif enzim yang tidak memiliki efek berbahaya pada penanganannya dan ramah terhadap lingkungan.
Enzim merupakan senyawa protein yang berfungsi sebagai katalisator pada reaksi-reaksi kimia dalam sisten biologis. Dua sifat enzim yang penting adalah daya katalitiknya yang besar, serta sepesifikasinya terhadap substrat dan reaksi yang dikatalis (lehninger, 1999).
Enzim xylanase (endo 1,4 Beta xylanase, or XYNII, EC 3.2.1.8) yang dihasilkan dari trichoderma sp dengan proses fermentasi , ini memilki 190 asam amino dan mengandung glucanase yang mampu menurunkan gugusan xylan dari tumbuhan menjadi lebih sederhana, yaitu xylo-oligosachrida. Enzim xylanase ini juga pernah diketemukan dalam sebuah mikroorganisme lainnya pada tahun 1980, yaitu Acidothermus cellulolyticus.
Enzim xylanase di ketahui mampu mendegradasikan lignin pada selulosa murni, tetapi pada recycle paper ini, fungsi enzim diformulasikan untuk melepas ikatan tinta yang melekat pada serat kertas,
Dalam penelitian ini dihasilkan brightness mengunakan bahan kimia 1 % NaOH, 1 % Na2SiO3, 0.8 % H2O2 sama dengan menggunakan enzim xylanase pada konsentrasi 0.45 %, hal ini menunjukkan bahwa enzim xylanase juga efektif digunakan untuk proses deinking recycle paper.
Kemudian menentukan suhu optimum penggunaan enzim xylanase untuk memeperoleh brightness yang paling tinggi, dan juga meneliti efek COD dan pH yang dihasilkan pada proses deinking.
iv
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan laporan Latihan Penelitian dengan judul “Aplikasi dan Penentuan Suhu Optimum Enzim Xylanase Pada Proses Deinking Recycle Paper”. Adapun tujuan dari pembuatan laporan Latihan Penelitian ini adalah untuk memenuhi persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Kimia di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas WR. Supratman Surabaya. Pada kesempatan ini, ijinkan kami mengucapkan rasa hormat dan terima kasih terutama kepada:
1. Ibu Nyoman Sri Wedari, Ir, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas WR. Supratman Surabaya.
2. Bapak Suhadi, Ir, MT, selaku pembimbing dan Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas WR. Supratman Surabaya
3. Bapak Muhaimin, Ir, selaku Kepala Laboratorium PT. ADIPRIMA SURAPRINTA (JAWA POS GROUP).
4. Bapak Sukirno, selaku pembimbing di Laboratorium PT. ADIPRIMA SURAPRINTA (JAWA POS GROUP).
5. Bapak Djoko Andi P, Ir, selaku penyedia produk enzim xylanase dari PT.Crystal Anugrah Indonesia.
6. Teman-teman Angkatan 2002 Teknik Kimia Universitas WR. Supratman Surabaya.
7. Dan semua pihak yang tidak bisa kami sebutkan satu persatu. Demikian laporan Latihan Penelitian kami buat, semoga dapat bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan penulis khususnya.
Wassalamu alaikum Wr. Wb
Surabaya, Agustus 2005
Penulis
v
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... ii
HALAMAN MOTTO ...................................................................................... iii
INTI SARI ...................................................................................................... iv
KATA PENGANTAR ................................................................................... v
DAFTAR ISI .................................................................................................. vi
DAFTAR TABEL, GRAFIK, DAN GAMBAR ............................................ viii
BAB I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ................................................................................ 1
B. Rumusan Masalah ........................................................................... 3
C. Tujuan Penelitian ............................................................................ 4
D. Manfaat Penelitian .......................................................................... 4
E. Definisi, Asumsi, dan Batasan Masalah .......................................... 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Pulping ............................................................................................ 7
B. Flotasi .............................................................................................. 14
C. Enzim Xylanase .............................................................................. 16
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Variabel Penelitian .......................................................................... 20
B. Alat dan Bahan ................................................................................ 20
C. Prosedur Penelitian ......................................................................... 21
vi
D. Prosedur Analisa ............................................................................. 22
E. Diagram Penelitian .......................................................................... 24
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Penggunaan bahan kimia NaOH, Na2SiO3, H2O2 ............................ 25
B. Penggunaan Enzim Xylanase............................................................ 25
BAB V. SIMPULAN ..................................................................................... 28
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................... 29
APPENDIKS.................................................................................................... 30
vii
DAFTAR TABEL, GRAFIK DAN GAMBAR
Halaman
1. Grafik korelasi warna terhadap pH 8
2. Grafik korelasi brigthness terhadap pH 9
3. Grafik korelasi suhu terhadap brightness 10
4. Gambar mekanisme kerja surfactant pada proses deinking 13
5. Gambar mekanisme kerja enzim pada proses deinking 18
6. Gambar diagram penelitian 24
7. Tabel hasil deinking dari penggunaan NaOH, Na2SiO3, H2O2 25
8. Tabel hasil deinking dari penggunaan enzim xylanase 26
9. Grafik brightness optimum enzim xylanase 26
10. Hasil Brightness, pH dan COD dari penggunaan NaOH, NaSiO3, H2O2 30
11. Hasil Brightness, pH dan COD dari penggunaan Enzim xylanase 30
viii
Hanya dengan izin-Nya kami berkarya
Kami persembahkan untuk
ix
Dihaturkan kanggo Ibuku tercinta, Abih (alm), Kak Rofiq, Kak Eny
sekeluarga
Firdaus, Farkhan, Fachry, Krysna semua keponakanku yang nakal
Konco-konco Laborat kanggo special Mas Ribut, Mas Sugeng, Cak Prapto
dll
Konco-konco angkatan 2002, dan special mywife candidate “Siti Nur Aida
Ichsan”
Semoga Alloh SWT selalu melindungi dan melimpahkan Rachmat-Nya
x
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Proses deinking pada recycle paper memang sudah sering banyak
dibicarakan, karena dengan banyaknya kebutuhan kertas dan penanggulangan
sampah kertas yang sangat tinggi, bisa menjadikan sebuah obyek dalam dunia
industri. Di Indonesia yang merupakan negara yang sedang berkembang,
banyak berdiri industri kertas yang menggunakan bahan baku dari virgin pulp,
tetapi dengan berkembangnya zaman dan efisiensi biaya untuk bahan baku
virgin pulp yang mahal dan semakin sedikit jumlahnya, maka industri mulai
berpikir untuk menggunakan kertas bekas sebagai bahan bakunya, hal ini
tentunya merupakan sebuah masalah dan tantangan tersendiri karena kertas
bekas akan banyak memerlukan proses dan bahan kimia untuk
mengembalikan performance kertas seperti baru lagi.
Dalam hal ini yang kita kaji adalah bahan baku kertas koran bekas
yang memiliki banyak kandungan tinta, bahan kimia lain dan impuritis lain
yang perlu dipisahkan dalam proses deinking untuk membuat kertas jadi
seperti baru lagi dan bisa digunakan sebagai bahan baku kertas koran.
Namun pada umumnya di Indonesia pabrik kertas masih banyak
mengunakan bahan kimia yang masih berbahaya pada lingkungan, seperti
halnya pada proses pemutihan, fibrilisasi dan deinking masih dengan sistem
chemical conventional yang menggunakan bahan kimia NaOH, Na2SiO3,
1
2
H2O2, yang masih berbahaya pada lingkungan ataupun akan memakan biaya
yang mahal bila akan melalui proses netralisasi pada pengolahan limbah.
Sehingga dengan berkembangnya teknologi maka proses pengolahan bahan
baku kertas bekas menggunakan alternatif enzim yang tidak memiliki efek
berbahaya pada penanganannya dan ramah terhadap lingkungan.
Enzim merupakan senyawa protein yang berfungsi sebagai
katalisator pada reaksi-reaksi kimia dalam sisten biologis. Dua sifat enzim
yang penting adalah daya katalitiknya yang besar, serta sepesifikasinya
terhadap substrat dan reaksi yang dikatalis (lehninger, 1999). Enzim banyak
digunakan dalam berbagai macam keperluan misalkan dalam industri, karena
pada kondisi sekarang banyak dituntut semua industri mengeluarkan limbah
yang bisa di cerna oleh mikro organisme atau dengan kata lain dalam proses
dan pembuangannya memiliki sifat Environment Friendly .
Dengan adanya enzim yang memiliki sifat yang sangat organik,
maka diharapkan bisa menggantikan penggunaan bahan kimia yang berbahaya
dalam proses industri. Karena dengan penggunaaan bahan kimia pada
umumnya yaitu misal proses alkali, akan banyak memerlukan bahan kimia
tambahan untuk menjadikan suatu kombinasi yang tepat dalam melepas tinta,
sehingga hal ini banyak yang tidak menghiraukan efek dari penggunaan bahan
kimia yang berlebihan, sehingga diharapkan enzim merupakan solusi yang
tepat.
Enzim xylanase (endo 1,4 Beta xylanase, or XYNII, EC 3.2.1.8)
yang dihasilkan dari trichoderma sp dengan proses fermentasi , ini memilki
3
190 asam amino dan mengandung glucanase yang mampu menurunkan
gugusan xylan dari tumbuhan menjadi lebih sederhana, yaitu xylo-
oligosachrida. Enzim xylanase ini juga pernah diketemukan dalam sebuah
mikroorganisme lainnya pada tahun 1980, yaitu Acidothermus cellulolyticus.
Enzim xylanase di ketahui mampu mendegradasikan lignin pada
selulosa murni, tetapi pada recycle paper ini, fungsi enzim diformulasikan
untuk melepas ikatan tinta yang melekat pada serat kertas, sehingga masih
diperlukan bahan ink collecting yang bisa mengikat tinta yang sudah terlepas
dari serat, ink collecting yang digunakan adalah surfactant atau soaking,
karena surfactant dan pelarut tinta memiliki sifat hidrophobic, sehingga tinta
akan terikat oleh surfactant tersebut dan mengapung bersama busa. (Recycling
fiber and deinking, book 7, Tappi Press 2000 )
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan
permasalahan sebagai berikut:
1. Bagaimana hasil brightness kertas antara sistem chemical conventional
(NaOH, Na2SiO3, H2O2, ) dengan penggunaan enzim xylanase.
2. Berapa suhu optimum untuk hasil brightness pada penggunaan enzim
xylanase.
3. Berapa hasil pH dan COD dari hasil filtrat setelah proses flotasi antara
sistem chemical conventional (NaOH, Na2SiO3, H2O2) dengan
penggunaan enzim xylanase.
4
C. Tujuan Penelitian
1. Meneliti efektifitas penggunaan enzim xylanase pada proses deinking
Recycle Paper di banding sistem chemical conventional (NaOH, Na2SiO3,
H2O2).
2. Menentukan suhu optimum penggunaan enzim xylanse pada proses
Deinking Recycle Paper.
3. Mengetahui hasil pH dan COD yang dihasilkan dari proses menggunakan
enzim xylanase pada proses Deinking Recycle Paper.
D. Manfaat Penelitian
1. Memberikan informasi bahwa enzym xylanase menjadi alternatif pada
proses Deinking Recycle Paper.
2. Memberikan nilai tambah pada enzim xylanase.
3. Penggunaan enzim xylanase lebih ramah terhadap lingkungan daripada
penggunaan conventional chemical pada proses Deinking Recycle Paper.
E. Definisi, Asumsi dan Batasan Masalah
1. Definisi
Agar tidak menimbulkan salah penafsiran pada berbagai istilah,
maka peneliti memberikan definisi operasional sebagai berikut:
a. Brightness merupakan suatu parameter derajat putih suatu kertas yang
diukur berdasarkan perbandingan antara intensitas cahaya biru dengan
panjang gelombang 457 nm, yang dipantulkan oleh permukaan
5
selembar kertas dengan intensitas cahaya sejenis yang dipantulkan
oleh permukaan lapisan magnesium oksida, pada kondisi sudut datang
cahaya 45o dan sudut pantul 0o, dinyatakan dalam satuan ISO
Brightness dengan alat ukur ELREPHO – L & W. (SII.0389-80 hal 1)
b. Consistensy merupakan kadar serat kering dalam kertas yang dihitung
dalam persen berat (Tappi test method 1995).
c. Suhu optimum merupakan suhu dimana kemantapan dan hasil
brightness yang paling tinggi di hasilkan oleh daya kerja enzim.
d. COD (chemical oxygen demand) merupakan parameter adanya
kontaminant organik yang memerlukan proses oksidasi secara
kimiawi, atau dengan kata lain banyaknya substrat atau limbah yang
dikandungnya dengan satuan mg/L. (Dasar–Dasar Pengolahan Air
Limbah, Sugiharto, 1996).
2. Asumsi
Untuk menghindari pembahasan yang luas, maka enzim xylanase
yang dipakai memang dikhususkan untuk recycle paper, dan sudah dalam
bentuk kemasan yang siap pakai.
3. Batasan Masalah
a. Enzim xylanase yang digunakan sudah dalam bentuk siap pakai dan
tanpa dijelaskan proses isolasinya.
b. Dosis pada percobaan deinking menggunakan chemical conventional
merupakan dosis optimum yang telah sesuai dengan referensi
Shortcourse Deinking 1995, Tappi Press dan telah di aplikasikan dan
6
di uji di PT. Adiprima Suraprinta, sehingga tidak perlu perubahan
dosis lagi.
c. Kertas yang digunakan dalam penelitian adalah kertas Koran 100 %.
d. Bahan kimia yang digunakan NaOH 48%, Na2SiO3 45%, H2O2 50%,
dan Surfactant.
e. Karakteristik yang diukur adalah pH, Brightness, COD.
f. Proses deinking yang dilakukan dalam skala lab dan dilakukan dengan
berbagai alat minilab pulping dan flotasi.
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Deinking secara umum merupakan suatu proses penghilangan tinta
pada suatu kertas dengan bantuan berbagai bahan kimia dan proses mekanis.
Proses deinking sendiri terdiri dari dua tahap yaitu pulping dan flotation, ini
merupakan satu dari kesatuan yang dinamakan Deinking Sistem. Adapun
penjelasannya adalah sebagai berikut:
A. Pulping
Pulping merupakan tahap awal dari peleburan bahan baku dari
kertas bekas, dimana ada proses disintregrasi antar serat kertas pada
consistency antara 8 %-15 %, consistency ini tergantung dari tipe
disintegrator dan jenis kertas yang dipakai, karena dengan consistency
yang tinggi, maka diharapkan sentuhan antara serat dan bahan kimia bisa
berlangsung dengan merata dan lebih ekonomis dan disamping itu agar
timbul gesekan antara serat yang memudahkan proses pelepasan tinta.
Disintegrasi serat pada umumunya dilakukan pada suhu 60 -70 o C dengan
pH sekitar 9-10 selama +/- 20-30menit atau tergantung performa yang
dihasilkan terasa sudah cukup. Dan bahan kimia yang ditambahkan
misalnya NaOH, Na2SiO3, H2O2 dan surfactant, adapun fungsi dari
masing-masing bahan tersebut adalah:
1. NaOH
NaOH atau biasa disebut caustic soda merupakan sumber dari
alkalinitas pada proses deinking, karena NaOH merupakan bahan yang
7
8
mampu menghidrolisa selulosa,tetapi dosis diatur agar tidak seluruh
selulosa terhidrolisa atau terdegradasi, maka pengaturan pH diatur
sampai sekitar 9-10. Kondisi alkali inilah yang menjadikan serat kertas
menjadi lebih mudah diurai atau lebih dikenal dengan “swell”
sehingga tinta lebih mudah dilepas dari serat. Penambahan NaOH
pada sistem diatur berdasarkan persen berat kertas kering dan kondisi
pH tidak lebih dari 11, karena pada kondisi yang kurang alkali, hasil
kurang optimal dan kondisi yang terlalu basa menjadikan kertas lebih
menguning dan serat menjadi lebih rapuh sehingga mempengaruhi
yield yang diperoleh karena hangusnya serat, korelasi akan
ditunjukkan pada grafik di bawah ini:
KORELASI WARNA TERHADAP pH
-0.32-0.24-0.16-0.080.000.080.160.240.32
7 8 9 10 11 12 13pH
*b P
ada
457
nM( w
arna
)
Dari grafik diatas maka diketahui semakin tinggi pH, maka
performa kertas semakin tampak menguning dengan bertambahnya
nilai dari *b pada 457 nm, sehingga harus menemukan suatu
komposisi yang tepat dalam pengoperasiannya. Begitu juga dengan
brightness yang dihasilkan juga akan menurun bila pH terlalu tinggi,
9
karena warna kertas cenderung kuning dan hangus, dan korelasi ini
akan ditunjukkan dalam grafik dibawah ini :
KORELASI BRIGHTNESS TERHADAP pH
464748495051525354555657
8 9 10 11 12 13 14
pH
ISO
Brig
htne
ss
(Tappi Test Method , Tappi Press 1995 & Shortcourse Deinking 1995)
2. H2O2
Hydrogen Peroxide atau H2O2 merupakan bahan decolorize
chromophore atau bahan pencerna warna, hal ini benar karena sifat
H2O2 sendiri yang sebagai oxidator agent, yang biasa digunakan
sebagai bahan bleaching atau pemutih. Dan dalam sistem deinking
sendiri H2O2 berfungsi sebagai bleaching pulping awal dan sebagai
pencegah kertas menjadi terlalu menguning. H2O2 bekerja optimal
pada range pH 8-10, padahal sifat H2O2 sendiri sebagai zat asam
oxidator, tetapi pada kenyataanya bekerja pada suhu yang relatif panas
60o-90o C dan pada kondisi alkalis, korelasi akan ditunjukkan pada
grafik berikut:
10
KORELASI SUHU TERHADAP BRIGHTNESS
46485052545658
50 60 70 80 90 100 110 120
SUHU
BR
IGH
TNES
S
sebagai reaksinya ditunjukkan dibawah ini :
H2O2 + NaOH pH 10 – 11.5 HOO- + Na+ + H2O …..(1)
Sehingga dari reaksi diatas menghasilkan ion perhydroxy
anion, yang merupakan komponen utama dalam bleaching agent,
sehingga semakin kondisi yang optimal dan tepat maka akan
menghasilkan perhydroxy anion yang banyak dan otomatis sistem
lebih efisien. Tetapi kadang juga H2O2 menjadi kurang efektif atau
menjadi boros karena banyaknya kontaminan yang masuk dalam
sistem, hal ini karena H2O2 terdekomposisi menjadi O2 dan H2O,
penyebabnya adalah adanya kandungan metal atau katalase yang
bereaksi dengan H2O2, adapun reaksinya adalah :
H2O2 metal / katalase
½ O2 + H2O …………….. (2)
Sehingga untuk mengendalikan fungsi H2O2 masih diperlukan
lagi bahan kimia untuk mengcover adanya kontaminan yang berasal
dari metal atau ion positif lainnya seperti EDTA atau DTPA. Adapun
yang sering digunakan adalah DTPA karena lebih kuat dibanding
EDTA.
11
Adapun H2O2 kadang masih digunakan lagi pada stage
selanjutnya yaitu pada proses bleaching, dan pada tahap ini hanya
dilakukan proses pemutihan saja bukan sebagai bahan penghilang tinta
pada proses pulping.
3. Na2SiO3
Na2SiO3 merupakan salah satu bahan penting dalam proses
deinking, yang memiliki nama lain dari water glass. Na2SiO3 yang
dipakai adalah Na2SiO3 yang memiliki derajat baume 42, pemilihan ini
agar viscositas yang dihasilkan tidak terlalu pekat sehingga mudah
dalam handlingnya. Na2SiO3 berfungsi sebagai buffer pH, sumber
alkalinitas, dan sebagai juga chelating agent atau membantu daya kerja
H2O2 lebih efisien karena juga bereaksi dengan logam dan bahan ion
positif lainnya.
Na2SiO3 berfungsi sebagai buffer karena kondisi reaksi dalam
pulping yang terjadi antara NaOH yang bersifat basa dan H2O2 yang
memiliki sifat asam kemungkinan akan menjadi netral sehingga masih
diperlukan Na2SiO3 untuk menjaga kondisi pH tetap dalam kondisi
alkali, hal ini tidak menurunkan daya kerja reaksi H2O2 karena pada
kenyataanya proses penuangan bahan kimia tidak dilakukan secara
bersama-sama tetapi bertahap untuk mengindari kontak langsung antar
bahan kimia, dan reaksi Na2SiO3 dan H2O masih bisa ditulis untuk
membuktikan kondisi sistem masih alkalis, reaksi sebagai berikut:
Na2SiO3 + H2O 2Na+ + OH- + HSiO3 …..(3)
12
Na2SiO3 juga memiliki keuntungan lain yaitu dipercaya sebagi
bahan anti redeposisi tinta pada kertas atau impurities lainnya,
sehingga tidak diragukan lagi Na2SiO3 dipakai dalam industri sabun
sebagi bahan anti redeposisi.
Dalam aplikasinya pemakaian Na2SiO3 juga diatur agar terjadi
keseimbangan antara bahan lainnya untuk menghasilkan performa
kertas yang optimal. Karena pemakaian yang Na2SiO3 berlebih juga
akan menimbulkan efek yang buruk yaitu akan membentuk kerak
silikat pada sistem.
4. Surfactant
Surfactant adalah singkatan dari surface active agent, yang
memiliki kemiripan definisi dan sifat dari sebuah sabun. Tapi dalam
sistem deinking, surfactant yang berasal dari gugusan alcoholic yang
direaksikan dengan fatty acid atau ester lainnya, sehingga sifat dari
surfactant sendiri bersifat netral, hal ini merupakan sebuah teknologi
baru dalam pengembangan sabun, karena bila menggunakan sabun
maka cenderung sistem diharuskan bersifat alkalis, karena sabun
sendiri terbuat dari fatty acid dan caustic soda, dan sabun cenderung
dipengaruhi oleh sifat hardness suatu sistem, sedangkan surfactant
dalam deinking ini tidak berpengaruh terhadap pH dan kondisi
hardness.
Surfactant disini merupakan suatu bentuk kompleks yang
memiliki dua tangan dengan sifat berbeda yaitu hydrophilic dan
13
hydrophobic sehingga sifat hydrophobic nya mampu mengikat tinta
yang sudah terlepas dalam proses pulping, karena sifat tinta sendiri
adalah terbuat dari bahan fatty acid sebagai pelarut warnanya,
sedangkan sifat hydrophilic-nya yang suka air, diharapkan hasil dari
susupensi tinta bisa dibuang dengan aliran air. Sehingga mekanisme
kerja surfactant sendiri pada tahap flotasi, sebagai gambaran sebagai
berikut:
PULPING INK DETACHEMENT
FIBRE
INK
Ethylene oxide group Propylene oxide group
Hydrocarbon
FLOTATOR INK COLLECTION FOAM
FIBRE FIBRE
Hydrophilic component Hydrophobic
14
B. Flotasi
Flotasi merupakan faktor penting dalam suatu proses deinking
paper, karena flotasi merupakan tahap pemisahan dan pengambilan tinta
dari sistem . Flotasi merupakan kombinasi antara udara, air, surfactant dan
sistem mekanis yang bekerja menimbulkan busa untuk mengikat dan
mengangkat tinta kepermukaan. Flotasi sendiri merupakan kelanjutan dari
tahap setelah pulping, dan tujuan flotasi adalah menangkap partikel tinta
yang telah lepas dari serat selama proses disintegrasi dalam sistem
pulping.
Sebagaimana fungsi flotasi dalam menghasilkan busa, maka
surfactantlah sebagai bahan penghasil busa yang kuat untuk bisa
menangkap partikel tinta yang telah lepas dari serat. Kemampuan flotasi
sendiri tergantung dari jenis tinta yang dikandung oleh serat, karena bila
tinta itu memakai pelarut jenis water base atau jenis tinta baru yang
popular dinamakan flexographic maka surfactant tidak bisa mengikat
partikel tinta karena sifat dari flexographic sendiri adalah hydrophilic atau
sifatnya bisa larut dengan air sedangkan salah satu sifat surfactant adalah
hydrophobic yang mengikat partkel tinta yang tidak larut dengan air maka
partikel tinta tidak bisa diikat oleh surfactant, sehingga bila megetahui
jenis tintanya flexographic maka sistem yang digunakan bukan flotasi
tetapi whasing, karena partikel tinta selalu mengikuti aliran air. Dan
ditinjau dari ukuran partikel tinta maka ukuran partikel flexographic
15
sekitar 0.3-2 micron, sedangkan ukuran partikel tinta oil base atau
berpelarut fatty acid, memiliki ukuran partikel sekitar 20-150 micron.
Efektifitas dari flotasi sendiri dalam aplikasinya tergantung dari 5
faktor yaitu:
• Tergantung dari partikel tinta yang telah lepas saat proses disintegrasi
dalam pulping, karena itu kondisi awal harus sangat selektif karena
factor ini berhubungan antara jenis bahan baku dan jenis tinta.
• Tergantung dari suplai udara yang dihembuskan dalam sebuah
flotator karena bila udara yang dihembuskan tidak sesuai dengan
sistem yang dijalankan maka hasil yang dicapai kurang optimal atau
akan menghasilkan banyak kehilangan serat atau yield nya kecil.
Sehingga pengaturan hembusan udara harus stabil dan tidak terlalu
besar ukuran busanya, busa berukuran kecil maka akan memperluas
permukaan kontak dari surfactant dan bila ukuran busa terlalu besar
maka busa mudah pecah sehingga tinta akan terlepas kembali dari
ikatan gelembung udara.
• Tergantung dari homogenitas buburan yang masuk, waktu tinggal
dalam flotator dan kecepatan aliran yang masuk dalam flotator.
Karena bila buburan yang masuk tidak terkontrol homogenitasnya dan
waktu tinggal kurang maka hasil yang dicapai kurang optimal, dan
bila laju aliran yang masuk terlalu tinggi maka gelembung udara yang
dihasilkan akan tidak beraturan dan gelembung udara yang sudah
16
terbentuk akan mudah pecah karena terkena aliran yang tinggi,
sehingga hasil juga kurang optimal.
• Tergantung dari jenis desain flotatornya, antara lain jenis logamnya,
ukuran yang tepat dan kemampuan dalam menghilangkan tinta, karena
belum tentu pada ukuran dan waktu tinggal yang sama akan
menghasilkan hasil yang sama, karena bila jenis scraper nya atau alat
penyapu busa kurang tepat, baik lebar scraper dan level nya maka
hasil yang diperoleh kurang optimal.
• Tergantung dari kondisi kimia, karena bila pemilihan jenis surfactant
kurang bagus, busa juga akan kurang optimal, dan juga kondisi
buburan itu sendiri, karena kondisi optimal flotator adalah pH 8-9,
consistency 0.8-1.2 %dan temperatur 40o-45o C. Dan kondisi tersebut
merupakan kondisi dimana tinta mudah lepas dari serat.
(Shortcourse Deinking dan referensi langsung yang telah digunakan di
PT. Adiprima Suraprinta).
C. Enzim Xylanase
Enzim xylanase, pertama kali diteliti pada tahun 1987 oleh bangsa
Finnish untuk digunakan sebagai bahan bleaching pada kayu sebagai
bahan baku kertas. Xylanase sesuai dengan namanya maka enzim ini
bekerja sebagai katalis pada hidrolisis xylan. Xylan sendiri merupakan
komponen utama dari hemi selulosa pada dinding sel tanaman yang terikat
pada selulosa, lignin dan polisakarida. Enzim xylanase pada awalnya
17
digunakan untuk menghilangkan lignin pada pulp dengan cara
mendegradasikan gugusan xylan pada dinding sel selulosa terluar yang
berikatan dengan lignin. Sehingga proses ini sebagai alternatif utama
proses bleaching, Karena dengan menggunakan enzim tanpa perlu
pengendalian pH, hal ini berbeda dengan sistem bleaching menggunakan
sistem chlorin yang mengharuskan sistem berjalan pada kondisi alkalis.
Dan sistem ini juga mendapatkan peringatan oleh badan lingkungan hidup
Kanada yang melarang adanya cemaran dari ion chlor, karena sangat
berpengaruh negatif pada habitat air.
Enzim xylanase (endo 1.4 Beta xylanase, or XYNII, EC 3.2.1.8)
yang dihasilkan dari trichoderma sp dengan proses fermentasi , ini
memilki 190 asam amino dan mengandung glucanase yang mampu
menurunkan gugusan xylan dari tumbuhan menjadi lebih sederhana, yaitu
xylo-oligosacharida. Enzim xylanase ini juga pernah diketemukan dalam
sebuah mikroorganisme lainnya pada tahun 1980, yaitu Acidothermus
cellulolyticus.
Enzim xylanase diketahui mampu mendegradasikan lignin pada
selulosa murni, tetapi pada recycle paper ini, fungsi enzim diformulasikan
untuk melepas ikatan tinta yang melekat pada serat kertas, sehingga masih
diperlukan bahan ink collecting yang bisa mengikat tinta yang sudah
terlepas dari serat, ink collecting yang digunakan adalah surfactant atau
soaking, karena surfactant dan pelarut tinta memiliki sifat hidrofobic,
18
sehingga tinta akan terikat oleh surfactant tersebut dan mengapung dalam
busa.
Mekanisme kerja enzim xylanase pada sistem deinking sebagai
pengganti bahan kimia NaOH, Na2SiO3, H2O2 yaitu enzim xylanase
digunakan untuk memotong gugusan xylan atau dinding sel selulosa yang
berikatan dengan partikel tinta. Sehingga fungsi enzim disini sebagai
bahan pelepas tinta pada proses pulping.
Karena enzim xylanase bekerja dipulping yang tanpa pengendalian
pH, maka sistem pulping dilakukan pada kondisi netral, tetapi tetap
menggunakan surfactant sebagai bahan ink collector, untuk mengikat
partikel tinta yang sudah lepas dari serat. Kondisi pulping tetap
mengharuskan adanya penambahan suhu untuk mengoptimalkan kerja
enzim.
Mekanisme kerja enzim digambarkan sebagai berikut:
INK DETACHEMENT FIBRE
INK
PULPING
FIBRE Gugusan xylan yang terpotong oleh enzim
INK RELEASED
19
Sehingga dari gambar di atas maka fungsi kerja dari enzim xylanase bisa
menggantikan sistem alkalis yang menggunakan bahan kimia biasa yaitu NaOH,
Na2SiO3, H2O2, dan tetap sistem injeksi enzim dilakukan di sistem pulping
kemudian dilanjutkan proses flotasi.
20
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Variabel penelitian
1. Variabel Tetap : Waktu tinggal dalam pulping dan flotasi
2. Variabel Berubah :
a. Konsentrasi Enzim : 0.3 %, 0.35 %, 0.4 %, 0.45 %, 0.5 %
b. Suhu pulping : 60 o C, 70 o C, 80 o C, 90 o C, 100 o C
B. Alat dan bahan
1. Alat
- Pulping Disintegrator
- Mini flotator
- Handsheet
- Oven Drying
- Test brightness Elrepho – L & W
20
- Spectrofotometer
- Kuvet
- Beaker Glass
- Pengaduk
- Pipet Volume
- Neraca Analitic
- PH meter Digital
21
2. Bahan
- Aquades
- Koran bekas
- NaOH 48%
- Na2SiO3 45%
- H2O2 50%
- Surfactant
- Enzim xylanase
- AgSO4
- H2SO4
- K2Cr2O7
C. Prosedur penelitian
1. Proses pulping dengan bahan kimia biasa NaOH, NaSiO3, H2O2
Kertas Koran ditimbang 20 gram, dimasukkan alat disintegrator
kemudian ditambahkan air bersuhu sekitar 70o C sebanyak 500 ml,
kemudian disintegrator dinyalakan selama 5 menit
Kemudian dimasukkan NaOH dan NaSiO3 sebanyak 1%, Surfactant
sebanyak 0.3 %, kemudian setelah 2 menit dimasukkan H2O2
sebanyak 0.8 %.
Setelah semua homogen, disintegrator tetap menyala selama 5 menit lagi,
dan kondisi pada suhu 60o C, consistensy buburan adalah 4 %
22
2. Flotasi
Dari buburan yang berconsistensy 4 %, diencerkan menjadi 1 %,
kemudian diambil sekitar 2000 ml untuk diflotasi
Alat flotasi dinyalakan dengan cara membuka aliran udara bertekanan
dari bawah flotator sebesar 1.5-3 bar
Busa yang muncul disapu dengan scraper atau sendok untuk di buang ,
ini dilakukan selama 5 menit.
Kemudian sisa buburan bagian bawah akan tampak lebih bersih, kemudian
di buat lembaran dengan handsheet untuk test brightness dan residual ink
3. Proses pulping dengan enzim xylanase
Kertas Koran ditimbang 20 gram, dimasukkan alat disintegrator
kemudian ditambahkan air bersuhu sekitar 60o C sebanyak 500 ml,
kemudian disintegrator dinyalakan selama 5 menit
Kemudian dimasukkan enzim xylanase sebanyak 0.5 % dan Surfactant
sebanyak 0.3 %,
Setelah semua homogen, disintegrator tetap menyala selama 5 menit
lagi, dan kondisi pada suhu 60o C, consystensi buburan adalah 4 %
Ulangi beberapa kali dengan perbedaan suhu 60oC, 70oC, 80oC, 90o C dan
konsentrasi enzim yang ditambahkan.
D. Prosedur Analisa
1. Pengecekan brightness
Buburan dengan consystensi sembarang atau x % , kemudian angka
1.2 : x % = y gram
23
Y gram buburan dimasukkan kedalam alat handsheet untuk membuat
lembaran kertas
Hasil lembaran yang masih basah dimasukkan oven drying selama +/-
10 menit
Hasil lembaran di cek menggunakan alat ELREPHO – L & W, dengan
cara menaruh lembaran kertas diatas plat sample, kemudian
mengaktifkan scan dalam komputer, dan hasil akan terbaca di layar
komputer
2. Pengecekkan pH
Ambil filtrat dari sisa proses flotasi
Cek menggunakan alat pH meter digital dan baca hasilnya
3. Pengukuran COD
Ambil 2 ml filtrat dari sisa proses flotasi
Tambahkan HgSO4 0.04 gram, larutan AgSO4 dalam H2SO4 3ml
(larutan dibuat dengan cara melarutkan 15 gram AgSO4 kedalam
H2SO4 pekat sebanyak 1000 ml), kemudian tambahkan K2Cr2O7
0.25 N sebanyak 1 ml
Masukkan kedalam kuvet tertutup
Masukkan dalam reactor COD selama 120 menit, dengan suhu 150oC
Setelah dingin masukkan kedalam sepectrofotometer digital, setting
pada pilihan program COD HR dengan panjang gelombang 630 nm
Baca hasil COD dalam satuan ppm atau mg/L
24
E. Diagram Penelitian
Diagram analisa brightness
Diagram analisa COD
Proses Pulping
Proses Flotasi
Pembentukan sheet
Pengeringan
Menaruh di plat sample
Mengaktifkan scan komputer
Baca hasil
Lembaran hasil handsheet yang telah kering
Filtrat 2 ml + 0.04 gr HgSO4 + 3 ml larutan AgSO4 Dalam h2SO4 + 1 ml k2CrO7 0.25 N di masukkan dalam kuvet tertutup
Masukkan reactor selama 120 menit dengan suhu 150o C, kemudian dinginkan
Masukkan dalam spectrofotometer dengan prigram COD HR dan baca hasil
25
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Penggunaan bahan kimia NaOH, Na2SiO3, H2O2
Penggunaan bahan kimia pada proses deinking di tetapkan sebesar 1%
NaOH, 1 % Na2SiO3, 0.8 % H2O2 dan 0.3 % surfactant dengan suhu 70o C
pada proses pulping dan kondisi ini merupakan kondisi optimum yang sesuai
dengan Shortcourse Deinking Tappi Press 1995 yang telah di aplikasikan di
PT Adiprima Suraprinta. Hasil ditunjukkan pada table di bawah ini :
Tabel 1. Hasil Brightness, pH dan COD dari penggunaan NaOH, Na2SiO3,
H2O2
Brightness
Awal
Brightness
Setelah Deinking
Kenaikan
Brightness pH Filtrat
COD
Filtrat
52.01 57.37 5.36 9.87 312
B. Penggunaan Enzim Xylanase
Jumlah enzim xylanase yang digunakan pada proses deinking mulai
dari 0.35 %, 0.4 %, 0.45 %, dan 0.5 % untuk memperoleh hasil optimum
dengan melakukan variasi suhu pada proses pulping. Hasil ditunjukkan pada
table dibawah ini:
25
26
Tabel 2. Hasil Brightness, pH dan COD dari penggunaan Enzim xylanase
Brightness blanko 52.01
Dosis Enzim suhu ( o C )Brightness setelah
deinking Delta
Brighness pH filtrat COD filtrat
60 53.04 1.03 7.89 8970 53.56 1.55 7.88 9080 53.68 1.67 7.56 8790 54.11 2.10 7.68 86100 54.03 2.02 7.81 8360 54.98 2.97 7.56 9070 55.68 3.67 7.46 9180 56.12 4.11 7.23 8790 55.70 3.69 7.49 88100 55.68 3.67 7.64 8760 56.87 4.86 7.54 9670 57.09 5.08 7.51 9780 57.89 5.88 7.64 9690 56.88 4.87 7.24 100100 56.02 4.01 7.60 9260 56.49 4.48 7.20 11270 57.04 5.03 7.16 12680 57.03 5.02 7.23 10290 56.98 4.97 7.19 112100 55.72 3.71 7.13 113
0.35%
0.40%
0.45%
0.50%
grafik brightness optimum pada enzim 0.45 %
56.8757.09
57.89
56.88
56.0255.8056.0056.2056.4056.6056.8057.0057.2057.4057.6057.8058.00
60 70 80 90 100
suhu ( celcius )
brig
htne
ss
Dari table 2 dapat dilihat bahwa jumlah konsentrasi optimum enzim
xylanase untuk memperoleh brightness yang optimum adalah pada konsentrasi
27
0.45 % dan pada suhu 80 derajat celcius, karena pada jumlah enzim xylanase
yang berlebih, kertas akan cenderung berwarna kuning dan gelap, hal ini
disebabkan proses degradasi hemi selulosa yang berlebih mengakibatkan kulit
dari selulosa mengalami kerusakan, sehingga kertas berwarna kuning dan
kekuatan kertas akan menjadi rapuh. sehingga akan mengurangi hasil
brightness yang dicapai dan pada suhu yang relatif kecil kerja enzim
berkurang begitu pula bila suhu terlalu berlebih maka enzim menjadi rusak
dan tidak efektif.
Begitu pula tingkat pH relatif stabil pada kondisi sekitar netral, dan
tingkat kenaikan COD lebih rendah di banding pada proses menggunakan
NaOH, NaSiO3, H2O2. Tetapi pada penggunaan enzim xylanase sendiri,
kenaikan konsentrasi enzim mempengaruhi kenaikan COD, hal ini karena
semakin banyak enzim yang ditambahkan, semakin banyak pula hemi selulosa
dari kertas yang terdegradasi menjadi bahan organik yang lebih sederhana,
sehingga pada filtrat kandungan bahan organik akan meningkat.
28
BAB V
SIMPULAN
Dari hasil penelitian yang kami lakukan dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Hasil brightness mengunakan bahan kimia 1 % NaOH, 1 % Na2SiO3, 0.8 %
H2O2 sama dengan menggunakan enzim xylanase pada konsentrasi 0.45 %,
hal ini menunjukkan bahwa enzim xylanase juga efektif digunakan untuk
proses deinking recycle paper.
2. Penggunaan enzim xylanase optimum pada dosis 0.45 %, dan suhu 80o C,
karena pada suhu berlebih kertas mengalami penurunan brightness dan pada
dosis berlebih kertas akan cenderung berwarna kuning dan gelap, sehingga
akan mengurangi hasil brightness yang dicapai. Hal ini disebabkan proses
degradasi hemi selulosa yang berlebih mengakibatkan kulit dari selulosa
mengalami kerusakan, sehingga kertas berwarna kuning dan kekuatan kertas
akan menjadi rapuh.
3. Penggunaan enzim xylanase pada proses deinking menjadi alternatif
pengganti proses deinking yang menggunakan NaOH, Na2SiO3, H2O2, karena
penggunaan enzim xylanase memberikan hasil efek samping yang ramah
terhadap lingkungan dengan pH yang relatif netral dan tingkat COD yang
lebih rendah, sehingga pengolahan limbah menjadi lebih efektif
4. Faktor yang berpengaruh pada proses deinking menggunakan enzim xylanase
adalah jumlah konsentrasi enzim dan suhu
28
29
30
APENDIKS 1. Hasil deinking menggunakan system conventional chemical
Berat Koran : 20 gram Bahan kimia : 1 % NaOH, 1 % Na2SiO3, 0.8 % H2O2 dan 0.3 %
surfactant Air : 500 ml Suhu pulping : 70o C Tekanan flotasi : 1.5 – 3 bar Hasil
Tabel 1. Hasil Brightness, pH dan COD dari penggunaan NaOH, Na2SiO3,
H2O2
Brightness
Awal
Brightness
Setelah Deinking
Kenaikan
Brightness pH Filtrat
COD
Filtrat
52.01 57.37 5.36 9.87 312
2. Hasil deinking menggunakan enzim xylanase
Berat Koran : 20 gram Jumlah enzim : 0.35 % Air : 500 ml Suhu pulping : Variasi Tekanan flotasi : 1.5-3 bar Hasil
Tabel 2. Hasil Brightness, pH dan COD dari penggunaan enzim 0.35 %
Brightness blanko 52.01
Dosis Enzim suhu ( o C ) Brightness setelah deinking
Delta Brighness pH filtrat COD
filtrat
60 53.04 1.03 7.89 89 70 53.56 1.55 7.88 90 80 53.68 1.67 7.56 87 90 54.11 2.10 7.68 86
0.35%
100 54.03 2.02 7.81 83
31
Grafik 2. Hasil Brightness dari penggunaan enzim 0.35 %
grafik brightness optimum pada enzim 0.35 %
53.04
53.5653.68
54.11 54.03
53.0053.2053.4053.6053.8054.0054.2054.4054.6054.80
60 70 80 90 100
suhu ( celcius )
brig
htne
ss
3. Hasil deinking menggunakan enzim xylanase
Berat Koran : 20 gram Jumlah enzim : 0.40 % Air : 500 ml Suhu pulping : Variasi Tekanan flotasi : 1.5 – 3 bar Hasil :
Tabel 3. Hasil Brightness, pH dan COD dari penggunaan enzim 0.40 %
Brightness blanko 52.01 Dosis Enzim suhu ( o C ) Brightness
setelah deinking Delta
Brighness pH filtrat COD filtrat
60 54.98 2.97 7.56 90 70 55.68 3.67 7.46 91 80 56.12 4.11 7.23 87 90 55.70 3.69 7.49 88
0.40%
100 55.68 3.67 7.64 87
32
Grafik 3. Hasil Brightness dari penggunaan enzim 0.40 %
grafik brightness optimum pada enzim 0.40 %
54.98
56.12
55.7 55.6855.68
54.5054.7054.9055.1055.3055.5055.7055.9056.1056.3056.50
60 70 80 90 100
suhu ( celcius )
brig
htne
ss
4. Hasil deinking menggunakan enzim xylanase
Berat Koran : 20 gram Jumlah enzim : 0.45 % Air : 500 ml Suhu pulping : Variasi Tekanan flotasi : 1.5 – 3 bar Hasil :
Tabel 4. Hasil Brightness, pH dan COD dari penggunaan enzim 0.45 %
Brightness blanko 52.01 Dosis Enzim suhu ( o C ) Brightness
setelah deinking Delta
Brighness pH filtrat COD filtrat
60 56.87 4.86 7.54 96 70 57.09 5.08 7.51 97 80 57.89 5.88 7.64 96 90 56.88 4.87 7.24 100
0.45%
100 56.02 4.01 7.60 92
Grafik 4. Hasil Brightness dari penggunaan enzim 0.45%
33
grafik brightness optimum pada enzim 0.45 %
56.8757.09
57.89
56.88
56.0255.8056.0056.2056.4056.6056.8057.0057.2057.4057.6057.8058.00
60 70 80 90 100
suhu ( celcius )
brig
htne
ss
5. Hasil deinking menggunakan enzim xylanase
Berat Koran : 20 gram Jumlah enzim : 0.50 % Air : 500 ml Suhu pulping : Variasi Tekanan flotasi : 1.5 – 3 bar
Hasil :
Tabel 5. Hasil Brightness, pH dan COD dari penggunaan enzim 0.50 %
Brightness blanko 52.01 Dosis Enzim suhu ( o C ) Brightness
setelah deinking Delta
Brighness pH filtrat COD filtrat
60 56.49 4.48 7.20 112 70 57.04 5.03 7.16 126 80 57.03 5.02 7.23 102 90 56.98 4.97 7.19 112
0.50%
100 55.72 3.71 7.13 113
34
Grafik 5. Hasil Brightness dari penggunaan enzim 0.50 %
grafik brightness optimum pada enzim 0.50 %
56.49
57.04 57.03 56.98
55.7255.5055.7055.9056.1056.3056.5056.7056.9057.1057.3057.50
60 70 80 90 100
suhu ( celcius )
brig
htne
ss
DAFTAR PUSTAKA
Gottsching, L. dan Pakarinen, H. 2000. Recycled Fiber and Deinking. Finland: Gummers Printing.
Ferguson, L. dan Timothy, K. 1995. Deinking Short Course. Atlanta: TAPPI PRESS Altieri, A. M. dan Wendell, J. 1967. Deinking of Wastepaper. New York: TAPPI
PRESS DEPARTEMEN PERINDUSTRIAN. 1985. Standart Industri Indonesia. KAO CORPORATION. 2000. Pulp and Paper Chemicals. Tokyo: KAO DI Series
Printing Loreen, F. 1995. Introduction to Printing Technology And Ink Chemistry. Atlanta:
TAPPI PRESS Garbutt, T. 1994. TAPPI TEST METHOD. Georgia: TAPPI PRESS
29
Deinking WastePaper (Enzyme Xylanase)
Tahap Persiapan (sortasi dan desintegrasi bahan baku)
Tahap Reaksi (Pulping)
Tahap Pemurnian (flotation & Pengeringan)
Bahan baku kertas koran
Air
Plastik & kotoran lainnya
Enzyme & Surfactan
Air
Tinta & Air
Kertas
A. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat dirumuskan permasalahan
sebagai berikut:
1. Bagaimana hasil brightness kertas antara sistem chemical conventional (NaOH,
Na2SiO3, H2O2, ) dengan penggunaan enzim xylanase.
2. Berapa suhu optimum untuk hasil brightness pada penggunaan enzim xylanase.
3. Berapa hasil pH dan COD dari hasil filtrat setelah proses flotasi antara sistem
chemical conventional (NaOH, Na2SiO3, H2O2) dengan penggunaan enzim
xylanase.
B. Tujuan Penelitian
1. Meneliti efektifitas penggunaan enzim xylanase pada proses deinking Recycle
Paper di banding sistem chemical conventional (NaOH, Na2SiO3, H2O2).
2. Menentukan suhu optimum penggunaan enzim xylanse pada proses Deinking
Recycle Paper.
3. Mengetahui hasil pH dan COD yang dihasilkan dari proses menggunakan enzim
xylanase pada proses Deinking Recycle Paper.
C. Manfaat Penelitian
1. Memberikan informasi bahwa enzym xylanase menjadi alternatif pada proses
Deinking Recycle Paper.
2. Memberikan nilai tambah pada enzim xylanase.
3. Penggunaan enzim xylanase lebih ramah terhadap lingkungan daripada
penggunaan conventional chemical pada proses Deinking Recycle Paper.
D. Definisi, Asumsi dan Batasan Masalah
1. Definisi
Agar tidak menimbulkan salah penafsiran pada berbagai istilah, maka
peneliti memberikan definisi operasional sebagai berikut:
a. Brightness merupakan suatu parameter derajat putih suatu kertas yang
diukur berdasarkan perbandingan antara intensitas cahaya biru dengan
panjang gelombang 457 nm, yang dipantulkan oleh permukaan selembar
kertas dengan intensitas cahaya sejenis yang dipantulkan oleh permukaan
lapisan magnesium oksida, pada kondisi sudut datang cahaya 45o dan sudut
pantul 0o, dinyatakan dalam satuan ISO Brightness dengan alat ukur
ELREPHO – L & W. (SII.0389-80 hal 1)
b. Consistensy merupakan kadar serat kering dalam kertas yang dihitung dalam
persen berat (Tappi test method 1995).
c. Suhu optimum merupakan suhu dimana kemantapan dan hasil brightness
yang paling tinggi di hasilkan oleh daya kerja enzim.
d. COD (chemical oxygen demand) merupakan parameter adanya kontaminant
organik yang memerlukan proses oksidasi secara kimiawi, atau dengan kata
lain banyaknya substrat atau limbah yang dikandungnya dengan satuan
mg/L. (Dasar–Dasar Pengolahan Air Limbah, Sugiharto, 1996).
2. Asumsi
Untuk menghindari pembahasan yang luas, maka enzim xylanase yang
dipakai memang dikhususkan untuk recycle paper, dan sudah dalam bentuk
kemasan yang siap pakai.
3. Batasan Masalah
a. Enzim xylanase yang digunakan sudah dalam bentuk siap pakai dan tanpa
dijelaskan proses isolasinya.
b. Dosis pada percobaan deinking menggunakan chemical conventional
merupakan dosis optimum yang telah sesuai dengan referensi Shortcourse
Deinking 1995, Tappi Press dan telah di aplikasikan dan di uji di PT.
Adiprima Suraprinta, sehingga tidak perlu perubahan dosis lagi.
c. Kertas yang digunakan dalam penelitian adalah kertas Koran 100 %.
d. Bahan kimia yang digunakan NaOH 48%, Na2SiO3 45%, H2O2 50%, dan
Surfactant.
e. Karakteristik yang diukur adalah pH, Brightness, COD.
f. Proses deinking yang dilakukan dalam skala lab dan dilakukan dengan
berbagai alat minilab pulping dan flotasi.
PROSES DEINKING DENGAN CHEMICAL
CONVENTIONAL
PULPING INK DETACHEMENT
FIBRE
INK
Ethylene oxide group Proylene oxide group
Hydrocarbon
FLOTATOR INK COLLECTION FOAM
FIBRE FIBRE
Hydrophilic component Hydrophobic
Skema kerja enzyme pada deinking
INK DETACHEMENT FIBRE
INK
PULPING
FIBRE Gugusan xylan yang terpotong oleh enzim
INK RELEASED
GRAFIK PERCOBAAN PADA KEADAAN OPTIMUM
grafik brightness optimum pada enzim 0.45 %
56.8757.09
57.89
56.88
56.0255.8056.0056.2056.4056.6056.8057.0057.2057.4057.6057.8058.00
60 70 80 90 100
suhu ( celcius )
brig
htne
ss
- GRAFIK PENGARUH SUHU PADA BRIGHTNESS (Tappi Test Method , Tappi Press 1995 & Shortcourse Deinking 1995)
KORELASI SUHU TERHADAP BRIGHTNESS
464748495051525354555657
50 60 70 80 90 100 110 120
SUHU
BR
IGH
TNES
S
A. Diagram Penelitian
Diagram analisa brightness
Diagram analisa COD
Proses Pulping
Proses Flotasi
Pembentukan sheet
Pengeringan
Menaruh di plat sample
Mengaktifkan scan komputer
Baca hasil
Lembaran hasil handsheet yang telah kering
Filtrat 2 ml + 0.04 gr HgSO4 + 3 ml larutan AgSO4 Dalam h2SO4 + 1 ml k2CrO7 0.25 N di masukkan dalam kuvet tertutup
Masukkan reactor selama 120 menit dengan suhu 150o C, kemudian dinginkan
Masukkan dalam spectrofotometer dengan prigram COD HR dan baca hasil
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian yang kami lakukan dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Hasil brightness mengunakan bahan kimia 1 % NaOH, 1 % Na2SiO3, 0.8 % H2O2
sama dengan menggunakan enzim xylanase pada konsentrasi 0.45 %, hal ini
menunjukkan bahwa enzim xylanase juga efektif digunakan untuk proses deinking
recycle paper.
2. Penggunaan enzim xylanase optimum pada dosis 0.45 %, dan suhu 80o C, karena
pada suhu berlebih kertas mengalami penurunan brightness dan pada dosis berlebih
kertas akan cenderung berwarna kuning dan gelap, sehingga akan mengurangi hasil
brightness yang dicapai. Hal ini disebabkan proses degradasi hemi selulosa yang
berlebih mengakibatkan kulit dari selulosa mengalami kerusakan, sehingga kertas
berwarna kuning dan kekuatan kertas akan menjadi rapuh.
3. Penggunaan enzim xylanase pada proses deinking menjadi alternatif pengganti
proses deinking yang menggunakan NaOH, Na2SiO3, H2O2, karena penggunaan
enzim xylanase memberikan hasil efek samping yang ramah terhadap lingkungan
dengan pH yang relatif netral dan tingkat COD yang lebih rendah, sehingga
pengolahan limbah menjadi lebih efektif
4. Faktor yang berpengaruh pada proses deinking menggunakan enzim xylanase
adalah jumlah konsentrasi enzim dan suhu
LATIHAN PENELITIAN
APLIKASI DAN PENENTUAN SUHU OPTIMUM ENZIM
XYLANASE PADA PROSES DEINKING RECYCLE PAPER
Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam memperoleh Gelar Sarjana Teknik Kimia
Oleh:
LUKMAN HAKIM NIM 02.02.10906 GUNAWAN WIDODO NIM 04.02.11923
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS WR. SUPRATMAN
SURABAYA 2005
Tabel 1. Hasil Brightness, pH dan COD dari penggunaan NaOH, Na2SiO3,
H2O2
Brightness
Awal
Brightness
Setelah Deinking
Kenaikan
Brightness pH Filtrat
COD
Filtrat
52.01 57.37 5.36 9.87 312
Tabel 2. Hasil Brightness, pH dan COD dari penggunaan Enzim xylanase
Brightness blanko 52.01
Dosis Enzim suhu ( o C )Brightness setelah
deinking Delta
Brighness pH filtrat COD filtrat
60 53.04 1.03 7.89 8970 53.56 1.55 7.88 9080 53.68 1.67 7.56 8790 54.11 2.10 7.68 86100 54.03 2.02 7.81 8360 54.98 2.97 7.56 9070 55.68 3.67 7.46 9180 56.12 4.11 7.23 8790 55.70 3.69 7.49 88100 55.68 3.67 7.64 8760 56.87 4.86 7.54 9670 57.09 5.08 7.51 9780 57.89 5.88 7.64 9690 56.88 4.87 7.24 100100 56.02 4.01 7.60 9260 56.49 4.48 7.20 11270 57.04 5.03 7.16 12680 57.03 5.02 7.23 10290 56.98 4.97 7.19 112100 55.72 3.71 7.13 113
0.35%
0.40%
0.45%
0.50%
grafik brightness optimum pada enzim 0.45 %
56.8757.09
57.89
56.88
56.0255.8056.0056.2056.4056.6056.8057.0057.2057.4057.6057.8058.00
60 70 80 90 100
suhu ( celcius )
brig
htne
ss