METODE SODA PULPING

Pada awalnya ilmuwan bernama Matthias Koops pada tahun 1801 menemukan sebuah metode dalam membuat pulp yang melibatkan pencucian potongan kayu menggunakan limewater. Hal tersebut mendorong banyak ilmuwan untuk menemukan cara terbaik dalam membuat pulp, salah satunya C. Watt yang berhasil menemukan soda pulping

Soda pulping atau proses soda, Proses ini dikenalkan oleh C. Watt dan H. Burges pada tahun 1850. pada proses ini sistem pemasakan menggunakan senyawa alkali yaitu natrium hidroksida (NaOH) sebagai larutan pemasak di kolom bertekanan, dengan perbandingan 4 : 1 dari jumlah kayu yang digunakan. Kemudian larutan pemasak bekas dipekatkan dengan proses penguapan (evaporasi) (Audina, 2015).

Proses soda pulping mendorong terciptanya proses kraft, dimana proses kraft menggunakan kombinasi sodium hidroksida dan sodium sulfida. Proses kraft sekarang mendominasi industri pulping. Namun, 10% pembuatan pulp diseluruh dunia tidak menggunakan bahan dasar kayu, hal tersebut dikarenakan recovery bahan kimia yang murah dan teknologi pengolahan limbah yang efektif. Soda pulping menjadi alternatif untuk proses pembuatan pulp untuk bahan dasar non-kayu.

· Proses Soda Pulping

Proses Milling and Screening

Bahan non-kayu dipotong-potong menjadi ukuran kecil kemudian dicuci untuk menghilangkan debu, pasir, batu, dan partikel pengotor lainnya.

Proses Cooking

Potongan non-kayu tersebut dimasak didalam reactor batch bertekanan dengan suhu 140-170ºC menggunakan 13-16% larutan pemasak yaitu NaOH, rasio bahan dan perlarut yang biasa digunakan adalah 4 :1 atau 5 : 1 dalam kurun waktu 2-3 jam. Selama itu lignin dilarutkan oleh deprotonasi subunit lignin fenolik. Subunit ini diturunkan oleh pembelahan ikatan ligninkarbohidrat dan depolimerisasi lignin oleh pembelahan ikatan α- dan β-aril eter (Espinosa et al., 2016).

Dalam prosesnya, lignin yang telah terpisah dari selulosa tersuspensi dalam fase cair yang disebut sebagai black liquor, sementara itu selulosa mengendap didalam black liquor yang disebut dengan pulp. Pulp kemudian dilanjutkan ke proses pembuatan kertas, sedangkan black liquor yang mengandung lignin dan NaOH ditampung didalam tangka penampun dan kemudian akan diproses untuk penggunaan kembali NaOH.

Penambahan zat aditif kedalam digester seperti hydrosulfida dan antharquinon (AQ) untuk memudahkan lignin mudah larut. Selain itu AQ dapat mencegah degradasi karbohidrat dan menjaga kestabilan viskositas black liquor (Gullichsen dan Fogelholm, 2000).

gambar 1. Siklus oksidasi dan reduksi antharaquinon (Gullichsen dan Fogelholm, 2000)

Antharquinon bereaksi dengan mengurangi gugus akhir karbohidrat, menstabilkan terhadap pengelupasan basa dan menghasilkan antharaquinon tereduksi (AHQ) yang larut dalam alkali. AHQ mengurangi lignin, yang mana menjadi reaktif. AQ terbentuk kembali dan bereaksi dengan

karbohidrat.

Proses Washing

Setelah Proses Cooking tentunya pulp yang dihasilkan belum sepenuhnya bersih dari lignin yang terlarut tadi, sehingga dilakukan Washing menggunakan washer diffuser atau press wash, setiap industri memiliki tipe washer yang berbeda.

Proses Bleaching

Tujuan dari proses bleaching adalah untuk meningkatkan brightness (kecerahan) pulp, meningkatkan kebersihan pulp, serta mengeluarkan kotoran. Prinsip dari Bleaching ini adalah mngeluarkan sisa lignin untuk mendapatkan kecerahan pulp yang tinggi. Bleaching memiliki beberapa urutan proses (sequences) yang berbeda tergantung dari kecerahan yang diinginkan. Selain itu juga tiap tahap menggunakan chemicals yang berbeda. Berikut beberapa chemicals yang dapat dipakai:

• Chlorine gas (C) – Chlorination;

• NaOH (E) – Ekstraksi;

• ClO2 (D) – Chlorine dioxida;

• NaClO / Ca(ClO)2 (H) – Hypo chloride;

• O2 (O) – Oksigen;

• H2O2 (P) – Peroxide;

• O3 (Z) – Ozone;  EDTA (Q) – Chelating agent;

• Enzyme (X).

Proses Recovery Soda

Setelah proses pemasakan menggunakan soda pulping, black liquor yang telah dipisahkan dari pulp masih mengandung lignin dan soda kaustik. Untuk melakukan daur ulang NaOH harus melalui beberapa tahap seperti evaporation, combustion, dan causticisation.

Evaporator digunakan untuk meningkatkan konsentrasi black liquor dari 10% menjadi 65% solid. Lignin didalam black liquor yang kental kemudian masuk ke tahap combustion untuk nilai energinya dan menghasilkan sodium oxide flyash. Soda kemudian direcover di tahap causticisation dengan cara melarutkan sodium oxide flyash didalam air dan mereaksikannya dengan calcium carbonate. Calcium oxide merupakan waste product dari tahap causticisation.

Proses Desilication

Proses soda digunakan untuk membuat pulp dari bahan non-kayu seperti ampas bambu, Jerami, tangkai bambu, dll. Namun, bahan bahan nonkayu memiliki kandungan ion silika yang banyak, hal tersebut bisa menimbulkan permasalahan ketika melakukan recovery garam (sodium

carbonate) dan energi dari black liquor (Doherty et al., 2006).

Permasalahannya diantara lain :

1. Menimbulkan viskositas yang tinggi, yang mana dapat mengganggu proses evaporation dan combustion

2. Menimbulkan kesulitan dalam mengubah sodium carbonate menjadi sodium hydroxide pada tahap causticisation

3. Penumpukan kerak pada evaporator

Maka dari itu diperlukan proses desilication untuk menghilangkan silika pada black liquor. Terdapat beberapa proses yang telah ditemukan seperti yang telah dilakukan oleh Myreen (1998) dalam percobaannya carbon dioxide pada flue gas digunakan untuk mengurangi pH black liquor. Dengan turunnya pH maka silika akan mengalamai pengendapan.

Myreen (2001) menemukan proses dimana proses tersebut mampu melakukan recovery alkali dan energi black liquor walaupun terdapat silika didalamnya. Proses tersebut membutuhkan beberapa tahapan, diantaranya:

1. Black liquor dijenuhkan dengan carbon dioxide murni untuk mengendapkan silika.

2. Endapan silika dipisahkan dari black liquor, kemudian dibakar sehingga menghasilkan energi dan memulihkan lelehan sodium carbonate

3. Tahap combustion harus dilakukan menggunakan oksigen murni

Tutus dan Eroglu (2003) menjelaskan bagaimana penambahan 13% oksida logam (seperti CaO, MgO, atau Al₂O₃) kedalam digester sehingga menghasilkan endapan silika pada black liquor. Sebanyak 96.5% endapan silika ditemukan pada black liquor ketika digester ditambahkan Al₂O₃.

Kelebihan dan Kekurangan Soda Pulping

Proses soda pulping memiliki kelebihan dibandingkan proses pembuatan pulp yang lainnya seperti limbah yang lebih ramah lingkungan, alkali yang mudah untuk dilakukan recovery, menghasilkan rendemen yang jauh lebih besar dibandingkan dengan proses kimia lainnya, merupakan proses yang paling ekonomis untuk mengolah pulp yang berasal dari bahan dasar non-kayu, dan lain sebagainya .

Tabel 1. Perbandingan sifat produk dari berbagai proses konvesional

Sumber: Pulp & Paper 1989

Soda pulping juga memiliki kekurangan jika dibandingan proses pembuatan pulp lainnya seperti kualitas kertas yang kurang jika dibandingkan dengan proses pembuatan pulp lainnya, tidak semua kertas dapat menggunakan pulp hasil soda pulping

Tabel 2. Kondisi Pulping