Industri pulp dan
kertas merupakan salah satu industri yang mempunyai peranan penting dalam
perkembangan perekonomian Indonesia di era tahun 1990 an di samping industri
manufaktur lainnya seperti tekstil, perajutan, dan elektronik. Ada beberapa
alasan yang melatarbelakangi pentingnya sumbangan industri pulp dan kertas
terhadap sektor industri manufaktur di Indonesia, seperti produk pulp dan
kertas harganya banyak ditentukan dalam nilai dolar dengan potensi pasar
internasional yang cukup besar (Purwanto, 2008).
Pulp adalah hasil pemisahan serat dari
bahan baku berserat. Pulp dapat dibuat dari bahan kayu, non kayu, dan kertas
bekas (waste paper). Pulp merupakan bubur kayu sebagai bahan dasar dalam
pembuatan kertas. Bahan baku pulp biasanya mengandung tiga komponen utama,
yaitu: selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Secara umum prinsip pembuatan pulp
merupakan proses pemisahan selulosa terhadap impurities bahan-bahan dari
senyawa yang dikandung oleh kayu di antaranya lignin. Proses pembuatan pulp di antaranya dilakukan
dengan proses: mekanis, kimia, dan semikimia. Proses pembuatan pulp dengan
proses kimia ini akan menghasilkan pulp dengan kekuatan tarik lebih tinggi
daripada proses mekanis dan semikimia (Paskawati dan Susyana, 2010).
Proses pembuatan pulp
dipengaruhi oleh kondisi proses antara lain:
1. Konsentrasi
larutan pemasak
Dengan
konsentrasi larutan pemasak yang makin besar, maka jumlah larutan pemasak yang
bereaksi dengan lignin semakin banyak. Akan tetapi, pemakaian larutan pemasak
yang berlebihan tidak terlalu baik karena akan menyebabkan selulosa
terdegradasi. Asam asetat bisa digunakan sebagai larutan pemasak sampai dengan
konsentrasi 100%.
2.
Suhu
Dengan
meningkatnya suhu, maka akan meningkatkan laju delignifikasi (penghilangan
lignin). Namun, Jika suhu di atas 160oC menyebabkan terjadinya degradasi
selulosa.
3.
Waktu pemasakan
Dengan
semakin lamanya waktu pemasakan akan menyebabkan reaksi hidrolisis lignin makin
meningkat. Namun, waktu pemasakan yang terlalu lama akan menyebabkan selulosa
terhidrolisis, sehingga hal ini akan menurunkan kualitas pulp. Waktu pemasakan
yang dilakukan sebelum 1 jam pulp belum terbentuk. Untuk waktu pemasakan di
atas 5 jam selulosa akan terdegradasi.
4.
Ukuran bahan baku
Ukuran
bahan baku yang berbeda menyebabkan luas kontak antar bahan baku dengan larutan
pemasak berbeda. Semakin kecil ukuran bahan baku akan menyebabkan luas kontak
antara bahan baku dengan larutan pemasak semakin luas, sehingga reaksi lebih
baik.
5.
Kecepatan pengadukan
Pengadukan
berfungsi untuk memperbesar tumbukan antara zat-zat yang bereaksi sehingga
reaksi dapat berlangsung dengan baik (Judi, 2000).
Limbah industri pulp dan kertas terdiri dari tiga fase yaitu
limbah padat, cair dan partikel debu (fly ash). Ketiga jenis limbah tersebut
harus dikelola dengan cara yang tepat. Pengelolaan limbah bertujuan untuk
mengurangi kadar zat yang berlebihan, sehingga bahan yang dibuang ke lingkungan
tidak menyebabkan pencemaran lingkungan (Susanti, 2014). Salah
satu limbah yang dihasilkan dalam proses pembuatan pulp yaitu limbah cair
(Thernando, 2013). Limbah proses pulp adalah limbah pemasakan yang merupakan
serat yang masih berwarna coklat dan mengandung sisa cairan pemasak aktif.
Serat ini masih mengandung mata kayu dan serat-serat yang tidak dikehendaki (reject) (Risalina dan Purwaningrum,
2014).
Menurut
Agustiningsih (2014) limbah cair dari industri pulp dan kertas biasanya
memiliki kandungan senyawa anorganik (seperti Na2CO3, Na2S,
NaOH dan NaCl) dan organik (seperti lignin, polisakarida, alkohol dan asam
karboksilat) yang tinggi.
Enzim
Enzim adalah katalisator organik
(biokatalisator) yang dihasilkan oleh sel. Enzim berfungsi seperti katalisator
anorganik, yaitu untuk mempercepat reaksi kimia tanpa mempengaruhi keseimbangan
reaksi. Enzim meningkatkan kecepatan reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi.Energi aktivasi adalah energi yang
diperlukan untuk mengaktifkan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk
membentuk senyawa lain (Chafid dan Kusumawardani, 2010).
Hal
ini dapat dilihat dari persamaan Arhennius berikut ini:
K =
Ae -E/RT
Keterangan:
k : konstanta kecepatan reaksi
A : faktor tumbukan
E :
energi aktivasi (cal/grmol)
T :
suhu (K)
R :
tetapan gas ideal (cal/grmol.K)
Berdasarkan
persamaan tersebut dapat dilihat bahawa penurunan energi aktivasi akan
mengakibatkan harga konstanta kecepatan reaksi meningkat. Setelah reaksi berlangsung, enzim tidak
mengalami perubahan jumlah karena enzim tidak ikut bereaksi. Sehingga jumlah
enzim sebelum dan sesudah reaksi adalah tetap. Begitu pula dengan strukturnya.
Enzim mempunyai selektivitas dan spesifitas yang tinggi terhadap reaktan yang
direaksikan dan jenis reaksi yang dikatalisasi.
Keterangan:
E : enzim
S : substrat (reaktan)
ES : ikatan sementara enzim dan substrat
P : produk
Saat
reaksi enzimatis berlangsung, terjadi ikatan sementara antara enzim dan
substratnya (reaktan). Ikatan sementara ini bersifat labil dan hanya untuk
waktu yang singkat saja. Selanjutnya ikatan enzim-substrat tersebut akan pecah
menjadi enzim dan produk. Enzim yang terlepas kembali setelah reaksi dapat
berfungsi lagi sebagai biokatalisator untuk reaksi yang sama (Chafid dan
Kusumawardani, 2010).
Enzim digunakan dalam sebagian besar
sektor industri, terutama industri makanan. Selain itu, enzim juga digunakan
dalam industri deterjen, farmasi, dan tekstil. Lebih dari 2000 enzim telah
diisolasi, tetapi hanya 14 enzim yang diproduksi secara komersial. Kebanyakan
dari enzim ini adalah hidrolase, misalnya amilase, protease, pektinase, dan
selulase. Alasan digunakannya enzim dalam industri adalah enzim mempunyai
kelebihan antara lain :
1.
Kemampuan
katalitik yang tinggi, mencapai 109-1012 kali laju reaksi non-aktivitas enzim
2.
Spesifikasi
substrat yang tinggi
3.
Reaksi
dapat dilakukan pada kondisi yang lunak, yaitu pada tekanan dan temperatur
rendah (Sa’adah dkk, 2010).
Ada
tiga sumber enzim, yaitu dari hewan, tumbuhan, dan sel mikroba. Dahulu hewan
dan tumbuhan merupakan sumber enzim tradisional, namun dengan berkembangnya
ilmu bioteknologi, masa depan terletak pada sistem mikrobial. Tak dapat
dipungkiri bahwa sebagian besar sumber enzim dalam skala industri adalah
mikroorganisme. Beberapa alasan digunakan mikroba adalah :
1. Sistem
produksi mikrobial dapat diperoleh di bawah kontrol tertutup
2. Level/tingkat
enzim, sehingga produktivitas enzim dapat dimanipulasi secara lingkungan dan
genetika
3. Metode
pengayakan untuk sistem mikrobial cukup sederhana
Kebanyakan
enzim mikroba yang digunakan secara komersial adalah ekstraseluler, dimana
enzim diproduksi dalam sel kemudian dikeluarkan atau berdifusi keluar sehingga
memungkinkan untuk direcovery. Seleksi organisme produser adalah kunci dalam
pengembangan proses sistem mikrobial. Berikut ini hal-hal yang perlu
diperhatikan dalam memilih mikroorganisme :
a. Sumber
organisme stabil
b. Mudah
tumbuh dan berkembang sehingga biaya produksi rendah
c. Produktivitas
enzim tinggi
d. Tidak
mengeluarkan racun
Dari
semua hal tersebut, yang paling penting adalah stabilitas strain dan
produktivitas enzim yang tinggi (Sa’adah dkk, 2010).
Lignin
Lignin
adalah heteropolimer amorf yang terdiri dari tiga unit fenilpropan (p-coumaryl, coniferil dan sinapyl alkohol)
yang terikat dengan ikatan yang berbeda. Fungsi utama lignin adalah memperkuat
struktur tanaman dalam menahan terhadap serangan mikroba dan tekanan oksidasi.
Di dalam jaringan tanaman, lignin sulit didegradasi karena mempunyai struktur
yang kompleks dan heterogen yang berikatan dengan selulosa dan hemiselulosa
(Anindyawati, 2010).
Molekul
lignin memiliki derajat polimerisasi tinggi. Oleh karena ukuran dan strukturnya
yang tiga dimensi bisa memungkinkan lignin berfungsi sebagai semen atau lem
bagi kayu yang dapat mengikat serat dan memberikan kekerasan struktur serat.
Bagian tengah lamela pada sel kayu, sebagian besar terdiri dari lignin,
berikatan dengan sel-sel lain dan menambah kekuatan struktur kayu. Dinding sel
juga mengandung lignin. Pada dinding sel, lignin bersama-sama dengan
hemiselulosa membentuk matriks (semen) yang mengikat serat-serat halus
selulosa. Lignin di dalam kayu memiliki persentase yang berbeda tergantung dari
jenis kayu (Wibisono dkk, 2011).
Menurut Sekatresna(
2008) Lignin merupakan komponen di dalam pulp yang mengandung gugus kromofor,
yaitu gugus penyebab warna dan sering terikat pada hemiselulose. Senyawa ini
mengurangi tingkat keputihan dan dapat mempengaruhi warna produk akhir kertas.
Tidak seperti selulosa
dan hemiselulosa, lignin merupakan heteropolimer aromatic non-karbohidrat yang
berasal dari kopling oksidatif dari tiga monomer dasar fenilpropana yang
berbeda (monolignol) yaitu p-coumaryl
alkohol, coniferyl alcohol, dan sinapyl alcohol
. Unit monomer fenilpropanoid yang sesuai dalam polimer lignin dikenal sebagai
unit p-hidroksifenil (H), guaiacyl (G), dan syringyl (S) (Hamid et, al., 2013).
Struktur kimia dari tiga monomer dasar fenilpropana dan Unit monomer
fenilpropanoid yang sesuai
Lignin
Peroksidase
Lignin peroksidase
(EC.1.11.1.14; diarilpropan: oksigen, hydrogen peroksidase oksidoreduktase;
berat molekul antara 38 dan 43 kDa) merupakan glikoprotein yang membutuhkan
hidrogen peroksida sebagai oksidan.
Enzim ektraseluler LiP memiliki peranan yang sangat penting dalam proses
biodelignifikasi. LiP memiliki kemampuan mengkatalis beberapa reaksi oksidasi
antara lain pemecahan ikatan Cα-Cβ rantai
samping propil non fenolik komponen aromatik lignin, oksidasi benzil alkohol,
oksidasi fenol, hidroksil benzylic methylene groups dan pemecahan cincin
aromatik komponen non fenolik senyawa lignin (Supriyanto, 2009).
Lignin peroksidase
(Lip) adalah enzim peroksidase ekstraseluler yang aktivitasnya bergantung pada
H2O2. LiP mengoksidasi senyawa aromatik (phenolik dan non
fenolik) dengan memindahkan 1 elektron, menghasilkan phenoxy radical dan
kation radikal. Kemudian bereaksi secara spontan dengan nukleofil (bagian utama
air) dan molekul oksigen. Hasilnya sebuah “enzymatic
combustion” (pembakaran secara enzimatik) yang memecah ikatan C-C dan C-O,
mendepolimerasi senyawa polimer dan membuka cincin aromatik. Kebanyakan produk aromatik dan alifatik
terbentuk dengan cara demikian. Veratril alkohol merupakan produk metabolit
sekunder. VA merupakan substrat untuk LiP dan menstimulasi kerjanya,
kemungkinan bukan sebagai mediator elektron akan tetapi dengan mendonasikan
elektron ke LiP, sehingga akan membuat siklus katalitiknya menjadi lengkap
(Ilmi dan Kuswytasari, 2013).
Enzim lignin
peroksidase mempunyai peluang besar
untuk diaplikasikan dalam bidang industri, seperti industri pulp dan kertas
(Astin, 2007). Enzim lignin peroksidase
juga berperan untuk degradasi polutan seperti pewarna yang dihasilkan oleh
industri tekstil dan biokonversi lignin yang memanfaatkan bagase tanaman tebu
untuk bioethanol (Samsuri dkk, 2004).
Menurut Supriyanto
(2009), kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu substrat, suhu, pH,
kofaktor dan inhibitor. Penggunaan limbah organik lignoselulosa sebagai
substrat mikroba dalam produksi enzim lignin peroksidase akan meningkatkan
nilai ekonomis dari limbah, sekaligus dapat mempercepat daur biomasa limbah
tersebut di lingkungan. Limbah organik lignoselulosa mengandung lignin,
selulosa dan hemiselulosa yang berperan sebagai induser enzim lignin
peroksidase (Risdianto dkk, 2008).
1 komentar:
Penyablonan , Alat dan bahan pada proses penyablonan terdiri dari alat pencetak sablon, bahan sablon dan proses penyablonan. Untuk mencetak dasar sablon menggunakan computer untuk merancang desain ,motif yang akan digambar/dibuat sesuai dengan motif yang diinginkan Jasa Penulis Artikel pabrik penerima limbah kardus
Posting Komentar