BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Latar Be Belakan lakang g
Industri pulp dan kertas merupakan salah satu yang tertua dan sektor industri inti India . Pentingnya sosial ekonomi kertas memiliki nilai sendiri untuk pembangunan nega negara ra sepe sepert rtii yang ang lang langsu sung ng berh berhub ubun unga gan n deng dengan an indu indust stri ri dan dan ekon ekonom omii pertumbuhan negara. Serat untuk kertas terisolasi dari kayu dan / atau bahan baku berbasis agro menggunakan metode konvensional mekanik atau kimia. Permintaan untuk kertas diperkirakan akan meningkat di masa depan. Sejumlah besar perluasan kapasitas dan modernisasi inisiatif di sektor ini sudah direncanakan oleh pabrik untuk memenuhi permintaan. Namun, intervensi bioteknologi proses untuk meningkatkan produktivitas dengan adopsi proses inovatif, efisien dan bersih diinginkan untuk menangani pembangunan ekonomi, lingkungan dan sosial masalah. Bahan baku, energi, bahan kimia, tenaga kerja dan air merupakan masukan utama untuk produksi kertas. Bahan baku dan energi energi sekitar sekitar !"#! $ dari total biaya produksi produksi dan ini adalah variabel utama yang mempen mempengar garuhi uhi biaya biaya produ produksi. ksi. %arga %arga bahan bahan baku baku dan energi energi mening meningkat kat selama selama dekade terakhir dan akan terus meningkat lebih lanjut. Penguunaan bahan kimia dan energi energi yang optimum tanpa mengorban mengorbankan kan kualitas kualitas produk produk merupakan merupakan tantangan tantangan besar di antara para peneliti. &leh karena itu, upaya yang dilakukan untuk mengatasi masalah ini yaitu menyoroti kemungkinan untuk mengurangi konsumsi bahan kimia dengan adopsi pendekatan bioteknologi untuk lebih delignifikasi . Bioteknologi memiliki kemampuan untuk memberikan solusi baru untuk industri pulp dan kertas untuk meringankan dampak lingkungan dan mengurangi biaya investasi. pretreatment biologi juga dikenal sebagai biopulping dalam pulp dan kertas tekno teknolog logi, i, dan memili memiliki ki potens potensii untuk untuk mengat mengatasi asi beberap beberapaa masala masalah h yang yang terkait terkait dengan pulp mekanis diproduksi. Biopulping adalah teknologi ramah lingkungan dan juga memiliki potensi untuk mengurangi konsumsi energi listrik serta menghindari polusi dengan mengurangi bahan kimia yang digunakan dalam pembuatan pulp kimia. 'aporan terbaru menunjukkan bah(a pendekatan berbasis biologis memiliki
potensi untuk meningkatkan kualitas kertas , ekonomi dan dampak lingkungan dari generasi pulp )Saini, dkk., *!+-. &leh karena itu, maka penting untuk mengetahui dan mempelajari proses pembuatan pulp dengan menggunakan proses biopulping.
1.2 Rumusan Masalah
dapaun rumusan masalah dapat dirumuskan sebagai berikut +. pakah yang dimaksud dengan pulp0 *. pakah yang dimaksud dengan proses biopulping0 . Bagaimana pengkondisian substrat0 1. Bagaimana mekanisme degradasi lignin pada biomassa lignoselulosa0 . Bagaimana kualitas pulp yang dihasilkan pada proses biopulping0
1.3 Tujuan
2ujuan yang ingin dicapai berdasarkan rumusan di atas antara lain +. 3ntuk mengetahui apa yang dimaksud dengan pulp *. 3ntuk mengetahui apa yang dimaksud dengan proses biopulping . 3ntuk mengetahui kondisi substrat untuk pertumbuhan organisme 1. 3ntuk memahami mekanisme degradasi lignin pada biomassa lignoselulosa . 3ntuk mengetahui kualitas pulp yang dihasilkan pada proses biopulping
1. Man!aat
4anfaat yang dapat diperoleh adalah sebagai berikut +. 5apat mengetahui apa yang dimaksud dengan pulp *. 5apat mengetahui apa yang dimaksud dengan proses biopulping . 5apat mengetahui kondisi substrat untuk pertumbuhan organisme 1. 5apat memahami mekanisme degradasi lignin pada biomassa lignoselulosa . 5apat mengetahui kualitas pulp yang dihasilkan pada proses biopulping
BAB II TIN"AUAN PU#TA$A
2.1 Pul%
6ertas adalah produk berbasis kayu yang tanpa peradaban modern tidak akan berkembang, dan tidak akan dipertahankan dan maju. 2api kertas itu sendiri adalah produk utama pulp kayu, yaitu bubur melahirkan kertas. Pulp juga dapat digunakan untuk tujuan yang beragam seperti dalam penyusunan turunan selulosa misalnya nitrat selulosa, selulosa asetat, selulosa diregenerasi dan lain"lain. Penggunaan pulp dapat dilihat antara lain sebagai berikut ) + - sepatu , mobil dan truk 7 ) * - bahan kemasan seperti karton , paket kapur , makanan / minuman kemasan misalnya "live , chivita , gula , dll7 ) - bepergian tas dan koper 7 ) 1 papan isolasi / dinding papan 7 ) - item hadiah / kertas fotografi 7 ) # - bahan dekoratif 7 ) 8 - atap merasa dan pesa(at udara7 ) 9 - bahan karya seni , mainan dan artefak 7 ) : - kertas bergelombang 7 ) +! - karton , bahan isolasi . Pulp yang telah dijadikan kertas dapat digunakan antara lain ) + - untuk menulis 7 ) * - kertas untuk surat kabar / buku harian / kalender , dll7 ) - untuk pencetakan , yaitu sebagai bahan cetak , kertas koran 7 ) 1 - uang kertas ) mata uang- 7 ) - pencetakan bahan misalnya untuk penerimaan , dll7 ) # - habis komputer 7 ) 8 - untuk produk pos misalnya perangko , pos dan (esel dll 7 ) 9 penyerap kertas / handuk 7 ) : - untuk kemasan 7 ) +! - kertas dinding 7 ) ++ pembungkus 7 ) +* - karya seni / dekorasi 7 ) + - kertas tissue / toilet 7 dan ) +1 kertas karbon . Sumber utama pulp adalah kayu dan sumber utama kayu adalah angiosperma ) kayu keras - dan gymnosperma ) kayu lunak - pohon dimana sekitar !!! spesies yang dikenal saat ini. 6ayu lunak ini terdiri dari sistem terjalin sel, salah satu dari akar sampai mahkota )longitudinal-, yang lain dari kulit ke empulur ) radial -. Sel"sel ini bervariasi dalam ukuran, bentuk dan fungsi. da lebih banyak pori"pori, pembuluh dan sel antar dari kayu keras. 5alam kayu lunak, dukungan dan konduksi yang dicapai oleh sel yang disebut tracheid s. Ini mengandung lubang"lubang dalam sel sekunder yang berkesenjangan yang memungkinkan aliran cairan antara sel"sel tetangga. 6ayu lunak menghasilkan serat panjang.
6ayu keras secara struktural lebih rumit , dengan kurang pori"pori dan kapal dari kayu lunak . Sel mereka menunjukkan variasi yang lebih besar dalam ukuran dan bentuk. Serat kayu adalah serat pendek. Secara rinci, kayu terdiri dari empulur, kulit luar, kulit dalam, kulit pohon, cincin pertumbuhan, kambium, akhir kayu, kayu a(al, tracheids, kapal, saluran"saluran saluran resin, sinar serat, sel"sel makanan, lubang, pori"pori, dan saluran resin )&sung dan kpakpan, *!+*-.
2.2 B&'%ul%&ng
Biopulping didefinisikan sebagai pera(atan serpihan kayu dengan degradasi lignin sebelum metode pembuatan pulp konvensional. Sejak tahun +:8, banyak peneliti telah mempelajari tentang penggunaan kayu dan bukan kayu dalam proses pembuatan pulp );ulsoy dan imatik terdiri dari ligninase lakase dan peroksidase yang telah dipertimbangkan sebagai en>im yang berguna untuk perbaikan proses bioteknologi untuk biopulping dan pemutihan. 6ebanyakan penelitian menunjukkan bah(a jamur pelunak putih yang efektif mendekomposisi lignin yaitu seperti Phanerochaeta chrysosporium, garicus bisporus, Pleurotus ostreatus, Bjerkandera adusta, ?urvularia lanata, Pleurotus sajor @ caju. =amur lunak pembusuk ) scomycetes - mampu membusuk lignin dengan baik. spergillus fumigatus, japonicas, . niger, . terreus, Penicillium s p. dan P. chrysosporium memiliki kemampuan untuk mendegradasi senya(a aromatik seperti lignin )Aulandari, dkk., *!+-. 2antangan utama dalam biopuling adalah bah(a hifa jamur dan en>im lignolytic mereka )ukuran molekul besar- tidak mampu menembus inti chip tetapi hanya permukaan chip saja. =amur pelunak putih adalah kelompok beragam dari organisme yang mampu mendegradasi lignin. da banyak pola morfologis pelunak putih yang berbeda yang terjadi pada kayu karena variasi dalam cara lignin dan polisakarida didegradasi.
Perbedaan dalam jumlah lignin, selulosa dan hemiselulosa terdegradasi dari kayu dan urutan di mana komponen dinding sel ini yang diserang telah diteliti. Beberapa jamur pelunak putih memiliki kemampuan selektif untuk menghapus jumlah luas lignin dengan hanya sedikit kehilangan selulosa. 5egradasi lignin mungkin terbatas pada daerah terisolasi dari kayu. da banyak jamur pelunak putih yang tidak selektif untuk degradasi lignin dan degradasi polisakarida yang besar . ?oriolus versicolor merupakan contoh jamur pelunak putih yang menyebabkan degradasi simultan dari semua komponen dinding sel. Ini adalah spesies yang telah berulang kali digunakan dalam tes sebagai (akil dari semua jamur pelunak putih. Namun, ada banyak variasi di antara pelunak putih. Selain jamur pelunak yang selektif atau nonselektif untuk degradasi lignin, adalah mungkin untuk menemukan jamur yang menyebabkan kedua jenis pelunak putih menyerang dalam satu substrat. 5egradasi lignin oleh jamur pelunak putih, terutama yang selektif menurunkan lignin dari kayu, merupakan karakteristik yang membuat mereka cocok untuk aplikasi industri dimana lignin atau berbagai fenolik senya(a harus diubah atau dihapus )Saini, dkk., *!+-.
2.3 Pengk'n(&s&an #u)strat
Banyak penelitian dilakukan untuk menja(ab kelemahan proses biologis. 5iantaranya penggunaan jamur yang telah direkayasa genetika, pengkondisian substrat dengan perlakuan pendahuluan, maupun dengan penambahan nutrisi tertentu pada (aktu proses dan penjagaan kondisi fisik selama proses. Penggunaan inokulum dalam bentuk suspensi dengan masa inkubasi bervariasi dari hari hingga 9 minggu menunjukkan tingkat degradasi lignin yang berbeda. 6arena en>im dihasilkan dalam medium pertumbuhan, maka medium harus dikontrol agar mampu meningkatkan produksi en>im. Inokulasi jamur pada bahan dilakukan dengan cara disemprotkan maupun dengan cara submerged culture )terendam-. Pemberian uap panas pada bahan sebelum inokulasi, penambahan nutrisi selama inokulasi dan aerasi yang cukup pada suhu dan kelembaban terkontrol dibutuhkan untuk mencapai nilai optimum. Penggunaan jamur memerlukan proses sterilisasi sebelum inokulasi seperti pada ?.subvermispora, akan tetapi penggunaan Phlebiosis gigantea dapat diaplikasi langsung pada bahan segar. Penambahan sumber karbon selama perlakuan pendahuluan dengan jamur dilaporkan tidak memberi pengaruh signifikan. 6arena
jamur pelapuk putih tidak memproduksi spora, maka miselium digunakan sebagai inokulum. Besarnya jumlah inokulum yang dibutuhkan dapat dikurangi dengan penambahan nutrisi yang mampu memacu pertumbuhan jamur selama inkubasi. 3saha yang dilakukan berupa penambahan nutrisi berharga murah terkait kelayakan dari segi ekonomi. Corn steep liquor terbukti dapat mengurangi jumlah pemakaian inokulum pada bahan karena mampu memacu pertumbuhan jamur )itria, *!!9-. 2. Mekan&sme Degra(as& L&gn&n %a(a B&'massa L&gn'selul'sa
=amur pelapuk putih menghasilkan en>im oksidatif ekstraselular yang mampu mengoksidasi
lignin.
6emampuannya
mendegradasi lignin terbukti
mampu
meningkatkan derajat putih dan delignifikasi pulp kraft. im yang paling penting dalam proses delignifikasi ini adalah 4nP. Proses biologis melibatkan kerja en>im yang dihasilkan jenis mikroorganisme tertentu dengan tujuan sebagai perombak dan pelonggar ikatan dengan cara menguraikan lignin pada bahan. =amur pelapuk putih tidak hanya memproduksi sejumlah set en>im yang penting untuk mendegradasi lignin tapi juga berperan sebagai sistem transpor untuk en>im"en>im ini dengan memba(anya menembus ke dalam kayu dan menciptakan kondisi fisiologis yang diperlukan oleh reaksi en>imatis. 'igninolitik oksidoreduktase yang termasuk di dalamnya peroksidase, yang mampu mengoksidasi lignin non"fenolik dan laccase yang kerjanya terkait langsung dan terbatas pada unit fenolik yang hanya me(akili sejumlah kecil lignin. Penelitian lanjutan pada sistem en>im pendegradasi lignin meliputi karakternya, produksi, mekanisme aksi dan genetika molekuler. ;ambaran paling akhir tentang proses ini adalah hemoperoksidase yang bekerja sangat baik )lignin peroCidase and manganese peroCidase-, dan laccase yaitu en>im yang bertindak diluar sel jamur untuk mengoksidasi lignin tidak spesifik, mendorong species radikal yang mengalami reaksi lanjutan dan mengakibatkan degradasi dan fragmentasi ekstensive polimer tersebut. 'accase yang umum terdapat pada jamur pelapuk putih diketahui memacu banyak reaksi. gar kinerja laccase makin efektif, penggunaan mediator dilakukan berupa fenol tumbuhan yaitu acetosyringone, syringaldehyde and pcoumaric acid. Penggunaan laccase dengan mediator alami yang banyak terdapat pada tanaman dan larutan pulp menunjukkan kemungkinan melakukan proses delignifikasi yang ramah lingkungan )itria, *!!9-.
2.* $ual&tas Pul% %a(a Pr'ses B&'%ul%&ng
Proses pemasakan pulp dengan pengurangan energi menghasilkan rendemen yang tinggi. Nilai rendemen pulp dan konsumsi alkali dari suatu bahan baku yang telah diberi jamur menunjukkan kelas kualitas yang lebih baik dibandingkan perlakuan lain. 'ebih tingginya rendemen pulp yang diperoleh karena diduga bagi material yang telah diberi jamur pendegradasi lignin tidak memerlukan energi berupa (aktu dan suhu pemasakan yang terlalu lama lagi untuk proses delignifikasi. =ika (aktu dan suhu pemasakan tetap dipertahankan maka dikha(atirkan komponen kimia kayu selain lignin justru terdegradasi yang menurunkan rendemen pulp yang diperoleh . %al ini sejalan dengan dugaan bah(a pengolahan pulp pada suhu yang tinggi atau kelebihan (aktu pemasakan dapat mengakibatkan pelarutan karbohidrat yang lebih besar dibandingkan lignin itu sendiri. Sementara persentasi material karbohidrat berbanding lurus dengan rendemen pulp. 6onsumsi alkali merupakan jumlah natrium hidroksida )Na&%- dan natrium sulfida )Na*S- yag digunakan selama proses pengolahan pulp atau dengan kata lain bah(a konsumsi alkali merupakan banyaknya bahan kimia yang diserap oleh serpih )chip- selama proses pemasakan hingga serpih menjadi pulp. 4akin rendah nilai konsumsi alkali yang diperoleh berarti semakin rendah kebutuhan bahan kimia yang diperlukan untuk mengubah serpih menjadi pulp. 6onsumsi alkali yang rendah akan menyisakan bahan kimia yang relatif tinggi pada lindi hitam. 3mumnya lindi hitam di daur ulang dan dimanfaatkan kembali dengan pertimbangan ekonomis. %al ini dilakukan karena mahalnya bahan pemasak. Selain itu pemanfaatan kembali lindi hitam juga bertujuan untuk mengurangi beban pencemaran lingkungan )Silsia, dkk., *!++-
BAB III $E#IMPULAN
3.1 $es&m%ulan
6esimpulan yang dapat diperoleh antara lain +. Pulp adalah bubur yang dapat menghasilkan kertas. *. Biopulping adalah sebagai pera(atan serpihan kayu dengan degradasi lignin sebelum metode pembuatan pulp konvensional. . Pengkondisian substrat merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi proses biopulping 1. =amur pelapuk putih menghasilkan en>im oksidatif ekstraselular yang dapat mengoksidasi lignin . 6ualitas pulp dengan proses biopulping menghasilkan kualitas yang lebih baik dibandingkan proses lainnya.
DA+TAR PU#TA$A
itria. *!!9. Pengolahan Biomassa Berlignoselulosa Secara Enzimatis dalam Pembuatan Pulp: Studi Kepustakaan. =urnal 2eknologi Pertanian Dol.: No.* %al #:"81 ;ulsoy, Se>gin 6oray dan
=urnal
2echnology Dol.+ No.1 %al *1"*! &sung, &kon < dan kpakpan, niekan <. *!+*. "pplication of $ood and Paper ion Chemistry to the %ndustrialization of the !igeria&s Economy : " 'e(ie) . International =ournal of ophylum commune ,r-. Pr- /o 'educe Chemical Consumption *uring Pulping Process- =urnal Science 2echnology Dol. No.1 %al 1+"1*! Silsia, 5evi., Fahya, Eid(an., 4ucharromah dan ntonia, =erry. *!++. Ka0ian Ekonomi Biokraft Campuran Batang dan 1imbah Cabang 2angium pada Berbagai Kondisi Pemasakan Pulp . =urnal Ilmu 6ehutanam Dol. D No.* %al +!9"++8 Aulandari, sri Peni., 2riyana,
2ika dan
ndayaningsih,
Poniah.
*!+.
*elignification of 'ice Stra) )ith 1igninase from !o(el Penicillum sp- Strain ap)3tt4 for Biopulping . International =ournal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics. Dol. No.+ %al 1"1#
