(Utilization Of Steeping Lye to Kraft Pulp Properties To Substitute Caustic In Oxidative Extraction Bleaching Stage)
Oleh : Regina Putri Lowren (22/510309/PTK/14967) – Magister Teknik Kimia
INTISARI
Seiring kegiatan industri yang semakin berkembang, dampak negatif limbah industri terhadap lingkungan menjadi sorotan. Industri fesyen adalah industri penghasil cemaran kedua di dunia, yang menyumbang 8% dari semua emisi karbon dan 20% dari semua limbah air global. Ada banyak sumber polutan dalam limbah air tekstil yang berhubungan dengan produksi mulai dari produk jadi, seperti garmen, hingga produk setengah jadi, seperti rayon. Sebagian besar bahan baku rayon berasal dari kayu, yang terdiri dari jenis hardwood atau softwood. Untuk menghasilkan rayon, hasil pengolahan serat kayu tersebut harus memiliki kandungan selulosa yang tinggi, atau disebut dengan dissolving pulp. Di awal proses produksi rayon, dissolving pulp perlu melalui tahap steeping atau perendaman dalam larutan kaustik untuk menghilangkan pengotor seperti hemiselulosa. Hemiselulosa adalah istilah kolektif untuk polisakarida dengan derajat polimerisasi lebih rendah dari selulosa yang juga berasal dari serat kayu dan produk degradasinya. Hemiselulosa merupakan komponen yang tidak diinginkan dalam produksi serat rayon karena dapat menganggu proses produksi dan kualitas produk rayon.
Tahap steeping menghasilkan limbah kaustik dalam jumlah besar yang mengandung hemiselulosa, atau disebut steeping lye. Untuk menjaga agar tidak ada kontaminasi hemiselulosa dalam proses rayon, beberapa studi seperti penggunaan membran untuk pemisahan atau perlakuan panas dan kimia tampaknya kurang efisien dari segi waktu, biaya dan penanganannya. Steeping lye tidak bisa sepenuhnya digunakan kembali di pabrik rayon maupun dissolving pulp sehingga harus dibuang ke IPAL, sementara masih mengandung volume kaustik yang sangat besar.
Sebuah pabrik pulp-kertas-viscose terintegrasi berinisiatif untuk memanfaatkan steeping lye sebagai pengganti kaustik pada tahap ekstraktif-oksidatif (EOP) proses pemutihan pulp kraft. Steeping lye langsung digunakan ke dalam reaktor EOP tanpa diolah terlebih dahulu. Tidak seperti dissolving pulp, pulp kraft dapat menoleransi kandungan hemiselulosa lebih tinggi. Salah satu kandungan hemiselulosa adalah xilan yang diharapkan dapat memberi dampak positif pada sifat fisik dan kimia pulp karena peningkatan kekuatan tarik yang bermanfaat bagi kualitas pulp-kertas. Namun, xilan juga berpotensi mengurangi bleachability, yang berdampak pada peningkatan konsumsi ClO2 sebagai bleaching agent.
Untuk menganalisis dampak steeping lye terhadap sifat fisik dan kimia pulp, alkali charge pada reaktor EOP diberikan dengan rasio kaustik terhadap steeping lye yaitu 100:0, 50:50, dan 0:100 dan variasi alkali charge 8, 10, dan 12 kg/ton pulp. Tahapan bleaching pada skala lab menggunakan reaktor EOP dan waterbath untuk tahap D1 dengan menggunakan parameter proses sesuai kondisi operasional aktual. Semua sifat fisik dan kimia pulp yang berhubugan dengan kualitas produk pulp kraft, diuji sesuai standar yang digunakan di pabrik pulp dan kertas.
Kata kunci: Steeping lye; hemiselulosa; xilan; dissolving pulp; kraft pulp bleaching
ABSTRACT
As industrial activity is more expansive, the negative impact of industrial waste on the environment needs to be highlighted. The fashion industry is the second most polluting industry in the world, accounting for 8% of all carbon emissions and 20% of all global wastewater. There are many sources of pollutants in textile wastewater associated with production from finished products, such as garments, to semi-finished products, such as rayon. Most of the raw materials for rayon come from wood, which consists of hardwood or softwood. To produce rayon, fiber product must have a high cellulose content, or it is called dissolving pulp. At the beginning of the rayon production process, dissolving pulp needs to go through a steeping stage in a caustic solution to remove impurities such as hemicellulose. Hemicellulose is a collective term for polysaccharides with a lower degree of polymerization than cellulose which also originates from wood fiber and its degradation products. Hemicellulose is an unwanted component in the production of rayon fiber because it can interfere negatively with the production process and the quality of the rayon product.
The steeping stage produces large amounts of caustic waste containing hemicellulose, called as steeping lye. To prevent hemicellulose contamination in the rayon process, several studies such as the use of membranes for separation, heat and chemical treatment appear to be less efficient in terms of time, cost and handling. Steeping lye cannot be completely reused in a rayon or dissolving pulp industry, so it must be disposed of in the WWTP, while it still contains a very large volume of caustic.
Integrated pulp-paper-viscose industry in Kerinci, PT RAPP took the initiative to utilize steeping lye as a substitute for caustic in the extractive-oxidative (EOP) stage of the kraft pulp bleaching process. Steeping lye is used directly into the EOP reactor without being processed first. Unlike dissolving pulp, kraft pulp can tolerate a higher hemicellulose content. One of the hemicellulose contents, xylan, which is expected to have a positive impact on the physical and chemical properties of the pulp due to the increased tensile strength which is beneficial for the quality of the pulp-paper. However, xylan also could reduce bleachability, which results in increased consumption of ClO2 as a bleaching agent.
To analyze the impact of steeping lye on the physical and chemical properties of the pulp, the alkali charge in the EOP reactor was given ratio of caustic: steeping lye 100:0, 50:50 and 0:100 and also variations of the charge were 8, 10 and 12 kg/ton pulp. The bleaching stage on a lab scale uses an EOP reactor and a water bath for stage D1 using process parameters according to actual operational conditions. All the physical and chemical properties of the pulp, which are related to the quality of kraft pulp products, were tested according to the standards used at PT RAPP.
Keywords: Steeping lye; hemicellulose; xylan; dissolving pulp; kraft pulp bleaching