## PEMANFAATAN LIGNIN KRAFT DARI LINDI HITAM SEBAGAI PEREKAT KAYU KOMPOSIT
Adi Santoso*
*Peneliti Puslitbang Hasil Hutan Bogor E-mail: Adisant04@Yahoo.com

## ABSTRACT
Utilization of Kraft Lignin from black liquor as adhesives in the wood composite.
The  lignin  in  the  sulphate black  liquor  (known as  kraft lignin)  has  a  strong affinity  when  being  reacted with  formaldehyde  to  form  lignin  formaldehyde  adhesives.  To  increase  the  bonding  strength,  the  lignin  is  co- polymerized  with  phenol  or  resorcinol  to  form  lignin  phenol  formaldehyde  or  lignin  resorcinol  formaldehyde resins.  The  resins  can  be  applied  in  of  reconstituted  wood  products  manufacturing  such  as  plywood,  finger- jointed  wood  assembly  and  glue  laminated  lumber.  The  research  result  show ed that  each  type  of  lignin  based adhesives  ha d specific  characters  which  met  Indonesian  standard.  The  test  result  on  plywood  which  glued  by lignin formaldehyde (LF) and lignin phenol formaldehyde (LPF) indicated that bonding strength of the products were  8.0-27.0  kg/cm 2 ,  for  a  while  on  laminated  wood  which  glued  by  lignin  resorcinol  formaldehyde  (LRF) indicated  that  bonding  strength  of  the  products  were  36.9-88.0  kg/cm 2 ,  modulus  of  rupture  and  modulus  of elasticity  was  372-637kg/cm 2 and 47,164-60,237  kg/cm 2 ,  respectively.  The  formaldehyde  emissions  were  about 0.05-0.14  mg/L.  The  efficiency  of  lignin  based  adhesives  on  finger  joint  application  reach  at  35.4-73.6%. Therefore, the synthesis of lignin based adhesives, an unique wood adhesive with good resin characteristics and met bonding strength and formaldehyde emission requirement as stated in Japanese standard.
Keywords : Kraft lignin, composite wood, adhesives

## ABSTRAK
Lignin  dalam  lindi  hitam  (dikenal  sebagai  lignin  kraft)  memiliki  afinitas  yang  kuat  bila  direaksikan dengan  formaldehida  membentuk  perekat  lignin  formaldehida.  Guna  meningkatkan  daya  rekatnya,  lignin dikopolimerisasi  dengan  phenol atau  resorsinol  sehingga  terbentuk  resin  lignin phenol  formaldehida  atau  lignin resorsinol  formaldehida.  Resin  tersebut  dapat  diaplikasikan  dalam  pembuatan  produk  kayu  rekonstitusi  seperti kayu lapis, papan sambung dan  kayu lamina. Hasil penelitian menunjukkan bahwa setiap jenis perekat berbasis lignin  memiliki  karakter  yang  spesifik  yang  memenuhi persyaratan  standar  Indonesia.  Hasil  pengujian  terhadap kayu  lapis  yang  direkat  dengan  lignin  formaldehida  (LF)  dan  lignin  phenol  formaldehida  (LPF)  menunjukkan bahwa  keteguhan  rekat  produk  tersebut  berkisar  antara  8,0-27,0  kg/cm 2 ,  sementara  untuk  kayu  lamina  yang direkat dengan lignin resorsinol formaldehida (LRF) berkisar antara 36,9-88,0 kg/cm 2 , dengan modulus of rupture dan modulus of elasticity berturut-turut sekitar 372 - 637kg/cm 2 dan 47,164 - 60,237 kg/cm 2 . Emisi formaldehida produk berkisar antara 0,05-0,14 mg/L. Efisiensi perekat berbasis lignin pada aplikasi papan sambung mencapai 35,4 - 73,6%. Produk yang menggunakan perekat berbasis lignin ini memenuhi persyaratan Jepang.
Kata kunci : Lignin Kraft, kayu majemuk, perekat

## PENDAHULUAN
Di  Indonesia  sampai  dengan  tahun 2005  diprediksi  terdapat  32  pabrik  pulp yang  ada  di  Indonesia  dengan  kapasitas produksi pulp sampai dengan mencapai 7,6 juta  ton  (Ahmad  2001).  Berdasarkan  studi di lapangan diketahui bahwa dari produksi 250 ton pulp per hari, diperoleh lindi hitam sebanyak 120 ton per hari atau 43.800 ton per tahun (48%) (Santoso 2003). Banyaknya lignin yang bisa diperoleh dari lindi  hitam  adalah  sekitar  18  -  47%  (b/b) (Rudatin  1989,  Lewis  dan  Lantzy  1985), dan  bila  dihitung  lebih  lanjut,  maka  dari 7,6  juta  ton  pulp  itu  bisa  diperoleh  lindi hitam  kira  –  kira  3,6  juta  ton,  dengan perolehan lignin sekitar  0,65-1,7 juta ton.
Isolat  lignin  dari  lindi  hitam, memiliki  tiga  gugus  fungsi,  yaitu  gugus karbonil,  hidroksifenolik,  dan  hidroksil-
benzilik.  Menurut  Sjöström  (1995),  di antara  ketiga    gugus  fungsi  tersebut  gugus hidroksifenolik  berperan  penting  dalam reaksi  yang  menggunakan  katalis  alkali terutama dalam pemanfaatan lignin sebagai bahan  baku  perekat  untuk  kayu  lapis melalui  reaksi  hidroksimetilasi  (Pizzi 1983,  Gillespie  1985,  dan  Santoso et  al . 1995) maupun kopolimerisasi dengan fenol (Santoso et al. , 2001).
Dalam hal aplikasinya sebagai perekat,  resin  lignin  resorsinol  formal- dehida  dapat  berikatan  secara  spesifik dengan  kayu  karena  resin  tersebut  bersifat polar,  yang  dicirikan  antara  lain  oleh adanya  gugus  hidroksil (OH)  dan  karbonil (CO) (Wake dalam Garrat, 1964). Di lain pihak  salah  satu  komponen  kayu  adalah selulosa,  yang  mengandung  gugus  hidrok- sil  dan  karbonil  sehingga  bersifat  polar. Berdasarkan  keserupaan  sifat  tersebut, Pizzi (1983) mengemukakan bahwa perekat bereaksi dengan selulosa membentuk ikatan yang kuat.
Tulisan  ini  mengemukakan  tentang aplikasi  lignin  teknis  yang  diperoleh  dari lindi  hitam  sisa  pemasakan  di  pabrik  pulp untuk perekat kayu, yang diharapkan dapat dijadikan  alternative  dan  mengurangi kebergantungan  akan  perekat  impor  untuk industri  pengolahan  kayu  yang  ramah lingkungan.

## BAHAN DAN METODE

## Bahan dan Alat
Bahan  yang  dipakai  dalam  pene- litian ini adalah lindi hitam kraft cair yang berasal  dari  pabrik  kertas  PT  Bekasi Teguh-Bekasi dengan bahan baku campur- an  serpih  kayu  sengon  ( Paraserianthes falcataria (L) Nielsen) dan manii ( Maesopsis  eminii Engl.)  dengan  nisbah bobot  60:40,  berbentuk  cairan  kental, berwarna  cokelat  kehitaman,  dan  berbau khas  senyawa  sulfur.  Bahan  kimi  antara lain  terdiri  atas H 2 SO 4 2N,  NaOH  0,1N, phenol, resorsinol, dan formaldehida

## Pembuatan Perekat Lignin
Lignin  dari  lindi  hitam  diisolasi dengan cara pengendapan berulang (represipitasi),  yaitu  mengendapkan  lindi hitam dengan larutan H 2 SO 4 2N, kemudian disaring.  Endapan  lignin  yang  terbentuk kemudian  dilarutkan  dengan  NaOH  0,1N dan  disaring.  Filtrat  diendapkan  kembali dengan  larutan  H 2 SO 4 2N  dan  disaring lagi. Hasil yang didapat kemudian dikeringkan pada suhu 50-60 o C (Kim et al . 1987).
Lignin  direaksikan  dengan  reaktan yang diperlukan seperti  phenol, resorsinol, dan  formaldehida  pada  perbandingan  mol tertentu.  Untuk  perekat  kayu  lapis,  dibuat perekat  lignin  formaldehida  (LF)  dengan nisbah  mol  L:F=  1:2  dan  lignin  phenol formaldehida  (LPF)  dengan  nisbah  mol L:P:F  =  1:0,5:2,  sementara  untuk  papan sambung  dibuat  dengan  perekat  lignin pada  nisbah  mol  L:R:F  =  1:0,5:2.  Sifat fisikokoimia perekat berbasis lignin tersebut  selanjutnya  diuji  meliputi  pH, kadar  padatan,  bobot  jenis  dan  kekentalan (SNI 1998).

## Pembuatan kayu komposit
Kayu  lapis  dibuat  dari  jenis  kayu tusam  ( Pinus  merkusii )  dengan  ukuran  30 cm  x  30  cm  x  4.5  mm,  menggunakan perekat  LF  dan  LPF,  dan  dikempa  pada suhu 135 o C selama 15 menit.
Kayu  lamina  dibuat  dari  tiga  jenis kayu  yaitu  manii  ( Maesopsis  eminii ),  jati ( Tectona  grandis ),  dan  kempas  ( Koom- passia malaccensis ) dengan ukuran masing-masing 50 x 2 x 5 cm. Setiap jenis kayu lamina tersebut menggunakan perekat LRF dan dikempa pada suhu kamar.
Perekat  LRF  ini  juga  diaplikasikan pada  pembuatan  papan  sambung  dengan kempa  dingin  pada  lima  jenis  kayu,  yaitu Waru  ( Hibiscus  titiaccus ),  Bunyo  ( Trioma malaccensis ),  Gambir  (T rigono  pleura malayana ),  Tempeas  ( Teymanniodendron sympliciodes ),  dan  Rasamala    ( Altingia excelsa ). Kualitas rekat dan efisiensi penyambungan  dari  setiap  produk  di  atas diuji  dengan  mengacu  kepada  SNI  (2000)
(untuk papan sambung dan kayu lapis) dan JAS (2003) (untuk kayu lamina).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakter  perekat  berbasis  lignin tercantum  pada  Tabel  1.  Secara  umum, semua  jenis  perekat  lignin  yang  dibuat memenuhi  persyaratan  SNI  untuk  perekat berbasis fenolik (SNI 1998).

## Kayu lapis dan kayu lamin
Keteguhan  rekat  dari  setiap  jenis produk disajikan pada Tabel 2 dan Tabel 3. Nilai  keteguhan  rekat  kayu  lapis  yang menggunakan  perekat  LF,  LPF  dan  LRF semuanya  memenuhi  persyaratan  SNI untuk  tipe  eksterior,  karena  nilainya  >  8 kg/cm 2 .  Sementara  aplikasi  perekat  LRF (1-3)  pada  tiga  jenis  kayu  lamina  masing- masing  jenis  kayu  manii,  jati  dan  kempas menghasilkan  keteguhan  rekat  yang  lebih tinggi dibandingkan dengan produk serupa yang  menggunakan  perekat  komersial seperti  phenol-,  resorsinol,  serta  phenol resorsinol  formaldehida,  seperti  Aerodux 500,  Cony  Bond  KR  15Y  and  PA  302. Keteguhan  rekat  kayu  lamina  hasil penelitian  ini  juga  sebanding  dengan  hasil penelitian  dari    Tahir et  al. (1988), Karnasudirdja  (1989),  dan  Sadiyo  (1989) Masa  kempa  6  –  12  jam  menghasilkan modulus  of  elasticity (MOE)  dan modulus of  rupture (MOR)  lebih  tinggi  dibanding kayu  utuhnya,  namun  masa  kempa  selama 3 jam lebih rendah.  Nilai MOR dan MOE lebih  besar  dibandingkan  hasil  penelitian Sadiyo (1989). Hasil tersebut
menunjukkan  bahwa  formula  LRF  cocok untuk penggunaan kayu lamina.

## Papan Sambung
Lignin  resorsinol  formaldehida (LRF)  diaplikasikan  pula  pada  papan sambung. Hasil penelitian terhadap 5 jenis kayu  untuk  papan  sambung  yang  direkat dengan LRF mencapai efisiensi sambungan antara 35.4-73.6 % (Tabel 4).
Produk  perekatan  yang  menggu- nakan  perekat  LRF  yang  dihasilkan  dalam penelitian ini ergolong tipe eksterior, yang
ramah  lingkungan  karena  emisi  formal- dehidanya  di  bawah  ketentuan  maksimum yang  diperkenankan  standar    Amerika (NPA, 1983) (0,3 mg/L) dan Jepang (JAS, 2003) (0,3 – 4,2 mg/L).
Berdasarkan  hasil  perhitungan,  jika dibandingkan  dengan  perekat  komer-sial seperti  phenol  formaldehida  (PF),  perekat berbasis  lignin  ini  lebih  murah.  Untuk meproduksi  perekat  PF  diperlukan  bahan baku  seperti  phenol  sebanyak  45%  dan formaldehida  27%  dari  total  komponen- nya,  sementara  untuk  membuat  perekat PRF  diperlukan  phenol  sebanyak  27%, resorsinol  19%  dan  formaldehida  35%, namun untuk memproduksi perekat berbasis  lignin  seperti  lignin  resorsinol formaldehida  (LRF)  hanya  diperlukan lignin  sebanyak  20%,  resorsinol  8%  dan formaldehida 13%.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Setiap jenis  perekat  liginin  memiliki karakter  tersendiri  yang  masing-masing memenuhi  persyaratan  standar  Indonesia. Hasil  pengujian  terhadap  kayu  lapis  yang direkat  dengan  lignin  formaldehiyda  dan lignin  phenol  formaldehida  menunjukkan bahwa  keteguhan  rekat  produk  tersebut berkisar  antara  8,02  -  26,96  kg/cm 2 , sementara untuk kayu lamina yang direkat dengan  lignin  resorsinol  formaldehida berkisar  antara  36,86  -  88,00  kg/cm 2 , modulus  of  rupture dan modulus  of elasticity 371,66  -  637,45  kg/cm 2 dan 47.164,38-60.236,71 kg/cm 2 . Emisi
formaldehidanya  berkisar  antara  0,05  - 0,14  mg/L.  Efisiensi  sambungan  dari perekat  berbasis  lignin  untuk  aplikasi papan sambung mencapai 35,4 - 73,6%. Perekat  sintetis  berbasis  lignin merupakan  perekat  prospektif,  yang  unik dengan karakteristik resinnya yang
memenuhi  keteguhan  rekat  dan  emisi formaldehida  standar  Jepang.  Produk perekatan  yang  menggunakan  perekat berbasis  lignin  ini  selain  berkualitas eksterior, juga ramah lingkungan dan lebih ekonomis  dibandingkasn  dengan  perekat phenol  formaldehida,  resorsinol  formal- dehida, dan phenol resorsinol formaldehida.
Tabel 1. Ikhtisar Karakteristik Perekat Berbasis Lignin
No. Sifat Jenis perekat lignin Standar PF (SNI, 1998) PRF (Aczonobe, 2003) LF LPF LRF (1) LRF (2) 1. Visual L, RB L, RB L, RB L, RB L, RB L, RB 2 Specific gravity 1,12 1,06 1,14 1,16 >1,0 1,15 3. Solid  content, (%) 42 54 50,28 52,78 40,0 – 45,00 57,03 4. Viscosity (Poise) 1,4 2,4 1,8 1,2 1,3 – 3,0 3,4 5. Acidity (pH) 8,1 8,5 10,75 9,85 10,0 – 13,01 8,0 Keteranngan :  LF =   lignin formaldehida, LPF = lignin phenol formaldehida LRF (1)  =    lignin  resorcinol  formaldehida  untuk  kau  lapis,  L  RB  =  Cair, merah kecokelatan
LRF (2)   =   lignin resorcinol formaldehida untuk kayu lamina
Tabel  2.    Kualitas  Rekat  Produk  Kayu  Komposit  yang  Menggunakan  Perekat  Berbasis
Lignin Jenis perekat lignin Produk Keteguhan rekat  (kg/cm 2 ) Emisi formaldehida (mg/L) Uji kering Uji basah Lignin formaldehida Kayu lapis* - 8.88 – 26.96 - Lignin phenol formaldehida Kayu lapis ** - 10.07 – 19.25 - Lignin  Resorcinol formaldehida Kayu lapis *** - 8.02 – 9.05 0.02 – 0.05 Lignin  Resorsinol formaldehida (1) Kayu lamina a 76.64 – 79.02 36.86 – 44.64 0.002 – 0.140 Lignin  Resorsinol formaldehida (2) Kayu lamina b 66.56 – 72.00 42.40 – 45.73 - Lignin  Resorsinol formaldehida (3) Kayu lamina c 69.12–88.00 43.17 – 45.49 0.010 – 0.014

## Keterangan:
*  kempa panas (135 0 C), 3 menit, jenis kayu tusam dengan ekstender ; -  tak ada data ** kempa panas (135 0 C), 3 menit, jenis kayu tusam tanpa ekstender
***   kempa dingin (suhu kamar), 24 jam, jenis kayu tusam tanpa ekstender a kempa dingin, 3  jam, , jenis kayu manii; b kempa dingin,  4 jam jenis kayu jati c kempa dingin,  8 jam, jenis kayu kempas
Tabel 3. Ikhtisar Nilai  MOE dan MOR dari Kayu Lamina Manii Berperekat LRF
Masa kempa (jam) MOE (kg/cm 2 ) MOR (kg/cm 2 ) Kayu lamina Kayu utuh Kayu lamina Kayu utuh 3 47.164,38 56.387,72 371,66 462,57 6 68.540,24 476,95 12 60.236,71 637,45
Tabel 4. Ikhtisar Ffisiensi Sambungan pada Lima Jenis Papan Sambung
No. Jenis kayu Bobot jenis MOR (kg/cm 2 ) MOE (kg/cm 2 ) Efisiensi sambungan (%) 1. Waru 0,40 501 65.869 60,3 2. Bunyo 0,47 470 151.692 66,6 3. Gambir 0,58 400 74.261 40,5 4. Tempeas 0,76 399 146.417 73,6 5. Rasamala 0,77 404 91.502 35,4

## DAFTAR PUSTAKA
Achmadi  S  S.  1990.  Kimia  Kayu. Depdikbud. Dirjen Pendidikan Tinggi.  Bogor:  PAU  Ilmu  Hayat, IPB. Akzonobel. 2001. Synteko Phenol- Resorcinol  Adhesive  1711  with Hardeners  2620,  2622,  2623. Jakarta: Casco Adhesive. Gardner  D  J  dan  R  L  Anido.  2002. Adhesion  Between  Wood  and Fiber Reinforced Polymers: Bonding Issues. http: // WWW.umaine.edu./  adhesion  / gardner/ 5502002 / wood-frp % 20 adhesion.pdf.  Diakses  8  Januari,
2003.
Japanese  Agricultural  Standard  (JAS). 2003. Japanese Agricultural Standard  for  Glued  Laminated Timber.  Notification  No.  234 February 27,2003. Tokyo: JPIC.
Karnasudirdja  S.  1989.  Prospek  Kayu Indonesia  sebagai  Bahan  Baku
Industri  Kayu  Lamina.  Makalah pada  Seminar  Glue  Laminated Timber  (Glulam),  15  Juni  1989, Departemen Kehutanan RI. Jakarta. Kim,  H.,  M.  K.  Hill  and  A.  L.  Friche. 1987.  Preparation  of  Kraft  Lignin from Black Liquor. Tappi Journal,
December 1987 : 112.
National Particleboard Association (NPA). 1983. Small Scale Test Method for Determining  Formaldehyde  from Wood Product, Two hours Desicator Test. Maryland. Pizzi A. 1983. Wood Adhesives: Chemistry  and  Technology.  New York: Marcel Dekker. Pizzi A. 1994. Advanced Wood Adhesives Technology.  New  York:  Marcel
Dekker.
Sadiyo, S. 1989. Pengaruh kombinasi jenis kayu  dan  jenis  perekat  terhadap sifat  fisis  dan  mekanis  panel diagonal  lambung  kapal.  Fakultas
Pascasarjana, IPB – Bogor. Thesis.
(Tidak diterbitkan).
Santoso A. 2003. Sintesis dan karakterisasi resin lignin resorsinol formaldehida  untuk  perekat  kayu lamina. Fakultas Pascasarjana- Institut  Pertanian  Bogor.  Disertasi (tidak diterbitkan). Standar  Nasional  Indonesia  (SNI).  1998. Kumpulan  SNI  Perekat.  Jakarta: Badan Standardisasi Nasional. Tahir  P  Md,  M  H  Sahri,  Z  Ashari.  1998. Gluability  of  Less  Used  and  Fast Growing Tropical Plantation Hardwood Species. Selangor: Faculty  of  Forestry  University Pertanian Malaysia.