Pemrograman Komputer untuk Kajian Siklus Hidup Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit
PEMROGRAMAN KOMPUTER UNTUK KAJIAN
SIKLUS HIDUP BIODIESEL DARI MINYAK KELAPA SAWIT
WELL COUNTRYSON
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
2
3
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pemrograman
Komputer untuk Kajian Siklus Hidup Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit adalah
benar karya saya dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2014
Well Countryson
F14100111
4
ABSTRAK
WELL COUNTRYSON. Pemrograman Komputer untuk Kajian Siklus Hidup
Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit. Dibimbing oleh ARMANSYAH H
TAMBUNAN.
Saat ini teknologi produksi minyak dari tanaman sebagai salah satu sumber
energi terbarukan sudah mulai dikembangkan. Kelapa sawit merupakan salah satu
sumber tanaman yang dapat menghasilkan minyak yang dapat diolah menjadi
biodiesel sebagai bahan bakar. Biodiesel merupakan bahan bakar alami (biofuel)
yang saat ini mulai dikembangkan di Indonesia. Penggunaan biodiesel sebagai
bahan bakar alami semakin meningkat, hal ini disebabkan oleh semakin besarnya
pengaruh penggunaan bahan bakar fosil terhadap kerusakan lingkungan alam.
Saat ini pertimbangan lingkungan menjadi isu yang paling penting dalam proses
produksi bahan bakar fosil maupun bahan bakar alami khususnya biodiesel. Oleh
karenanya perlu dilakukan pengkajian secara khusus terhadap siklus hidup
produksi biodiesel untuk mengetahui dampak produksinya terhadap lingkungan
alam. Proses pengkajian ini dilakukan dengan menggunakan metode Life Cycle
Assessment (LCA). LCA bertujuan mengukur dampak lingkungan dari suatu
produk secara menyeluruh dalam rangka mengidentifikasi peluang
pengembangannya. Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat program
komputer kajian siklus hidup biodiesel dari minyak kelapa sawit yang didasari
dengan metode Life Cycle Assessment dengan menggunakan basis data yang ada
di Indonesia.
Kata kunci: biodiesel, kelapa sawit, life cycle assessment, pemrograman,
lingkungan
ABSTRACT
WELL COUNTRYSON. Computer programming for Life Cycle Assessment of
Biodiesel from Palm Oil. Supervised by ARMANSYAH H TAMBUNAN.
Currently, technology of oil production from plant as one of renewable
energy resource has been started. Oil palm is one of plant resource that produce
crude palm oil that can be processed into biodiesel as fuel. Biodiesel is a biofuel
that currently produced in Indonesia. The increasing of biodiesel use as biofuel
caused by the effect of using fossil fuel that damage a natural environment.
Currently, environmental considerations become the most important issue in the
fossil fuel and biofuel production process, especially for biodiesel. The
assessment needs to be specifically implemented to the life cycle of biodiesel
production to know the impact of the production on the natural environment. The
assessment process is performed using the Life Cycle Assessment method. LCA is
aim to calculate the overall impact assessment of one product in order to identify
the development opportunities. This research is aim to build the computer
program for Life Cycle Assessement of biodiesel from palm oil with database in
Indonesia.
Keywords: biodiesel, palm oil, life cycle assessment, programming, environment
5
PEMROGRAMAN KOMPUTER UNTUK KAJIAN SIKLUS
HIDUP BIODIESEL DARI MINYAK KELAPA SAWIT
WELL COUNTRYSON
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
6
7
Judul Skripsi : Pemrograman Komputer untuk Kajian Siklus Hidup Biodiesel dari
Minyak Kelapa Sawit
Nama
: Well Countryson
NIM
: F14100111
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Armansyah H. Tambunan
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, M. Eng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
8
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Keberhasilan yang
penulis dapatkan merupakan suatu anugerah terbesar yang telah diberikan olehNya sampai saat ini. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak
bulan Maret 2014 ini ialah penghitungan dampak emisi terhadap lingkungan,
dengan judul Pemrograman Komputer untuk Kajian Siklus Hidup Biodiesel dari
Minyak Kelapa Sawit.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof. Dr. Ir. Armansyah H.
Tambunan, M. Agr selaku pembimbing yang telah banyak memberi saran dan
juga masukan. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Edy
Hartulistiyoso, M.Sc dan Dr. Liyantono, S. TP, M. Agr sebagai dosen penguji. Di
samping itu, penghargaan penulis sampaikan sebesar-besarnya kepada Lamdor L.
Tobing dan Rosmalina Sihaloho selaku kedua orang tua yang selalu memberikan
dukungan, doa, kasih sayangnya kepada penulis selama proses perkuliahan dan
penelitian di kampus ini. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada temanteman seperjuangan angkatan 47, 48, 49, dan 50 di dalam komunitas gereja
(Helena APH, Ovie, Devi, Karina, Putri, Utet, Mastha, Versi, Aftian, Andreas,
Gloria, Iin, Bryani, dll), kontrakan (Andreas, Yuda, Billy, Edy), laboratorium
(Haga, Sigit, Ilham, Bang Agus, Bang Christian, Bang Raju, Bang Irfan, Kak Sari,
Pak Ali, Pak John, Bu Inge, Bu Rosmeika, Pak Kiman, Danu, Mas Firman),
komisi literatur, PMK, dan departemen atas segala dukungan moral, doa, dan
semangatnya yang selalu diberikan kepada penulis.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi para pembacanya. Terima kasih.
Tuhan Memberkati.
Bogor, Agustus 2014
Well Countryson
9
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
ix
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
3
Kelapa Sawit
3
Life Cycle Assessment (LCA)
3
METODE
7
Tempat dan Waktu Penelitian
7
Alat dan Bahan
7
Metode Penelitian
8
HASIL DAN PEMBAHASAN
10
Perancangan Diagram Alur Proses Produksi Biodiesel
10
Perancangan Sistem Pangkalan Data
13
Program Kajian Siklus Hidup
20
Pengujian Kinerja Program
26
SIMPULAN DAN SARAN
33
Simpulan
33
Saran
33
DAFTAR PUSTAKA
33
LAMPIRAN
32
RIWAYAT HIDUP
61
10
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Tahapan proses produksi biodiesel
Faktor karakterisasi gas emisi efek rumah kaca
Nilai kalor energi yang digunakan sebagai data masukan
Tabulasi database untuk jenis lahan
Tabulasi database untuk materi
Tabulasi database untuk energi
Tabulasi database untuk alat transportasi
Tabel-tabel tahapan proses input data pada menu LCA
Tabulasi database untuk tahap land use change
Tabulasi database untuk tahap pengolahan lahan (materi)
Tabulasi database untuk tahap pengolahan lahan (energi)
Tabulasi database untuk tahap transportasi di lapangan
Input materi dan energi dalam pengujian kinerja program
Input Luas lahan TBS, CPO, dan biodiesel dalam pengujian kinerja
program
Perbandingan hasil perhitungan total emisi CO2eq
Input data 1 simulasi program
Input data 2 simulasi program
Total emisi CO2eq pada simulasi program
Total konsumsi energi pada simulasi program
10
12
12
15
15
15
16
17
17
18
18
19
27
28
29
30
30
32
32
DAFTAR GAMBAR
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
Tahapan-tahapan Life Cycle Assessment dalam ISO 14040-14043
Diagram alur pelaksanaan penelitian
Flowchart Algoritma Program Kajian Siklus Hidup Biodiesel
Tampilan Awal Program Kajian Siklus Hidup
Tampilan data masukan 1 pada program
Tampilan data masukan 2 pada land use change
Tampilan data masukan 2 pada pengolahan lahan
Tampilan data masukan 2 pada transportasi di lapangan
Tampilan hasil pada land use change
Tampilan hasil pada pengolahan lahan
Tampilan hasil pada transportasi di lapangan
Tampilan hasil jumlah emisi CO2eq pada setiap tahapan proses
Tampilan hasil total emisi CO2eq dan konsumsi energi
Tampilan grafik hasil emisi pada land use change
Tampilan grafik hasil emisi pada pengolahan lahan
Tampilan grafik hasil emisi pada transportasi di lapangan
Tampilan grafik hasil emisi dan konsumsi energi pada setiap tahapan
Tampilan grafik total emisi dan konsumsi energi
Total emisi CO2eq dari program kajian siklus hidup
Total emisi CO2eq dari program MiLCA
Grafik perbandingan emisi CO2eq dan konsumsi energi
4
9
14
20
21
21
22
22
23
23
23
24
24
25
25
25
26
26
28
28
31
11
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Diagram Alur Proses Kajian Siklus Hidup Produksi Biodiesel
Data masukan jenis-jenis lahan yang terdapat pada land use change
Data-data masukan pada bagian materi
Data-data masukan pada bagian energi
Data-data masukan pada bagian alat transportasi
Rancangan tabulasi untuk tahapan proses pada menu LCA
Relasi antara tabel tahapan proses (energi)
Relasi antara tabel tahapan proses (materi)
Relasi antara tabel tahapan proses (alat transportasi)
Relasi tabel tahapan proses (jenis lahan)
View hasil perhitungan total emisi CO2eq
View hasil perhitungan konsumsi energi
Query pada view Total_CO2_OK (total emisi CO2eq)
Query pada view Total_KonsumsiEnergi_OK (konsumsi energi)
Diagram Alur Proses Pengujian pada MiLCA
35
36
37
40
41
41
48
49
50
51
52
53
54
56
57
12
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kebutuhan manusia akan energi semakin meningkat khususnya pada bahan
bakar fosil berupa minyak bumi. Hal ini mengakibatkan persediaan minyak dalam
perut bumi semakin berkurang. Seluruh dunia saat ini masih sangat bergantung
dengan energi berbasis fosil tersebut termasuk Indonesia. Indonesia saat ini masih
sangat bergatung pada energi berbasis fosil yang menyumbang lebih dari 90%
campuran energinya (termasuk minyak, gas dan batubara). Sumber pemakaian
bahan bakar fosil sebenarnya berefek negatif terhadap lingkungan karena
mempercepat terjadinya pemanasan global. Oleh karena itu teknologi produksi
minyak dari tanaman sebagai salah satu sumber energi terbarukan mulai
dikembangkan. Salah satu tanaman yang dapat menghasilkan minyak adalah
kelapa sawit dan minyak yang dihasilkan dari kelapa sawit tersebut dapat
dijadikan bahan bakar yang disebut dengan biodiesel.
Biodiesel adalah salah satu dari biofuel yang dikembangkan dan
digunakan di Indonesia dan dapat dihasilkan dari berbagai minyak tanaman
seperti minyak kelapa sawit, jarak pagar, kacang kedelai, dan lain-lain. Kelapa
sawit merupakan bahan utama pembuatan biodiesel di Indonesia. Produksi
minyak kelapa sawit Indonesia pada tahun 2009 mencapai sekitar 21.511 juta ton.
Kebutuhan domestik minyak kelapa sawit Indonesia untuk produksi minyak
goreng, oleokimia dan industri hilir lainnya sekitar 6.2 juta ton sementara sisanya
diekspor dalam bentuk minyak kelapa sawit curah (TAMSIDMSI 2010).
Saat ini pertimbangan lingkungan menjadi isu yang paling penting dalam
produksi biodiesel. Meskipun sumber energi ini dianggap sebagai karbon netral,
jalur produksinya dapat melepaskan berbagai gas yang berbahaya ke lingkungan
(Siregar 2013). Berbagai hal yang perlu dikaji dalam produksi minyak kelapa
sawit adalah prospek ekonominya, pengaruhnya terhadap lingkungan sosial
masyarakat, dan dampaknya terhadap lingkungan alam. Kajian dampak-dampak
tersebut dilakukan pada setiap tahapan produksi mulai dari awal munculnya
tanaman kelapa sawit sampai dengan habisnya minyak kelapa sawit tersebut
apabila dikonsumsi ataupun digunakan untuk hal yang lain. Kajian dampakdampak tersebut hanya dapat diketahui melalui jumlah energi yang diperlukan dan
emisi yang dihasilkan dari setiap tahapan proses produksi minyak kelapa sawit
tersebut. Semua proses pengkajian dan proses evaluasi ini dapat dilakukan dengan
menggunakan Life Cycle Assessment (LCA).
LCA merupakan suatu metodologi analisis lingkungan yang dapat
mengidentifikasi dan mengkuantifikasi potensi pengaruh-pengaruh lingkungan
dalam daur suatu produk, mulai dari bahan mentahnya, proses produksi,
penggunaan, hingga waste disposal (from cradle to grave). Life Cycle Assessment
bertujuan mengukur dampak lingkungan dari suatu produk secara menyeluruh
dalam rangka mengidentifikasi peluang pengembangannya (Capozucca et al
2009). LCA biasanya digunakan untuk menganalisis beberapa kategori efek ke
lingkungan, seperti gas rumah kaca dan kontribusinya ke pemanasan global. Nilai
emisi gas-gas rumah kaca seperti CO2, CH4, dan N2O dikonversi ke nilai emisi
CO2 berdasarkan nilai Global Warming Potensial (GWP) dalam assessment
report yang dikeluarkan Intergovernmental Panel on Climate Change (Foster et al
2
2007). LCA terdiri atas 4 tahap, tahap pertama merupakan pendefinisian tujuan
dan batasan LCA, tahap kedua adalah pembuatan Life Cycle Inventory (LCI),
tahap ketiga adalah evaluasi dampak lingkungannya dan tahap terakhir adalah
interpretasi hasil analisisnya (Ndong 2009). Semua tahapan ini akan sangat baik
jika dilakukan dengan bantuan perangkat lunak atau program komputer yang
dapat secara langsung menghitung nilai konsumsi penggunaan energi dan emisi
yang dihasilkan serta dapat memberikan hasil berupa dampak yang ditimbulkan
terhadap lingkungan dari daur produksi suatu produk.
Perumusan Masalah
Program komputer untuk membantu pelaksanaan LCA yang tersedia saat ini
masih sangat sedikit, sedangkan ketergantungan pelaksanaan LCA sangat
bergantung dengan basis data yang dimiliki oleh program tersebut. Saat ini
pelaksanaan LCA di Indonesia masih memanfaatkan program komputer yang
dibuat oleh negara lain dengan menggunakan basis data negara tersebut sehingga
proses perhitungan dan pengolahan data yang dihasilkan kurang sesuai dengan
apa yang diaplikasikan dan diperlukan di Indonesia.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah membuat program komputer pengkajian
siklus hidup pada produksi biodiesel dari minyak kelapa sawit dengan
menggunakan basis data yang ada di Indonesia.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah terciptanya program komputer pengkajian
siklus hidup yang dapat memberikan penilaian secara mendalam mengenai
dampak lingkungan dan konsumsi energi yang dihasilkan dari suatu proses
produksi biodiesel dari minyak kelapa sawit sehingga dapat diketahui dan
ditetapkan proses produksi biodiesel yang lebih baik ataupun lebih sedikit
pengaruhnya terhadap lingkungan yang sesuai dengan keadaan produksi biodiesel
di Indonesia.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk membuat program komputer pengkajian
siklus hidup biodiesel dari minyak kelapa sawit (from cradle to grave) dengan
menggunakan basis data yang ada di Indonesia. Pengkajian yang dilakukan adalah
penghitungan emisi terhadap lingkungan dan konsumsi energi yang dihasilkan
pada setiap tahapan proses produksi biodiesel. Dampak lingkungan yang dikaji
hanya berpusat pada Global Warming Potential (GWP) yang dinyatakan dengan
satuan kg CO2 ekuivalen dan merupakan gas rumah kaca utama penyebab
pemanasan global.
3
TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa Sawit
Kelapa sawit merupakan tumbuhan tropis yang tergolong dalam famili
Palmae dan berasal dari Afrika Barat. Penyebaran kelapa sawit di Indonesia
meliputi daerah Aceh, Pantai Timur Sumatera, Jawa, dan Sulawesi. Kelapa sawit
menjadi populer setelah revolusi industri pada akhir abad ke-19 yang
menyebabkan permintaan minyak nabati untuk bahan pangan dan industri sabun
menjadi tinggi. Kelapa sawit masuk ke Indonesia pada tahun 1848 sebagai
tanaman hias di Kebun Raya Bogor. Waktu tumbuh rata-rata tanaman kelapa
sawit adalah 20-25 tahun dan berbuah pada usia empat sampai enam tahun. Pada
usia tujuh sampai sepuluh tahun disebut periode matang, karena pada periode
tersebut kelapa sawit mulai menghasilkan tandan buah segar (TBS). Tanaman
kelapa sawit pada usia sebelas sampai dua puluh tahun mulai mengalami
penurunan produksi TBS dan terkadang mati pada usia 20-25 tahun namun
tanaman kelapa sawit yang berada diperkebunan bisa mencapai umur 100 tahun
(Sastrosayono 2006).
Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas perkebunan yang memiliki
prospek yang baik. Indonesia memiliki potensi lahan yang subur serta pasokan
tenaga kerja yang cukup untuk menjadikan kelapa sawit sebagai andalan
pertumbuhan ekonomi. Saat ini Indonesia dan Malaysia memasok 22% dari total
produksi minyak nabati dan lemak dunia. Kedua negara itu menguasai 85%
produksi minyak kelapa sawit mentah dengan volume mencapai 49% dari total
perdagangan minyak nabati dan lemak dunia (Chandra 2005).
Penelitian biodiesel dilakukan pada berbagai kondisi proses, jenis proses,
bahan baku, dan bahan pendukung. Bahan baku biodiesel yang diteliti semuanya
berasal dari produk sawit, seperti CPO (crude palm oil), RBDPO (refined
bleached deodorized palm oil), olein, stearin, dan PFAD (palm fatty acid
destilated) dalam berbagai kondisi dan kualitas. Bahan baku utama lainnya adalah
alkohol yaitu metanol dan etanol. Bahan pendukung yang digunakan meliputi
katalis asam, katalis basa atau tanpa katalis. Kondisi proses yang diteliti meliputi
variasi suhu, waktu, dan tekanan. Jenis proses yang dilakukan meliputi proses
batch dan kontinu. Pilot plant untuk proses batch memiliki kapasitas 1 ton/hari,
sedangkan untuk proses kontinu 30 liter/jam (Harpini et al 2006).
Life Cycle Assessment (LCA)
Life Cycle Assessment (LCA) adalah suatu metodologi analisis lingkungan
yang sebagaimana didefinisikan dalam perangkat ISO 14040-14044, dapat
mengidentifikasi dan mengkuantifikasi potensi pengaruh-pengaruh lingkungan
dalam daur suatu produk, mulai dari bahan mentahnya, proses produksi,
penggunaan, hingga waste disposal (from cradle to grave). Perkiraan dampak
lingkungan ini dapat dilakukan untuk skala global maupun lokal. Dengan LCA,
dapat ditentukan tahapan kunci dari suatu proses, dampak yang paling signifikan,
kontributor utama, dan metode ilmiah yang paling tepat untuk menkomparasi
berbagai alternatif produk atau proses, yang paling ramah lingkungan.
4
LCA biasanya digunakan untuk menganalisis beberapa kategori efek ke
lingkungan, seperti emisi gas rumah kaca dan kontribusinya ke pemanasan global.
Nilai emisi gas-gas rumah kaca seperti CO2, CH4 and N2O dikonversi ke nilai
emisi CO2 berdasarkan nilai Global Warming Potentials (GWP) dalam
assessment report yang dikeluarkan Intergovernmental Panel on Climate Change
(Forster et al 2007).
LCA terdiri atas 4 tahap. Tahap pertama adalah pendefinisian tujuan dan
batasan LCA. Penentuan cakupan LCA bertujuan memfokuskan studi dan
memperdalam analisis. Tahap ke-2 adalah pembuatan Life Cycle Inventory (LCI),
dimana variabel-variabel input-output energi, materi, dan kontaminan sistem
ditentukan nilainya dan hubungannya dibuat dalam skema. Tahap ke-3 adalah
evaluasi dampak lingkungannya, yaitu penentuan dampak spesifik apa yang
hendak dicari dan dianalisis. Tahap terakhir adalah interpretasi hasil analisisnya
(Ndong et al 2009).
Proses yang dikerjakan dan hasil dari suatu LCA sangat ditentukan oleh
objek dan jangkauan LCA tersebut (Azapagic 2006). Evaluasi from cradle to
grave pada kenyataannya sulit dilakukan dalam satu studi sehingga yang lebih
mungkin adalah memilih bagian dari proses keseluruhan, dari dan sampai mana
proses tersebut akan dievaluasi.
Gambar 1 Tahapan-tahapan Life Cycle Assessment dalam ISO 14040-14043
Evaluasi dampak lingkungan atau Life Cycle Impact Assessment (LCIA)
bertujuan untuk mengkonversi beban lingkungan yang dihitung di LCI menjadi
potensi dampak lingkungan berdasarkan kategori-kategori. Ada 3 tahap dalam
LCIA, yaitu :
1. pemilihan kategori dampak, indikator kategori dan modelnya
2. klasifikasi beban lingkungan ke dalam beberapa kategori dampak
lingkungan yang berpengaruh para kesehatan manusia, ekologi, dan
penurunan sumber daya alam
3. karakterisasi, dimana dilakukan kuantifikasi dari dampak yang telah
diidentifikasi.
5
Pada tahap terakhir LCA yaitu interpretasi, hasil pengolahan data dianalisis,
diambil kesimpulan, dijelaskan batasannya, dan kemudian dijadikan dasar
rekomendasi untuk evaluasi ulang sistem, pengembangan sistem, dan inovasi.
Ketergantungan LCA terhadap ketersediaan dan reliabilitas data mengharuskan
dilakukannya analisis sensitivitas. Analisis sensitivitas dapat mengidentifikasi
efek dari keragaman data, ketidakpastian, dan selisih data hasil akhir, dan
kemudian menentukan reliabilitas hasil akhir dari studi yang dilakukan.
Life Cycle Inventory (LCI)
Life Cycle Inventory (LCI) adalah tahapan dalam LCA yang mencakup
pengumpulan data beban lingkungan yang diperlukan untuk keperluan studi. LCI
secara rinci dijelaskan dan diatur dalam ISO 14041. Beban lingkungan yang
dimaksud adalah materi dan energi yang digunakan dalam sistem, emisi ke udara,
dan limbah cair maupun padat yang dilepaskan ke lingkungan. Sistem disini
didefinisikan sebagai suatu rangkaian operasi atau subproses yang secara materi
dan energi terhubung dan memiliki suatu fungsi yang jelas. Karakterisasi sistem
secara lebih detail dilakukan dengan membagi sistem tersebut ke dalam subsistem
yang saling terhubung. Hal ini sangat penting dalam proses kuantifikasi setiap
variabel data yang hendak dicari (Azapagic 2006).
Secara umum, kuantifikasi beban lingkungan dilakukan dengan cara
menghitung total nilai variabel-variabel beban yang diperoleh dari setiap
subsistemnya. Hal ini dinyatakan dalam Persamaan 1
∑
............................. (1)
dengan Bj adalah nilai beban total sistem, bj,i nilai variabel beban j dari subsistem
i, dan xi aliran massa atau energi yang berhubungan dengan subsistem i. Jika
sistem yang dikaji menghasilkan lebih dari satu output fungsional, beban
lingkungan dari sistem harus dialokasikan ke dalam keluaran-keluaran tersebut.
Sebagai contoh, emisi CH4 ternyata memberi dampak kepada beberapa hal seperti
kesehatan manusia, pemanasan global, dan pencemaran air. Banyak CH4 yang
menyebabkan tiap dampak tersebut harus dikuantifikasi dengan cara
pengalokasian jumlah CH4 dari total emisi CH4 sistem ke dalam tiap kategori
dampak berdasarkan nilai ekuivalennya. Misalnya, emisi 1 kg CH4 setara dengan
emisi 25 kg CO2 dalam hubungannya dengan pemanasan global.
Dampak-dampak lingkungan akibat emisi
a) Global warming potential, 100-year based (GWP100)
GWP100 menyatakan nilai potensi pemanasan global yang
disebabkan emisi, dalam jangka waktu 100 tahun. GWP100 dinyatakan
dalam satuan kg CO2 ekuivalen, yang merupakan gas rumah kaca
utama penyebab pemanasan global. Nilai ekuivalensinya dikeluarkan
secara berkala oleh International Panel on Climate Change (IPCC).
b) Environmental Load Unit (ELU)
Environmental Load Unit adalah satuan ukur yang menunjukkan
kuantitas beban lingkungan dalam hal kerugian yang ditimbulkannya
(Rockleigh 2001 dan Steen 1999). Nilai ekuivalensi ELU dari bahanbahan emisi dikeluarkan oleh Centre for Environmental Assessment of
Products and Material Systems Swedia dalam EPS-2000 (Steen, 1999).
c) Ozone Depletion Potential (ODP)
6
d)
e)
f)
g)
Potensi penurunan jumlah ozon di atmosfer akibat emisi dinyatakan
dalam kg CFC-11 ekuivalen. Nilai ekuivalensinya dikeluarkan oleh
World Meteorological Organization (CML 2010).
Toxicity Potential
Huijbregts (2000b) mendefinisikan toxicity potentials sebagai ukuran
kuantitatif dampak beracun (toxic) dari suatu kuantitas zat emisi
tertentu. Toxicity potential dibagi menjadi beberapa kategori
berdasarkan objek dampak beracunnya, yaitu human toxicity (manusia),
freshwater aquatic ecotoxicity (air tawar), marine aquatic ecotoxicity
(air laut), dan terrestrial ecotoxicity (daratan). Besar toxicity potential
dinyatakan dalam kg 1,4-dichlorobenzene ekuivalen.
Photochemical Oxidation
Photochemical oxidation adalah oksidasi yang disebabkan oleh radiasi
ultraviolet di atmosfer (United States Environmental Protection
Agency 1998). Oksidasi adalah proses pengikatan oksigen dengan
substansi lain secara kimia yang disertai pelepasan elektron oleh salah
satu atom. Photochemical oxidation menghasilkan radikal bebas
berupa hidroksil (OH-). Energi tinggi dari radiasi UV memecah ikatan
kimia air, menjadi OH- dan H+. Besarnya peningkatan photochemical
oxidation dinyatakan dalam satuan kg etilen ekuivalen.
Acidification
Acidification adalah proses alami yang digunakan untuk
menggambarkan hilangnya basis nutrisi (kalsium, magnesium dan
kalium) melalui proses pelepasan dan penggantian dengan unsur-unsur
asam (hidrogen dan alumunium). Pengasaman umumnya terkait
dengan polusi udara yang timbul dari anthropogenic yang berasal dari
sulfur (S) dan nitrogen (N) sebagai NOx atau amonia (APIS 2011).
Potensi acidification dinyatakan dalam satuan kg SO2 ekuivalen.
Eutrophication
Eutrophication adalah kenaikan jumlah spesies tertentu yang diikuti
penurunan jumlah spesies lain akibat adanya peningkatan senyawasenyawa nitrat dan fosfat. Eutrophication di perairan menyebabkan
terjadinya penurunan jumlah spesies air tertentu akibat meningkatnya
jumlah fitoplankton sehingga terjadi peningkatan persaingan untuk
memperoleh nutrisi dan kesulitan memperoleh oksigen (hipoksia).
Potensi eutrophication akibat emisi dinyatakan dalam satuan kg PO43ekuivalen.
7
METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan dari bulan Maret 2014 sampai dengan bulan Juli
2014 di Laboratorium Pindah Panas dan Massa, Departemen Teknik Mesin dan
Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan
Alat penelitian yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
1. Komputer desktop dengan spesifikasi sebagai berikut:
a. Processor Intel Core i5
b. Ram 8Gb
c. Hardisk 1000Gb
d. Graphic card intel 512MB
2. Sistem operasi Windows Seven Ultimate
3. Microsoft Office Excel 2010 dan Microsoft Office Word 2010
4. Microsoft Visual Basic 2010 Express
Visual BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code)
merupakan sebuah bahasa pemrograman yang dapat digunakan
untuk membuat suatu aplikasi dalam Microsoft Windows. Visual
BASIC menggunakan metode Graphical User Interface (GUI)
dalam pembuatan program aplikasi (project). Istilah visual
mengacu pada metode pembuatan tampilan program (interface)
atau objek pemrograman yang biasa dilakukan secara langsung
terlihat oleh programmer. Dalam Visual BASIC, pembuatan
program aplikasi harus dikerjakan dalam sebuah project. Sebuah
project dapat terdiri dari file project (.vbp), file form (.frm), file
data binary (.frx), modul class (.cls), modul standar (.bas), dan
file resource tunggal (.res). Bahasa yang digunakan adalah bahasa
BASIC yang sangat populer pada era sistem operasi DOS
(Pangestu 2009).
5. Microsoft SQL Server 2008.
Microsoft SQL Server 2008 digunakan untuk menyimpan
database yang berisi data-data kajian siklus hidup biodiesel dari
minyak kelapa sawit. Database ini akan dihubungkan pada
Microsoft Visual Basic 2010 Express.
6. MiLCA
MiLCA merupakan sebuah sistem pendukung kajian siklus hidup
(life cycle assessment) yang dibuat dan dikembangkan di Jepang.
MiLCA berfungsi untuk melakukan perhitungan dasar yang
dibutuhkan di dalam LCA, termasuk analisis inventori dan
perhitungan dampak (impact assessment). Konsep pengembangan
MiLCA ditetapkan dalam bentuk visualisasi dampak lingkungan
sepanjang siklus hidup produk pada suatu produk.
8
Metode Penelitian
Penelitian mengenai pembuatan program komputer pengolah data LCA ini
dilakukan dengan tahapan berupa perancangan diagram alur proses, perancangan
sistem pangkalan data, pengumpulan dan penyeleksian data dari penelitian
sebelumnya, pembuatan program dengan menggunakan Visual Basic 2010
Express, pengujian kinerja program dan perbaikan tampilan layout. Tahapan
penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Perancangan diagram alur proses
Perancangan diagram alur proses merupakan kegiatan pendefinisian
diagram aliran yang menggambarkan garis besar dari semua proses unit utama
(cradle to grave) yang dimodelkan termasuk hubungannya. Perancangan alur
proses ini sangat membantu dalam memahami dan menyelesaikan sebuah
sistem untuk mendeskripsikan sistem dengan menggunakan diagram alur
proses (Siregar 2013). Perancangan diagram alur proses akan meliputi
aktivitas-aktivitas seperti land use change, pengolahan lahan, pembibitan,
penanaman, pemupukan, proteksi, pemanenan, ekstraksi minyak kelapa sawit
menjadi CPO, dan produksi biodiesel.
2. Perancangan sistem pangkalan data
Perancangan sistem pangkalan data dilakukan dengan menentukan format
data standar yang akan digunakan untuk menentukan karakteristik data yang
dibutuhkan sebelum data tersebut dikumpulkan. Sistem pangkalan data yang
dibuat meliputi jenis aktivitas, input energi atau materi, jumlah (kuantitas),
satuan, faktor emisi, dan referensi.
3. Pengumpulan dan penyeleksian data
Data yang diperlukan dikumpulkan dari sumber-sumber yang telah
disebutkan sebelumnya. Data yang diperoleh kemudian diseleksi berdasarkan
reliability dan kesesuaiannya dengan topik. Variabel data yang sama namun
dengan nilai yang berbeda (dari sumber yang berbeda) akan dibandingkan dan
diseleksi berdasarkan pertimbangan-pertimbangan tertentu.
4. Pembuatan program pengolahan data
Program pengolahan data dibuat dengan menggunakan Visual Basic 2010
Express dengan beberapa tahapan sebagai berikut:
a. Pembuatan tampilan program sederhana (design layout)
Pembuatan tampilan program akan dibuat dengan menggunakan
fasilitas yang terdapat pada Visual Basic 2010 Express untuk
menggambarkan cara kerja program secara garis besar.
b. Pembuatan dan penulisan bahasa pemograman (coding)
Pembuatan dan penulisan bahasa pemograman (coding) dilakukan
untuk memberikan perintah, mengatur property, metode, event kepada
setiap komponen-komponen yang terdapat pada program agar
komponen tersebut dapat berjalan sesuai dengan fungsinya masingmasing. Perintah yang diberikan berupa proses perhitungan dengan
menggunakan rumus-rumus yang telah diperoleh dari penelitian
sebelumnya dan dari literatur. Semua pengerjaan ini dilakukan
langsung dengan menggunakan program Visual Basic 2010 Express.
5. Pengujian kinerja program pengolahan data
9
Pada tahap ini program diuji dengan cara memasukkan data-data (data
input) yang telah diperoleh dari tahap sebelumnya untuk dilakukan proses
analisis dan penghitungan. Hasil pengolahan data tersebut akan dibandingkan
dengan hasil kinerja dari program pengolah data LCA yang telah ada
sebelumnya seperti MiLCA (Jepang) agar dapat diketahui ketelitian yang
dapat dihasilkan oleh program yang telah dibuat.
6. Perbaikan tampilan layout program.
Pada tahap ini layout dari program akan diperbaharui dan dimodifikasi
dengan menggunakan fasilitas yang terdapat pada Visual Basic 2010 Express.
Tampilan layout yang menarik dapat memudahkan user (pengguna) dalam
mengoperasikan program ini.
Data produksi
biodiesel kelapa sawit
dari penelitian
sebelumnya
MULAI
Data literatur LCA
Mengumpulkan data
Menyeleksi data
Membuat program
pengolahan data LCA
Menguji program dengan
menginput data
Uji kinerja dengan program
pengolah data LCA yang
telah ada sebelumnya
Apakah hasil
pengolahan data
ekuivalen?
ya
Memperbaiki design layout
SELESAI
Gambar 2 Diagram alur pelaksanaan penelitian
Perbaikan Program
Komputer
tidak
10
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perancangan Diagram Alur Proses Produksi Biodiesel
Perancangan diagram alur proses program dilakukan secara bertahap mulai
dari land use change sampai dengan produksi biodiesel (Lampiran 1). Setiap
tahapan proses dari produksi biodiesel masing-masing memiliki input yang
berbeda-beda namun memiliki output yang sama yaitu beban lingkungan (Global
Warming Potential) dan konsumsi energi yang ditimbulkan dari setiap pemakaian
input yang diberikan. Berikut merupakan deskripsi keseluruhan tahap kajian
siklus hidup produksi biodiesel yang disajikan dalam Tabel 1.
Tabel 1 Tahapan proses produksi biodiesel
No.
Tahapan Proses
Masukan (Input)
Jenis lahan sebelum
diolah
1
Land Use Change
2
Pengolahan Lahan
Materi dan Energi
3
Pembibitan
Materi dan Energi
4
Penanaman
Materi dan Energi
5
Pemupukan
Materi dan Energi
6
Proteksi
Materi dan Energi
7
Pemanenan
Materi dan Energi
8
9
Transportasi di
Lapangan
Ekstraksi Minyak
Kelapa Sawit
Alat Transportasi
Materi dan Energi
10
Transportasi CPO
Alat Transportasi
11
Produksi Biodiesel
Materi dan Energi
a
Keluaran (Output)
- GWPa
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
Global Warming Potential (kg CO2eq / ton biodiesel)
Konsumsi Energi (kJ / ton biodiesel)
b
Tahapan Proses
Tahapan proses yang terdapat pada Tabel 1 ditentukan dengan melihat
proses produksi secara keseluruhan yang secara umum terjadi pada siklus hidup
produksi biodiesel mulai dari land use change sampai dengan tahap akhir yaitu
produksi biodiesel. Setiap tahapan proses ini memiliki fungsi dan kebutuhan
masukan yang berbeda-beda sehingga setiap tahapan proses ini tidak bisa
disatukan dengan tahapan proses yang lainnya. Berikut merupakan deskripsi dari
setiap tahapan yang terdapat pada siklus hidup produksi biodiesel:
11
Land use change merupakan tahap awal yang digunakan untuk
mengetahui jumlah emisi yang dihasilkan dari proses konversi lahan
dari lahan yang mungkin sebelumnya bukan merupakan perkebunan
kelapa sawit. Lahan-lahan tersebut dapat berupa hutan produksi,
hutan lindung, padang rumput, kebun karet, kebun kelapa, kebun
kakao, tanaman pangan, dan dapat juga lahan bukaan ulang dari
kebun kelapa sawit itu sendiri.
Pengolahan lahan merupakan kegiatan pengolahan yang bertujuan
untuk membuat lahan yang akan digunakan sesuai dengan kondisi
lahan yang diperlukan untuk budi daya kelapa sawit sehingga
diperlukan beberapa materi maupun energi dalam mendukung
kegiatan ini.
Pembibitan merupakan kegiatan yang bertujuan untuk
mempersiapkan bibit kelapa sawit siap tanam. Proses pembibitan ini
dipersiapkan selama satu tahun.
Penanaman merupakan kegiatan pemindahan bibit ke lahan kebun
untuk mendukung pertumbuhan tanaman yang lebih baik dengan
menggunakan media tanam yang lebih besar.
Pemupukan merupakan kegiatan pemberian pupuk terhadap tanaman
dengan cara menyebar pupuk di sekitar tanaman. Pemupukan
bertujuan untuk meningkatkan pertumbuhan vegetatif.
Proteksi merupakan kegiatan pemeliharaan tanaman yang dapat
meliputi proses pengendalian gulma, hama, penyakit, penyiraman,
dan beberapa proses yang telah dilakukan sebelumnya.
Pemanenan merupakan kegiatan pengambilan tandan buah segar
(TBS) yang merupakan produk yang dihasilkan secara langsung oleh
tanaman kelapa sawit setelah berumur 3-4 tahun.
Transportasi di lapangan merupakan cakupan keseluruhan proses
transportasi yang terjadi dari setiap tahapan proses sebelumnya
(pengolahan lahan, pembibitan, dan pemupukan). Kegiatan
transportasi ini menggunakan alat transportasi seperti truk, traktor,
dan minibus.
Ekstraksi minyak kelapa sawit merupakan kegiatan yang bertujuan
untuk memperoleh kandungan minyak yang terkandung di dalam
tandan buah segar dengan proses ekstraksi.
Transportasi CPO (crude palm oil) merupakan kegiatan pengiriman
produk hasil ekstraksi (CPO) dari pabrik pengolahan menuju tempat
pembuatan biodiesel.
Produksi biodiesel merupakan kegiatan untuk memproduksi
biodiesel dengan bahan baku CPO hasil olahan pabrik dan campuran
methanol.
Masukan (input)
Setiap tahapan proses memiliki data masukan (input) yang berbeda-beda.
Data-data yang menjadi masukan dalam tahapan proses siklus hidup produksi
biodiesel ini dapat berupa materi, energi, jenis lahan, dan alat transportasi. Data
masukan tersebut diperoleh dari penelitian-penelitian sebelumnya yang pernah
dilakukan di Indonesia maupun di negara lain. Beberapa data tambahan dari
12
software MiLCA juga dimasukkan untuk mendukung kelengkapan data yang
dimiliki.
Faktor emisi merupakan data yang paling penting dalam melakukan
penghitungan jumlah emisi yang dihasilkan dari setiap input yang diberikan. Oleh
karena itu dalam setiap data masukan materi, energi, jenis lahan, dan alat
transportasi haruslah memiliki faktor emisi yang tersedia untuk melakukan
penghitungan tersebut. Ketersediaan faktor emisi dalam suatu data masukan
menjadi faktor utama terhadap kelengkapan data yang dimiliki oleh program ini.
Faktor emisi yang diperlukan untuk penghitungan emisi adalah faktor emisi CO2,
CH4, dan N2O. Data masukan (input) yang sudah terkumpul dan terdapat pada
program ini dapat dilihat pada Lampiran 2,3,4, dan 5.
Keluaran (output)
Keluaran (output) yang dihasilkan dari setiap tahapan proses ini adalah
beban lingkungan dan konsumsi energi. Beban lingkungan yang timbul dari setiap
proses produksi biodiesel ini adalah emisi udara yang berpotensi terhadap
pemanasan global (efek rumah kaca) yang sering disebut dengan Global Warming
Potential 100year-based (GWP100). GWP100 menyatakan nilai potensi pemanasan
global yang disebabkan emisi dalam jangka waktu 100 tahun. GWP100 memiliki
satuan kg CO2 ekuivalen dan merupakan gas rumah kaca utama penyebab
pemanasan global. Gas-gas efek rumah kaca yang dihasilkan pada setiap
prosesnya yaitu gas CO2, CH4, dan N2O. Setiap gas emisi ini memiliki faktor
karakterisasi yang mengacu kepada gas emisi CO2eq (ekuivalen).
Tabel 2 Faktor karakterisasi gas emisi efek rumah kaca
Faktor karakterisasia
CO2 ekuivalen
1
21
310
Gas Emisi
CO2
CH4
N2O
a
IPCC 2007
Konsumsi energi merupakan keluaran (output) yang dihasilkan dari seluruh
tahapan proses siklus hidup produksi biodiesel, kecuali land use change karena di
tahap ini tidak ada masukan energi yang diberikan. Perhitungan konsumsi energi
diperoleh dari hasil penggunaan energi yang diperlukan untuk melakukan suatu
kegiatan tersebut. Besarnya konsumsi energi yang diperlukan bergantung kepada
jumlah energi (massa bahan bakar) yang dipakai dan nilai kalor yang dimiliki oleh
energi tersebut. Konsumsi energi dihitung dengan menggunakan persamaan 2 dan
nilai kalor dari setiap energi terdapat pada Tabel 3.
....... (2)
Tabel 3 Nilai kalor energi yang digunakan sebagai data masukan
Energi
Fossil fuel - HSDa
Coalb
Natural Gasb
a
Convertin
UJ
b
Nilai Kalor
45537.1
29307.6
52923.0
Satuan
kJ / kg
kJ / kg
kJ / kg
13
Perancangan Sistem Pangkalan Data
Perancangan sistem pangkalan data (database) dalam pembuatan program
ini dibangun dengan menggunakan Microsoft SQL Server 2008 yang terintegrasi
langsung dengan Microsoft Visual Basic 2010 Express. Perancangan sistem
pangkalan data ini diawali dengan perancangan diagram alur program dan
dilanjutkan dengan perancangan tabulasi database faktor emisi, tabulasi proses
input data, dan tabulasi hasil perhitungan yang nantinya juga disajikan dalam
bentuk grafik.
Rancangan Algoritma Program
Pembuatan program kajian siklus hidup biodiesel dari minyak kelapa sawit
ini dilakukan dengan terlebih dahulu menyusun diagram alur (flowchart) program
secara sistematis dan sesuai dengan tujuan yang ingin diharapkan. Penyusunan
diagram alur yang sistematis dapat mempermudah perancangan program yang
ingin dilakukan selanjutnya. Kelebihan dan kekurangan yang terdapat pada
program ini dapat secara langsung dikaji dengan adanya diagram alur program ini.
Diagram alur (flowchart) dari program kajian siklus hidup biodiesel dari minyak
kelapa sawit ini dapat dilihat pada Gambar 3.
Program kajian siklus hidup biodiesel ini memiliki menu utama yang akan
menghantarkan pengguna (user) kepada dua menu pilihan yaitu menu LCA dan
menu database faktor emisi. Kedua menu pilihan ini memiliki fungsi dan tujuan
yang berbeda-beda. Menu LCA merupakan menu yang paling penting dalam
program ini karena di dalam menu ini dilakukan perhitungan emisi dan konsumsi
energi yang dihasilkan dari keseluruhan tahapan proses produksi biodiesel dari
awal sampai dengan akhir (from cradle to grave). Menu database faktor emisi
merupakan menu pendukung sistem pemeliharaan dan penyempurnaan database
yang dibangun untuk menyimpan data masukan (input) yang diperlukan pada
proses penghitungan emisi dan konsumsi energi pada menu LCA.
Menu LCA memiliki dua tahap penginputan data. Input data 1 (pertama)
merupakan proses penginputan luas lahan, jumlah (kuantitas) dari TBS, CPO, dan
biodiesel yang dihasilkan dalam satu siklus produksi biodiesel sedangkan input
data 2 (kedua) merupakan proses penginputan data masukan berupa jenis lahan,
materi, energi, dan alat transportasi pada setiap tahapan proses siklus hidup
produksi biodiesel. Setelah input data 1 dan input data 2 dilakukan, program akan
langsung melakukan penghitungan dengan menggunakan data masukan yang telah
diberikan. Proses penghitungan ini akan melibatkan data yang terdapat pada
database faktor emisi yang terdapat pada menu database faktor emisi.
Keluaran (output) dari hasil perhitungan ini adalah jumlah emisi gas rumah
kaca (GRK) dan konsumsi energi yang ditimbulkan dan digunakan dalam proses
produksi biodiesel dari awal sampai akhir (from cradle to grave). Keluaran ini
nantinya akan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik. Penyajian hasil
perhitungan dalam bentuk tabel dan grafik akan mempermudah pengguna untuk
mengkaji dan melakukan pengamatan terhadap setiap tahapan proses yang
memiliki jumlah emisi dan konsumsi energi yang lebih besar diantara tahapan
proses yang lainnya.
14
Gambar 3 Flowchart Algoritma Program Kajian Siklus Hidup Biodiesel
Rancangan Tabulasi Database Faktor Emisi
Pada menu database faktor emisi tersedia data masukan (input) berupa jenis
lahan, materi, energi, dan alat transportasi yang nantinya akan digunakan pada
proses perhitungan emisi dan konsumsi energi. Rancangan tabulasi database
faktor emisi dibuat dengan tujuan untuk mempermudah penyimpanan,
pemeliharaan, dan pembaharuan data masukan (input) agar program kajian siklus
hidup ini nantinya bisa memiliki database yang selalu dapat diperbaharui sesuai
dengan ketersediaan data yang ada. Berikut merupakan sistem tabulasi database
jenis lahan, materi, energi, dan alat transportasi pada tahapan produksi biodiesel
yang disajikan dalam Tabel 4, 5, 6, dan 7.
15
Tabel 4 Tabulasi database untuk jenis lahan
Table Name
TL_0LUC
a
Coloumn Name
ID_LandUseChangea
Jenis_Lahan
Keterangan
Faktor_Emisi_CO2
Sumber_Emisi_CO2
Data Type (length)
nchar(10)
Text
Text
Float
Text
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Primary key
Tabel 5 Tabulasi database untuk materi
Table Name
TM_0UTAMA
a
Coloumn Name
ID_Materia
Materi
Keterangan
Faktor_Emisi_CO2
Sumber_FE_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Sumber_FE_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Sumber_FE_N2O
Data Type (length)
nchar(10)
Text
Text
float
Text
float
Text
float
Text
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Primary key
Tabel 6 Tabulasi database untuk energi
Table Name
TE_0UTAMA
a
Primary key
Coloumn Name
ID_Energia
Energi
Keterangan
Faktor_Kandungan_Energi
Sumber_FKE
Faktor_Emisi_CO2
Sumber_FE_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Sumber_FE_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Sumber_FE_N2O
Konversi ke Kilojoule
Sumber_KE
Data Type (length)
nchar(10)
text
text
float
text
float
text
float
text
float
text
float
text
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
16
Tabel 7 Tabulasi database untuk alat transportasi
Table Name
TA_0UTAMA
a
Coloumn Name
ID_Atransportasia
Alat_Transportasi
Keterangan
Konsumsi_Bahan_Bakar_Spesifik
Faktor_Emisi_CO2
Sumber_FE_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Sumber_FE_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Sumber_FE_N2O
Data Type
(length)
nchar(10)
text
text
float
float
text
float
text
float
text
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Primary key
Perancangan tabulasi database yang dilakukan disesuaikan dengan
kebutuhan untuk melakukan penghitungan emisi dan konsumsi energi. Setiap
tabulasi database memiliki primary key yang berfungsi untuk mendukung
pemanggilan data yang tersimpan agar lebih cepat untuk diakses. Primary key di
dalam setiap tabulasi menggunakan tipe data nchar. Nchar merupakan tipe data
yang menyimpan data dalam bentuk karakter 16 bit. Nchar merupakan tipe data
yang sama dengan char, namun nilai jangkauan nchar lebih kecil dari pada char.
Tipe data yang digunakan untuk penulisan angka pada tabulasi adalah float. Float
merupakan bentuk penyimpanan data bilangan dengan nilai jangkauan dari 4.94×10324 sampai 1.79×10308. Float biasanya digunakan untuk menyimpan
bilangan angka dengan tipe data single, double, dan decimal. Sedangkan tipe data
yang digunakan untuk huruf ataupun tulisan adalah tipe data text.
Rancangan Tabulasi Tahapan Proses Input Data
Pada bagian sebelumnya telah ditentukan tahapan proses yang dilalui dalam
proses produksi biodiesel dari awal sampai akhir dan pada bagian ini tahapan
proses tersebut dibangun menjadi suatu tabulasi data yang nantinya akan menjadi
tempat untuk memasukan data masukan (input) yang diperlukan pada setiap
tahapan prosesnya. Susunan tabulasi data disusun berdasarkan kebutuhan data
yang diolah. Dalam satu proses dapat berisi satu atau dua macam data masukan.
Pada tahapan pengolahan lahan misalnya, terdapat dua data masukan yaitu data
masukan materi dan data masukan energi.
17
Tabel 8 Tabel-tabel tahapan proses input data pada menu LCA
Nama Tabel
TL_1LUC
TM_2PL
TE_2PL
TM_3PBB
TE_3PBB
TM_4PNNM
TE_4PNNM
TM_5PMPKN
TE_5PMPKN
TM_6PRTKSI
TE_6PRTKSI
TM_7PMNN
TE_7PMNN
TA_1ATRANS
TM_8EMS
TE_8EMS
TA_2ATRANS
TM_9PBDSL
TE_9PBDSL
Keterangan
Tabel proses jenis lahan untuk tahap land use change
Tabel proses materi untuk tahap pengolahan lahan
Tabel proses energi untuk tahap pengolahan lahan
Tabel proses materi untuk tahap pembibitan
Tabel proses energi untuk tahap pembibitan
Tabel proses materi untuk tahap penanaman
Tabel proses energi untuk tahap penanaman
Tabel proses materi untuk tahap pemupukan
Tabel proses energi untuk tahap pemupukan
Tabel proses materi untuk tahap proteksi
Tabel proses energi untuk tahap proteksi
Tabel proses materi untuk tahap pemanenan
Tabel proses energi untuk tahap pemanenan
Tabel proses alat transportasi untuk tahap transportasi di
lapangan
Tabel proses materi untuk tahap ekstraksi minyak kelapa sawit
Tabel proses energi untuk tahap ekstraksi minyak kelapa sawit
Tabel proses alat transportasi untuk tahap transportasi CPO
Tabel proses materi untuk tahap produksi biodiesel
Tabel proses energi untuk tahap produksi biodiesel
Tabel 8 menunjukkan tabel-tabel tahapan proses yang digunakan pada
rancangan ini. Bentuk tabulasi dalam setiap tabel itu sendiri beberapa ditunjukkan
dalam Tabel 9, 10, 11, dan 12. Rincian tabulasi dari seluruh tabel yang digunakan
pada proses ini bisa dilihat dalam Lampiran 6. Setiap tabel tahapan proses ini
memiliki relasi satu dengan yang lainya dan relasi setiap tabel ini dapat dilihat
pada Lampiran 7.
Tabel 9 Tabulasi database untuk tahap land use change
Table Name
Coloumn Name
a
TL_1LUC
a
Primary key
ID
Lahan_Sebelumnya
ID_Lahan
Luas
Satuan_Luas
Faktor_Emisi_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Jumlah_Emisi_CO2
Jumlah_Emisi_CH4
Jumlah_Emisi_N2O
Total_Emisi_CO2
Data Type (length)
nchar(10)
text
nchar(10)
float
nchar(10)
float
float
float
float
float
float
float
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
18
Tabel 10 Tabulasi database untuk tahap pengolahan lahan (materi)
Table Name
TM_2PL
a
Coloumn Name
IDa
Input_Materi
ID_Materi
Jumlah
Satuan_Unit
Faktor_Emisi_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Jumlah_Emisi_CO2
Jumlah_Emisi_CH4
Jumlah_Emisi_N2O
Total_Emisi_CO2eq
Data Type (length)
nchar(10)
text
nchar(10)
float
nchar(10)
float
float
float
float
float
float
float
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Primary key
Tabel 11 Tabulasi database untuk tahap pengolahan lahan (energi)
Table Name
TE_2PL
a
Primary key
Coloumn Name
IDa
Input_Energi
ID_Energi
Jumlah
Satuan_Unit
Faktor_Emisi_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Jumlah_Emisi_CO2
Jumlah_Emisi_CH4
Jumlah_Emisi_N2O
Total_Emisi_CO2eq
Konsumsi_Energi
Data Type (length)
nchar(10)
text
nchar(10)
float
nchar(10)
float
float
float
float
float
float
float
float
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
19
Tabel 12 Tabulasi database untuk tahap transportasi di lapangan
Table Name
Coloumn Name
IDa
Jenis_Alat_Transportasi
ID_Alat_Transportasi
Jarak
Satuan
Konsumsi_Bahan_Bakar_Spesifik
Faktor_Emisi_CO2
TA_1ATRANS
Faktor_Emisi_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Jumlah_Emisi_CO2
Jumlah_Emisi_CH4
Jumlah_Emisi_N2O
Total_Emisi_CO2eq
Konsumsi_Energi
a
Data Type
(length)
nchar(10)
text
nchar(10)
float
nchar(10)
float
float
float
float
float
float
float
float
float
Allow
Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Primary key
Rancangan Tabulasi Hasil Perhitungan
Dalam proses perhitungan akan ada hasil yang diperoleh, dan hasil tersebut
perlu disajikan dalam bentuk tabel dan grafik supaya pengguna (user) dapat lebih
mudah memahami hasil dari proses penghitungan tersebut. Penyajian hasil
perhitungan dalam bentuk tabulasi disajikan dalam bentuk view. View merupakan
bentuk penyajian hasil perhitungan (tabulasi) yang berisikan query. Query
berfungsi untuk mengambil hasil perhitungan dalam tabel lain dan kemudian
disatukan dalam satu bentuk tabel. Query juga berfungsi untuk mengkalkulasi
hasil perhitungan dari satu tabel dengan tabel lainnya sehingga hasil perhitungan
dari seluruh tabel dapat disatukan.
Sistem penyajian dengan menggunakan view berguna untuk melihat hasil
perhitungan dari seluruh tahapan proses dan perbandingan antara satu tahapan
proses dengan tahapan proses lainnya. Penyajian hasil perhitungan dengan
menggunakan view hanya digunakan untuk melihat hasil secara keseluruhan,
sedangkan ha
SIKLUS HIDUP BIODIESEL DARI MINYAK KELAPA SAWIT
WELL COUNTRYSON
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
2
3
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pemrograman
Komputer untuk Kajian Siklus Hidup Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit adalah
benar karya saya dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam
bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2014
Well Countryson
F14100111
4
ABSTRAK
WELL COUNTRYSON. Pemrograman Komputer untuk Kajian Siklus Hidup
Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit. Dibimbing oleh ARMANSYAH H
TAMBUNAN.
Saat ini teknologi produksi minyak dari tanaman sebagai salah satu sumber
energi terbarukan sudah mulai dikembangkan. Kelapa sawit merupakan salah satu
sumber tanaman yang dapat menghasilkan minyak yang dapat diolah menjadi
biodiesel sebagai bahan bakar. Biodiesel merupakan bahan bakar alami (biofuel)
yang saat ini mulai dikembangkan di Indonesia. Penggunaan biodiesel sebagai
bahan bakar alami semakin meningkat, hal ini disebabkan oleh semakin besarnya
pengaruh penggunaan bahan bakar fosil terhadap kerusakan lingkungan alam.
Saat ini pertimbangan lingkungan menjadi isu yang paling penting dalam proses
produksi bahan bakar fosil maupun bahan bakar alami khususnya biodiesel. Oleh
karenanya perlu dilakukan pengkajian secara khusus terhadap siklus hidup
produksi biodiesel untuk mengetahui dampak produksinya terhadap lingkungan
alam. Proses pengkajian ini dilakukan dengan menggunakan metode Life Cycle
Assessment (LCA). LCA bertujuan mengukur dampak lingkungan dari suatu
produk secara menyeluruh dalam rangka mengidentifikasi peluang
pengembangannya. Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat program
komputer kajian siklus hidup biodiesel dari minyak kelapa sawit yang didasari
dengan metode Life Cycle Assessment dengan menggunakan basis data yang ada
di Indonesia.
Kata kunci: biodiesel, kelapa sawit, life cycle assessment, pemrograman,
lingkungan
ABSTRACT
WELL COUNTRYSON. Computer programming for Life Cycle Assessment of
Biodiesel from Palm Oil. Supervised by ARMANSYAH H TAMBUNAN.
Currently, technology of oil production from plant as one of renewable
energy resource has been started. Oil palm is one of plant resource that produce
crude palm oil that can be processed into biodiesel as fuel. Biodiesel is a biofuel
that currently produced in Indonesia. The increasing of biodiesel use as biofuel
caused by the effect of using fossil fuel that damage a natural environment.
Currently, environmental considerations become the most important issue in the
fossil fuel and biofuel production process, especially for biodiesel. The
assessment needs to be specifically implemented to the life cycle of biodiesel
production to know the impact of the production on the natural environment. The
assessment process is performed using the Life Cycle Assessment method. LCA is
aim to calculate the overall impact assessment of one product in order to identify
the development opportunities. This research is aim to build the computer
program for Life Cycle Assessement of biodiesel from palm oil with database in
Indonesia.
Keywords: biodiesel, palm oil, life cycle assessment, programming, environment
5
PEMROGRAMAN KOMPUTER UNTUK KAJIAN SIKLUS
HIDUP BIODIESEL DARI MINYAK KELAPA SAWIT
WELL COUNTRYSON
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
pada
Departemen Teknik Mesin dan Biosistem
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
6
7
Judul Skripsi : Pemrograman Komputer untuk Kajian Siklus Hidup Biodiesel dari
Minyak Kelapa Sawit
Nama
: Well Countryson
NIM
: F14100111
Disetujui oleh
Prof Dr Ir Armansyah H. Tambunan
Pembimbing
Diketahui oleh
Dr Ir Desrial, M. Eng
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
8
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Keberhasilan yang
penulis dapatkan merupakan suatu anugerah terbesar yang telah diberikan olehNya sampai saat ini. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak
bulan Maret 2014 ini ialah penghitungan dampak emisi terhadap lingkungan,
dengan judul Pemrograman Komputer untuk Kajian Siklus Hidup Biodiesel dari
Minyak Kelapa Sawit.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Prof. Dr. Ir. Armansyah H.
Tambunan, M. Agr selaku pembimbing yang telah banyak memberi saran dan
juga masukan. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Dr. Ir. Edy
Hartulistiyoso, M.Sc dan Dr. Liyantono, S. TP, M. Agr sebagai dosen penguji. Di
samping itu, penghargaan penulis sampaikan sebesar-besarnya kepada Lamdor L.
Tobing dan Rosmalina Sihaloho selaku kedua orang tua yang selalu memberikan
dukungan, doa, kasih sayangnya kepada penulis selama proses perkuliahan dan
penelitian di kampus ini. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada temanteman seperjuangan angkatan 47, 48, 49, dan 50 di dalam komunitas gereja
(Helena APH, Ovie, Devi, Karina, Putri, Utet, Mastha, Versi, Aftian, Andreas,
Gloria, Iin, Bryani, dll), kontrakan (Andreas, Yuda, Billy, Edy), laboratorium
(Haga, Sigit, Ilham, Bang Agus, Bang Christian, Bang Raju, Bang Irfan, Kak Sari,
Pak Ali, Pak John, Bu Inge, Bu Rosmeika, Pak Kiman, Danu, Mas Firman),
komisi literatur, PMK, dan departemen atas segala dukungan moral, doa, dan
semangatnya yang selalu diberikan kepada penulis.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi para pembacanya. Terima kasih.
Tuhan Memberkati.
Bogor, Agustus 2014
Well Countryson
9
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
viii
DAFTAR GAMBAR
viii
DAFTAR LAMPIRAN
ix
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Perumusan Masalah
2
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
Ruang Lingkup Penelitian
2
TINJAUAN PUSTAKA
3
Kelapa Sawit
3
Life Cycle Assessment (LCA)
3
METODE
7
Tempat dan Waktu Penelitian
7
Alat dan Bahan
7
Metode Penelitian
8
HASIL DAN PEMBAHASAN
10
Perancangan Diagram Alur Proses Produksi Biodiesel
10
Perancangan Sistem Pangkalan Data
13
Program Kajian Siklus Hidup
20
Pengujian Kinerja Program
26
SIMPULAN DAN SARAN
33
Simpulan
33
Saran
33
DAFTAR PUSTAKA
33
LAMPIRAN
32
RIWAYAT HIDUP
61
10
DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Tahapan proses produksi biodiesel
Faktor karakterisasi gas emisi efek rumah kaca
Nilai kalor energi yang digunakan sebagai data masukan
Tabulasi database untuk jenis lahan
Tabulasi database untuk materi
Tabulasi database untuk energi
Tabulasi database untuk alat transportasi
Tabel-tabel tahapan proses input data pada menu LCA
Tabulasi database untuk tahap land use change
Tabulasi database untuk tahap pengolahan lahan (materi)
Tabulasi database untuk tahap pengolahan lahan (energi)
Tabulasi database untuk tahap transportasi di lapangan
Input materi dan energi dalam pengujian kinerja program
Input Luas lahan TBS, CPO, dan biodiesel dalam pengujian kinerja
program
Perbandingan hasil perhitungan total emisi CO2eq
Input data 1 simulasi program
Input data 2 simulasi program
Total emisi CO2eq pada simulasi program
Total konsumsi energi pada simulasi program
10
12
12
15
15
15
16
17
17
18
18
19
27
28
29
30
30
32
32
DAFTAR GAMBAR
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
Tahapan-tahapan Life Cycle Assessment dalam ISO 14040-14043
Diagram alur pelaksanaan penelitian
Flowchart Algoritma Program Kajian Siklus Hidup Biodiesel
Tampilan Awal Program Kajian Siklus Hidup
Tampilan data masukan 1 pada program
Tampilan data masukan 2 pada land use change
Tampilan data masukan 2 pada pengolahan lahan
Tampilan data masukan 2 pada transportasi di lapangan
Tampilan hasil pada land use change
Tampilan hasil pada pengolahan lahan
Tampilan hasil pada transportasi di lapangan
Tampilan hasil jumlah emisi CO2eq pada setiap tahapan proses
Tampilan hasil total emisi CO2eq dan konsumsi energi
Tampilan grafik hasil emisi pada land use change
Tampilan grafik hasil emisi pada pengolahan lahan
Tampilan grafik hasil emisi pada transportasi di lapangan
Tampilan grafik hasil emisi dan konsumsi energi pada setiap tahapan
Tampilan grafik total emisi dan konsumsi energi
Total emisi CO2eq dari program kajian siklus hidup
Total emisi CO2eq dari program MiLCA
Grafik perbandingan emisi CO2eq dan konsumsi energi
4
9
14
20
21
21
22
22
23
23
23
24
24
25
25
25
26
26
28
28
31
11
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Diagram Alur Proses Kajian Siklus Hidup Produksi Biodiesel
Data masukan jenis-jenis lahan yang terdapat pada land use change
Data-data masukan pada bagian materi
Data-data masukan pada bagian energi
Data-data masukan pada bagian alat transportasi
Rancangan tabulasi untuk tahapan proses pada menu LCA
Relasi antara tabel tahapan proses (energi)
Relasi antara tabel tahapan proses (materi)
Relasi antara tabel tahapan proses (alat transportasi)
Relasi tabel tahapan proses (jenis lahan)
View hasil perhitungan total emisi CO2eq
View hasil perhitungan konsumsi energi
Query pada view Total_CO2_OK (total emisi CO2eq)
Query pada view Total_KonsumsiEnergi_OK (konsumsi energi)
Diagram Alur Proses Pengujian pada MiLCA
35
36
37
40
41
41
48
49
50
51
52
53
54
56
57
12
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kebutuhan manusia akan energi semakin meningkat khususnya pada bahan
bakar fosil berupa minyak bumi. Hal ini mengakibatkan persediaan minyak dalam
perut bumi semakin berkurang. Seluruh dunia saat ini masih sangat bergantung
dengan energi berbasis fosil tersebut termasuk Indonesia. Indonesia saat ini masih
sangat bergatung pada energi berbasis fosil yang menyumbang lebih dari 90%
campuran energinya (termasuk minyak, gas dan batubara). Sumber pemakaian
bahan bakar fosil sebenarnya berefek negatif terhadap lingkungan karena
mempercepat terjadinya pemanasan global. Oleh karena itu teknologi produksi
minyak dari tanaman sebagai salah satu sumber energi terbarukan mulai
dikembangkan. Salah satu tanaman yang dapat menghasilkan minyak adalah
kelapa sawit dan minyak yang dihasilkan dari kelapa sawit tersebut dapat
dijadikan bahan bakar yang disebut dengan biodiesel.
Biodiesel adalah salah satu dari biofuel yang dikembangkan dan
digunakan di Indonesia dan dapat dihasilkan dari berbagai minyak tanaman
seperti minyak kelapa sawit, jarak pagar, kacang kedelai, dan lain-lain. Kelapa
sawit merupakan bahan utama pembuatan biodiesel di Indonesia. Produksi
minyak kelapa sawit Indonesia pada tahun 2009 mencapai sekitar 21.511 juta ton.
Kebutuhan domestik minyak kelapa sawit Indonesia untuk produksi minyak
goreng, oleokimia dan industri hilir lainnya sekitar 6.2 juta ton sementara sisanya
diekspor dalam bentuk minyak kelapa sawit curah (TAMSIDMSI 2010).
Saat ini pertimbangan lingkungan menjadi isu yang paling penting dalam
produksi biodiesel. Meskipun sumber energi ini dianggap sebagai karbon netral,
jalur produksinya dapat melepaskan berbagai gas yang berbahaya ke lingkungan
(Siregar 2013). Berbagai hal yang perlu dikaji dalam produksi minyak kelapa
sawit adalah prospek ekonominya, pengaruhnya terhadap lingkungan sosial
masyarakat, dan dampaknya terhadap lingkungan alam. Kajian dampak-dampak
tersebut dilakukan pada setiap tahapan produksi mulai dari awal munculnya
tanaman kelapa sawit sampai dengan habisnya minyak kelapa sawit tersebut
apabila dikonsumsi ataupun digunakan untuk hal yang lain. Kajian dampakdampak tersebut hanya dapat diketahui melalui jumlah energi yang diperlukan dan
emisi yang dihasilkan dari setiap tahapan proses produksi minyak kelapa sawit
tersebut. Semua proses pengkajian dan proses evaluasi ini dapat dilakukan dengan
menggunakan Life Cycle Assessment (LCA).
LCA merupakan suatu metodologi analisis lingkungan yang dapat
mengidentifikasi dan mengkuantifikasi potensi pengaruh-pengaruh lingkungan
dalam daur suatu produk, mulai dari bahan mentahnya, proses produksi,
penggunaan, hingga waste disposal (from cradle to grave). Life Cycle Assessment
bertujuan mengukur dampak lingkungan dari suatu produk secara menyeluruh
dalam rangka mengidentifikasi peluang pengembangannya (Capozucca et al
2009). LCA biasanya digunakan untuk menganalisis beberapa kategori efek ke
lingkungan, seperti gas rumah kaca dan kontribusinya ke pemanasan global. Nilai
emisi gas-gas rumah kaca seperti CO2, CH4, dan N2O dikonversi ke nilai emisi
CO2 berdasarkan nilai Global Warming Potensial (GWP) dalam assessment
report yang dikeluarkan Intergovernmental Panel on Climate Change (Foster et al
2
2007). LCA terdiri atas 4 tahap, tahap pertama merupakan pendefinisian tujuan
dan batasan LCA, tahap kedua adalah pembuatan Life Cycle Inventory (LCI),
tahap ketiga adalah evaluasi dampak lingkungannya dan tahap terakhir adalah
interpretasi hasil analisisnya (Ndong 2009). Semua tahapan ini akan sangat baik
jika dilakukan dengan bantuan perangkat lunak atau program komputer yang
dapat secara langsung menghitung nilai konsumsi penggunaan energi dan emisi
yang dihasilkan serta dapat memberikan hasil berupa dampak yang ditimbulkan
terhadap lingkungan dari daur produksi suatu produk.
Perumusan Masalah
Program komputer untuk membantu pelaksanaan LCA yang tersedia saat ini
masih sangat sedikit, sedangkan ketergantungan pelaksanaan LCA sangat
bergantung dengan basis data yang dimiliki oleh program tersebut. Saat ini
pelaksanaan LCA di Indonesia masih memanfaatkan program komputer yang
dibuat oleh negara lain dengan menggunakan basis data negara tersebut sehingga
proses perhitungan dan pengolahan data yang dihasilkan kurang sesuai dengan
apa yang diaplikasikan dan diperlukan di Indonesia.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah membuat program komputer pengkajian
siklus hidup pada produksi biodiesel dari minyak kelapa sawit dengan
menggunakan basis data yang ada di Indonesia.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah terciptanya program komputer pengkajian
siklus hidup yang dapat memberikan penilaian secara mendalam mengenai
dampak lingkungan dan konsumsi energi yang dihasilkan dari suatu proses
produksi biodiesel dari minyak kelapa sawit sehingga dapat diketahui dan
ditetapkan proses produksi biodiesel yang lebih baik ataupun lebih sedikit
pengaruhnya terhadap lingkungan yang sesuai dengan keadaan produksi biodiesel
di Indonesia.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini dilakukan untuk membuat program komputer pengkajian
siklus hidup biodiesel dari minyak kelapa sawit (from cradle to grave) dengan
menggunakan basis data yang ada di Indonesia. Pengkajian yang dilakukan adalah
penghitungan emisi terhadap lingkungan dan konsumsi energi yang dihasilkan
pada setiap tahapan proses produksi biodiesel. Dampak lingkungan yang dikaji
hanya berpusat pada Global Warming Potential (GWP) yang dinyatakan dengan
satuan kg CO2 ekuivalen dan merupakan gas rumah kaca utama penyebab
pemanasan global.
3
TINJAUAN PUSTAKA
Kelapa Sawit
Kelapa sawit merupakan tumbuhan tropis yang tergolong dalam famili
Palmae dan berasal dari Afrika Barat. Penyebaran kelapa sawit di Indonesia
meliputi daerah Aceh, Pantai Timur Sumatera, Jawa, dan Sulawesi. Kelapa sawit
menjadi populer setelah revolusi industri pada akhir abad ke-19 yang
menyebabkan permintaan minyak nabati untuk bahan pangan dan industri sabun
menjadi tinggi. Kelapa sawit masuk ke Indonesia pada tahun 1848 sebagai
tanaman hias di Kebun Raya Bogor. Waktu tumbuh rata-rata tanaman kelapa
sawit adalah 20-25 tahun dan berbuah pada usia empat sampai enam tahun. Pada
usia tujuh sampai sepuluh tahun disebut periode matang, karena pada periode
tersebut kelapa sawit mulai menghasilkan tandan buah segar (TBS). Tanaman
kelapa sawit pada usia sebelas sampai dua puluh tahun mulai mengalami
penurunan produksi TBS dan terkadang mati pada usia 20-25 tahun namun
tanaman kelapa sawit yang berada diperkebunan bisa mencapai umur 100 tahun
(Sastrosayono 2006).
Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas perkebunan yang memiliki
prospek yang baik. Indonesia memiliki potensi lahan yang subur serta pasokan
tenaga kerja yang cukup untuk menjadikan kelapa sawit sebagai andalan
pertumbuhan ekonomi. Saat ini Indonesia dan Malaysia memasok 22% dari total
produksi minyak nabati dan lemak dunia. Kedua negara itu menguasai 85%
produksi minyak kelapa sawit mentah dengan volume mencapai 49% dari total
perdagangan minyak nabati dan lemak dunia (Chandra 2005).
Penelitian biodiesel dilakukan pada berbagai kondisi proses, jenis proses,
bahan baku, dan bahan pendukung. Bahan baku biodiesel yang diteliti semuanya
berasal dari produk sawit, seperti CPO (crude palm oil), RBDPO (refined
bleached deodorized palm oil), olein, stearin, dan PFAD (palm fatty acid
destilated) dalam berbagai kondisi dan kualitas. Bahan baku utama lainnya adalah
alkohol yaitu metanol dan etanol. Bahan pendukung yang digunakan meliputi
katalis asam, katalis basa atau tanpa katalis. Kondisi proses yang diteliti meliputi
variasi suhu, waktu, dan tekanan. Jenis proses yang dilakukan meliputi proses
batch dan kontinu. Pilot plant untuk proses batch memiliki kapasitas 1 ton/hari,
sedangkan untuk proses kontinu 30 liter/jam (Harpini et al 2006).
Life Cycle Assessment (LCA)
Life Cycle Assessment (LCA) adalah suatu metodologi analisis lingkungan
yang sebagaimana didefinisikan dalam perangkat ISO 14040-14044, dapat
mengidentifikasi dan mengkuantifikasi potensi pengaruh-pengaruh lingkungan
dalam daur suatu produk, mulai dari bahan mentahnya, proses produksi,
penggunaan, hingga waste disposal (from cradle to grave). Perkiraan dampak
lingkungan ini dapat dilakukan untuk skala global maupun lokal. Dengan LCA,
dapat ditentukan tahapan kunci dari suatu proses, dampak yang paling signifikan,
kontributor utama, dan metode ilmiah yang paling tepat untuk menkomparasi
berbagai alternatif produk atau proses, yang paling ramah lingkungan.
4
LCA biasanya digunakan untuk menganalisis beberapa kategori efek ke
lingkungan, seperti emisi gas rumah kaca dan kontribusinya ke pemanasan global.
Nilai emisi gas-gas rumah kaca seperti CO2, CH4 and N2O dikonversi ke nilai
emisi CO2 berdasarkan nilai Global Warming Potentials (GWP) dalam
assessment report yang dikeluarkan Intergovernmental Panel on Climate Change
(Forster et al 2007).
LCA terdiri atas 4 tahap. Tahap pertama adalah pendefinisian tujuan dan
batasan LCA. Penentuan cakupan LCA bertujuan memfokuskan studi dan
memperdalam analisis. Tahap ke-2 adalah pembuatan Life Cycle Inventory (LCI),
dimana variabel-variabel input-output energi, materi, dan kontaminan sistem
ditentukan nilainya dan hubungannya dibuat dalam skema. Tahap ke-3 adalah
evaluasi dampak lingkungannya, yaitu penentuan dampak spesifik apa yang
hendak dicari dan dianalisis. Tahap terakhir adalah interpretasi hasil analisisnya
(Ndong et al 2009).
Proses yang dikerjakan dan hasil dari suatu LCA sangat ditentukan oleh
objek dan jangkauan LCA tersebut (Azapagic 2006). Evaluasi from cradle to
grave pada kenyataannya sulit dilakukan dalam satu studi sehingga yang lebih
mungkin adalah memilih bagian dari proses keseluruhan, dari dan sampai mana
proses tersebut akan dievaluasi.
Gambar 1 Tahapan-tahapan Life Cycle Assessment dalam ISO 14040-14043
Evaluasi dampak lingkungan atau Life Cycle Impact Assessment (LCIA)
bertujuan untuk mengkonversi beban lingkungan yang dihitung di LCI menjadi
potensi dampak lingkungan berdasarkan kategori-kategori. Ada 3 tahap dalam
LCIA, yaitu :
1. pemilihan kategori dampak, indikator kategori dan modelnya
2. klasifikasi beban lingkungan ke dalam beberapa kategori dampak
lingkungan yang berpengaruh para kesehatan manusia, ekologi, dan
penurunan sumber daya alam
3. karakterisasi, dimana dilakukan kuantifikasi dari dampak yang telah
diidentifikasi.
5
Pada tahap terakhir LCA yaitu interpretasi, hasil pengolahan data dianalisis,
diambil kesimpulan, dijelaskan batasannya, dan kemudian dijadikan dasar
rekomendasi untuk evaluasi ulang sistem, pengembangan sistem, dan inovasi.
Ketergantungan LCA terhadap ketersediaan dan reliabilitas data mengharuskan
dilakukannya analisis sensitivitas. Analisis sensitivitas dapat mengidentifikasi
efek dari keragaman data, ketidakpastian, dan selisih data hasil akhir, dan
kemudian menentukan reliabilitas hasil akhir dari studi yang dilakukan.
Life Cycle Inventory (LCI)
Life Cycle Inventory (LCI) adalah tahapan dalam LCA yang mencakup
pengumpulan data beban lingkungan yang diperlukan untuk keperluan studi. LCI
secara rinci dijelaskan dan diatur dalam ISO 14041. Beban lingkungan yang
dimaksud adalah materi dan energi yang digunakan dalam sistem, emisi ke udara,
dan limbah cair maupun padat yang dilepaskan ke lingkungan. Sistem disini
didefinisikan sebagai suatu rangkaian operasi atau subproses yang secara materi
dan energi terhubung dan memiliki suatu fungsi yang jelas. Karakterisasi sistem
secara lebih detail dilakukan dengan membagi sistem tersebut ke dalam subsistem
yang saling terhubung. Hal ini sangat penting dalam proses kuantifikasi setiap
variabel data yang hendak dicari (Azapagic 2006).
Secara umum, kuantifikasi beban lingkungan dilakukan dengan cara
menghitung total nilai variabel-variabel beban yang diperoleh dari setiap
subsistemnya. Hal ini dinyatakan dalam Persamaan 1
∑
............................. (1)
dengan Bj adalah nilai beban total sistem, bj,i nilai variabel beban j dari subsistem
i, dan xi aliran massa atau energi yang berhubungan dengan subsistem i. Jika
sistem yang dikaji menghasilkan lebih dari satu output fungsional, beban
lingkungan dari sistem harus dialokasikan ke dalam keluaran-keluaran tersebut.
Sebagai contoh, emisi CH4 ternyata memberi dampak kepada beberapa hal seperti
kesehatan manusia, pemanasan global, dan pencemaran air. Banyak CH4 yang
menyebabkan tiap dampak tersebut harus dikuantifikasi dengan cara
pengalokasian jumlah CH4 dari total emisi CH4 sistem ke dalam tiap kategori
dampak berdasarkan nilai ekuivalennya. Misalnya, emisi 1 kg CH4 setara dengan
emisi 25 kg CO2 dalam hubungannya dengan pemanasan global.
Dampak-dampak lingkungan akibat emisi
a) Global warming potential, 100-year based (GWP100)
GWP100 menyatakan nilai potensi pemanasan global yang
disebabkan emisi, dalam jangka waktu 100 tahun. GWP100 dinyatakan
dalam satuan kg CO2 ekuivalen, yang merupakan gas rumah kaca
utama penyebab pemanasan global. Nilai ekuivalensinya dikeluarkan
secara berkala oleh International Panel on Climate Change (IPCC).
b) Environmental Load Unit (ELU)
Environmental Load Unit adalah satuan ukur yang menunjukkan
kuantitas beban lingkungan dalam hal kerugian yang ditimbulkannya
(Rockleigh 2001 dan Steen 1999). Nilai ekuivalensi ELU dari bahanbahan emisi dikeluarkan oleh Centre for Environmental Assessment of
Products and Material Systems Swedia dalam EPS-2000 (Steen, 1999).
c) Ozone Depletion Potential (ODP)
6
d)
e)
f)
g)
Potensi penurunan jumlah ozon di atmosfer akibat emisi dinyatakan
dalam kg CFC-11 ekuivalen. Nilai ekuivalensinya dikeluarkan oleh
World Meteorological Organization (CML 2010).
Toxicity Potential
Huijbregts (2000b) mendefinisikan toxicity potentials sebagai ukuran
kuantitatif dampak beracun (toxic) dari suatu kuantitas zat emisi
tertentu. Toxicity potential dibagi menjadi beberapa kategori
berdasarkan objek dampak beracunnya, yaitu human toxicity (manusia),
freshwater aquatic ecotoxicity (air tawar), marine aquatic ecotoxicity
(air laut), dan terrestrial ecotoxicity (daratan). Besar toxicity potential
dinyatakan dalam kg 1,4-dichlorobenzene ekuivalen.
Photochemical Oxidation
Photochemical oxidation adalah oksidasi yang disebabkan oleh radiasi
ultraviolet di atmosfer (United States Environmental Protection
Agency 1998). Oksidasi adalah proses pengikatan oksigen dengan
substansi lain secara kimia yang disertai pelepasan elektron oleh salah
satu atom. Photochemical oxidation menghasilkan radikal bebas
berupa hidroksil (OH-). Energi tinggi dari radiasi UV memecah ikatan
kimia air, menjadi OH- dan H+. Besarnya peningkatan photochemical
oxidation dinyatakan dalam satuan kg etilen ekuivalen.
Acidification
Acidification adalah proses alami yang digunakan untuk
menggambarkan hilangnya basis nutrisi (kalsium, magnesium dan
kalium) melalui proses pelepasan dan penggantian dengan unsur-unsur
asam (hidrogen dan alumunium). Pengasaman umumnya terkait
dengan polusi udara yang timbul dari anthropogenic yang berasal dari
sulfur (S) dan nitrogen (N) sebagai NOx atau amonia (APIS 2011).
Potensi acidification dinyatakan dalam satuan kg SO2 ekuivalen.
Eutrophication
Eutrophication adalah kenaikan jumlah spesies tertentu yang diikuti
penurunan jumlah spesies lain akibat adanya peningkatan senyawasenyawa nitrat dan fosfat. Eutrophication di perairan menyebabkan
terjadinya penurunan jumlah spesies air tertentu akibat meningkatnya
jumlah fitoplankton sehingga terjadi peningkatan persaingan untuk
memperoleh nutrisi dan kesulitan memperoleh oksigen (hipoksia).
Potensi eutrophication akibat emisi dinyatakan dalam satuan kg PO43ekuivalen.
7
METODE
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan dari bulan Maret 2014 sampai dengan bulan Juli
2014 di Laboratorium Pindah Panas dan Massa, Departemen Teknik Mesin dan
Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Alat dan Bahan
Alat penelitian yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
1. Komputer desktop dengan spesifikasi sebagai berikut:
a. Processor Intel Core i5
b. Ram 8Gb
c. Hardisk 1000Gb
d. Graphic card intel 512MB
2. Sistem operasi Windows Seven Ultimate
3. Microsoft Office Excel 2010 dan Microsoft Office Word 2010
4. Microsoft Visual Basic 2010 Express
Visual BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic Instruction Code)
merupakan sebuah bahasa pemrograman yang dapat digunakan
untuk membuat suatu aplikasi dalam Microsoft Windows. Visual
BASIC menggunakan metode Graphical User Interface (GUI)
dalam pembuatan program aplikasi (project). Istilah visual
mengacu pada metode pembuatan tampilan program (interface)
atau objek pemrograman yang biasa dilakukan secara langsung
terlihat oleh programmer. Dalam Visual BASIC, pembuatan
program aplikasi harus dikerjakan dalam sebuah project. Sebuah
project dapat terdiri dari file project (.vbp), file form (.frm), file
data binary (.frx), modul class (.cls), modul standar (.bas), dan
file resource tunggal (.res). Bahasa yang digunakan adalah bahasa
BASIC yang sangat populer pada era sistem operasi DOS
(Pangestu 2009).
5. Microsoft SQL Server 2008.
Microsoft SQL Server 2008 digunakan untuk menyimpan
database yang berisi data-data kajian siklus hidup biodiesel dari
minyak kelapa sawit. Database ini akan dihubungkan pada
Microsoft Visual Basic 2010 Express.
6. MiLCA
MiLCA merupakan sebuah sistem pendukung kajian siklus hidup
(life cycle assessment) yang dibuat dan dikembangkan di Jepang.
MiLCA berfungsi untuk melakukan perhitungan dasar yang
dibutuhkan di dalam LCA, termasuk analisis inventori dan
perhitungan dampak (impact assessment). Konsep pengembangan
MiLCA ditetapkan dalam bentuk visualisasi dampak lingkungan
sepanjang siklus hidup produk pada suatu produk.
8
Metode Penelitian
Penelitian mengenai pembuatan program komputer pengolah data LCA ini
dilakukan dengan tahapan berupa perancangan diagram alur proses, perancangan
sistem pangkalan data, pengumpulan dan penyeleksian data dari penelitian
sebelumnya, pembuatan program dengan menggunakan Visual Basic 2010
Express, pengujian kinerja program dan perbaikan tampilan layout. Tahapan
penelitian yang akan dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Perancangan diagram alur proses
Perancangan diagram alur proses merupakan kegiatan pendefinisian
diagram aliran yang menggambarkan garis besar dari semua proses unit utama
(cradle to grave) yang dimodelkan termasuk hubungannya. Perancangan alur
proses ini sangat membantu dalam memahami dan menyelesaikan sebuah
sistem untuk mendeskripsikan sistem dengan menggunakan diagram alur
proses (Siregar 2013). Perancangan diagram alur proses akan meliputi
aktivitas-aktivitas seperti land use change, pengolahan lahan, pembibitan,
penanaman, pemupukan, proteksi, pemanenan, ekstraksi minyak kelapa sawit
menjadi CPO, dan produksi biodiesel.
2. Perancangan sistem pangkalan data
Perancangan sistem pangkalan data dilakukan dengan menentukan format
data standar yang akan digunakan untuk menentukan karakteristik data yang
dibutuhkan sebelum data tersebut dikumpulkan. Sistem pangkalan data yang
dibuat meliputi jenis aktivitas, input energi atau materi, jumlah (kuantitas),
satuan, faktor emisi, dan referensi.
3. Pengumpulan dan penyeleksian data
Data yang diperlukan dikumpulkan dari sumber-sumber yang telah
disebutkan sebelumnya. Data yang diperoleh kemudian diseleksi berdasarkan
reliability dan kesesuaiannya dengan topik. Variabel data yang sama namun
dengan nilai yang berbeda (dari sumber yang berbeda) akan dibandingkan dan
diseleksi berdasarkan pertimbangan-pertimbangan tertentu.
4. Pembuatan program pengolahan data
Program pengolahan data dibuat dengan menggunakan Visual Basic 2010
Express dengan beberapa tahapan sebagai berikut:
a. Pembuatan tampilan program sederhana (design layout)
Pembuatan tampilan program akan dibuat dengan menggunakan
fasilitas yang terdapat pada Visual Basic 2010 Express untuk
menggambarkan cara kerja program secara garis besar.
b. Pembuatan dan penulisan bahasa pemograman (coding)
Pembuatan dan penulisan bahasa pemograman (coding) dilakukan
untuk memberikan perintah, mengatur property, metode, event kepada
setiap komponen-komponen yang terdapat pada program agar
komponen tersebut dapat berjalan sesuai dengan fungsinya masingmasing. Perintah yang diberikan berupa proses perhitungan dengan
menggunakan rumus-rumus yang telah diperoleh dari penelitian
sebelumnya dan dari literatur. Semua pengerjaan ini dilakukan
langsung dengan menggunakan program Visual Basic 2010 Express.
5. Pengujian kinerja program pengolahan data
9
Pada tahap ini program diuji dengan cara memasukkan data-data (data
input) yang telah diperoleh dari tahap sebelumnya untuk dilakukan proses
analisis dan penghitungan. Hasil pengolahan data tersebut akan dibandingkan
dengan hasil kinerja dari program pengolah data LCA yang telah ada
sebelumnya seperti MiLCA (Jepang) agar dapat diketahui ketelitian yang
dapat dihasilkan oleh program yang telah dibuat.
6. Perbaikan tampilan layout program.
Pada tahap ini layout dari program akan diperbaharui dan dimodifikasi
dengan menggunakan fasilitas yang terdapat pada Visual Basic 2010 Express.
Tampilan layout yang menarik dapat memudahkan user (pengguna) dalam
mengoperasikan program ini.
Data produksi
biodiesel kelapa sawit
dari penelitian
sebelumnya
MULAI
Data literatur LCA
Mengumpulkan data
Menyeleksi data
Membuat program
pengolahan data LCA
Menguji program dengan
menginput data
Uji kinerja dengan program
pengolah data LCA yang
telah ada sebelumnya
Apakah hasil
pengolahan data
ekuivalen?
ya
Memperbaiki design layout
SELESAI
Gambar 2 Diagram alur pelaksanaan penelitian
Perbaikan Program
Komputer
tidak
10
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perancangan Diagram Alur Proses Produksi Biodiesel
Perancangan diagram alur proses program dilakukan secara bertahap mulai
dari land use change sampai dengan produksi biodiesel (Lampiran 1). Setiap
tahapan proses dari produksi biodiesel masing-masing memiliki input yang
berbeda-beda namun memiliki output yang sama yaitu beban lingkungan (Global
Warming Potential) dan konsumsi energi yang ditimbulkan dari setiap pemakaian
input yang diberikan. Berikut merupakan deskripsi keseluruhan tahap kajian
siklus hidup produksi biodiesel yang disajikan dalam Tabel 1.
Tabel 1 Tahapan proses produksi biodiesel
No.
Tahapan Proses
Masukan (Input)
Jenis lahan sebelum
diolah
1
Land Use Change
2
Pengolahan Lahan
Materi dan Energi
3
Pembibitan
Materi dan Energi
4
Penanaman
Materi dan Energi
5
Pemupukan
Materi dan Energi
6
Proteksi
Materi dan Energi
7
Pemanenan
Materi dan Energi
8
9
Transportasi di
Lapangan
Ekstraksi Minyak
Kelapa Sawit
Alat Transportasi
Materi dan Energi
10
Transportasi CPO
Alat Transportasi
11
Produksi Biodiesel
Materi dan Energi
a
Keluaran (Output)
- GWPa
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
- GWPa
- Konsumsi Energib
Global Warming Potential (kg CO2eq / ton biodiesel)
Konsumsi Energi (kJ / ton biodiesel)
b
Tahapan Proses
Tahapan proses yang terdapat pada Tabel 1 ditentukan dengan melihat
proses produksi secara keseluruhan yang secara umum terjadi pada siklus hidup
produksi biodiesel mulai dari land use change sampai dengan tahap akhir yaitu
produksi biodiesel. Setiap tahapan proses ini memiliki fungsi dan kebutuhan
masukan yang berbeda-beda sehingga setiap tahapan proses ini tidak bisa
disatukan dengan tahapan proses yang lainnya. Berikut merupakan deskripsi dari
setiap tahapan yang terdapat pada siklus hidup produksi biodiesel:
11
Land use change merupakan tahap awal yang digunakan untuk
mengetahui jumlah emisi yang dihasilkan dari proses konversi lahan
dari lahan yang mungkin sebelumnya bukan merupakan perkebunan
kelapa sawit. Lahan-lahan tersebut dapat berupa hutan produksi,
hutan lindung, padang rumput, kebun karet, kebun kelapa, kebun
kakao, tanaman pangan, dan dapat juga lahan bukaan ulang dari
kebun kelapa sawit itu sendiri.
Pengolahan lahan merupakan kegiatan pengolahan yang bertujuan
untuk membuat lahan yang akan digunakan sesuai dengan kondisi
lahan yang diperlukan untuk budi daya kelapa sawit sehingga
diperlukan beberapa materi maupun energi dalam mendukung
kegiatan ini.
Pembibitan merupakan kegiatan yang bertujuan untuk
mempersiapkan bibit kelapa sawit siap tanam. Proses pembibitan ini
dipersiapkan selama satu tahun.
Penanaman merupakan kegiatan pemindahan bibit ke lahan kebun
untuk mendukung pertumbuhan tanaman yang lebih baik dengan
menggunakan media tanam yang lebih besar.
Pemupukan merupakan kegiatan pemberian pupuk terhadap tanaman
dengan cara menyebar pupuk di sekitar tanaman. Pemupukan
bertujuan untuk meningkatkan pertumbuhan vegetatif.
Proteksi merupakan kegiatan pemeliharaan tanaman yang dapat
meliputi proses pengendalian gulma, hama, penyakit, penyiraman,
dan beberapa proses yang telah dilakukan sebelumnya.
Pemanenan merupakan kegiatan pengambilan tandan buah segar
(TBS) yang merupakan produk yang dihasilkan secara langsung oleh
tanaman kelapa sawit setelah berumur 3-4 tahun.
Transportasi di lapangan merupakan cakupan keseluruhan proses
transportasi yang terjadi dari setiap tahapan proses sebelumnya
(pengolahan lahan, pembibitan, dan pemupukan). Kegiatan
transportasi ini menggunakan alat transportasi seperti truk, traktor,
dan minibus.
Ekstraksi minyak kelapa sawit merupakan kegiatan yang bertujuan
untuk memperoleh kandungan minyak yang terkandung di dalam
tandan buah segar dengan proses ekstraksi.
Transportasi CPO (crude palm oil) merupakan kegiatan pengiriman
produk hasil ekstraksi (CPO) dari pabrik pengolahan menuju tempat
pembuatan biodiesel.
Produksi biodiesel merupakan kegiatan untuk memproduksi
biodiesel dengan bahan baku CPO hasil olahan pabrik dan campuran
methanol.
Masukan (input)
Setiap tahapan proses memiliki data masukan (input) yang berbeda-beda.
Data-data yang menjadi masukan dalam tahapan proses siklus hidup produksi
biodiesel ini dapat berupa materi, energi, jenis lahan, dan alat transportasi. Data
masukan tersebut diperoleh dari penelitian-penelitian sebelumnya yang pernah
dilakukan di Indonesia maupun di negara lain. Beberapa data tambahan dari
12
software MiLCA juga dimasukkan untuk mendukung kelengkapan data yang
dimiliki.
Faktor emisi merupakan data yang paling penting dalam melakukan
penghitungan jumlah emisi yang dihasilkan dari setiap input yang diberikan. Oleh
karena itu dalam setiap data masukan materi, energi, jenis lahan, dan alat
transportasi haruslah memiliki faktor emisi yang tersedia untuk melakukan
penghitungan tersebut. Ketersediaan faktor emisi dalam suatu data masukan
menjadi faktor utama terhadap kelengkapan data yang dimiliki oleh program ini.
Faktor emisi yang diperlukan untuk penghitungan emisi adalah faktor emisi CO2,
CH4, dan N2O. Data masukan (input) yang sudah terkumpul dan terdapat pada
program ini dapat dilihat pada Lampiran 2,3,4, dan 5.
Keluaran (output)
Keluaran (output) yang dihasilkan dari setiap tahapan proses ini adalah
beban lingkungan dan konsumsi energi. Beban lingkungan yang timbul dari setiap
proses produksi biodiesel ini adalah emisi udara yang berpotensi terhadap
pemanasan global (efek rumah kaca) yang sering disebut dengan Global Warming
Potential 100year-based (GWP100). GWP100 menyatakan nilai potensi pemanasan
global yang disebabkan emisi dalam jangka waktu 100 tahun. GWP100 memiliki
satuan kg CO2 ekuivalen dan merupakan gas rumah kaca utama penyebab
pemanasan global. Gas-gas efek rumah kaca yang dihasilkan pada setiap
prosesnya yaitu gas CO2, CH4, dan N2O. Setiap gas emisi ini memiliki faktor
karakterisasi yang mengacu kepada gas emisi CO2eq (ekuivalen).
Tabel 2 Faktor karakterisasi gas emisi efek rumah kaca
Faktor karakterisasia
CO2 ekuivalen
1
21
310
Gas Emisi
CO2
CH4
N2O
a
IPCC 2007
Konsumsi energi merupakan keluaran (output) yang dihasilkan dari seluruh
tahapan proses siklus hidup produksi biodiesel, kecuali land use change karena di
tahap ini tidak ada masukan energi yang diberikan. Perhitungan konsumsi energi
diperoleh dari hasil penggunaan energi yang diperlukan untuk melakukan suatu
kegiatan tersebut. Besarnya konsumsi energi yang diperlukan bergantung kepada
jumlah energi (massa bahan bakar) yang dipakai dan nilai kalor yang dimiliki oleh
energi tersebut. Konsumsi energi dihitung dengan menggunakan persamaan 2 dan
nilai kalor dari setiap energi terdapat pada Tabel 3.
....... (2)
Tabel 3 Nilai kalor energi yang digunakan sebagai data masukan
Energi
Fossil fuel - HSDa
Coalb
Natural Gasb
a
Convertin
UJ
b
Nilai Kalor
45537.1
29307.6
52923.0
Satuan
kJ / kg
kJ / kg
kJ / kg
13
Perancangan Sistem Pangkalan Data
Perancangan sistem pangkalan data (database) dalam pembuatan program
ini dibangun dengan menggunakan Microsoft SQL Server 2008 yang terintegrasi
langsung dengan Microsoft Visual Basic 2010 Express. Perancangan sistem
pangkalan data ini diawali dengan perancangan diagram alur program dan
dilanjutkan dengan perancangan tabulasi database faktor emisi, tabulasi proses
input data, dan tabulasi hasil perhitungan yang nantinya juga disajikan dalam
bentuk grafik.
Rancangan Algoritma Program
Pembuatan program kajian siklus hidup biodiesel dari minyak kelapa sawit
ini dilakukan dengan terlebih dahulu menyusun diagram alur (flowchart) program
secara sistematis dan sesuai dengan tujuan yang ingin diharapkan. Penyusunan
diagram alur yang sistematis dapat mempermudah perancangan program yang
ingin dilakukan selanjutnya. Kelebihan dan kekurangan yang terdapat pada
program ini dapat secara langsung dikaji dengan adanya diagram alur program ini.
Diagram alur (flowchart) dari program kajian siklus hidup biodiesel dari minyak
kelapa sawit ini dapat dilihat pada Gambar 3.
Program kajian siklus hidup biodiesel ini memiliki menu utama yang akan
menghantarkan pengguna (user) kepada dua menu pilihan yaitu menu LCA dan
menu database faktor emisi. Kedua menu pilihan ini memiliki fungsi dan tujuan
yang berbeda-beda. Menu LCA merupakan menu yang paling penting dalam
program ini karena di dalam menu ini dilakukan perhitungan emisi dan konsumsi
energi yang dihasilkan dari keseluruhan tahapan proses produksi biodiesel dari
awal sampai dengan akhir (from cradle to grave). Menu database faktor emisi
merupakan menu pendukung sistem pemeliharaan dan penyempurnaan database
yang dibangun untuk menyimpan data masukan (input) yang diperlukan pada
proses penghitungan emisi dan konsumsi energi pada menu LCA.
Menu LCA memiliki dua tahap penginputan data. Input data 1 (pertama)
merupakan proses penginputan luas lahan, jumlah (kuantitas) dari TBS, CPO, dan
biodiesel yang dihasilkan dalam satu siklus produksi biodiesel sedangkan input
data 2 (kedua) merupakan proses penginputan data masukan berupa jenis lahan,
materi, energi, dan alat transportasi pada setiap tahapan proses siklus hidup
produksi biodiesel. Setelah input data 1 dan input data 2 dilakukan, program akan
langsung melakukan penghitungan dengan menggunakan data masukan yang telah
diberikan. Proses penghitungan ini akan melibatkan data yang terdapat pada
database faktor emisi yang terdapat pada menu database faktor emisi.
Keluaran (output) dari hasil perhitungan ini adalah jumlah emisi gas rumah
kaca (GRK) dan konsumsi energi yang ditimbulkan dan digunakan dalam proses
produksi biodiesel dari awal sampai akhir (from cradle to grave). Keluaran ini
nantinya akan ditampilkan dalam bentuk tabel dan grafik. Penyajian hasil
perhitungan dalam bentuk tabel dan grafik akan mempermudah pengguna untuk
mengkaji dan melakukan pengamatan terhadap setiap tahapan proses yang
memiliki jumlah emisi dan konsumsi energi yang lebih besar diantara tahapan
proses yang lainnya.
14
Gambar 3 Flowchart Algoritma Program Kajian Siklus Hidup Biodiesel
Rancangan Tabulasi Database Faktor Emisi
Pada menu database faktor emisi tersedia data masukan (input) berupa jenis
lahan, materi, energi, dan alat transportasi yang nantinya akan digunakan pada
proses perhitungan emisi dan konsumsi energi. Rancangan tabulasi database
faktor emisi dibuat dengan tujuan untuk mempermudah penyimpanan,
pemeliharaan, dan pembaharuan data masukan (input) agar program kajian siklus
hidup ini nantinya bisa memiliki database yang selalu dapat diperbaharui sesuai
dengan ketersediaan data yang ada. Berikut merupakan sistem tabulasi database
jenis lahan, materi, energi, dan alat transportasi pada tahapan produksi biodiesel
yang disajikan dalam Tabel 4, 5, 6, dan 7.
15
Tabel 4 Tabulasi database untuk jenis lahan
Table Name
TL_0LUC
a
Coloumn Name
ID_LandUseChangea
Jenis_Lahan
Keterangan
Faktor_Emisi_CO2
Sumber_Emisi_CO2
Data Type (length)
nchar(10)
Text
Text
Float
Text
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Primary key
Tabel 5 Tabulasi database untuk materi
Table Name
TM_0UTAMA
a
Coloumn Name
ID_Materia
Materi
Keterangan
Faktor_Emisi_CO2
Sumber_FE_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Sumber_FE_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Sumber_FE_N2O
Data Type (length)
nchar(10)
Text
Text
float
Text
float
Text
float
Text
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Primary key
Tabel 6 Tabulasi database untuk energi
Table Name
TE_0UTAMA
a
Primary key
Coloumn Name
ID_Energia
Energi
Keterangan
Faktor_Kandungan_Energi
Sumber_FKE
Faktor_Emisi_CO2
Sumber_FE_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Sumber_FE_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Sumber_FE_N2O
Konversi ke Kilojoule
Sumber_KE
Data Type (length)
nchar(10)
text
text
float
text
float
text
float
text
float
text
float
text
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
16
Tabel 7 Tabulasi database untuk alat transportasi
Table Name
TA_0UTAMA
a
Coloumn Name
ID_Atransportasia
Alat_Transportasi
Keterangan
Konsumsi_Bahan_Bakar_Spesifik
Faktor_Emisi_CO2
Sumber_FE_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Sumber_FE_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Sumber_FE_N2O
Data Type
(length)
nchar(10)
text
text
float
float
text
float
text
float
text
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Primary key
Perancangan tabulasi database yang dilakukan disesuaikan dengan
kebutuhan untuk melakukan penghitungan emisi dan konsumsi energi. Setiap
tabulasi database memiliki primary key yang berfungsi untuk mendukung
pemanggilan data yang tersimpan agar lebih cepat untuk diakses. Primary key di
dalam setiap tabulasi menggunakan tipe data nchar. Nchar merupakan tipe data
yang menyimpan data dalam bentuk karakter 16 bit. Nchar merupakan tipe data
yang sama dengan char, namun nilai jangkauan nchar lebih kecil dari pada char.
Tipe data yang digunakan untuk penulisan angka pada tabulasi adalah float. Float
merupakan bentuk penyimpanan data bilangan dengan nilai jangkauan dari 4.94×10324 sampai 1.79×10308. Float biasanya digunakan untuk menyimpan
bilangan angka dengan tipe data single, double, dan decimal. Sedangkan tipe data
yang digunakan untuk huruf ataupun tulisan adalah tipe data text.
Rancangan Tabulasi Tahapan Proses Input Data
Pada bagian sebelumnya telah ditentukan tahapan proses yang dilalui dalam
proses produksi biodiesel dari awal sampai akhir dan pada bagian ini tahapan
proses tersebut dibangun menjadi suatu tabulasi data yang nantinya akan menjadi
tempat untuk memasukan data masukan (input) yang diperlukan pada setiap
tahapan prosesnya. Susunan tabulasi data disusun berdasarkan kebutuhan data
yang diolah. Dalam satu proses dapat berisi satu atau dua macam data masukan.
Pada tahapan pengolahan lahan misalnya, terdapat dua data masukan yaitu data
masukan materi dan data masukan energi.
17
Tabel 8 Tabel-tabel tahapan proses input data pada menu LCA
Nama Tabel
TL_1LUC
TM_2PL
TE_2PL
TM_3PBB
TE_3PBB
TM_4PNNM
TE_4PNNM
TM_5PMPKN
TE_5PMPKN
TM_6PRTKSI
TE_6PRTKSI
TM_7PMNN
TE_7PMNN
TA_1ATRANS
TM_8EMS
TE_8EMS
TA_2ATRANS
TM_9PBDSL
TE_9PBDSL
Keterangan
Tabel proses jenis lahan untuk tahap land use change
Tabel proses materi untuk tahap pengolahan lahan
Tabel proses energi untuk tahap pengolahan lahan
Tabel proses materi untuk tahap pembibitan
Tabel proses energi untuk tahap pembibitan
Tabel proses materi untuk tahap penanaman
Tabel proses energi untuk tahap penanaman
Tabel proses materi untuk tahap pemupukan
Tabel proses energi untuk tahap pemupukan
Tabel proses materi untuk tahap proteksi
Tabel proses energi untuk tahap proteksi
Tabel proses materi untuk tahap pemanenan
Tabel proses energi untuk tahap pemanenan
Tabel proses alat transportasi untuk tahap transportasi di
lapangan
Tabel proses materi untuk tahap ekstraksi minyak kelapa sawit
Tabel proses energi untuk tahap ekstraksi minyak kelapa sawit
Tabel proses alat transportasi untuk tahap transportasi CPO
Tabel proses materi untuk tahap produksi biodiesel
Tabel proses energi untuk tahap produksi biodiesel
Tabel 8 menunjukkan tabel-tabel tahapan proses yang digunakan pada
rancangan ini. Bentuk tabulasi dalam setiap tabel itu sendiri beberapa ditunjukkan
dalam Tabel 9, 10, 11, dan 12. Rincian tabulasi dari seluruh tabel yang digunakan
pada proses ini bisa dilihat dalam Lampiran 6. Setiap tabel tahapan proses ini
memiliki relasi satu dengan yang lainya dan relasi setiap tabel ini dapat dilihat
pada Lampiran 7.
Tabel 9 Tabulasi database untuk tahap land use change
Table Name
Coloumn Name
a
TL_1LUC
a
Primary key
ID
Lahan_Sebelumnya
ID_Lahan
Luas
Satuan_Luas
Faktor_Emisi_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Jumlah_Emisi_CO2
Jumlah_Emisi_CH4
Jumlah_Emisi_N2O
Total_Emisi_CO2
Data Type (length)
nchar(10)
text
nchar(10)
float
nchar(10)
float
float
float
float
float
float
float
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
18
Tabel 10 Tabulasi database untuk tahap pengolahan lahan (materi)
Table Name
TM_2PL
a
Coloumn Name
IDa
Input_Materi
ID_Materi
Jumlah
Satuan_Unit
Faktor_Emisi_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Jumlah_Emisi_CO2
Jumlah_Emisi_CH4
Jumlah_Emisi_N2O
Total_Emisi_CO2eq
Data Type (length)
nchar(10)
text
nchar(10)
float
nchar(10)
float
float
float
float
float
float
float
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Primary key
Tabel 11 Tabulasi database untuk tahap pengolahan lahan (energi)
Table Name
TE_2PL
a
Primary key
Coloumn Name
IDa
Input_Energi
ID_Energi
Jumlah
Satuan_Unit
Faktor_Emisi_CO2
Faktor_Emisi_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Jumlah_Emisi_CO2
Jumlah_Emisi_CH4
Jumlah_Emisi_N2O
Total_Emisi_CO2eq
Konsumsi_Energi
Data Type (length)
nchar(10)
text
nchar(10)
float
nchar(10)
float
float
float
float
float
float
float
float
Allow Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
19
Tabel 12 Tabulasi database untuk tahap transportasi di lapangan
Table Name
Coloumn Name
IDa
Jenis_Alat_Transportasi
ID_Alat_Transportasi
Jarak
Satuan
Konsumsi_Bahan_Bakar_Spesifik
Faktor_Emisi_CO2
TA_1ATRANS
Faktor_Emisi_CH4
Faktor_Emisi_N2O
Jumlah_Emisi_CO2
Jumlah_Emisi_CH4
Jumlah_Emisi_N2O
Total_Emisi_CO2eq
Konsumsi_Energi
a
Data Type
(length)
nchar(10)
text
nchar(10)
float
nchar(10)
float
float
float
float
float
float
float
float
float
Allow
Nulls
Unchecked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Checked
Primary key
Rancangan Tabulasi Hasil Perhitungan
Dalam proses perhitungan akan ada hasil yang diperoleh, dan hasil tersebut
perlu disajikan dalam bentuk tabel dan grafik supaya pengguna (user) dapat lebih
mudah memahami hasil dari proses penghitungan tersebut. Penyajian hasil
perhitungan dalam bentuk tabulasi disajikan dalam bentuk view. View merupakan
bentuk penyajian hasil perhitungan (tabulasi) yang berisikan query. Query
berfungsi untuk mengambil hasil perhitungan dalam tabel lain dan kemudian
disatukan dalam satu bentuk tabel. Query juga berfungsi untuk mengkalkulasi
hasil perhitungan dari satu tabel dengan tabel lainnya sehingga hasil perhitungan
dari seluruh tabel dapat disatukan.
Sistem penyajian dengan menggunakan view berguna untuk melihat hasil
perhitungan dari seluruh tahapan proses dan perbandingan antara satu tahapan
proses dengan tahapan proses lainnya. Penyajian hasil perhitungan dengan
menggunakan view hanya digunakan untuk melihat hasil secara keseluruhan,
sedangkan ha