NERACA MASSA Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Gas Metana Dari Sampah Organik Kapasitas Olahan 900 Ton/Hari

BAB III NERACA MASSA

Kapasitas = 900 tonhari = jam 24 hari 1 hari kg 000 . 600 x = 27500 kghari Basis = 1 jam operasi Satuan perhitungan = kgjam Dalam perhitungan neraca massa ini, digunakan neraca unsur dari unsur-unsur penyusun senyawa. Komposisi sampah organik adalah sebagai berikut: Tabel 3.1 Komposisi sampah organik Bahan organik Sampah dedaunan 32 Makanan 16,2 Kertas 17,5 Kayu 4,5 Air 29,8 Tabel 3.2 Komposisi sampah berdasarkan unsur Komponen sampah Persentase Massa berat kering Carbon Hidrogen Oksigen Nitrogen Sulfur Dedaunan 47,80 6,00 38,00 3,40 0,30 Makanan 48,00 6,40 37,60 2,60 0,10 Kertas 43,50 6,00 44,00 0,30 0,20 Kayu 49,50 6,00 42,70 0,20 0,10 Sumber : dinas kebersihan kota Medan, 2005 III-1 Universitas Sumatera Utara Tabel 3.3 Komposisi Karbohidrat C 6 H 12 O Komponen C 6 6 H 12 O BM 6 Fraksi Carbon, C Hidrogen, H Oksigen, O 12 1 16 0,4 0,067 0,533 Tabel 3.4 Komposisi H 2 Komponen H S 2 BM S Fraksi Hidrogen, H Sulfur, S 1 32 0,06 0,94 Tabel 3.5 Komposisi CO Komponen CO 2 BM 2 Fraksi Carbon, C Oksigen, O 12 16 0,273 0,727 Tabel 3.6 Komposisi CH Komponen CH 4 BM 4 Fraksi Carbon, C Hidrogen, H 12 1 0,75 0,25

1. Thresher

Fungsi : sebagai alat untuk mempekecil ukurannya hingga menjadi bubur. Thresher 1 2 Dedaunan 32 Makanan 16,2 Kertas 17,5 Kayu 4,5 Dedaunan 32 Makanan 16,2 Kertas 17,5 Kayu 4,5 Universitas Sumatera Utara Tabel 3.7 Neraca Massa pada thresher TR-01 No Unsur Masuk kgjam Keluar kgjam Alur 1 Alur 2 1 Carbon C 77818,7 77818,7 2 Hidrogen H 1018,76 1018,76 3 Oksigen O 6619,87 6619,87 4 Nitrogen N 373,05 373,05 5 Sulfur S 36,03 36,03 6 Abu 806,09 806,09 7 H 2 7077,5 O 7077,5 Total 23750 23750

2. Tangki penampungan umpan TK-01

Tabel 3.8 Neraca massa pada Tangki Penampungan TK-01 No Unsur Masuk kgjam Keluar kgjam Alur 2 Alur 3 1. Carbon C 77818,7 77818,7 2. Hidrogen H 1018,76 1018,76 3. Oksigen O 6619,87 6619,87 4. Nitrogen N 373,05 373,05 5. Sulfur S 36,03 36,03 6. Abu 806,09 806,09 7. H 2 7077,5 O 7077,5 Total 23750 23750 Tangki penampungan C H O N S Abu C H O N S Abu 2 3 Universitas Sumatera Utara

3. fermentor FR-01

• Lipida dirubah menjadi Asam lemak rantai panjang dan Gliserin Lipida Fermentor 3 4 5 6 C 6 H 12 O 6 H 2 O N 2 H 2 S Abu CH 4 CO 2 N 2 H 2 S H 2 Lumpur N 2 Air Bakteri Bakteri anaerob Universitas Sumatera Utara • Protei dirubah menjadi Asam amino Protein Asam amino • Asam nukleat dirubah menjadi Purin dan Pirimidin Asam nukleat Pirimidin Purin Asam phospat • Polisakarida dirubah menjadi monosakarida. Polisakarida terbagi atas : - Pati - Glikogen - Selulosa D-Glukopinarosa Glukosa III-6 Universitas Sumatera Utara α1-4 Glikogen Glukosa

2. Tahap Asidogenesis

Tahap asidogenesis merupakan tahap penguraian monomer-monomer dari Asam lemak rantai panjang, Gliserin, Asam amino, Glukosa, Purin dan Pyrimidin. Monomer tersebut diuraikan hingga menjadi Asam lemak volatil, alkohol, H 2 S, CO 2 , N 2 , H 2 • Asam lemak rantai panjang diuraikan menjadi Asam lemak volatil. . Asam lemak rantai panjang terdiri atas : - Asam lemak stearat - Asam lemak palmitat - Asam lemak oleat Universitas Sumatera Utara Asam lemak stearat Asam butirat Metana Asam lemak palmitat Asam propionat Hidrogen • Gliserin dirubah menjadi Asam propionat Gliserin Asam propionat Hidrogen • Asam amino diurai menjadi asam akrilat Asam amino Asam akrilat Nitrogen Hidrogen • Glukosa diurai menjadi akohol etanol Glukosa Etanol • Purin diurai menjadi asam propionat Purin Asam propionate phospat 3CH 3 -CH 2 -COOH + H 2 + 2H 3 PO 4 Universitas Sumatera Utara • Pirimidim diurai menjadi asam butirat Pirimidin Asam butirat 1.Reaksi pada asam lemak rantai panjang + gliserin Asam lemak stearat Asam butirat Asam lemak palmitat Asam propionat Gliserin Asam propionat CH 3 CH 2 CH 2 COOH + ½N 2 + H 2 + 5OH-C-C 3 H 7 + 9CH 3 -CH 2 -COOH + CH 3 -CHOH-COOH + 7CO 2 + 10H 2 + 4CH 4 Asam butirat asam propionate asam laktat Universitas Sumatera Utara 2. Reaksi pada Asam nukleat Asam nukleat Pirimidin purin Purin Asam propionate phospat Pirimidin Asam butirat Asam nukleat 3. Reaksi pada keseluruhan Asam lemak rantai panjang + gliserin, Asam amino, Asam nukleat. 3CH 3 -CH 2 -COOH + H 2 + 2H 3 PO 4 CH 3 CH 2 CH 2 COOH + ½N 2 + H 2 + CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 3CH 3 CH 2 COOH + Asam propionate Asam butirat ½N 2 + 2H 2 + 2H 3 PO 4 Universitas Sumatera Utara 5OH-C-C 3 H 7 + 9CH 3 -CH 2 -COOH + CH 3 -CHOH-COOH + 7CO 2 + 10H 2 + 4CH Asam butirat asam propionate asam laktat 4 Asam nukleat Asam amino Asam akrilat + Asam amino Asam nukleat 6CH 3 CH 2 COOH + 12CH 3 CH 2 CH 2 COOH + CH 3 -CHOH-COOH + CH 2 Asam butirat Asam propionat Asam laktat Asam akrilat =CH- COOH + 7CO 2 2 27 + H 2 + 4CH 4 + N 2 + H 3 PO 4 CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 3CH 3 CH 2 COOH + Asam propionate Asam butirat ½N 2 + 2H 2 + 2H 3 PO 4 + Universitas Sumatera Utara

3. Tahap Asetogenesis

2CH 3 CH 2 OH + 2CO 2 2CH 3 COOH + 2H 2 ……… pers 1 12CH 3 CH 2 COOH + 2H 2 O 12CH 3 COOH + 24H 2 6CH …………..pers.2 3 CH 2 CH 2 COOH + 12H 2 O 12CH 3 COOH + 12H 2 …………..pers.3 2CH 3 CH 2 OH + 12CH 3 CH 2 COOH + 6CH 3 CH 2 CH 2 COOH + 2CO 2 + 36H 2 40H 2 + 26CH 3

4. Tahap Metagenesis

COOH C 6 H 12 O 6 + 2H 2 O 2C 2 H 4 O 2 + 2CO 2 + 4H 2C 2 2 H 4 O 2 2CH 4 + 2CO 2 CO 2 + 4H 2 CH 4 + 2H 2 C O 6 H 12 O 6 3CH 4 + 3CO 2 Tabel 3.9 Neraca Massa Pada Fermentor FR-01 No Komponen Masuk kgjam Keluar kgjam Alur 3 Alur 4 Alur 5 Alur 6 1. C 6 H 12 O 6 15455,031 - - 1545,711 2. H 2 7077,5 O - - 7077,5 3. N 373,05 2 - 111,915 261,135 4. H 2 38,329 S - 38,329 - 5. Abu 806,09 - - 806,09 6. Bakteri - 3562,5 - 3562,5 7. CH - 4 - 3709,152 - 8. CO - 2 - 10200,168 - Total 23750 3562,5 14059,564 13253,932 27312,5 27312,5 + + Bakteri Bakteri Universitas Sumatera Utara

4. Absorbsi AB-01

Tabel 3.10 Neraca massa pada Absorbsi AB-01 No Komponen Masuk kgjam Keluar kgjam Alur 7 Alur 10 Alur 9 Alur 8 1. CH 3709,152 4 - 3709,152 - 2. CO 10200,168 2 - 3060,051 10200,168 3. N 111,915 2 - 111,915 - 4. H 2 38,329 S - 38,329 - 5. H 2 - O 4217,117 - 4217,117 Total 14059,564 4217,117 6919,447 11357,234 18276,681 18276,681

11. Absorbsi AB-02

Tabel 3.11 Neraca massa pada Absorbsi AB-02 No Komponen Masuk kgjam Keluar kgjam 9 11 10 12 1. CH 3709,152 4 - - 3709,152 2. CO 3060,051 2 - - 3060,051 3. N 111,915 2 - - 111,915 Absorbsi 7 8 9 10 H 2 O CH 4 CO 2 N 2 H 2 S CH 4 CO 2 N 2 H 2 S CO 2 H 2 O Absorbsi Fe 9 10 11 12 CH 4 CO 2 N 2 H 2 S FeS CH 4 CO 2 N 2 H 2 S Fe III-12 Universitas Sumatera Utara 4. H 2 38,329 S - 30,663 7,666 5. Fe - 1383,89 1383,89 - Total 6919,447 1383,89 1414,553 6888,784 8303,337 8303,337 Universitas Sumatera Utara

BAB IV NERACA ENERGI