Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik dengan Kapasitas Sampah Organik 600.000 kg/hari

PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN METANA CAIR DARI SAMPAH ORGANIK DENGAN KAPASITAS SAMPAH ORGANIK
600.000KG/HARI
TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
DISUSUN OLEH:
VINCENT 070405041
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik dengan Kapasitas Sampah Organik 600.000 kg/hari”.
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Ibu Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia sebagai Dosen Pembimbing I yang telah
membimbing, memberikan masukan dan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Ibu Dr. Maulida, S.T., M.Sc. sebagai Dosen Pembimbing II yang telah membimbing, memberikan masukan dan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi., Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 5. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 6. Ibu Dr. Halimatuddahliana, ST, Msc, selaku dosen penguji II yang telah memberikan masukan dan saran pada tugas akhir ini. 7. Ibu Farida Hanum, ST, MT, selaku dosen penguji III yang telah memberikan masukan dan saran pada tugas akhir ini. 8. Seluruh staf pengajar dan pengurus administrasi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 9. Orangtua penulis yang telah banyak memberikan dukungan moral dan material kepada penulis.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

10. Teddy Julius atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini. 11. Teman-teman seangkatan penulis serta senior yang telah banyak memberikan

masukan, dukungan, dan semangat. Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak
terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Terima Kasih.
Medan, April 2012 Penulis Vincent
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

INTISARI

Pabrik Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik ini direncanakan berproduksi

dengan kapasitas sampah organik 600.000 kg/hari dan beroperasi selama 330 hari

dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat menghasilkan metana cair yang mampu

memenuhi kebutuhan pasar dalam maupun luar negeri. Metana cair adalah bahan

bakar ramah lingkungan yang banyak digunakan industri dan sebagai bahan bakar

alternatif pada sektor transportasi untuk mengurangi penggunaan bahan bakar

minyak yang jumlahnya semakin menipis. Metana cair yang dihasilkan dari

fermentasi dan pencairan Sampah Organik dapat menggantikan metana cair dari gas

alam (LNG) yang tidak dapat diperbaharui. Lokasi pabrik direncanakan adalah di daerah Namo Rambe, Medan, Sumatera Utara dengan luas areal sebesar 15.440 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik adalah sebanyak 150

orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseoran Terbatas (PT) dan

bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff. Hasil analisa ekonomi Pabrik

Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik ini sebagai berikut:

 Modal Investasi Total

: Rp 369.570.032.256,-

 Biaya Produksi

: Rp 205.721.372.228,-

 Hasil Penjualan

: Rp 323.123.928.336,-

 Laba Bersih

: Rp 81.788.380.329,-

 Profit Margin

: 36,15 %

 Break Even Point

: 57,16 %

 Return on Investment

: 18,93 %

 Pay Out Time

: 5,28 tahun

 Return on Network

: 31,54 %

 Internal Rate of Return

: 36,1 

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik layak untuk didirikan.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .................................................................................................. i INTISARI.................................................................................................................... iii DAFTAR ISI............................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ viii DAFTAR TABEL....................................................................................................... ix BAB I PENDAHULUAN...................................................................................I-1
1.1 Latar Belakang...............................................................................I-1 1.2 Perumusan Masalah .......................................................................I-2 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik........................................................I-2 1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik .....................................................I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA........................................................................ II-1 2.1 Sampah ....................................................................................... II-1 2.2 Gas Bio ........................................................................................ II-2 2.3 Mekanisme Penghasil Gas Bio .................................................... II-3 2.4 Faktor yang Mempengaruhi Penghasilan Gas Bio ...................... II-5 2.5 Metana Cair ................................................................................. II-6 2.6 Deskripsi Proses........................................................................... II-8 2.7 Blok Diagram Alir Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Metana Cair

dari Sampah Organik ................................................................. II-10 2.8 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk ........................................... II-12
2.8.1 Metana (CH4) ................................................................. II-12 2.8.2 Karbon Dioksida (CO2).................................................. II-12 2.8.3 Air (H2O) ....................................................................... II-13 BAB III NERACA MASSA............................................................................... III-1 3.1 Thresser (C-110)......................................................................... III-1 3.2 Tangki Penampung (F-120) ........................................................ III-1 3.3 Fermentor (R-210) ...................................................................... III-1 3.4 Filter Press (H-220) .................................................................... III-2 3.5 Adsorber I (D-310) ..................................................................... III-2 3.6 Adsorber II (D-320) .................................................................... III-2 3.7 Membran Kontaktor Hollow Fiber (D-330) ............................... III-3
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

3.8 Tangki Akumulasi (F-410) ......................................................... III-3 3.9 Kompressor (G-421) ................................................................... III-3 3.10 Cooler (E-420)............................................................................ III-3 3.11 Heat Exchanger I (E-430) .......................................................... III-4 3.12 Splitter (K-441)........................................................................... III-4 3.13 Heat Echanger II (E-440)........................................................... III-4 3.14 Throttle (K-451).......................................................................... III-4 3.15 Flash Drum (F-450).................................................................... III-5 3.16 Ekspander (G-442)...................................................................... III-5 BAB IV NERACA ENERGI..............................................................................IV-1 4.1 Fermentor (R-210) ......................................................................IV-1 4.2 Adsorber I (D-310) .....................................................................IV-1 4.3 Membran Kontaktor Hollow Fiber(D-330) ................................IV-1 4.4 Tangki Akumulasi (F-410) .........................................................IV-2 4.5 Cooler (E-420)............................................................................IV-2 4.6 Heat Exchanger I (E-430) ..........................................................IV-2 4.7 Heat Exchanger II (E-440) .........................................................IV-2 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN............................................................... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA .......................VI-1 6.1 Instrumentasi...............................................................................VI-1 6.2 Keselamatan dan Kesehatan Kerja .............................................VI-5 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Metana Cair
dari Sampah Organik ..................................................................VI-6 BAB VII UTILITAS.......................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Air .......................................................................... VII-1 7.2 Pengolahan Air ......................................................................... VII-4
7.2.1 Screening....................................................................... VII-4 7.2.2 Sedimentasi ................................................................... VII-4 7.2.3 Klarifikasi ..................................................................... VII-4 7.2.4 Filtrasi ........................................................................... VII-5 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia........................................................... VII-6 7.4 Kebutuhan Listrik ..................................................................... VII-6
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ........................................................... VII-8 7.6 Unit Pengolahan Limbah .......................................................... VII-8 7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas .................................................. VII-23 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ......................................... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ........................................................................... VIII-1
8.1.1 Faktor-Faktor Utama/Primer........................................ VIII-2 8.1.2 Faktor-Faktor Sekunder ............................................... VIII-3 8.2 Tata Letak Pabrik..................................................................... VIII-7 8.3 Perincian Luas Tanah .............................................................. VIII-8 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ......................IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ................................................................IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis .................................................IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ........................................IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ...................................IX-3 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf ..........................IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan ..............................................................IX-4 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha......................................................IX-5 9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab.......................IX-6 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)........................IX-6 9.4.2 Dewan Komisaris............................................................IX-6 9.4.3 Direktur ...........................................................................IX-7 9.4.4 Staf Ahli ..........................................................................IX-7 9.4.5 Sekretaris.........................................................................IX-7 9.4.6 Manajer Produksi ............................................................IX-7 9.4.7 Manajer Teknik ...............................................................IX-8 9.4.8 Manajer Umum dan Keuangan .......................................IX-8 9.4.9 Manajer Pembelian dan Pemasaran ................................IX-8 9.5 Sistem Kerja................................................................................IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ..............................IX-10 9.7 Sistem Penggajian.....................................................................IX-11 9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ..............................................................IX-12 BAB X ANALISA EKONOMI ......................................................................... X-1
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

10.1 Modal Investasi............................................................................ X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment (FCI)................................................................................. X-1 10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ............................. X-3
10.2 Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC)............................ X-4 10.2.1 Biaya Tetap (BT) / Fixed Cost (FC) ................................ X-4 10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)...................... X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales)....................................................... X-5 10.4 Bonus Perusahaan ........................................................................ X-5 10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ......................................................... X-5 10.6 Analisa Aspek Ekonomi .............................................................. X-5
10.6.1 Profit Margin (PM).......................................................... X-5 10.6.2 Break Even Point (BEP) .................................................. X-6 10.6.3 Return On Investment (ROI)............................................ X-6 10.6.4 Pay Out Time (POT) ........................................................ X-7 10.6.5 Return On Network (RON) .............................................. X-7 10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) .......................................... X-7 BAB XI KESIMPULAN ....................................................................................XI-1 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ xii LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA .........................................LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI.........................................LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN......................... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS .....LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ........................................ LE-1
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok diagram Alir Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik ............................................................................. II-10
Gambar 6.1 Instrumentasi pada Alat...................................................................VI-5 Gambar 7.1 Ilustrasi Proses Kerja Aerator...................................................... VII-20 Gambar 8.1 Tata Letak Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Metana Cair
dari Sampah Organik.................................................................... VIII-9 Gambar 9.1 Badan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik Pembuatan
Metana Cair dari Sampah Organik ................................................IX-13 Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen, Satuan mm (Tampak Atas)..............LD-2 Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan
Tangki Pelarutan............................................................................. LE-5 Gambar LE.2 Grafik Break Even Point (BEP) Pabrik Pembuatan Metana
Cair dari Sampah Organik ............................................................ LE-28
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 2.3 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 3.6 Tabel 3.7 Tabel 3.8 Tabel 3.9 Tabel 3.10 Tabel 3.11 Tabel 3.12 Tabel 3.13 Tabel 3.14 Tabel 3.15 Tabel 3.16 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 6.1
Tabel 7.1 Tabel 7.2

Komposisi Sampah Organik............................................................. II-2 Komposisi Sampah Berdasarkan Unsur ........................................... II-2 Komposisi Gas Bio........................................................................... II-3 Neraca Massa Thresser.................................................................... III-1 Neraca Massa Tangki Penampung .................................................. III-1 Neraca Massa Fermentor ................................................................. III-1 Neraca Massa Filter Press............................................................... III-2 Neraca Massa Adsorber I ................................................................ III-2 Neraca Massa Adsorber II ............................................................... III-2 Neraca Massa Membran Kontaktor Hollow Fiber .......................... III-3 Neraca Massa Tangki Akumulasi.................................................... III-3 Neraca Massa Kompressor .............................................................. III-3 Neraca Massa Cooler ...................................................................... III-3 Neraca Massa Heat Exchanger I ..................................................... III-4 Neraca Massa Splitter...................................................................... III-4 Neraca Massa Heat Exchanger II.................................................... III-4 Neraca Massa Throttle..................................................................... III-4 Neraca Massa Flash Drum .............................................................. III-5 Neraca Massa Ekspander ................................................................ III-5 Neraca Energi Fermentor ................................................................IV-1 Neraca Energi Adsorber I................................................................IV-1 Neraca Energi Membran Kontaktor Hollow Fiber..........................IV-1 Neraca Energi Tangki Akumulasi ...................................................IV-2 Neraca Energi Cooler ......................................................................IV-2 Neraca Energi Heat Exchanger I.....................................................IV-2 Neraca Energi Heat Exchanger II ...................................................IV-2 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik ...............................VI-3 Kebutuhan Air Proses.................................................................... VII-1 Kebutuhan Air Pendingin .............................................................. VII-1

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Tabel 7.3 Pemakaian Air untuk Kebutuhan Domestik .................................. VII-3 Tabel 7.4 Kualitas Air Sungai Deli ............................................................... VII-3 Tabel 7.5 Kebutuhan Daya pada Unit Proses ................................................ VII-7 Tabel 7.6 Kebutuhan Daya pada Unit Utilitas............................................... VII-7 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ................................................................... VIII-8 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ..........................................................IX-9 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya...........................................IX-10 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan...............................................................IX-11 Tabel LA.1 Tabel Komposisi Sampah Organik.................................................LA-2 Tabel LA.2 Neraca Massa Fermentor ................................................................LA-3 Tabel LA.3 Neraca Massa Filter Press..............................................................LA-4 Tabel LA.4 Neraca Massa Adsorber I ...............................................................LA-5 Tabel LA.5 Neraca Massa Adsorber II ..............................................................LA-6 Tabel LA.6 Neraca Massa Membran Kontaktor Hollow Fiber .........................LA-9 Tabel LA.7 Neraca Massa Tangki Akumulasi.................................................LA-10 Tabel LA.8 Neraca Massa Cooler ...................................................................LA-11 Tabel LA.9 Neraca Massa Heat Exchanger I ..................................................LA-11 Tabel LA.10 Neraca Massa Splitter...................................................................LA-12 Tabel LA.11 Neraca Massa Heat Exchanger II.................................................LA-13 Tabel LA.12 Neraca Massa Flash Drum ...........................................................LA-14 Tabel LB.1 Nilai Kontribusi Unsur Atom .........................................................LB-1 Tabel LB.2 Kapasitas Panas Beberapa Senyawa Padatan pada 298,15 K.........LB-2 Tabel LB.3 Data Kapasitas Panas Senyawa Fasa Gas (J/mol.K) ......................LB-2 Tabel LB.4 Data Kapasitas Panas Senyawa Fasa Cair (J/mol.K)......................LB-2 Tabel LB.5 Energi Keluar pada tangki Fermentor ............................................LB-4 Tabel LB.6 Neraca Energi Fermentor ...............................................................LB-4 Tabel LB.7 Energi Masuk pada Adsorber I.......................................................LB-5 Tabel LB.8 Energi Keluar pada Tangki Adsorber I ..........................................LB-6 Tabel LB.9 Neraca Energi Adsorber I...............................................................LB-6 Tabel LB.10 Energi Masuk pada Membran Kontaktor Hollow Fiber.................LB-7 Tabel LB.11 Energi Keluar pada Membran Kontaktor Hollow Fiber.................LB-8 Tabel LB.12 Neraca Energi Membran Kontaktor Hollow Fiber.........................LB-8
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Tabel LB.13 Neraca Energi Tangki Akumulasi ..................................................LB-9 Tabel LB.14 Neraca Energi Cooler ...................................................................LB-10 Tabel LB.15 Neraca Energi Heat Exchanger I..................................................LB-11 Tabel LB.16 Neraca Energi Heat Exchanger II ................................................LB-12 Tabel LC.1 Komposisi Umpan Masuk Blower I .............................................LC-15 Tabel LC.2 Komposisi Umpan Masuk Adsorber I..........................................LC-16 Tabel LC.3 Komposisi Umpan Masuk Blower II............................................LC-19 Tabel LC.4 Komposisi Umpan Masuk Adsorber II.........................................LC-20 Tabel LC.5 Komposisi Umpan Masuk Blower III...........................................LC-23 Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ............................ LE-1 Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ................................................... LE-3 Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses .................................................... LE-6 Tabel LE.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ........... LE-7 Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi............................................................ LE-10 Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai................................................................. LE-13 Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ..................................................................... LE-15 Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja.................................................................. LE-17 Tabel LE.9 Aturan Depresiasi sesuai UU Republik Indonesia No. 17
Tahun 2000................................................................................... LE-18 Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UU RI No. 17 Tahun
2000 .............................................................................................. LE-19 Tabel LE.11 Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) .................................. LE-27
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

INTISARI

Pabrik Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik ini direncanakan berproduksi

dengan kapasitas sampah organik 600.000 kg/hari dan beroperasi selama 330 hari

dalam setahun. Pabrik ini diharapkan dapat menghasilkan metana cair yang mampu

memenuhi kebutuhan pasar dalam maupun luar negeri. Metana cair adalah bahan

bakar ramah lingkungan yang banyak digunakan industri dan sebagai bahan bakar

alternatif pada sektor transportasi untuk mengurangi penggunaan bahan bakar

minyak yang jumlahnya semakin menipis. Metana cair yang dihasilkan dari

fermentasi dan pencairan Sampah Organik dapat menggantikan metana cair dari gas

alam (LNG) yang tidak dapat diperbaharui. Lokasi pabrik direncanakan adalah di daerah Namo Rambe, Medan, Sumatera Utara dengan luas areal sebesar 15.440 m2.

Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik adalah sebanyak 150

orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseoran Terbatas (PT) dan

bentuk organisasinya adalah organisasi garis dan staff. Hasil analisa ekonomi Pabrik

Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik ini sebagai berikut:

 Modal Investasi Total

: Rp 369.570.032.256,-

 Biaya Produksi

: Rp 205.721.372.228,-

 Hasil Penjualan

: Rp 323.123.928.336,-

 Laba Bersih

: Rp 81.788.380.329,-

 Profit Margin

: 36,15 %

 Break Even Point

: 57,16 %

 Return on Investment

: 18,93 %

 Pay Out Time

: 5,28 tahun

 Return on Network

: 31,54 %

 Internal Rate of Return

: 36,1 

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik layak untuk didirikan.

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Pertumbuhan jumlah penduduk yang terus meningkat setiap tahun diiringi

dengan pola hidup yang sangat konsumtif sudah tentu berdampak dengan meningkatnya produksi sampah. Di semua daerah sampah selalu menimbulkan masalah yang rumit untuk dipecahkan. Masalah persampahan perkotaan di Indonesia saat ini sudah sampai pada tingkat yang sangat serius.
Kota Medan yang merupakan salah satu kota besar di Indonesia, juga tak luput dari permasalahan sampah kota. Sebagai ibukota Provinsi Sumatera Utara, kota Medan mencakup sebagai pusat perdagangan, industri serta jasa yang berkembang dengan sangat pesat dewasa ini. Hal ini juga berdampak kepada jumlah produksi sampah yang terus meningkat. Adapun jumlah produksi sampah kota Medan tercatat pada tahun 2009 mencapai 848 ton/hari (Dinas Kebersihan, 2009). Angka tersebut meningkat dengan sangat signifikan bila dibandingkan produksi sampah kota Medan pada tahun 2004 yang hanya mencapai 396 ton/hari (Dinas Kebersihan, 2004). Oleh karena itu diperlukan solusi pengolahan sampah agar dapat diberdayagunakan untuk keperluan lain.
Sistem pengolahan sampah yang banyak dilakukan saat ini adalah dengan kolam-kolam terbuka yang menghasilkan gas metana (CH4) yang merupakan gas yang bersifat dapat terbakar (flammable gas) sehingga dapat dijadikan sebagai sumber energi alternatif (Surya, 2009). Menyangkut masalah sumber energi saat ini, kebutuhan akan bahan bakar minyak tidak diimbangi dengan jumlah ketersediaan BBM di sebagian besar tempat di Indonesia, yang dulunya masuk dalam jajaran pengekspor minyak terbesar di dunia kini mengalami kesulitan dalam penyediaan bahan bakar. Menurut data EIA (Energy Information Administration), sejak tahun 2004 sampai sekarang konsumsi minyak di Indonesia sudah melebihi jumlah produksi.
Berdasarkan fakta-fakta di atas, produksi metana cair dari sampah organik tampaknya dapat menjanjikan untuk dilakukan dalam mengurangi emisi gas rumah
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

kaca yang ditimbulkan limbah tersebut sekaligus mampu menyediakan solusi bagi krisis energi yang sedang dihadapi Indonesia saat ini.
Kapasitas bahan baku ditetapkan berdasarkan data jumlah penduduk kota Medan tahun 2012 sebesar ±3 juta jiwa (Mendagri, 2012), dengan produksi sampah per orang sebesar 0,8 kg/hari (Antara, 2011). Adapun sampah yang terangkut adalah 65% dan sampah organik adalah 70,69% dari sampah terangkut (Kopertis Sumut, 2011), maka sampah organik yang terangkut ke TPA di kota Medan adalah sebanyak ±1.100.000 kg/hari. Oleh karena itu, ditetapkan kapasitas bahan baku sampah organik untuk pabrik ini adalah sebesar 600.000 kg/hari.
1.2 Perumusan Masalah Semakin meningkatnya jumlah sampah yang dihasilkan masyarakat dan
penggunaan bahan bakar khususnya gas atau yang dikenal dengan LNG (Liquidified Natural Gas) oleh masyarakat sehingga mengakibatkan terjadinya kelangkaan LNG. Berdasarkan hal itu, perlu dicari solusi dalam menanggulangi masalah sampah dan juga kebutuhan LNG di Indonesia. Sampah yang selama ini menjadi masalah bisa dimanfaatkan untuk menghasilkan gas metana yang kemudian dapat dicairkan dan digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar saat ini. Untuk itu, perlu dibuat suatu pra rancangan pabrik untuk mengolah sampah organik menjadi metana cair. Produk utama dari proses ini adalah metana cair dan produk sampingnya adalah ampas padat dan ampas cair sebagai bahan baku pupuk serta CaCO3.
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik Tujuan pembuatan pra rancangan pabrik pembuatan metana cair dari sampah
organik yaitu : 1. Untuk memberikan informasi awal tentang kelayakan pendirian pabrik pembuatan metana cair dari sampah organik. 2. Untuk memberikan informasi tentang perkiraan tata rancangan pabrik pembuatan metana cair dari sampah organik. 3. Untuk memperkirakan total biaya yang diperlukan dalam pendirian pabrik pembuatan metana cair dari sampah organik.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik Manfaat dari pra rancangan pabrik pembuatan metana cair dari sampah organik
ini adalah agar mahasiswa dapat menerapkan ilmu teknik kimia yang telah didapatkan selama kuliah seperti neraca massa, neraca energi, utilitas, proses perancangan dan perencanaan pabrik kimia. Dengan dibuatnya pra rancangan pabrik pembuatan metana cair ini, maka mahasiswa dapat memahami kegunaan dari ilmu yang selama ini dipelajari dan didapatkan di bangku kuliah.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sampah Sampah merupakan material sisa yang tidak diinginkan setelah berakhirnya
suatu proses. Sampah didefinisikan oleh manusia menurut derajat keterpakaiannya, dalam proses-proses alam sebenarnya tidak ada konsep sampah, yang ada hanya produk-produk yang dihasilkan setelah dan selama proses alam tersebut berlangsung. Akan tetapi karena dalam kehidupan manusia didefinisikan konsep lingkungan maka Sampah dapat dibagi menurut jenis-jenisnya. (Wikipedia, 2012)
Sampah dapat diklasifikasikan berdasarkan jenisnya menjadi : 1. Sampah organik - dapat diurai (degradable)
Sampah organik adalah sampah yang mengandung senyawa-senyawa orgaik yang tersusun dari unsur-unsur karbon, hydrogen dan oksigen. Sampah organik mudah membusuk seperti sisa makanan, sayuran, daun-daun kering, dan sebagainya. Sampah ini dapat diolah lebih lanjut menjadi kompos. 2. Sampah anorganik - tidak terurai (undegradable) Sampah Anorganik, yaitu sampah yang tidak mudah membusuk, seperti plastik wadah pembungkus makanan, kertas, plastik mainan, botol dan gelas minuman, kaleng, kayu, dan sebagainya. Sampah ini dapat dijadikan sampah komersil atau sampah yang laku dijual untuk dijadikan produk laiannya. Beberapa sampah anorganik yang dapat dijual adalah plastik wadah pembungkus makanan, botol dan gelas bekas minuman, kaleng, kaca, dan kertas, baik kertas koran, HVS maupun karton.
Berdasarkan data yang ada pada Dinas Kebersihan Kota Medan adapun komposisi unsur-unsur dari sampah organik basis kering dapat dilihat dalam Tabel 2.1 di bawah ini.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Tabel 2.1 Komposisi Sampah Organik

Bahan Organik

Persentase, %

Sampah dedaunan

32

Makanan

16,2

Kertas

17,5

Kayu

4,5

(Dinas Kebersihan Kota Medan, 2005)

Adapun komposisi sampah berdasarkan unsurnya, dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 2.2 Komposisi Sampah berdasarkan Unsur

Komponen Sampah

Carbon

Persentase Massa (Berat Kering) 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 (Dinas Kebersihan Kota Medan, 2005)

Abu 4,50 5,30 6,00 1,50

2.2 Gas Bio Gas bio adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi
dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya kotoran manusia, kotoran hewan, limbah domestik (rumah tangga), sampah organik (biodegradable) atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam gas bio adalah metana dan karbon dioksida.Gas bio dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan maupun untuk menghasilkan listrik.
Gas bio yang dihasilkan oleh aktivitas mikroba anaerobik dengan mengolah limbah biodegradable sangat populer digunakan, karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan. Metana dalam gas bio, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan gas bio memegang peranan penting dalam

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida. Karbon dalam gas bio merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon diatmosfer bila dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar fosil (Wikipedia, 2012).
Saat ini, banyak negara maju meningkatkan penggunaan gas bio yang dihasilkan baik dari limbah cair maupun limbah padat atau yang dihasilkan dari sistem pengolahan biologi mekanis pada tempat pengolahan limbah. Adapun komposisi gas bio secara umum dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 2.3 Komposisi Gas Bio

Komponen

Persentase, %

Metana (CH4)

55-75

Karbon Dioksida (CO2)

25-45

Nitrogen (N2)

0-0,3

Hidrogen (H2

1-5

Hidrogen Sulfida (H2S)

0-3

Oksigen (O2) (Wikipedia, 2012)

0,1-0,5

Nilai kalori dari 1 meter kubik Gas bio sekitar 6.000 Watt jam yang setara

dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu Gas bio sangat cocok digunakan

sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan pengganti minyak tanah, LPG,

butana, batu bara, maupun bahan-bahan lain yang berasal dari fosil (Setiarto, 2010).

2.3 Mekanisme Penghasilan Gas Bio Sampah organik sayur-sayuran dan buah-buahan seperti layaknya kotoran
ternak adalah substrat terbaik untuk menghasilkan gas bio. Proses pembentukan gas bio melalui pencernaan anaerobik merupakan proses bertahap, dengan 4 tahap utama yakni (Lettinga, et all, 1994) :

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

1. Tahap Hidrolisis Dimana pada tahap ini bahan-bahan organik seperti karbohidrat, lipid, dan protein didegradasi oleh mikroorganisme hidrolitik menjadi senyawa terlarut seperti asam karboksilat, asam keton, asam hidroksi, keton, alkohol, gula sederhana, asamasam amino, H2 dan CO2.
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, H2S, CO2, N2, H2.
3. Asetogenesis Hasil asidogenesis dikonversi menjadi hasil akhir bagi produksi metana berupa asetat, hidrogen, dan karbondioksida. Sekitar 70% dari COD semula diubah menjadi asam asetat. Pembentukan asam asetat kadang-kadang disertai dengan pembentukan karbondioksida atau hidrogen, tergantung kondisi oksidasi dari bahan organik aslinya.
4. Metanogenesis Pada tahap metanogenesis, terbentuk metana dan karbondioksida. Metana dihasilkan dari asetat atau dari reduksi karbondioksida oleh bakteri asetotropik dan hidrogenotropik dengan menggunakan hidrogen. Tiga tahap pertama di atas disebut sebagai fermentasi asam sedangkan tahap
keempat disebut fermentasi metanogenik (Lettinga, et all, 1994). Tahap asetogenesis terkadang ditulis sebagai bagian dari tahap asidogenesis.
Berbagai studi tentang digesti anerobik pada berbagai ekosistem menunjukkan bahwa 70 % atau lebih metana yang terbentuk diperoleh dari asetat, jadi asetat merupakan intermediet kunci pada seluruh fermentasi pada berbagai ekosistem tersebut. Hanya sekitar 33% bahan organik yang dikonversi menjadi metana melalui jalur hidrogenotropik dari reduksi CO. Reaksi kimia pembentukan metan dari asam asetat dan reduksi CO2 menggunakan H2 (Marchaim, 1992).
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2.4 Faktor yang Mempengaruhi Penghasilkan Gas Bio Proses pembentukan gas bio dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain
(Anonim, 2009) : 1. Temperatur/Suhu,
Suhu udara maupun suhu di dalam tangki pencerna mempunyai andil besar di dalam memproduksi gas bio. Suhu udara secara tidak langsung mempengaruhi suhu di dalam tangki pencerna, artinya penurunan suhu udara akan menurunkan suhu di dalam tangki pencerna. Peranan suhu udara berhubungan dengan proses dekomposisi anaerobik. 2. Ketersediaan Unsur Hara, Bakteri anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi yang mengandung nitrogen, fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium dan kobalt. Level nutrisi harus sekurangnya lebih dari konsentrasi optimum yang dibutuhkan oleh bakteri metanogenik, karena apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan bahan yang sederhana seperti glukosa, buangan industri, dan sisa sisa tanaman terkadang diberikan dengan tujuan menambah pertumbuhan di dalam digester. 3. Derajat Keasaman (pH), Peranan pH berhubungan dengan media untuk aktivitas mikroorganisme. Bakteribakteri anaerob membutuhkan pH optimal antara 6,2 – 7,6, tetapi yang baik adalah 6,6 – 7,5. Pada awalnya media mempunyai pH ± 6 selanjutnya naik sampai 7,5. Tangki pencerna dapat dikatakan stabil apabila larutannya mempunyai pH 7,5 – 8,5. Batas bawah pH adalah 6,2, dibawah pH tersebut larutan sudah toxic, maksudnya bakteri pembentuk gas bio tidak aktif. Pengontrolan pH secara alamiah dilakukan oleh ion NH4+ dan HCO3-. Ion-ion ini akan menentukan besarnya pH. 4. Rasio Carbon Nitrogen (C/N), Proses anaerobik akan optimal bila diberikan bahan makanan yang mengandung karbon dan nitrogen secara bersamaan. CN ratio menunjukkan perbandingan jumlah dari kedua elemen tersebut. Pada bahan yang memiliki jumlah karbon 15 kali dari jumlah nitrogen akan memiliki C/N ratio 15 berbanding 1. C/N ratio dengan nilai 30 (C/N = 30/1 atau karbon 30 kali dari jumlah nitrogen) akan
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

menciptakan proses pencernaan pada tingkat yang optimum, bila kondisi yang lain juga mendukung. Bila terlalu banyak karbon, nitrogen akan habis terlebih dahulu. Hal ini akan menyebabkan proses berjalan dengan lambat. Bila nitrogen terlalu banyak (C/N ratio rendah; misalnya 30/15), maka karbon habis lebih dulu dan proses fermentasi berhenti. 5. Kandungan Padatan dan Pencampuran Substrat, Walaupun tidak ada informasi yang pasti, mobilitas bakteri metanogen di dalam bahan secara berangsur – angsur dihalangi oleh peningkatan kandungan padatan yang berakibat terhambatnya pembentukan gas bio. Selain itu yang terpenting untuk proses fermentasi yang baik diperlukan pencampuran bahan yang baik akan menjamin proses fermentasi yang stabil di dalam pencerna. Hal yang paling penting dalam pencampuran bahan adalah menghilangkan unsur – unsur hasil metabolisme berupa gas (metabolites) yang dihasilkan oleh bakteri metanogen, mencampurkan bahan segar dengan populasi bakteri agar proses fermentasi merata, menyeragamkan temperatur di seluruh bagian pencerna, menyeragamkan kerapatan sebaran populasi bakteri, dan mencegah ruang kosong pada campuran bahan.
2.5 Metana Cair Gas metana (CH4) yang merupakan komponen utama dalam gas bio
merupakan zat kriogenik yang mencair pada suhu rendah, pada temperatur sekitar 259oF (-161,6oC) pada tekanan 1 atm. Oleh karena itu, diperlukan juga refrigerant yang bertemperatur sangat rendah untuk mencairkan gas tersebut.
Teknologi pencairan merupakan proses yang penting dalam produksi gas bio. Terdapat beberapa proses lisensi pencairan dengan berbagai tingkat penerapan dan pengalaman. Prinsip dasar untuk pendinginan dan pencairan gas menggunakan pendingin adalah termasuk menyesuaikan sedekat mungkin kurva pendinginan/ pemanasan gas proses dan pendingin. Hasilnya berupa proses termodinamika yang lebih efisien yang membutuhkan daya yang lebih efisien per unit LNG yang diproduksi. Hal ini berlaku pada semua proses pencairan.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Ada dua jenis proses pencairan secara umum (Smith, et all, 2005), yaitu: 1. Proses Pencairan Gas Metode Claude o Gas di kompres dengan Kompresor sehingga tekanan naik menjadi 60 atm dan suhu menjadi 112oC.
o Gas kemudian dilewatkan ke Cooler untuk menurunkan suhu gas bio menjadi 27oC dengan air sebagai media pendingin.
o Selanjutnya gas dialirkan ke Heat Exchanger I untuk menurunkan suhu menjadi -19,4oC .
o Sebelum masuk ke Heat Exchanger II, gas bio dialirkan ke Splitter untuk mengalihkan sebagian gas bio menuju Ekspander, yang keluarannya akan bercampur dengan gas bio yang tidak mencair dari Flash Drum untuk dipakai sebagai refrigeran.
o Gas bio yang tidak dialihkan oleh Splitter akan menuju Heat Exchanger II sehingga diperoleh suhu -75,4 oC.
o Selanjutnya CH4 ini dialirkan ke Throttle untuk menurunkan tekanan ke 1 atm dan suhu menjadi -160 oC (kondisi perubahan fasa gas metana menjadi cair) dan kemudian dialirkan ke Flash Drum.
o Pada Flash Drum, terjadi pemisahan antara gas CH4 dan cairan CH4 dengan efisiensi 11,3%, dimana gas CH4 di-recycle sebagai media pendingin.
2. Proses Pencairan Gas Metode Linde o Proses pencairan gas Linde hampir sama dengan proses Claude, tetapi Linde tidak mengalihkan sebagian gas menuju Ekspander dan hanya menggunakan satu buah Heat Exchanger saja. Dari kedua proses diatas, proses Claude terbukti lebih efektif dan efisien
dalam mencairkan gas bio, sehingga untuk pra rancangan pabrik metana cair dari sampah organik ini akan dipakai proses pencairan gas metode Claude (Smith, et all, 2005).
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2.6 Deskripsi Proses  Sampah organik dipisahkan dari sampah non-organik (besi, kaca, pasir, plastik, dll.) secara manual.
 Sampah organik kemudian diangkut dengan elevator (J-111) menuju thresher (C-110) untuk memperkecil ukurannya sampah menjadi 0,1-0,5 cm.
 Selanjutnya, sampah organik diangkut screw conveyor 1 (J-121) dan dimasukkan ke dalam Tangki Penampung (F-120) untuk mengumpulkan sementara bahan baku sebelum difermentasi.
 Setelah itu, bubur sampah diangkut oleh screw conveyor 2 (J-211) dan dimasukkan ke dalam Fermentor (R-210). Waktu tinggal bubur sampah dalam tangki Fermentor (R-210) adalah selama 20 hari, dengan suhu 40oC.
 Lumpur (ampas+air) sisa fermentasi akan dipompa ke Filter Press (H-220) untuk diolah menjadi pupuk padat dan pupuk cair. Sedangkan gas metana yang dihasilkan dari fermentor masih mengandung gas-gas lain seperti H2O, H2S, CO2, sehingga perlu dilakukan proses adsorbsi untuk memurnikan gas metana tersebut.
 Gas hasil fermentasi dialirkan ke dalam Adsorber I (D-310) untuk memisahkan H2S dari gas bio dengan menggunakan sponge iron, dengan efisiensi 99%.
 Gas bio keluaran Adsorber I (D-310) yang masih mengandung uap air dan CO2 dimasukkan ke Adsorber II (D-320) untuk memisahkan uap airnya menggunakan silika gel, dengan efisiensi 99,9%.
 Gas bio keluaran Adsorber II (D-320) yang masih mengandung CO2 dimasukkan ke Membran Kontaktor Hollow Fiber (D-330) untuk memisahkan CO2 nya menggunakan membran kontaktor hollow fiber (D330) dan air, dengan efisiensi 99%.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

 Kemudian gas bio yang dihasilkan dikumpulkan pada Tangki Akumulasi (F410) pada suhu 22,5oC dan tekanan 1 atm.
 Proses Pencairan Gas dengan Metode Claude: o Gas di kompres dengan Kompresor (G-421) sehingga tekanan naik menjadi 59,5 atm dan suhu menjadi 105oC. o Gas kemudian dilewatkan ke Cooler (E-420) untuk menurunkan suhu menjadi 27oC dengan air sebagai media pendingin. o Selanjutnya gas bio dialirkan ke Heat Exchanger I (E-430) untuk menurunkan suhu menjadi -20oC . o Sebelum masuk ke Heat Exchanger II (E-440), gas bio dialirkan ke Splitter (K-441) untuk mengalihkan sebagian gas bio menuju Ekspander (G-442), yang keluarannya akan bercampur dengan gas bio yang tidak mencair dari Flash Drum (F-450) untuk dipakai sebagai refrigeran. o Gas bio yang tidak dialihkan oleh Splitter (K-441) akan menuju Heat Exchanger II (E-440) untuk menurunkan suhu menjadi -76 oC. o Selanjutnya CH4 dingin ini dialirkan ke Throttle (K-451) untuk menurunkan tekanan kembali ke 1 atm dan suhu menjadi -161,5 oC (kondisi perubahan fasa gas metana menjadi cair) dan kemudian dialirkan ke Flash Drum (F-450). o Pada Flash Drum (F-450), terjadi pemisahan antara gas CH4 dan cairan CH4, dimana gas CH4 di-recycle sebagai media pendingin.
 Metana cair dialirkan ke Tangki Penampung (F-510) untuk disimpan dan siap untuk dijual.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2.7 Blok Diagram Alir Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik

Sampah Organik (s,l) 25oC , 1 atm 1

THRESSER 25oC , 1 atm

2 Sampah Organik (s,l) 25oC , 1 atm

TANGKI PENAMPUNG
25oC , 1 atm

3 Bubur Sampah (s,l)

25oC , 1 atm

Ampas (s)

FERMENTOR

H2O (l) 40oC , 1 atm

40oC , 1 atm

5

FILTER PRESS (eff. 90%) 25oC , 1 atm

Ampas (s) H2O (l) 25oC , 1 atm
7

4

40oC , 1 atm

CH4 (g) CO2 (g)

H2S (g) H2O (g)

6 H2O (l) Ampas (s) 25oC , 1 atm

ADSORBER I (eff. 100%)
40,5oC , 1 atm

8 CH4 (g) 40,5oC , 1 atm CO2 (g)
H2O (g)

ADSORBER II (eff. 99,9%) 40,5oC , 1 atm

9 CH4 (g) CO2 (g) 40,5oC , 1 atm

H2O (l) 25oC , 1 atm
10

MEMBRAN KONTAKTOR HOLLOW FIBER
(eff. 99%) 25oC , 1 atm

12 CH4 (g) 25oC , 1 atm

11
H2O (l) CO2 (g) CH4 (g) 27,5oC , 1 atm

A

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

CH4 (g) 22oC , 1 atm
29

A
13 CH4 (g) 25oC , 1 atm
TANGKI AKUMULASI 22,5oC , 1 atm
14 CH4 (g) 22,5oC , 1 atm

KOMPRESOR

H2O (l) 25oC , 1 atm
16

15 CH4 (g) 105oC , 59,5 atm

COOLER

H2O (l)

H2O (l)

40oC , 1 atm BAK PENAMPUNG 25oC , 1 atm

17

25oC , 1 atm

16

CH4 (g) 22oC , 1 atm

18 CH4 (g) 27oC , 59,5 atm

HEAT EXCHANGER I

CH4 (g) -46oC , 1 atm
28

19 x 21
CH4 (g) 20 -20oC , 59,5 atm

HEAT EXCHANGER II

27
CH4 (g) -161,5oC , 1 atm

CH4 (g) 22 -76oC , 59,5 atm

EKSPANDER
26 CH4 (g) -161,5oC , 1 atm

THROTTLE

23 CH4 (l),(g) -161,5oC , 1 atm

FLASH DRUM -161,5oC , 1 atm

CH4 (g) -161,5oC , 1 atm
24

25 CH4 (l) -161,5oC , 1 atm

Proses Pencairan Gas Claude

STORAGE TANK -161,5oC , 1 atm

Gambar 2.1 Blok diagram Alir Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Metana Cair dari Sampah Organik

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2.8 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk

2.8.1 Metana (CH4) Merupakan komponen terbesar di dalam gas bio, yaitu sebesar 70 %.

1. Berat molekul 2. Temperatur kritis

: 16,043 g/mol : -82,7 oC

3. Tekanan kritis

: 45,96 bar

4. Fasa padat  Titik cair

: -182,5 oC (1atm)

 Panas laten

: 58,68 kJ/kg

5. Fasa cair  Densitas cair  Titik didih

: 500 kg/m3 : -161,5 oC (1 atm)

 Panas laten uap : 510 kJ/kg

6. Fasa gas  Densitas gas

: 0,717 kg/m3

 Faktor kompresi : 0,998

 Spesifik graviti : 0,55

 Spesifik volume : 1,48 m3/kg

 CP

: 0,035 kJ/mol.oK

 CV

: 0,027 kJ/mol.oK

 Viskositas

: 0,0001027 Poise

 Kelarutan

: 0,054 vol/vol

(Gas Encyclopedia, 2010)

2.8.2 Karbon Dioksida (CO2)

Merupakan salah satu komponen di dalam gas bio, yaitu sebesar 30 %.

1. Berat molekul 2. Temperatur kritis

: 44,01 g/mol : 31 oC

3. Tekanan kritis 4. Densitas kritis

: 73,825 bar : 464 kg/m3

5. Fasa padat

 Densitas padat : 1562 kg/m3

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

 Panas laten : 196,104 kJ/kg

5. Fasa cair  Densitas cair  Titik didih

: 1032 kg/m3 : -78,5 oC (1 atm)

 Panas laten uap : 571,08 kJ/kg

 Tekanan uap : 58,5 bar

6. Fasa gas  Densitas gas

: 2,814 kg/m3

 Faktor kompresi : 0,9942

 Spesifik graviti : 1,521

 Spesifik volume : 0,547 m3/kg

 CP  CV

: 0,037 kJ/mol.oK : 0,028 kJ/mol.oK

 Viskositas

: 0,0001372 Poise

 Kelarutan

: 1,7163 vol/vol

(Gas Encyclopedia, 2010)

2.8.3 Air (H2O) Fungsi: sebagai pelarut. 1. Berat molekul 2. Titik lebur 3. Titik didih 4. Densitas 5. Spesifik graviti 6. Indeks bias 7. Viskositas 8. Kapasitas panas 9. Panas pembentukan 10. Panas penguapan 11. Temperatur kritis 12. Tekanan kritis (Perry, 1999)

: 18,016 g/gmol : 0 °C (1 atm) : 100 °C (1 atm) : 1 g/ml (4 °C) : 1,00 (4 °C) : 1,333 (20 °C) : 0,8949 cP : 1 kal/g : 80 kal/g : 540 kal/g : 374 °C : 217 atm

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

A