Pengembangan Model Proses Produksi Tertutup Pabrik Kelapa Sawit

PENGEMBANGAN MODEL PROSES PRODUKSI TERTUTUP
PABRIK KELAPA SAWIT

RIDZKY KRAMANANDITA

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi berjudul Pengembangan
Model Proses Produksi Tertutup Pabrik Kelapa Sawit adalah benar karya saya
dengan arahan dari komisi 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 disertasi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.

Bogor, Agustus 2015
Ridzky Kramanandita
F361100101

RINGKASAN
RIDZKY KRAMANANDITA. Pengembangan Model Proses Produksi Tertutup
Pabrik Kelapa Sawit. Dibimbing oleh TAJUDDIN BANTACUT, MUHAMMAD
ROMLI dan MUSTOFA MAKMOEN.
Proses produksi Pabrik Kelapa Sawit (PKS) membutuhkan energi listrik
dalam jumlah yang besar yaitu sekitar 15 kWh/ton TBS. Jika dilihat dari asal
sumber energi yang digunakan maka PKS ini masih menerapkan sistem terbuka,
artinya energi tersebut masih disediakan dan ditambahkan dari luar pabrik pada
proses produksinya. Menurut hukum kekekalan maka massa dan energi adalah
tetap. Input energi dan massa akan berubah menjadi produk, energi dan massa
dalam bentuk lain yang jumlahnya tetap. Model terbuka pabrik kelapa sawit ini
dapat dipastikan kurang efisien karena menggunakan energi dari luar sistem dan
membuang potensi energi ke luar sistem. Pemanfaat dan pengambilan potensi
energi yang terbuang dari sistem harus dilakukan untuk meningkatkan efisiensi
dan kinerja pabrik secara keseluruhan. Potensi energi yang terbuang ini berupa
limbah biomassa yang pemanfaatannya belum maksimal. Oleh karena itu,

perhitungan neraca massa dan energi yang dilanjutkan dengan pengolahan limbah
biomassa pabrik kelapa sawit menjadi energi perlu dilakukan untuk memastikan
bahwa model tertutup ini dapat diterapkan pada industri kelapa sawit.
Tujuan umum penelitian ini adalah mengembangkan model sistem tertutup
proses produksi minyak kelapa sawit dengan memanfaatkan hasil samping
(biomassa) pabrik kelapa sawit. Untuk mencapai tujuan tersebut, dilakukan
kegiatan berikut: (i) menghitung neraca massa dan energi proses produksi minyak
kelapa sawit; (ii) menganalisis hasil kuantifikasi hasil samping dan proses
produksi minyak kelapa sawit yang berpotensi sebagai sumber energi; (iii)
mengevaluasi pemanfaatan hasil samping sebagai sumber energi; dan (iv)
memilih teknologi konversi hasil samping menjadi energi yang layak secara teknis
dan ekonomi sebagai sumber energi.
Tahap penelitian ini adalah: (i) memilih alternatif terbaik pemanfaatan hasil
samping kelapa sawit dengan AHP (Analytical Hierarchy Process); (ii)
menghitung nerasa massa dan energi menggunakan data yang diperoleh dari
pabrik kelapa sawit dan data sekunder yang diperolah dari pustaka; (iii)
menganalisis kelayakan ekonomi; (iv) mengembangkan model sistem tertutup
dengan Model Input-Output Leontief; dan (iv) menganalisis implikasi kebijakan
terkait dengan model sistem tertutup dan mengajukan rekomendasi kebijakan
kepada pemerintah.

Dari perhitungan neraca massa diketahui bahwa pabrik kelapa sawit
menghasilkan produk utama berupa CPO (23% TBS) dan hasil samping berupa
tandan kosong kelapa sawit (TKKS) (23% dari tandah buah segar/ TBS), serat
(15,5% TBS) dan cangkang (2,7% TBS) serta limbah cair atau POME (58%
TBS). Dari 10 alternatif pengolahan limbah menjadi energi diketahui bahwa
pemanfaatan TKKS menjadi bahan bakar langsung untuk boiler merupakan
alternatif terbaik , sedangkan pemanfaatan POME menjadi gas metana merupakan

pilihan utama. Pada kapasitas pabrik 45 ton, analisis kelayakan ekonomi yang
diperoleh nilai indikator Net Present Value (74 Milyar Rupiah), Internal Rate of
Return (24,93%), Benefit Cost Ratio (1,53) dan Pay Back Period (4,08 tahun).
Simulasi yang dilakukan dengan menaikkan koefisien teknologi dari 58% menjadi
61% akan meningkatkan output minyak sawit kasar (CPO) dari 5.085 kg menjadi
5.382 kg dan POME dari 6.538 kg menjadi 6.920 kg. Hal ini juga mengakibatkan
penurunan jumlah serat dari 4.658 kg menjadi 4.280 kg dan cangkang dari 1.612
kg menjadi 1.481 kg. Seluruh perhitungan dalam penelitian ini dapat dijalankan
pada Software Sistem Pendukung Keputusan (SPK). Sistem yang dirancang pada
penelitian ini berupa perangkat lunak (software) yang diberi nama SPK Model
Sistem Tertutup Pabrik Kelapa Sawit dengan menggunakan bahasa pemrograman
Visual Basic 6. Fasilitas yang terdapat pada software ini terdiri dari basis model

berupa pemilihan alternatif limbah kelapa sawit, perhitungan konversi limbah
kelapa sawit menjadi energi, perancangan model sistem tertutup dan
pengembangan model sistem tertutup.
Sistem tertutup yang dikembangkan dalam penelitian ini telah membuktikan
bahwa pabrik kelapa sawit dapat memenuhi kebutuhan energi melalui
pemanfaatan kembali energi dari dari hasil samping dan limbah cair dengan
surplus energi (6.651 kWh/ 45 ton TBS) dapat digunakan untuk membantu warga
sekitar pabrik memenuhi kebutuhan listrik sejumlah 44.546 rumah tangga (daya
450 Watt). Untuk mewujudkan sistem tertutup pabrik kelapa sawit ini
memerlukan dukungan pemerintah berupa kebijakan atau peraturan untuk
mengurangi penggunaan energi fosil. Dengan demikian, industri kelapa sawit
merupakan industri yang surplus energi dan ramah lingkungan sehingga dapat
menjadi model proses produksi sistem tertutup dengan multi produk yaitu CPO
dan energi.
Kata kunci: necara massa dan energi, pabrik kelapa sawit, sistem tertutup,
teknologi konversi

SUMMARY
RIDZKY KRAMANANDITA. Development of Closed Production Process
Model of Palm Oil Mill. Supervised by TAJUDDIN BANTACUT,

MUHAMMAD ROMLI and MUSTOFA MAKMOEN.
Palm Oil Mill production process needs a lot of electrical energy and heat,
accounted for 15 kWh/ton fresh fruit bunch (FFB). Viewed from the energy source
used, Palm Oil Mill is still implementing open system, meaning that the energy is
still provided and added from out of the mill. According to the law of conservation
of mass and energy, it is stated that energy remains constant. Input of energy and
mass will change into products of energy and mass in other forms which remain
constant. The open model of the Palm Oil Mill is surely inefficient because it
consumes energy from out of the system while wasting of energy to it.Utilization
and recollecting the lost energy potential must be conducted to improve palm oil
mill’s efficiency. This lost energy potential is in the form of biomass energy in
which it has not been utilized optimumly. Therefore, the calculation of mass and
energy balances is continued by the processing of biomass waste of palm oil into
energy to ensure whether this closed model can be applied in palm oil mill.
The general purpose of this research is to design closed production system
model of palm oil mill by utilizing it’s waste. The specific purpose of this research
are: (i) calculating mass and energy balances of palm oil mill production process;
(ii) analyzing the results of quantification of the by product and the waste of palm
oil mill production process whose potential as the source of energy; (iii)
evaluating the waste utilization as the source of energy; and (iv) designing waste

conversion technology that is feasible technically and economically as the source
of energy.
The sequence of this research are: (i) selecting the best alternatives of the
utilization of the by product and the waste of palm oil with AHP (Analytical
Hierarchy Process); (ii) calculating mass and energy balances from primary data
obtained from palm oil mill and secondary data obtained from literature; (iii)
analyzing economic feasibility; (iv) developing closed system model with
Leontief’s Input-Output Model; and (iv) analyzing the implications of the related
policy and closed system model and proposing policy recommendation to
government.
From the calculation of mass balance, it is found that the palm oil mill
produces main products which are CPO (23% Fresh Fruit Bunch/FFB) and solid
waste in the form of empty friut bunch (23% FFB), fibre (15.5% FFB) and shell
(2.7% FFB) as well as liquid waste/ POME (58% FFB). Out of 10 alternatives of
waste processing into energy, it can be identified that the utilization of empty fruit
bunch to be direct fuel from solid waste for boiler is the best alternative, while the
utilization of POME to be methane gas is the main alternative. In the mill
capacity of 45 tons, the economic feasibility analysis is focused on indicators of
Net Present Value (74 Billion Rupiah), Internal Rate of Return (24.93%), Benefit
Cost Ratio (1.53) and Pay Back Period (4.08 years). The simulation was

conducted by increasing coefficient of technology from 58% into 61% that
increased the output CPO from 5.085 kg into 5.382 kg and POME from 6.538 kg
into 6.920 kg. It also causes the decrease in fibre number from 4.658 kg into

4.280 kg and shell from 1.612 kg into 1.481 kg. All calculation in this research
can be applied on Decision Support System Software. This system is designed in
the form of software, namely SPK Model Sistem Tertutup Pabrik Kelapa Sawit
(Decision Support System of Closed System Model of Palm Oil Mills) by using
Visual Basic 6 programming language. The facility of this software consists of
model basis in the form of the alternatives of palm oil waste, conversion
calculation of palm oil waste into energy, closed model design and development
of closed system model.
The closed system developed in this research has proved that palm oil mill
can fulfill the needs of energy through the energy from liquid and solid waste
utilization, even it can be surplus of energy (6.651 kWh/ 45 ton FFB) that can be
used to help the society around the mills in fulfilling electrical need for 44.546
households (450 Watt capacity). To create the closed system of palm oil mill, it
needs the government’s help for making policy or regulation to reduce the use of
fossil energy. Therefore, the industry of coconut palm belongs to energy surplus
and environmental-friendly industry so that it can be closed system production

process with multi-products, i.e. CPO and energy.
Keyword: closed system, conversion technology, mass and energy balances, palm
oil mill

© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

Disertasi
ini
dilengkapi
dengan Software Sistem
Pendukung Keputusan Model
Sistem

Tertutup
Pabrik
Kelapa Sawit

PENGEMBANGAN MODEL PROSES PRODUKSI TERTUTUP
PABRIK KELAPA SAWIT

RIDZKY KRAMANANDITA

Disertasi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Doktor
pada
Program Studi Teknologi Industri Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015

Penguji pada Ujian Tertutup:

1. Prof Dr Ir Sukardi, MM
2. Dr Ir Tri Yuni Hendrawati, MSi

Penguji pada Ujian Terbuka:

1. Prof Dr Ir Sukardi, MM
2. Dr Ir Tri Yuni Hendrawati, MSi

Judul Disertasi : Pengembangan Model Proses Produksi Tertutup Pabrik Kelapa
Sawit
Nama
: Ridzky Kramanandita
NIM
: F361100101

Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Dr Ir Tajuddin Bantacut, MSc
Ketua

Dr Ir Mustofa Makmoen, MT
Anggota

Prof Dr Ir Muhammad Romli, MScSt
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi
Teknologi Industri
Pertanian

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof Dr Ir Machfud, MS

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian Tertutup:
27 Agustus 2015

Tanggal Lulus:

Tanggal Sidang Promosi
Terbuka:
31 Agustus 2015

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas
segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang
dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan September 2014 ini adalah
sistem tertutup, dengan judul Pengembangan Model Proses Produksi Tertutup
Pabrik Kelapa Sawit. Pada kesempatan ini, penulis menghaturkan terima kasih
khususnya kepada:
 Dr Ir Tajuddin Bantacut, MSc, selaku ketua Komisi Pembimbing dan Prof Dr
Ir Muhammad Romli dan Dr Ir Mustofa Makmoen selaku anggota komisi
pembimbing yang senantiasa memberikan bimbingan, arahan, masukan
dengan sabar dan penuh perhatian selama melaksanakan penelitian dan
penulisan.
 Istriku tercinta Riris Marito Marpaung serta putraku tercinta Rayyan Aqila
Purbaya yang senantiasa menanti dengan sabar dan mendo’akan agar disertasi
ini dapat selesai.
 Eyang mama Hj. Koriningsih, eyang papa H. Anom Syarifuddin Purbaya,
Opung Jefry Marpaung dan Opung Nirwani Hutagalung, serta seluruh
keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.
 Prof Dr Ir Sukardi, MM dan Dr Ir Tri Yuni Hendrawati, MSi selaku penguji
luar komisi.
 Dr Eng Taufik Djatna dalam dedikasinya membantu mahasiswa dalam rangka
perbaikan kualitas Prgram Pascasarjana TIP.
 Rekan-rekan di Program Studi Teknologi Industri Pertanian IPB Bogor
angkatan 2010, khususnya Pak Purwoko yang selalu menyertai penulis dalam
menjalani pendidikan.
 Grup bimbingan Pak Tajuddin, khususnya Pak Rustan yang selalu kompak,
saling dukung dan saling berbagi dalam proses penyelesaian studi.
 Semua pihak yang memberikan kontribusi dalam penyusunan karya tulis ini
yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa karya tulis ini masih memiliki banyak
kekurangan dan dengan lapang dada akan menerima segala bentuk masukan,
saran dan kritik dari semua pihak. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Agustus 2015
Ridzky Kramanandita

DAFTAR ISI
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR

xv
xvii
xviii

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Tesis dan Hipotesis
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
Kebaharuan
Ruang Lingkup

1
1
2
3
3
3
4
4

2 SISTEM TERTUTUP
Konsep Sistem
Konsep Sistem Tertutup
Sistem Produksi Tertutup
Implementasi Sistem Tertutup

5
5
7
8
10

3 METODE PENELITIAN
Studi Pendahuluan
Lokasi dan Waktu Penelitian
Metode Pengumpulan Data
Identifikasi Pemanfaatan Limbah
Pemilihan Alternatif Pemanfaatan Limbah Menggunakan AHP
Model AHP Untuk Pemanfaatan Limbah Industri Kelapa Sawit
Analisis Neraca Massa dan Energi
Rancang Bangun Model Sistem Tertutup Menggunakan Model Leontief
Verifikasi dan Validasi Model
Analisis Kelayakan Ekonomi

12
13
13
13
13
13
14
15
17
20
21

4 PROSES PRODUKSI PABRIK KELAPA SAWIT
Gambaran Umum Industri Kelapa Sawit
Proses Produksi Minyak Sawit Mentah (CPO)
Limbah Pabrik Kelapa Sawit
Limbah Padat Industri Kelapa Sawit
Limbah Cair Industri Kelapa Sawit
Simpulan

26
26
31
36
36
38
41

5 MODEL PEMILIHAN ALTERNATIF PEMANFAATAN LIMBAH PABRIK
KELAPA SAWIT
Analytical Hierarchy Process Model
Alternatif Pemanfaatan Limbah
Kriteria Evaluasi
Pembobotan prioritas
Hasil Analisis Pemilihan alternatif terbaik untuk pemanfaatan Limbah
Simpulan

42
42
43
45
48
50
52

6 MODEL NERACA MASSA DAN ENERGI PABRIK KELAPA SAWIT
Model Neraca Massa Input-Output Leontief
Model Input-Output Leontief untuk 2 Industri
Model Neraca Massa Level Pertama
Model Neraca Massa Level Kedua
Model Neraca Massa Level ketiga
Hasil perhitungan Model Neraca Massa
Potensi Pembangkitan Energi Dari Pemanfaatan Hasil Samping
Analisis Potensi Biomassa sebagai Sumber Energi
Hasil Simulasi Potensi Energi listrik pada Berbagai Kapasitas
Simpulan

53
53
53
54
55
57
62
65
66
68
69

7 ANALISIS KELAYAKAN EKONOMI
Analisis Finansial
Analisis Investasi
Simpulan

71
71
72
74

8 IMPLIKASI KEBIJAKAN SISTEM TERTUTUP PABRIK KELAPA SAWIT
Peraturan Terkait Industri Kelapa Sawit
Peraturan Terkait Dengan Energi
Peraturan Terkait Dengan Investasi
Peraturan Terkait Pembangkit Listrik Tenaga Biomassa (PLTBiomassa)
Rekomendasi kebijakan

75
75
76
78
79
83

9 SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

84
84
86

10 KONTRIBUSI TERHADAP PENGEMBANGAN ILMU DAN TEKNOLOGI
Perancangan Sistem Tertutup Pabrik Kelapa Sawit
Perancangan Pabrik Kelapa Sawit Terintegrasi Pembangkit Listrik
Penerapan Produksi Bersih Pada Pabrik Kelapa Sawit
Perancangan Agro Industri Mandiri Energi
Model Umum Sistem Tertutup Agro Industri

88
88
89
90
91
93

DAFTAR PUSTAKA

94

DAFTAR LAMPIRAN

DAFTAR TABEL
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.

Persentase komposisi TBS
Pangsa produksi minyak nabati terhadap total produksi minyak
nabati utama dunia (%)
Karakteristik limbah cair dari tiga sumber berbeda
Karakteristik umum POME
Alternatif pemanfaatan TKKS, serat, dan cangkang
Alternatif-alternatif pemanfaatan POME
Kriteria untuk memilih alternatif pemanfaatan limbah
Keterangan simbol model neraca massa level kedua
Nilai efisiensi model level kedua
Keterangan simbol model neraca massa level ketiga
Nilai efisiensi model level 3
Perbandingan antar model neraca massa
perbandingan antara model level 3 dan pabrik
Perancangan model sistem tertutup
Perhitungan potensi energi pada PKS berdasarkan model level 3
Perancangan model sistem tertutup pada analisis keekonomian
Analisis kelayakan industri kelapa sawit pada berbagai kapasitas
Persamaan model sistem tertutup

27
28
39
40
44
44
45
55
56
57
62
64
65
65
67
71
74
89

DAFTAR GAMBAR
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Model suatu ekosistem
Model suatu sistem kendali
Sistem termodinamika
Model suatu sistem kendali tertutup
Model hipotetik sistem tertutup
Kerangka penelitian
Proses AHP untuk pengambilan keputusan pemilihan alternatif
Diagram alir dan neraca massa proses produksi CPO di PKS Palbatu
Medan
9. Diagram alir dan neraca massa proses produksi CPO di PKS Adolina
Medan
10. Penampakan kelapa sawit
11. Perkembangan minyak nabati dunia
12. Perkembangan pangsa produksi minyak nabati utama dunia
13. Negara produsen utama CPO dunia
14. Nilai rata-rata limbah yang dihasilkan oleh PKS
15. Diagram alir proses ekstrasi minyak sawit
16. Diagram alir neraca massa
17. Distribusi limbah pada proses pengolahan kelapa sawit
18. Sumber-sumber POME dalam proses pengolahan CPO
19. Model AHP untuk pemanfaatan TKKS
20. Model AHP untuk pemanfaatan POME
21. Bobot kriteria pemanfaatan limbah industri kelapa sawit
22. Bobot sub-kriteria dari aspek teknologi untuk pemanfaatan limbah padat
dan cair industri kelapa sawit
23. Bobot sub-kriteria untuk aspek ekonomi dari pemanfaatan limbah padat
dan cair industri kelapa sawit
24. Bobot sub-kriteria untuk aspek lingkungan dari pemanfaatan limbah padat
dan cair industri kelapa sawit
25. Bobot sub-kriteria untuk aspek sosial budaya dari pemanfaatan limbah
padat dan cair industri kelapa sawit
26. Urutan prioritas pemanfaatan TKKS
27. Urutan prioritas pemanfaatan POME
28. Contoh model input-output Leontief
29. Model neraca massa level pertama
30. Model neraca massa level kedua
31. Model neraca massa level ketiga
32. hasil perhitungan model level 1
33. nilai input dan pengali pada model level 2
34. hasil perhitungan model level 2
35. hasil perhitungan model level 3
36. nilai input dan pengali pada model level 3
37. Hasil simulasi hasil sumber energi dari limbah padat PKS pada berbagai
kapasitas
38. Hasil simulasi perhitungan energi listrik PKS pada berbagai kapasitas

5
6
6
7
11
12
15
18
19
26
27
29
30
31
33
35
36
39
47
47
48
48
49
49
49
50
51
53
54
55
57
62
63
63
64
64
68
68

39. Model sistem tertutup pabrik kelapa sawit
40. Rancangan model sistem tertutup pabrik kelapa sawit
41. Perancangan sistem tertutup pabrik kelapa sawit
42. Perancangan pabrik kelapa sawit terintegrasi dengan pembangkit listrik
43. Penerapan produksi bersih pabrik kelapa sawit
44. Tahapan perancangan agro industri mandiri energi
45. Model umum sistem tertutup agro industri

70
86
88
90
91
92
93

1

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Proses produksi Pabrik Kelapa Sawit (PKS) menggunakan energi listrik
dalam jumlah yang besar. Untuk memproduksi Crude Palm Oil (CPO) dari satu
ton Tandan Buah Segar (TBS) membutuhkan energi listrik sebesar 15-17 kWh
(Yusoff 2006; Vijaya et al. 2008; Schmidt 2010; Sommart dan Pipatmanomai
2011; Yoshizaki et al. 2013). Penggunaan energi listrik di Malaysia dan Thailand
lebih besar yaitu 17-38 kWh dan 20-25 kWh (Arrieta et al. 2007).
Selain kebutuhan listrik yang besar, proses produksi pabrik kelapa sawit
juga menimbulkan masalah karena besarnya bahan limbah yang dibuang ke
lingkungan (Yoshizaki et al. 2013). Pencemaran ini disebabkan oleh limbah yang
dihasilkan dari proses produksi CPO (Rosnah et al. 2010). Limbah tersebut dapat
mencemari lingkungan diantaranya adalah batang kelapa sawit, daun kelapa sawit,
tandan kosong kelapa sawit (TKKS), serat, cangkang inti sawit dan limbah cair
(Singh et al. 2010; Sulaiman et al. 2011). Menurut Prasertsan dan Prasertsan
(1996) selama proses pengolahan TBS menjadi CPO akan menghasilkan limbah
lebih dari 70% berat TBS. Pleanjai et al. (2004) mengatakan proses produksi CPO
dari TBS akan menghasilkan serat sebanyak 30%, cangkang sebanyak 6%,
decanter cake sebanyak 3% dan TKKS sebanyak 28.5% dari berat TBS. Sebagai
gambaran bahwa Indonesia pada tahun 2012 menghasilkan limbah padat 126.317
ton per tahun (Sunarwan dan Juhana 2013). UNEP (2012) memperkirakan pada
tahun 2022 Malaysia mempunyai 18.561.060 pohon kelapa sawit dan akan
menghasilkan sekitar 15,2 juta ton limbah biomassa.
Foo dan Hameed (2010) mengatakan bahwa komponen utama limbah pabrik
pengolahan kelapa sawit adalah limbah cair yang berwujud lumpur dengan nama
Palm Oil Mill Effluent (POME). Limbah cair merupakan limbah yang memiliki
jumlah terbesar dari limbah pabrik kelapa sawit. Setiap satu ton CPO
membutuhkan air sebanyak 5-7.5 ton (Gobi dan Vadivelu 2013). Lebih dari 50%
penggunaan air ini digunakan untuk proses produksi yang akan menghasilkan
limbah cair (Ma 1999). POME jika dibiarkan akan menghasilkan gas metana yang
memberikan dampak yang cukup besar terhadap efek gas rumah kaca.
Beberapa penelitian menyatakan komposisi gas metana dari biogas yang
dihasilkan oleh POME adalah 65% (Damen dan Faaij 2006; Wahid et al. 2006)
dan 54% (Yacob et al. 2005, 2006). Gas metana yang dihasilkan oleh POME
adalah 9 kg/ton TBS atau setidaknya 0.7 m3 POME/ton TBS (Damen dan Faaij
2006). Limbah yang dihasilkan oleh pabrik kelapa sawit bila tidak dilakukan
penanganan lebih lanjut akan berdampak negatif terhadap lingkungan.
McCarthy et al. (2012) mengatakan bahwa industri kelapa sawit di
Indonesia dihimbau untuk menghasilkan produk yang dapat meningkatkan
kepedulian terhadap isu lingkungan global dan pelestarian sumberdaya alam.
Menurut Tan et al. (2009) pengembangan industri kelapa sawit harus
mempertimbangkan aspek pencegahan dan pengendalian kerusakan dan
pencemaran lingkungan hidup yang mencakup aspek ekonomi, lingkungan dan
sosial.

2
Beberapa penelitian telah dilakukan untuk pengolahan limbah menjadi
sumber energi. Pemanfaatan steam dari pembakaran cangkang dan serat (Ma
2003; Salomon et al. 2013), limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
menjadi biochar (Harsono dan Subroto 2013), POME menjadi gas metana
(Ahmad et al. 2003; Wu et al. 2010; Cheng et al. 2010; Leano dan Babel 2012;
King dan Yu 2013) dan biohidrogen (Atif et al. 2005; Manish dan Banerjee 2008;
Chong et al. 2009; Leano dan Babel 2012; Mamimin et al. 2012). Berdasarkan hal
tersebut, maka pabrik kelapa sawit dapat mengolah limbah padat dan limbah cair
sebagai sumber energi untuk proses produksi CPO.
Sebagai ilustrasi, Tahar (2013) mengemukakan sebuah pabrik kelapa sawit
dengan kapasitas produksi 45 ton/jam TBS, akan menghasilkan limbah cangkang
dengan potensi pembangkit listrik 1.350 kWh, limbah serat 2.700 kWh, limbah
TKKS 10.100 kWh dan limbah cair untuk biogas 1.250 kWh. Selain itu, limbah
kelapa sawit berupa pelepah daun berpotensi membangkitkan listrik 10.000 kWh
dan limbah batang pohon 6.500 kWh dari 15 hektar kebun sawit yang telah
tumbuh lebih dari 30 tahun. Berdasarkan uraian di atas, diperkirakan dari sebuah
pabrik kelapa sawit dapat memenuhi kebutuhan listriknya yang diperoleh dari
pengolahan limbah padat dan limbah cair kelapa sawit. Jayaraman dan Luo (2007)
mengatakan bahwa hasil pengolahan limbah yang digunakan kembali pada pabrik
dapat dikatakan sebagai sistem produksi tertutup. Bila pabrik kelapa sawit dapat
memenuhi kebutuhan listriknya sendiri, dapat dikatakan bahwa pabrik tersebut
telah menerapkan sistem tertutup.
Berdasarkan temuan diatas, penelitian ini mengkaji kecukupan energi yang
berasal dari biomassa hasil samping proses produksi CPO. Sistem tertutup
dikembangkan untuk memadukan hasil temuan tersebut dalam rangkaian proses
produksi sehingga dapat diperoleh PKS mandiri energi.
Perumusan Masalah
Penelitian yang telah dilakukan selama ini pada umumnya hanya berupa
pemanfaatan limbah atau hasil samping baik limbah cair maupun padat, tetapi
tidak dipadukan dengan sistem produksi. Kedua jenis limbah tersebut memiliki
potensi yang besar untuk mensubstitusi kebutuhan energi yang dibutuhkan oleh
Pabrik Kelapa Sawit (PKS). Oleh karena itu, penelitian ini melakukan kajian
pemanfaatan hasil samping, baik yang berupa limbah padat maupun cair untuk
dikonversi menjadi sumber energi steam dan listrik. Energi ini digunakan sebagai
masukan (input) pada pabrik sehingga proses produksi tidak mengalami
ketergantungan terhadap sumber energi yang berasal dari luar dan surplus energi
dapat digunakan untuk masyarakat sekitar atau sebagai sumber pembangkit listrik.

3
Tesis dan Hipotesis
Secara umum, tesis pada penelitian ini adalah pabrik kelapa sawit dapat
memenuhi kebutuhan energi dari hasil pengolahan limbah. Rincian tesis tersebut
dibuat dalam hipotesis sebagai berikut:
1. Limbah hasil proses pengolahan kelapa sawit berupa limbah padat dan cair
dapat menghasilkan energi untuk mencukupi kebutuhan pada pabrik kelapa
sawit sehingga tidak memerlukan energi dari luar.
2. Konversi limbah padat dan cair menjadi energi sudah dapat dilakukan melalui
berbagai teknologi proses berdasarkan kaidah sistem termodinamika.
3. Proses konversi limbah padat dan cair menjadi energi dapat diintegrasikan
dengan proses produksi CPO, sehingga membentuk sistem produksi tertutup
mandiri energi.
Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah merancang model sistem tertutup proses
produksi minyak kelapa sawit dengan memanfaatkan limbah padat dan limbah
cair pabrik kelapa sawit untuk diolah sebagai sumber energi. Adapun tujuan
khusus dari penelitian ini adalah:
1. Melakukan analisis neraca massa proses produksi minyak kelapa sawit dan
kuantifikasi hasil samping proses produksi minyak kelapa sawit yang
berpotensi sebagai sumber energi.
2. Mengkaji pemanfaatan limbah dan memilih teknologi konversi limbah padat
dan limbah cair yang layak secara teknis dan ekonomi sebagai sumber energi.
3. Merancang dan membangun model sistem tertutup proses produksi minyak
kelapa sawit dengan memanfaatkan limbah pabrik kelapa sawit yang layak
secara teknis dan ekonomi pada berbagai kapasitas.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari hasil penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Sebagai rujukan ilmiah bagi para peneliti dan perguruan tinggi, investor dan
pemerintah untuk pemanfaatan limbah pabrik kelapa sawit yang ramah
lingkungan.
2. Menjadi acuan dalam konsep energi terbarukan hasil pengolahan limbah
pabrik kelapa sawit, sehingga dapat memperkuat daya saing industri kelapa
sawit Indonesia.
3. Sebagai usulan pengembangan yang direkomendasikan diharapkan dapat
dijadikan acuan kebijakan pada pemerintah terkait.

4
Kebaharuan
Penelitian yang dilakukan sebelumnya mengenai sistem tertutup adalah
mengenai konsep termodinamika dari hukum kekekalan energi (Anderson 1998).
Beberapa penerapan sistem tertutup diantaranya adalah dari bidang lingkungan
(Elis 2014) dan elektronika (Melhem 2014). Perancangan sistem tertutup
dilakukan berdasarkan neraca massa pada pabrik kelapa sawit. Hal ini
menghadapi kendala karena jumlah stasiun proses produksi yang banyak dan
adanya umpan baik pada stasiun pemurnian yang tidak dapat diselesaikan dengan
perhitungan secara linier. Masalah ini dapat diselesaikan dengan menggunakan
teori input output leontief (Miller et al. 2009; Rose et al. 1989; Stone 1984; Ten
Raa 2005). Model input output digunakan untuk menyelesaikan masalah pada
bidang ekonomi dengan satuannya adalah nilai mata uang (Leontief 1966). Pada
penelitian dilakukan pengembangan dengan menerapkan model input output
dengan menggunakan satuan massa. Dari hasil perancangan neraca massa
didapatkan bahwa hasil samping tidak diolah kembali dan menimbulkan masalah
lingkungan. Penelitian ini dilakukan untuk mengisi celah pada penelitian
sebelumnya yang dilakukan secara parsial. Oleh karena itu, Kebaharuan dalam
penelitian ini adalah rancangan model sistem tertutup yang mengintegrasikan
pabrik kelapa sawit mulai dari input, proses produksi, output dan pengolahan hasil
samping yang terhubung kembali dengan input. Dengan demikian pengembangan
pabrik kelapa sawit akan menjadi industri yang ramah lingkungan.
Ruang Lingkup
Ruang lingkup untuk mencapai tujuan penelitian dibatasi oleh beberapa
elemen sebagai berikut:
1. Proses produksi pada Pabrik kelapa sawit (PKS) dengan kapasitas antara 1590 ton TBS/jam.
2. Pemilihan alternatif terbaik dari pengolahan limbah kelapa sawit
menggunakan AHP.
3. Analisis neraca massa dan energi menggunakan data aktual dari pabrik kelapa
sawit.
4. Kelayakan ekonomi difokuskan pada indikator Net Present Value (NPV),
Internal Rate of Return (IRR), Benefit Cost Ratio (BC Ratio) dan Pay Back
Period.
5. Pengembangan model sistem tertutup menggunakan Model Input-Output
Leontief.

5

2 SISTEM TERTUTUP
Konsep Sistem
Terdapat beberapa pengertian mengenai sistem, pada bab ini membahas
konsep sistem dengan pendekatan hukum termodinamika I. Termodinamika
adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentang hubungan
antara energi panas dengan kerja. Seperti telah diketahui bahwa energi pada alam
dapat terwujud dalam berbagai bentuk, selain energi panas dan kerja, yaitu energi
kimia, energi listrik, energi nuklir, energi gelombang elektromagnit, energi akibat
dan gaya magnit. Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik
secara alami maupun hasil rekayasa teknologi. Selain itu energi pada alam
semesta bersifat kekal, tidak dapat dibangkitkan atau dihilangkan, yang terjadi
adalah perubahan energi dari satu bentuk menjadi bentuk lain tanpa ada
pengurangan atau penambahan. Prinsip ini disebut sebagai prinsip konservasi atau
kekekalan energi. Gambar 1 memperlihatkan model umum suatu sistem
(Kondepudi 2008).

Gambar 1 Model suatu sistem
Sumber: Kondepudi (2008)
Batas antara sistem dengan lingkungannya disebut batas sistem (boundary),
seperti terlihat pada Gambar 1. Dalam aplikasinya batas sistem nerupakan bagian
dari sistem maupun lingkungannya, dan dapat tetap atau dapat berubah posisi atau
bergerak. Sistem termodinamika dapat diklasifikasikan menjadi tiga yaitu sistem
tertutup, sistem terbuka dan sistem terisolasi.
Sistem terbuka mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja)
dan benda (materi) dengan lingkungannya. Contoh dari sistem terbuka adalah
peralatan yang melibatkan adanya aliran massa kedalam atau keluar sistem seperti
pada kompresor, turbin, nozel dan motor bakar. Sistem mesin motor bakar adalah
ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan bahan bakar dan udara
masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem. Pada sistem terbuka ini,
baik massa maupun energi dapat melintasi batas sistem yang bersifat permeabel
(Gambar 2).

6

Gambar 2 Model sistem terbuka
Sumber: Kondepudi (2008)
Sistem yang tidak mengakibatkan terjadinya pertukaran panas, zat atau kerja
dengan lingkungannya. Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi
sepenuhnya dari lingkungan, karena akan terjadi sedikit pencampuran, meskipun
hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi,
energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem
(Gambar 3).

Gambar 3 Sistem terisolasi
Sumber: Kondepudi (2008)
Selanjutnya, secara umum dapat dinyatakan bahwa suatu sistem dapat
diklasifikasikan menjadi menjadi sistem terbuka dan sistem tertutup (Burns 2001).
Namun demikian, dalam konteks termodinamika, suatu sistem dapat
dikategorikan menjadi tiga, yaitu sistem terbuka, sistem tertutup, dan sistem

7
terisolasi (Popovic 2014). Fokus pada penelitian ini adalah mengenai sistem
tertutup.
Konsep Sistem Tertutup
Pada sistem termodinamika, sistem tertutup adalah suatu sistem yang
memungkinkan terjadinya pertukaran energi antara sistem dengan lingkungannya,
tetapi tidak terjadi pertukaran massa antara keduanya (Popovic 2014). Hacker dan
Coauthors (2011) menjelaskan bahwa massa yang terkandung dalam sistem
tertutup adalah tetap karena tidak ada massa yang dapat masuk atau keluar dari
sistem.

Gambar 4 Konsep sistem tertutup
(Melhem 2014)
Dalam konteks sistem kendali, sistem tertutup sering disebut sebagai sistem
kendali umpan balik yang ditampilkan pada Gambar 4. Dalam sistem kendali
tertutup ini, ukuran-ukuran variabel output diumpan balik ke proses melalui
elemen pengendali (Melhem 2014). Adapun Burns (2001) menjelaskan bahwa
jika pada sebuah sistem dimana kuantitas output dimonitor dan dibandingkan
dengan input, setiap perbedaan yang terjadi digunakan untuk menjalankan sistem
sampai kuantitas output sistem sama dengan input disebut sebagai sistem tertutup.
Menurut Anderson (1998), total energi yang terkandung dalam sistem disebut
energi internal (U). Termasuk dalam energi ini energi kinetik dan energi potensial.
Untuk perubahan dari sistem, hukum kekekalan energi adalah:
∆U = Q – W
Dimana:
Q = aliran panas
W = kerja
∆U = perubahan energi sistem

(2.1)

8
Sistem Produksi Tertutup
Sistem produksi tertutup (closed-loop production system) dapat
didefinisikan sebagai sebuah sistem di mana sejumlah material secara konstan
mengalir melalui sejumlah stasiun kerja dan tempat penyimpanan dalam sebuah
siklus yang tetap (Shi dan Gershwin 2014). Proses ulang adalah proses mengambil
bahan yang telah terpakai dan memprosesnya kembali untuk menghasilkan bahan
yang sama atau membuat bahan yang telah terpakai menjadi kembali berguna
(Maiti dan Giri 2014). Qiang et al. (2014) mengatakan bahwa proses ulang
produk-produk pada akhir masa pakai untuk mengurangi kebutuhan sumberdaya
alam dan limbah produksi. Proses ulang ini akan mengurangi produk terpakai
menjadi limbah dalam waktu yang lebih lama. Sebagai hasilnya, tingkat
penyerapan tanah akan limbah menjadi melambat dan polusi udara menjadi
berkurang. Sementara itu Toffel (2004) mengindikasikan bahwa sistem produksi
tertutup akan menyebabkan konsumsi bahan, tenaga kerja, dan energi menjadi
berkurang (± 45%), limbah produksi berkurang (± 40%), dan biaya produksi
berkurang (± 40%) bila dibandingkan dengan sistem produksi yang menggunakan
bahan original.
Dalam konteks pelestarian lingkungan, banyak negara-negara maju di Eropa
dan Amerika yang mengeluarkan peraturan dan kebijakan tentang perlunya
perusahaan untuk mengumpulkan produk diakhir masa pakainya. Karena
peraturan dan kebijakan ini, serta meningkatnya kesadaran konsumen terhadap
kelestarian lingkungan, maka praktek proses ulang produk terpakai menjadi
berkembang (Qiang et al. 2014). Sebagaimana dikemukakan oleh Subramoniam
et al. (2009), konsep-konsep tentang pembuatan keputusan di bidang sistem
produksi tertutup masih terbatas. Seperti ditegaskan oleh Atasu et al. (2008)
bahwa tidak banyak penelitian mengenai metode-metode analisis untuk
memfasilitasi keputusan manajemen di bidang sistem produksi tertutup.
Dalam sistem produksi tertutup, produsen membeli kembali produk terpakai
dan memproses ulang produk terpakai tersebut. Komponen yang dapat berfungsi
dengan baik akan tetap dijaga, sedangkan komponen usang akan diperbaharui.
Produk hasil proses ulang memiliki kualitas yang sama seperti produk baru dan
dapat dijual secara bersama-sama dengan produk baru dengan harga yang sama.
Dalam sistem produksi tertutup ini, produsen memproduksi produk baru dengan
komponen dan bahan yang baru. Produk baru dan produk hasil proses ulang
disimpan sebagai persediaan dan digunakan untuk memenuhi permintaan
konsumen (Shia et al. 2011).
Rantai pasok adalah serangkaian kegiatan yang meliputi pembelian,
manufaktur, logistik, distribusi, pemasaran, yang melakukan fungsi pemberian
nilai untuk pelanggan akhir. Rantai pasok juga dapat dipahami sebagai suatu
sistem organisasi, orang, teknologi, kegiatan, informasi dan sumberdaya yang
terlibat dalam memindahkan produk dari pemasok kepada konsumen akhir.
Kegiatan rantai pasok adalah mengubah sumberdaya alam, bahan baku dan
komponen menjadi produk jadi yang dikirimkan ke konsumen akhir. Tujuan dari
rantai pasokan adalah kepuasan pelanggan (Asif et al. 2012; Kumar dan Rahman
2014).
Konsep rantai pasok berkembang sehingga muncul konsep yang disebut
closed-loop supply chain (CLSC). Atasu et al. (2008) menyatakan, CLSC dapat

9
didefinisikan sebagai desain, kontrol, dan pengoperasian sistem untuk
memaksimalkan penciptaan nilai di seluruh siklus hidup produk dengan
pemulihan nilai dari berbagai jenis dan volume pengembalian produk dari waktu
ke waktu. CLSC tidak hanya membahas mengenai produksi atau proses ulang,
tetapi mencakup bidang yang lebih luas di bidang lain. CLSC juga dapat dipahami
sebagai rantai pasok tanpa limbah yang menggunakan kembali dan memproses
ulang semua material. Dengan kata lain, jumlah produk dan komponen yang
dibuang ke alam harus diminimalkan (Guide et al. 2003).
Jayaraman dan Luo (2007) menjelaskan bahwa CLSC adalah sebuah sistem
siklus tertutup yang menggabungkan aliran logistik maju dengan aliran logistik
balik, sehingga pengolahan ulang merupakan inti sistem produksi tertutup. Sistem
ini pada akhirnya akan mampu mengurangi limbah dan memberikan manfaat
untuk perusahaan dan lingkungan. Proses ulang adalah proses mengambil bahan
yang telah terpakai dan memprosesnya kembali untuk menghasilkan bahan yang
sama atau membuat bahan yang telah terpakai menjadi berguna kembali.
Manajemen rantai pasok yang mengikutkan proses daur ulang sebagai bagian
dalam aktivitasnya telah menciptakan sistem rantai pasok tertutup. Menurut Maiti
dan Giri (2014), aktivitas pengumpulan, daur ulang, dan prosedur pembuangan
untuk produk terpakai dan dan produk usang adalah komponen penting dari
CLSC. Perusahaan yang menerapkan CLSC memiliki dua saluran untuk
memenuhi permintaan konsumen, yaitu memproduksi produk baru dari bahan
baku original dan memproduksi produk baru dari produk terpakai yang diproses
ulang menjadi produk baru berkualitas sama.
Terdapat beberapa faktor yang mendorong perlunya perusahaan untuk
mengimplementasi CLSC (Shia et al. 2011). Faktor-faktor ini antara lain
munculnya kepedulian terhadap konsumen, tanggung jawab sosial terhadap
lingkungan, kesadaran akan terbatasnya sumberdaya alam, dan peraturan
pemerintah. Selain itu, potensi manfaat ekonomi juga merupakan faktor kunci
yang mendorong banyak perusahaan untuk mengimplementasi CLSC. Oleh
karena itu, CLSC telah dipandang sebagai salah satu strategi yang dapat
digunakan pada perusahaan.
Konsep rantai pasok merujuk pada sistem pengelolaan kegiatan dan fasilitas
yang diawali dengan pembelian bahan baku, memproduksi barang, dan
mendistribusikan produk kepada pelanggan. Seluruh pemasok dan produsen,
penyedia layanan, distributor, gudang dan pengecer dihubungkan dalam satu
kesatuan. Tujuan utama dari pengelolaan ini adalah meminimalkan biaya dan
memaksimalkan keuntungan secara bersamaan untuk mencapai persyaratan
layanan (Abdolhossein et al. 2012). Pembangunan industri yang ramah
lingkungan dan berkelanjutan telah menjadi perhatian dari banyak pihak sehingga
muncul konsep yang disebut Green Supply Chain (GSC) (Kumar dan Rahman
2014). Sebagai contoh, Uni Eropa telah menetapkan berbagai kebijakan
lingkungan, termasuk pembatasan penggunaan bahan berbahaya dalam peralatan
listrik dan elektronik dan limbahnya. Kebijakan ini melarang produsen, penjual,
dan distributor peralatan listrik dan elektronik untuk meluncurkan peralatan baru
yang berisi bahan berbahaya dan limbah elektronik di pasar (Zhu et al. 2008).
Kumar dan Rahman (2014) juga memberikan pernyataan yang serupa
bahwa pada saat ini, ada peningkatan kesadaran global tentang permasalahan
lingkungan dan kebutuhan pembangunan berkelanjutan dalam dunia akademis dan

10
bisnis. Isu mengenai pendekatan yang berkelanjutan untuk desain sistem produksi
atau manufaktur, menjadi semakin penting. Semakin banyak perusahaan tertarik
untuk menerapkan metode yang berkelanjutan pada fasilitas yang ada. Maka hal
tersebut akan memberikan perubahan dalam pembelian, manajemen material,
praktek kerja, dan pengelolaan limbah yang dapat mengurangi atau
menghilangkan bahaya lingkungan yang berbahaya di fasilitas produksi. Bahaya
juga dapat dikurangi dengan mengubah pola pengolahan limbah. Peningkatan
pemilahan dan proses ulang sistem mengurangi jumlah limbah yang dihasilkan.
Zhu et al. (2008) menyatakan bahwa GSC telah menyebabkan banyak
perusahaan mempertimbangkan model rantai pasoknya menjadi tertutup, agar
sistem produksinya menjadi ramah lingkungan, meraih keunggulan kompetitif,
dan memperoleh keuntungan yang lebih tinggi. Guide et al. (2003) memberikan
pendapat yang serupa yaitu GSC memungkinkan perusahaan untuk
mengembangkan sistem industri berkelanjutan yang ramah lingkungan dan
memberikan manfaat ekonomi.
GSC kini ditujukan untuk pengurangan beberapa faktor, yaitu energi,
material, semua jenis polusi, emisi, limbah produksi. Promosi penggunaan bahan
daur ulang dan sumber energi terbarukan diterapkan pada berbagai aktivitas rantai
pasok. Untuk mencapai tujuan rantai pasok yang ramah lingkungan, menurunkan
biaya, dan melindungi lingkungan, produsen perlu untuk menerapkan berbagai
inisiatif di seluruh mata rantai pasok. Kegiatan-kegiatan tersebut antara lain
meliputi daur ulang, pemakaian ulang, dan proses ulang (Guide et al. 2003;
Abdolhossein et al. 2012).
Implementasi Sistem Tertutup
Merancang dan mengoperasikan sistem produksi bukanlah hanya sekedar
memilih dan menggabungkan faktor-faktor produksi untuk mewujudkan
produktivitas yang tinggi dan efisiensi ekonomi. Sebagaimana dijelaskan oleh
Winkler (2011), adalah penting untuk mempertimbangkan semua jenis limbah
yang dihasilkan dari proses-proses produksi dan mengambil tindakan yang tepat
untuk menghindari, mengurangi, menggunakan kembali atau memproses kembali
limbah yang dihasilkan. Strategi untuk mengimplementasi sistem produksi yang
ramah lingkungan adalah mengoptimasi penggunaan sumberdaya, membuat suatu
siklus material yang tertutup, meminimalkan emisi, dan penghilangan
ketergantungan pada sumber energi yang tidak terbarukan.
Konservasi energi adalah tujuan utama dari ekonomi pada saat ini juga di
masa mendatang. Cara yang paling efektif untuk mengurangi permintaan energi
adalah dengan menggunakan energi lebih efisien (Manjunath dan Kaushik 2014).
Beberapa peneliti telah melakukan penelitian tentang sistem tertutup pada
industri. Seperti yang dilakukan oleh Gogoi dan Talukdar (2014) melakukan
analisis termodinamika terhadap kombinasi turbin uap. Siklus tenaga
menggunakan satu pemanas air terbuka dan satu pemanas air tertutup sebagai
umpan turbin. Sebuah analisis parametrik dilakukan untuk menyelidiki efek dari
tekanan boiler, laju aliran bahan bakar, dan suhu operasi. Popovic (2014)
mengkaji perubahan entropi pada sistem termodinamika terbuka dan sistem
termodinamika tertutup. Sementara itu Rocha (2014) melakukan eksperimen dan
pemodelan termodinamika kesetimbangan cair-cair dalam sistem terner yang

11
mengandung ethylic biodiesel kelapa sawit. Beberapa peneliti juga telah mengkaji
penerapan CLSC pada industri, baik industri jasa maupun industri manufaktur.
Kumar dan Rahman (2014) meneliti praktek-pratek CLSC di rumah sakit melalui
proses rekayasa ulang dalam pembelian, manajemen material, praktek kerja, dan
pengelolaan limbah. Maiti dan Giri (2014) meneliti pentingnya pemakaian ulang
dan proses ulang sebagai salah satu praktek inti CLSC pada industri manufaktur.
Zhu et al. (2008) melakukan survei pada beberapa jenis industri untuk
mengeksplorasi praktek-praktek GSC, termasuk diantaranya adalah aktivitasaktivitas dalam manajemen lingkungan internal. Menurut Stefanelli et al. (2014)
mengeksplorasi praktek-praktek GSC pada industri bioenergi. GSC dapat
berkontribusi terhadap peningkatan kinerja lingkungan perusahaan, namun masih
sedikit yang diketahui tentang GSC ini dalam konteks perusahaan di sektor
bioenergi. Pada sistem tertutup dapat digambarkan bahwa industri dapat
mengintegrasikan limbah menjadi energi yang dapat memenuhi kebutuhan dalam
industri itu sendiri dan dapat dijual kepada PLN. Hal ini dapat dilihat pada
skematik Gambar 5.

Input Bahan
Baku

Produk
Utama

Industri/Pabrik
Produk
Samping
Utilitas
Limbah

Teknologi Konversi

Uap Panas

Energi Listrik

Gambar 5 Model hipotetik sistem tertutup

Surplus

12

3 METODE PENELITIAN
Penelitian ini dirancang melalui beberapa tahapan yang sistematis, logis,
dan terstruktur yang terdiri dari beberapa tahap dimulai dari studi pendahuluan
sampai dengan implikasi kebijakan. Kerangka penelitian yang dilakukan
ditampilkan pada Gambar 6.

Sistem

Sistem Produksi Tertutup

Konsepsi

Energi

Sterilization
Digister
Press
Depericarper

Clarification Oil
purifier Vacuum
dryer Oil tank

Nut cracker
Silo Kemel

Tandan Kosong

Studi Literatur

Tertutup
Terbuka
Isolasi

Definisi
Teori

Serat

Cangkang

POME
Identifikasi
Pengolahan
Limbah

Pemanfaatan Limbah

AHP

Limbah Padat

Limbah Padat

Perancangan
Model

Analisis Aktual
Kesetimbangan
massa dan energi
PKS

Pemilihan
Alternatif
Pengolahan
Limbah

Analisa Neraca
Massa &
Energi
Rancang
Bangun Model
Analisis
Kelayakan

NPV, IRP, B/C
Ratio

Pengembangan
Model

Model InputOutput Leontief

Implementasi
Kebijakan

Rekomendasi
Nilai
Kebaharuan
dan Kontribusi

Gambar 6 Kerangka penelitian

Nilai
Kebaharuan
dan
Kontribusi

13
Studi Pendahuluan
Studi pendahuluan merupakan tahapan awal dalam pelaksanaan penelitian,
yang mencakup studi pustaka dan observasi lapang. Studi pustaka mencakup
kajian literatur dari berbagai sumber dan referensi sebagai pijakan awal dan
kerangka teori yang melandasi penelitian. Studi pustaka difokuskan dengan
mengkaji referensi terkait dengan: (i) konsep, teori dan model sistem tertutup; (ii)
kesetimbangan massa dan kesetimbangan energi proses produksi kelapa sawit;
(iii) hasil samping pabrik kelapa sawit yang berpotensi untuk digunakan kembali
baik sebagai sumber energi; dan (iv) teknologi proses konversi hasil samping
pabrik kelapa sawit menjadi energi.
Lokasi dan Waktu Penelitian
Pembuatan laporan penelitian dilakukan di Bogor dengan pelaksanaan
penelitian dimulai dari bulan Agustus 2013 sampai dengan Desember 2014.
Metode Pengumpulan Data
Data yang digunakan adalah data sekunder dari Laporan PKS Adolina
Medan, sedangkan data sekunder lain didapat dari Kementerian Perindustrian,
Kementerian Pertanian, Kementerian ESDM, Kementerian Lingkungan Hidup,
PLN, dan instansi lain yang terkait tentang peraturan dan kebijakan mengenai
kelapa sawit. Data lain juga didapat dari literatur berupa jurnal, prosiding, buku
dan laporan disertasi mengenai industri pengolahan kelapa sawit.
Pengambilan keputusan menggunakan AHP dilakukan oleh pakar yang telah
berpengalaman dalam penelitian dasar, application research, pembuatan desain
dasar dan desain detail pabrik kelapa sawit pembuatan studi kelayakan fabrikasi,
pemasangan dan pengujian peralatan pabrik kelapa sawit.
Identifikasi Pemanfaatan Limbah
Identifikasi penelitian yang telah dilakukan oleh peneliti lain tentang
pemanfaatan limbah padat kelapa sawit khususnya TKKS, serat dan cangkang dan
limbah cair kelapa sawit. Hasil identifkasi ini selanjutnya digunakan untuk
mendapatkan teknologi konversi yang tepat dan ekonomis untuk menfaatkan
kembali limbah menjadi energi.
Pemilihan Alternatif Pemanfaatan Limbah Menggunakan AHP
AHP digunakan untuk memecahkan persoalan yang kompleks dengan
menyusun suatu hirarki kriteria dan sub kriteria yang didapatkan dari referensi.
Pada tahap ini AHP digunakan untuk menentukan teknologi terbaik untuk
konversi limbah menjadi energi.
Sebagian besar model-model riset operasional digunakan untuk
pengambilan keputusan berkriteria tunggal yang melibatkan variabel-variabel

14
yang mudah diukur. Padahal, banyak permasalahan di dunia nyata yang
membutuhkan pengambilan keputusan berdasarkan multi-kriteria dan melibatkan
banyak variabel (Nagesha dan Balachandra 2006). Di antara sejumlah pendekatan
yang dapat digunakan untuk menangani permasalahan pengambilan keputusan
multi-kriteria adalah analytic hierarchy process. AHP merupakan salah satu alat
bantu dalam proses pengambilan keputusan yang dikembangkan oleh Thomas L
Saaty (Lee et al. 2007)
Merujuk pada (Lee et al. 2007), penelitian ini mengadopsi proses AHP
untuk pemanfaatan limbah industri kelapa sawit. Proses ini mencakup beberapa
tahapan sebagai berikut. Tahap pertama adalah menentukan tujuan, yaitu
pemilihan pemanfaatan limbah industri kelapa sawit. Tahap kedua adalah
menyusun kriteria-kriteria untuk mengevaluasi berbagai alternatif yang mungkin.
Tahap ketiga adalah menyusun hirarki, yaitu memecah masalah yang kompleks
menjadi beberapa elemen kecil dan menyusun elemen-elemen dalam bentuk
hirarki. Tahap keempat adalah menilai apakah hirarki telah diatur dengan benar
sesuai dengan target yang telah ditetapkan. Tahap kelima adalah membuat
perbandingan berpasangan, menghitung bobot kriteria, dan memeriksa konsistensi
logis. Tahap keenam adalah meninjau rasio konsistensi (CR), yang harus bernilai
antara 0.00 dan 0.10. Jika CR lebih besar dari 0.00 dan kurang dari 0.10, tahap
selanjutnya adalah agregasi bobot. Tahap akhir adalah memilih alternatif-alternatif
terbaik yang mengarah pada pemanfaatan limbah industri