Inventori data pascapanen dan ekstraksi minyak jarak pagar (Jatropha curcas Linn.)

INVENTORI DATA PASCAPANEN DAN EKSTRAKSI

MINYAK JARAK PAGAR (Jatropha curcas Linn.)

SKRIPSI

DANIEL PRAMUDITA

F14061871

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2011

Data Inventory of Postharvest and Extraction of Jatropha curcas Oil

Daniel Pramudita and Armansyah H. Tambunan

Department of Mechanical and Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural University, IPB Darmaga Campus, Bogor, West Java, Indonesia.

e-mail: leinad.atidumarp@gmail.com

ABSTRACT

Decreasing stock of petroleum and the global warming it causes has led to the development of production technology of plant oil, such as Jatropha curcas Linn. In Indonesia, it also is supported by national policy of plant oil as biodiesel. J. curcas is suitable for Indonesia since it can grow well in dry and marginal lands. Plant oil production causes concerns that it consumes large amount of conventional fuels, fertilizers, and pesticides, so that it will harm the ecosystem. Life cycle assessment can be used to quantify how beneficial the oil production is in terms of energy use and emission released to environment. The purpose of this research is to develop a data inventory of postharvest and extraction of Jatropha curcas oil, and a program for simulation of the process. In this analysis, some simulations were done in transportation and oil extraction phases. Emissions of process were calculated from its energy consumption. Then, environmental impacts were calculated from the emissions. Results showed the process releasing least emission per litre CJCO was process where fruits were peeled on farms and seeds were grinded before extraction.

Keywords: Jatropha curcas oil, life cycle assessment, data inventory, simulation, energy, emission

ABSTRAK

Penurunan persediaan minyak dalam perut bumi dan pemanasan global yang disebabkan pemakaiannya membuat teknologi produksi minyak dari tanaman seperti jarak pagar (Jatropha curcas Linn.) mulai dikembangkan. Hal juga dilakukan di Indonesia, ditandai dengan dikeluarkannya kebijakan nasional tentang penyediaan bahan bakar nabati dalam bentuk biodiesel. Jarak pagar sangat cocok untuk dikembangkan di Indonesia karena selain merupakan tanaman non pangan, jarak pagar dapat tumbuh dengan baik di tanah kering dan lahan marjinal. Produksi minyak dari tanaman menimbulkan kekhawatiran akan pemakaian bahan bakar konvensional, pupuk, dan pestisida yang tinggi, dan dampak yang ditimbulkannya ke ekosistem. Life cycle assessment (LCA) dapat digunakan untuk mengukur seberapa menguntungkannya produksi minyak jarak pagar dalam hal penggunaan energi dan emisi yang ditimbulkannya. Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat suatu inventori data pascapanen dan ekstraksi minyak jarak pagar yang dapat disimulasikan dalam suatu program. Dalam analisis ini dilakukan beberapa simulasi yaitu pada subproses transportasi bahan dan ekstraksi minyak. Emisi dari proses dihitung dari konsumsi energi di setiap tahapan proses yang dilalui. Dari nilai emisi yang diperoleh, besarnya dampak-dampak lingkungan yang disebabkannya dapat dihitung. Hasil analisis menunjukkan bahwa proses ekstraksi minyak jarak pagar menghasilkan emisi per liter minyak paling rendah jika buah dikupas lebih dulu di lahan dan bijinya dibuat jadi tepung sebelum diekstraksi minyaknya.

DANIEL PRAMUDITA. F14061871. Inventori Data Pascapanen dan Ekstraksi Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.) Mentah. Di bawah bimbingan Armansyah H. Tambunan. 2011.

RINGKASAN

Cepatnya peningkatan kebutuhan manusia akan sumber energi, khususnya bahan bakar fosil berupa minyak bumi, mengakibatkan persediaan minyak dalam perut bumi semakin berkurang. Pemakaian bahan bakar fosil sebenarnya juga berefek negatif bagi lingkungan karena mempercepat terjadinya pemanasan global. Oleh karena itu teknologi produksi minyak dari tanaman (plant oil) sebagai salah satu sumber energi terbarukan mulai dikembangkan. Salah satu tanaman non pangan yang dapat menghasilkan minyak adalah jarak pagar (Jatropha curcas Linn.). Jarak pagar memiliki rendemen minyak biji tinggi (23% - 35%) dan dapat tumbuh di daerah kering dan lahan marjinal.

Hal penting yang perlu dikaji dalam produksi minyak jarak pagar secara besar adalah prospek ekonominya, pengaruhnya terhadap lingkungan sosial masyarakat, dan dampaknya terhadap lingkungan alam. Evaluasi dampak-dampak dari setiap tahapan, mulai dari awal sampai akhir, dari suatu proses dapat dilakukan dengan Life Cycle Assessment (LCA). LCA memerlukan adanya data yang lengkap mengenai suatu proses, dalam batasan yang hendak dievaluasi, sebagai bahan analisis. Tujuan dari penelitian ini adalah mengembangkan suatu inventori data dari data-data pascapanen dan ekstraksi minyak jarak pagar (crude Jatropha curcas oil, CJCO) yang dikoleksi, diseleksi, dan dianalisis. Inventori data ini akan disimpan dalam suatu program komputer yang juga dapat memodifikasi data masukan yang digunakan.

Analisis data proses dimulai dengan menentukan terlebih dulu subproses yang akan dilalui dari simulasi-simulasi yang dilakukan. Buah hasil panen akan dikupas daging buahnya untuk diambil bijinya. Jika pengupasan dilakukan di pabrik, maka yang ditransportasikan adalah buahnya, sedangkan jika pengupasannya di lahan berarti bijinya yang diangkut ke pabrik. Biji kemudian dikeringkan sebelum diekstraksi minyaknya. Bahan masukan untuk ekstraksi dapat berupa biji utuh, tepung biji, atau tepung kernel. Jika bahan dalam bentuk tepung, maka harus dilakukan grinding sebelum ekstraksi. Untuk membuat tepung kernel, kernel harus dipisah dari cangkang biji terlebih dulu.

Kebutuhan energi dari sumber energi yang digunakan pada tiap subproses dihitung berdasarkan data spesifikasi dan pengujian yang telah dilakukan. Dari nilai kebutuhan energi ini dapat dihitung besarnya senyawa-senyawa emisi yang dihasilkan berdasarkan nilai faktor emisi yang dikeluarkan oleh International Panel on Climate Change. Dengan menggunakan nilai ekuivalensi dampak lingkungan yang dikompilasi dalam CML-IA Database versi 3.9, dari nilai emisi tersebut dapat dihitung besarnya nilai dampak-dampak lingkungan yang disebabkan. Dampak lingkungan yang dianalisis dalam penelitian ini adalah global warming potential (GWP100), ozone depletion potential,

environmental load unit, human toxicity, freshwater aquatic ecotoxicity, marine aquatic ecotoxicity, terrestrial ecotoxicity, photochemical oxidation, acidification, dan eutrophication.

Selain emisi dan dampak lingkungan, yang menjadi fokus adalah pemakaian energi proses. Dari jumlah energi tersebut, ada bagian yang berupa energi terbarukan, yaitu energi dari matahari yang digunakan pada pengeringan dengan alat pengering tipe efek rumah kaca (ERK). Persentase energi terbarukan dari keseluruhan energi yang dibutuhkan disebut sebagai renewability. Rangkaian proses yang dianalisis menghasilkan sumber energi dalam bentuk CJCO sebagai produk utama dan

waste dari ekstraksinya. Jika waste juga digunakan sebagai bahan bakar untuk proses produksi, maka dapat dihitung seberapa energi produksi nettonya.

Analisis yang sudah dilakukan menunjukkan bahwa kebutuhan energi dan pengeluaran emisi akan lebih sedikit jika buah dikupas di lahan (biji diangkut ke pabrik). Pengepresan dengan emisi dan dampak lingkungan paling sedikit sampai paling besar adalah berturut-turut pengepresan tepung biji, pengepresan tepung kernel, pengepresan dengan pengepres double stage screw dan pengepresan dengan pengepres single stage screw. Ekstraksi minyak dari biji utuh dengan pengepres single stage screw menghasilkan CJCO paling sedikit, yaitu 65.09 l/ton buah. Akan tetapi, jika diperhitungkan penggunaan waste sebagai bahan bakar, yang paling hemat energi per liter CJCO-nya adalah proses produksi dengan transportasi biji dan pengepresan biji utuh dengan pengepres tipe single stage screw.

INVENTORI DATA PASCAPANEN DAN EKSTRAKSI

MINYAK JARAK PAGAR (

Jatropha curcas Linn

.)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Jurusan Teknik Mesin dan Biosistem

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

Daniel Pramudita

F14061871

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DAN BIOSISTEM

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2011

ii

Judul Skripsi : Inventori Data Pascapanen dan Ekstraksi Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.)

Nama : Daniel Pramudita

NIM : F14061871

Menyetujui, Pembimbing,

Prof. Dr. Ir. Armansyah H. Tambunan, M.Agr. NIP. 19620918 198703 1 001

Mengetahui, Ketua Departemen

Dr. Ir. Desrial, M. Eng NIP 19661201 199103 1 004

iii

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Inventori Data Pascapanen dan Ekstraksi Minyak Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.) adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Bogor, Agustus 2011 Yang membuat pernyataan

Daniel Pramudita F14061871

iv

© Hak cipta milik Daniel Pramudita, tahun 2011 Hak cipta dilindungi

Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotokopi, microfilm, dan sebagainya.

v

BIODATA PENULIS

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 17 Desember 1987 sebagai anak pertama dari Mardhonius Supardiyono dan Rita Marleta Dewi. Tahun 2000 penulis lulus dari SD Mater Dei Pamulang dan kemudian menyelesaikan studi di SLTP Mater Dei pada tahun 2003. Selanjutnya penulis lulus dari jurusan IPA SMUN 34 Jakarta pada tahun 2006 dan kemudian melanjutkan pendidikan ke tingkat perguruan tinggi di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Setahun kemudian penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Teknik Pertanian IPB. Selama di IPB penulis aktif di berbagai organisasi seperti Keluarga Mahasiswa Katolik IPB (sebagai anggota Biro Pendidikan dan Pengembangan periode 2007-2008), Paduan suara KEMAKI (Puella Domini), dan IAAS LC IPB (sebagai anggota Department of Human Resources and Development periode 2007-2009). Penulis juga pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Fisika Dasar (2007-2008) dan Gambar Teknik (2010). Pada tahun ajaran 2008-2009 penulis berkesempatan mengikuti program pertukaran pelajar URSEP di University of the Ryukyus, Okinawa. Di sana penulis aktif dalam organisasi Okinawa International Cultural Exchange Seinenkai (OICES). Tahun 2010 penulis melakukan praktik lapangan di Pabrik Gula Tjoekir, Jombang dengan judul laporan “Aspek Teknik dan Energi dalam Pengolahan Gula Tebu di PT. Perkebunan Nusantara X (PERSERO) Unit Pabrik Gula Tjoekir, Jombang”.

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat karunia dan perlindunganNya selama penulis melaksanakan rangkaian kegiatan penelitian dan penulisan skripsi. Penelitian dengan judul “Inventori Data Pascapanen dan Ekstraksi Minyak Jarak Pagar

(Jatropha curcas Linn.)” ini dilaksanakan di Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, dari April sampai dengan Juli 2011. Skripsi ini berisi analisis data proses dan inventori data emisi dan dampak lingkungan dari pascapanen dan ekstraksi minyak jarak pagar (Jatropha curcas Linn).

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan penghargaan dan terima kasih kepada: 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Armansyah H. Tambunan, M.Agr. selaku dosen pembimbing akademik yang

telah memberikan bimbingan dan nasihat hidup kepada penulis sejak persiapan hingga pelaksanaan penelitian dan penulisan laporan akhir.

2. Bapak Dr. Ir. Parlaungan Adil Rangkuti dan Dr. Ir Lilik Pujantoro, M.Agr. selaku dosen penguji atas saran dan masukan yang telah diberikan.

3. Bapak Mardison dari Balai Penelitian dan Pengembangan Mekanisasi Pertanian yang telah membantu penulis memahami proses ekstraksi minyak jarak pagar dan memperoleh data dari laporan penelitian yang telah dilakukan.

4. Keluarga tercinta (bapak, mama, Cia, dan Betu) yang telah memberikan doa, dukungan semangat, dan masukan.

5. Teman-teman Maksiater’z (Ferry, Justian, Adit, Rio, Wendhy, Glen, Gana, dan Bayang) yang telah menjadi teman terbaik sejak masa tingkat persiapan bersama.

6. Diana Rumondang yang telah memberi bantuan dan dukungan moral selama pelaksanaan penelitian dan penyusunan laporan akhir.

7. Teman-teman satu bimbingan (Tetty, Dian, Mas Furqon, Kak Sulastri, Mas Bayu, Bang Kiman, Pak James, dan Pak Lamhot) yang telah membantu dan memberi masukan untuk penelitian ini. 8. Mas Firman dan Mas Darma yang telah memberi bantuan teknis dan informasi selama penelitan. 9. Keluarga besar TEP 43 dan TEP 44 (Ensemble) yang telah menemani dan membantu penulis

tumbuh dan belajar selama masa perkuliahan di jurusan Teknik Pertanian.

10. Teman-teman KEMAKI, IAAS LC IPB, dan Panitia Natal CIVA 2007 dan 2009 yang telah membantu penulis mengembangkan diri selama masa studi di IPB.

11. Teman-teman kosan Joglo, Wisma Asri, dan Perwira 43 atas dukungan dan bantuannya.

Penulis berharap semoga laporan akhir penelitian ini dapat menjadi literatur yang bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkannya.

Bogor, Agustus 2011

vii

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... vi

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR LAMPIRAN ... x

I. PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang ... 1

B. Tujuan Penelitian ... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 3

A. Jarak Pagar (Jatropha curcas Linn.) ... 3

B. Life Cycle Assessment (LCA) ... 8

III. METODOLOGI ... 13

A. Waktu dan Tempat ... 13

B. Alat dan Bahan ... 13

C. Batasan Penelitian ... 13

D. Tahapan Penelitian ... 13

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 17

A. Hasil Pemilihan Data ... 17

B. Analisis Data Tiap Subproses ... 18

C. Dampak Lingkungan dari Proses Produksi Minyak Jarak Pagar Mentah ... 20

D. Perbandingan Nilai Dampak Lingkungan dari Simulasi yang Dilakukan... 22

E. Aspek Energi dari Proses Produksi Minyak Jarak Pagar Mentah ... 28

F. Program Pengolah Data untuk LCI Produksi Minyak Jarak Pagar Mentah ... 32

V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 37

A. Kesimpulan ... 37

B. Saran ... 37

DAFTAR PUSTAKA ... 38

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Tanaman, daun, dan buah jarak pagar ... 3

Gambar 2. Daur hidup Jatropha curcas Linn. sampai pemakaian biodiesel ... 4

Gambar 3. Bibit stek jarak pagar ... 5

Gambar 4. Bibit jarak pagar yang baru dipindahkan ke lahan ... 6

Gambar 5. Proses produksi minyak jarak pagar mentah ... 8

Gambar 6. Tahapan-tahapan Life Cycle Assessment dalam ISO 14040-14043 ... 9

Gambar 7. Diagram alir pelaksanaan penelitian ... 14

Gambar 8. Perbandingan nilai GWP100 dari transportasi buah dan transportasi biji ... 21

Gambar 9. Perbandingan nilai GWP100 dari proses dengan pengepresan single stage screw dan dengan pengepresan double stage screw ... 21

Gambar 10. Perbandingan nilai GWP100 dari transportasi buah dan transportasi biji ... 22

Gambar 11. Perbandingan nilai GWP100 dari tiap simulasi proses... 23

Gambar 12. Perbandingan nilai human toxicity dari tiap simulasi proses ... 23

Gambar 13. Perbandingan nilai freshwater aquatictoxicity dari tiap simulasi proses ... 24

Gambar 14. Perbandingan nilai marine aquatictoxicity dari tiap simulasi proses... 25

Gambar 15. Perbandingan nilai terrestrial ecotoxicity dari tiap simulasi proses ... 26

Gambar 16. Perbandingan nilai photochemical oxidation dari tiap simulasi proses ... 26

Gambar 17. Perbandingan nilai acidification dari tiap simulasi proses... 27

Gambar 18. Perbandingan nilai eutrophication dari tiap simulasi proses ... 27

Gambar 19. Perbandingan nilai ELU dari tiap simulasi proses ... 28

Gambar 20. Perbandingan nilai energi proses produksi dari tiap simulasi proses ... 30

Gambar 21. Perbandingan nilai renewability dari tiap simulasi proses ... 30

Gambar 22. Perbandingan nilai energi waste dari tiap simulasi proses ... 31

Gambar 23. Perbandingan nilai energi produk dari tiap simulasi proses... 31

Gambar 24. Perbandingan nilai energi netto dari tiap simulasi proses ... 32

Gambar 25. Tampilan jendela utama aplikasi ... 32

Gambar 26. Tampilan jendela environmental impact dari semua simulasi yang dilakukan . 33 Gambar 27. Tampilan jendela energi dari semua simulasi yang dilakukan ... 34

Gambar 28. Tampilan jendela data emisi dari semua simulasi yang dilakukan ... 34

Gambar 29. Tampilan jendela simulasi proses yang dipilih ... 35

Gambar 30. Tampilan jendela LCI dari simulasi proses yang dipilih ... 35

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Urutan subproses yang dilalui dari tiap simulasi proses ... 15 Tabel 2. Data literatur untuk pengolahan data proses ... 17 Tabel 3. Data literatur untuk perhitungan emisi dan dampak ... 17

x

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Properti crude Jatropha curcas oil (CJCO) dan cangkang biji Jatropha curcas

Linn. ... 41

Lampiran 2. Faktor emisi sumber energi ... 42

Lampiran 3. Nilai ekuivalensi dampak-dampak lingkungan dari senyawa-senyawa emisi ... 43

Lampiran 4. Perhitungan data subproses transportasi buah ... 44

Lampiran 5. Perhitungan data subproses pengupasan buah ... 45

Lampiran 6. Perhitungan data subproses transportasi biji ... 46

Lampiran 7. Perhitungan data subproses pengeringan biji ... 47

Lampiran 8. Spesifikasi decorticator dan grinder biji dan kernel ... 48

Lampiran 9. Perhitungan data subproses decorticating ... 49

Lampiran 10. Perhitungan data subproses grinding biji dan kernel ... 50

Lampiran 11. Perhitungan data subproses pengepresan biji utuh ... 52

Lampiran 12. Perhitungan data subproses pengepresan tepung biji dan tepung kernel ... 54

Lampiran 13. Perhitungan data subproses pemanfaatan waste ... 56

Lampiran 14. Inventori data emisi simulasi produksi minyak jarak pagar mentah ... 59

Lampiran 15. Hasil analisis dampak lingkungan (midpoint damage) simulasi produksi minyak jarak pagar mentah ... 60

I. PENDAHULUAN

A.

Latar Belakang

Dalam dunia modern dimana teknologi terus berkembang, kebutuhan manusia akan sumber energi semakin terasa. Produksi dan konsumsi minyak komersial terus meningkat seiring perkembangan teknologi dan ekonomi di negara maju dan berkembang. Jika melihat laju peningkatan konsumsi saat ini, kebutuhan minyak bumi akan mencapai puncaknya pada tahun 2015 (Santosa, 2005). Seiring waktu, mulai disadari bahwa persediaan minyak dalam perut bumi semakin berkurang. Pemakaian bahan bakar fosil juga berpengaruh besar terhadap lingkungan, dalam kaitannya dengan pemanasan global. Dunia mulai mengalihkan perhatiannya pada sumber-sumber energi terbarukan yang lebih ramah lingkungan. Teknologi produksi minyak dari tanaman (plant oil) mulai dikembangkan untuk menghasilkan bahan bakar nabati (BBN) sebagai pengganti bahan bakar minyak (BBM).

Sudah banyak tanaman yang menjadi sumber BBN. Di USA, biji bunga matahari diperas untuk menghasilkan minyak. Di Brazil, bioetanol diproduksi dari tebu dan sudah dikomersialkan sebagai campuran BBM. Di Indonesia juga ada beberapa tanaman yang potensial sebagai sumber BBN. Yang paling banyak ada tentu saja kelapa sawit. Pemakaian kelapa sawit sebagai sumber BBN menimbulkan masalah, karena tanaman ini juga digunakan untuk produksi bahan-bahan pangan. Karena itu, tanaman non pangan lebih disarankan untuk dijadikan sumber BBN.

Salah satu tanaman non pangan yang dapat menghasilkan minyak adalah jarak pagar (Jatropha curcas Linn.). Jarak pagar lebih disukai dibanding tanaman lain di Indonesia karena rendemen minyaknya paling tinggi, yaitu sekitar 25% - 35%. Keuntungan lainnya, jarak pagar dapat dikembangkan di daerah kering dan lahan marjinal, sehingga cocok dikembangkan di daerah-daerah transmigrasi dan lahan-lahan kritis (Direktorat Budidaya Tanaman Tahunan, 2007).

Pengembangan minyak jarak di Indonesia juga didukung oleh kebijakan pemerintah dalam rangka menjamin pasokan energi dalam negeri. Peraturan Presiden RI No. 5 Tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional menyebutkan bahwa penyediaan biofuel pada tahun 2025 minimal 5% dari kebutuhan energi nasional. Badan Penelitian dan Pengembangan Departemen Pertanian pada tahun 2006 melakukan pengembangan kebun bibit jarak di 14 provinsi, termasuk bibit tanaman dan unit mesin pemroses biji jarak. Balitbang juga sudah mengembangkan teknologi perbanyakan jarak dengan kultur jaringan. Ke depannya, diharapkan jarak pagar dapat diproduksi dalam jumlah besar di Indonesia.

Produksi minyak jarak pagar secara besar-besaran harus direncanakan secara matang. Hal penting yang perlu dikaji adalah prospek ekonominya, pengaruhnya terhadap lingkungan sosial masyarakat, dan dampaknya terhadap lingkungan alam. Untuk hal yang disebutkan terakhir ini, Indonesia mulai mendapat sorotan akibat adanya rencana untuk mengembangkan perkebunan kelapa sawit dalam skala besar. Ada semacam tuduhan miring bahwa produksi kelapa sawit mengganggu keseimbangan alam, dalam kaitannya dengan banyaknya unsur hara dan energi yang

2 diserap dan besarnya emisi yang dikeluarkan. Hal serupa juga mungkin terjadi jika kelak pemerintah mencanangkan penanaman jarak pagar dalam skala besar.

Dampak terhadap lingkungan dari setiap kegiatan manusia, khususnya industri, mulai mendapat perhatian besar dari komunitas internasional. Teknik manajemen lingkungan yang sudah dikembangkan oleh negara-negara maju dan diprediksi akan memegang peranan penting di masa depan adalah Life Cycle Assessment (LCA). LCA pada dasarnya adalah suatu tool untuk mengevaluasi dampak-dampak dari setiap tahapan, mulai dari awal sampai akhir, dari suatu proses. LCA memerlukan adanya data yang lengkap mengenai suatu proses, dalam batasan yang hendak dievaluasi, sebagai bahan analisis. Oleh karena itu, adanya Life Cycle Inventory dalam bentuk

database yang dipadukan dengan pemodelan menjadi hal yang sangat penting. Negara-negara maju di Eropa, USA, dan Jepang sudah berada di garis terdepan. Di ASEAN, Thailand menjadi pelopor LCA, dan saat ini Malaysia pun sudah mulai mengembangkannya.

Indonesia sebagai salah satu negara agraris terbesar di dunia tentunya juga harus mulai menerapkan LCA, terlebih setelah adanya isu mengenai kerusakan alam akibat kelapa sawit. LCA untuk jarak pagar nantinya akan mencakup seluruh tahapan mulai dari budidaya, pengepresan minyak, hingga produksi biodiesel, atau bahkan sampai ke pemakaiannya. Sebagai langkah awal, LCA dapat diterapkan pada proses produksi minyak jarak pagar mentah (crude Jatropha curcas oil), yaitu proses pascapanen hingga menghasilkan minyak jarak, yang sudah dilakukan hingga saat ini. Masalahnya adalah data yang tersedia di lapangan belum diketahui kecukupannya dan juga belum terorganisasi. Oleh karena itu diperlukan inventarisasi data yang nantinya dapat dimanfaatkan untuk penelitian-penelitian LCA jarak pagar selanjutnya.

B.

Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Membuat suatu inventori data dari data-data pascapanen dan ekstraksi minyak jarak pagar yang dikoleksi, diseleksi, dan dianalisis.

2. Mengembangkan suatu program yang mampu menyimpan dan memodifikasi data LCI pascapanen dan ekstraksi minyak jarak pagar.

3

II. TINJAUAN PUSTAKA

A.

Jarak Pagar (

Jatropha curcas Linn.

)

Jatropha curcas Linn. termasuk famili Euphorbiaceae, genus Jatropha, spesies

Jatropha curcas. Jarak pagar merupakan tanaman semak besar berbentuk pohon kecil atau belukar dengan tinggi mencapai 5 m, berbatang kayu berbentuk silindris, bercabang tidak teratur dan bergetah, dan memiliki bentuk daun menjari yang tersusun selang-seling. Tanaman ini dapat hidup sampai dengan 50 tahun. Jarak pagar merupakan tanaman yang tidak tahan cuaca dingin, namun juga tidak sensitif terhadap panjang hari. Jarak merupakan tanaman xerophytic yang beradaptasi dengan baik pada kondisi-kondisi arid dan semi-arid (Direktorat Budidaya Tanaman Tahunan Deptan, 2007).

Dari eksplorasi pendahuluan yang dilakukan oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Perkebunan (Puslitbangbun), jarak pagar di Indonesia memiliki ciri-ciri umum sebagai berikut:

 bunga : umumnya uniseksual

 kulit batang : keperak-perakan, hijau kecoklatan

 warna daun : hijau muda, hijau tua

 pucuk dan tangki daun : kemerahan, kehijauan

 bentuk buah : agak elips, bulat

 jumlah biji per buah : 1 - 4 (umumnya 3)

Gambar 1. Tanaman, daun, dan buah jarak pagar. (sumber: Irwanto, 2006)

Sejauh ini, jarak pagar sudah dimanfaatkan oleh manusia untuk dalam beberapa hal. Nama jarak pagar sendiri berasal dari penggunaannya sebagai tanaman pembatas atau pagar di banyak tempat. Daun jarak pagar memang tidak disukai hewan sehingga biasanya tidak rusak akibat dimakan. Penanaman jarak juga sudah terbukti mampu mengurangi erosi. Manfaat jarak

4 yang saat ini dirasa paling penting dan mulai mendapat perhatian lebih adalah minyak dalam bijinya yang dapat dijadikan bahan bakar nabati.

Gambar 2. Daur hidup Jatropha curcas Linn. sampai pemakaian biodiesel

1. Pembibitan

Pembibitan jarak dapat dilakukan dari biji atau stek. Tanaman yang berasal dari biji dapat hidup lebih lama dan produksi minyaknya lebih tinggi daripada tanaman asal stek. Tanaman dari bibit stek tumbuh lebih cepat, dan biasanya digunakan sebagai tanaman pagar dan pencegah erosi.

Perkecambahan biji dilakukan dengan cara merendam biji-biji yang telah terpilih terlebih dahulu di dalam air selama semalam. Setelah itu, biji-biji dimasukkan ke dalam media pasir yang akan berkecambah setelah 7 hari. Bibit dapat dipindahkan ke polybag

setelah 2 minggu berkecambah, dengan menanam sedalam 10-15 cm bibit tersebut ke dalam

polybag. Biji dapat pula dikecambahkan langsung di dalam polybag atau ditanam langsung di lahan.

Spesifikasi persyaratan mutu bibit dari biji adalah sebagai berikut.

 Sumber benih : kebun induk

 Umur : 2-3 bulan

 Tingi bibit : minimal 30 cm

 Diameter batang : minimal 15 mm

 Kesehatan bibit : bebas OPT

 Jumlah daun : minimal 5 helai

Pembibitan non biji dilakukan dengan stek yang dimasukkan sedalam 15 cm ke dalam

polybag. Persyaratan mutu steknya adalah sebagai berikut.

 Sumber benih : pohon induk yang sudah stabil produksinya, berusia minimal 4 tahun

 Panjang : minimal 30 cm, disarankan 40- 50 cm

 Diameter : 1,5-2,5 cm (berkayu)

 Warna : keabu-abuan

 Kesegaran : segar, tidak kering dan keriput

Bibit dari stek yang sudah cukup memenuhi syarat dapat dipindahkan ke lahan. Spesifikasi persyaratan mutu bibit dari stek (grafting, ex-vitro dan in-vitro) adalah sebagai berikut.

 Umur : 2 - 3 bulan

 Tinggi bibit : minimal 30 cm Pembibitan

dan penanaman

Pemeliharaan dan pemanenan

Pemakaian biodiesel Ekstraksi

minyak

Produksi biodiesel

5

 Diameter batang : minimal 1 cm

 Kesehatan bibit : bebas OPT

 Jumlah daun : minimal 5 helai

Gambar 3. Bibit stek jarak pagar.

(sumber: Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2006)

2. Penanaman

Jarak pagar tumbuh di daerah tropis dan subtropis, dengan ketinggian 0 - 1,700 m dpl dan suhu 11 – 38 oC. Kisaran curah hujan daerah optimalnya 900 - 1,200 mm/tahun. Tanaman jarak dapat tumbuh semua jenis tanah, termasuk pada tanah yang kurang subur. pH tanah yang baik untuk pertumbuhannya adalah 5.0 – 6.5. Tanaman jarak tidak sesuai dengan tanah basah, sehingga lahannya harus memiliki aerasi dan drainase yang baik (tidak tergenang). Jika dilihat dari pertumbuhan dan hasil minyak bijinya, jenis tanah yang paling baik untuk pertumbuhan jarak adalah tanah lempung berpasir dengan kandungan pasir 60% - 90%. Jarak pagar merupakan tanaman lahan kering dan di Indonesia tanaman ini dapat dibudidayakan di daerah yang tidak cocok bagi pengembangan kelapa sawit.

Penanaman bibit ke lahan dilakukan dengan setelah dilakukan pengolahan tanah terlebih dahulu. Jarak pagar ditanam dengan jarak tanam ideal 2 m x 2 m untuk menghindari persaingan dalam memanfaatkan unsur hara, air, dan sinar matahari. Lubang tanam dibuat dibuat dengan ukuran 20 cm x 20 cm x 20 cm. Tanah galian dipisahkan antara tanah bagian atas (topsoil) dan tanah bagian bawah (subsoil). Tanah bagian atas diletakkan di sebelah utara lubang tanam dan tanah bagian bawah di sebelah selatan lubang tanam. Selanjutnya lubang tanam dibiarkan selama 2-3 minggu. Penanaman dilakukan pada awal musim hujan. Tanah bagian atas dicampur dengan pupuk kandang (1-2 kg/lubang) dan pupuk buatan (urea 20 g, SP-36 50 g, dan KCl 10 g). Khusus urea diberikan dua kali, yaitu 10 g pada saat tanam dan 10 g sisanya pada 1 bulan kemudian. Bibit dimasukkan ke dalam lubang tanam setelah

polybag dilepas. Bila penanaman menggunakan stek maka stek dimasukkan 10 - 20 cm ke dalam lubang tanam (Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2006).

6 Gambar 4. Bibit jarak pagar yang baru dipindahkan ke lahan.

(sumber: Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian, 2006)

3. Pemeliharaan

Selama pemeliharaan harus dilakukan penyiangan untuk mencegah berkembangnya gulma di sekitar tanaman. Penyiangan dilakukan 20 hari setelah tanam dan sekali setiap 3 - 4 bulan. Jarak pagar tidak tumbuh dengan baik jika kadar air tanahnya terlalu tinggi. Kontrol kadar air dapat dilakukan dengan mengolah ringan tanah di antara tanaman. Pengolahan tanah akan menggemburkan tanah di sekitar perakaran sehingga aerasi juga tetap terjaga.

Untuk lahan tidak subur, pemupukan perlu dilakukan di sekitar lubang tanam selama pemeliharaan. Pupuk yang digunakan dapat berupa kompos atau pupuk kandang yang ditambah pupuk buatan. Takaran pupuk buatan untuk tanaman jarak pagar pada tahun kedua dan seterusnya adalah urea 50 kg, SP-36 150 kg, dan KCl 30 kg/ha. Pupuk disebarkan di sekeliling tanaman tepat di ujung tajuk terluar. Tanaman perlu pula diberi pupuk kandang dengan takaran 2.5 - 5 ton/ha (1 - 2 kg/tanaman).

Pemangkasan pada tanaman jarak pagar terutama ditujukan untuk membentuk kanopi seperti semak atau payung. Hal ini penting karena tanaman jarak pagar berbunga terminal, sehingga jumlah cabang akan menentukan produksi buah dan biji. Untuk mendapatkan produktivitas dan kualitas biji yang optimal, jumlah cabang dipertahankan maksimal 40 cabang/pohon.

4. Pemanenan

Buah jarak pagar dalam satu tandan tidak masak serentak karena waktu pembuahan bunga betina tidak terjadi pada hari yang sama. Umumnya ditemukan dua tingkat umur ditandai dengan warna buah hijau dan kuning atau kuning dan hitam dalam satu tandan, tetapi tidak jarang ditemui buah yang masaknya serentak atau tiga tingkat umur yang ditandai dengan buah yang berwarna hijau, kuning (matang), dan hitam pada satu tandan. Kandungan minyak terbanyak pada umumnya dilaporkan berada pada buah yang sudah hitam dan mengering (Direktorat Budidaya Tanaman Tahunan, 2007).

7

5. Ekstraksi minyak

Ekstraksi minyak jarak dapat dilakukan secara mekanik dan secawa kimiawi. Pengepresan mekanik dilakukan dengan cara memberikan perlakukan fisik berupa penekanan kepada bahan dengan tujuan mengeluarkan kandungan minyak di dalamnya. Alat pengepres mekanis untuk biji-bijian yang sudah ada sampai saat ini ada 2 macam, yaitu pengepres tipe kempa dan pengepres tipe ulir. Pada pengepresan dengan pengepres tipe kempa bahan dikempa (ditekan) oleh suatu bidang kempa. Kelemahannya adalah pengepresan tipe kempa pemasukan bahannya tidak kontinyu (batch). Pada pengepresan tipe ulir bahan ditekan oleh dinding-dinding pada ulir yang terus berputar. Pengepresan tipe ulir merupakan teknologi yang banyak diterapkan di industri karena bersifat kontinyu dan tidak memerlukan perlakuan pendahuluan (Situmorang, 2009).

Ekstraksi secara kimiawi dapat memberikan hasil yang lebih banyak daripada pengepresan mekanik. Hal ini dikarenakan bahan kimia yang dipakai dapat membebaskan minyak terikat yang tidak dapat dipisahkan dari bahan secara mekanis. Larutan yang biasa dipakai adalah larutan solvent. Metode kimiawi lainnya antara lain pemisahan tiga fase suspensi dengan bantuan enzim (Shah, Sharma, dan Gupta, 2003), dan aqueous enzymatic oil extraction (Shah, Sharma, dan Gupta, 2004). Metode kimiawi jarang digunakan pada proses industri karena biaya bahannya tinggi. Solusi yang masih lebih baik adalah ekstraksi secara mekanik yang dilanjutkan dengan ekstraksi kimiawi.

Seluruh bagian buah jarak mengandung minyak, namun yang akan dipres minyaknya adalah bagian biji. Proses pascapanen untuk ekstraksi minyak dimulai dengan memisahkan biji dari daging buah. Biji jarak dapat dipres dengan atau tanpa lebih dulu dikeringkan. Kadar minyak biji bervariasi berdasarkan tingkat kematangan buahnya. Silip (2011) mengatakan bahwa yang paling tinggi rendemen minyaknya adalah biji yang sudah dikeringkan. Rendemen minyak hasil ekstraksi dapat ditingkatkan dengan cara mengubah bentuk bahan yang akan dipres menjadi tepung. Situmorang (2009) mendapatkan hasil rendemen pengepresan rata-rata dengan pengepres model kempa sebesar 25.48% untuk tepung biji dan 41.23% untuk tepung kernel. Rendemen ini lebih besar dari rendemen bahan utuh, yaitu 20.45% untuk biji utuh dan 36.08% untuk kernel. Kernel dan cangkang biji dipisahkan dengan decorticator.

8 Gambar 5. Proses produksi minyak jarak pagar mentah

B.

Life Cycle Assessment (LCA)

1. Definisi dan tahapan LCA

Life Cycle Assessment (LCA) adalah suatu metodologi analisis lingkungan yang, sebagaimana yang didefinisikan dalam perangkat ISO 14040-14044, dapat mengidentifikasi dan mengkuantifikasi potensi pengaruh-pengaruh lingkungan dalam daur suatu produk, mulai dari bahan mentahnya, proses produksi, penggunaan, hingga waste disposal (from cradle to grave). Perkiraan dampak lingkungan ini dapat dilakukan untuk skala global maupun lokal. Dengan LCA, dapat ditentukan tahapan kunci dari suatu proses, dampak yang paling signifikan, kontributor utama, dan metode ilmiah yang paling tepat untuk menkomparasi berbagai alternatif produk atau proses, yang paling ramah lingkungan.

LCA biasanya digunakan untuk menganalisis beberapa kategori efek ke lingkungan, seperti emisi gas rumah kaca dan kontribusinya ke pemanasan global. Nilai emisi gas-gas rumah kaca seperti CO2, CH4 and N2O dikonversi ke nilai emisi CO2 berdasarkan nilai global

Transportasi Buah

Pengupasan Buah

Pengepresan Pengeringan Biji

Decorticating

Transportasi Buah

Grinding

Buah Jarak Pagar

Minyak Jarak Pagar

9

warming potentials (GWP) dalam assessment report yang dikeluarkan Intergovernmental Panel on Climate Change (Forster et al., 2007, dalam Ndong, et al., 2009).

LCA terdiri atas 4 tahap. Yang pertama yaitu pendefinisian tujuan dan batasan LCA. Penentuan cakupan LCA bertujuan memfokuskan studi dan memperdalam analisis. Tahap ke-2 adalah pembuatan Life Cycle Inventory (LCI), dimana variabel-variabel input-output energi, materi, dan kontaminan sistem ditentukan nilainya dan hubungannya dibuat dalam skema. Tahap ke-3 adalah evaluasi dampak lingkungannya, yaitu penentuan dampak spesifik apa yang hendak dicari dan dianalisis. Tahap terakhir adalah interpretasi hasil analisisnya (ISO 14040, dalam Ndong, et al., 2009 dan Azapagic, 2006).

Gambar 6. Tahapan-tahapan Life Cycle Assessment dalam ISO 14040-14043

Proses yang dikerjakan dan hasil dari suatu LCA sangat ditentukan oleh obyek dan jangkauan LCA tersebut (Azapagic, 2006). Evaluasi from cradle to grave pada kenyataannya hal ini sulit dilakukan dalam satu studi sehingga yang lebih mungkin adalah memilih bagian dari proses keseluruhan, dari dan sampai mana proses tersebut akan dievaluasi.

Evaluasi dampak lingkungan atau Life Cycle Impact Assessmetn (LCIA) bertujuan untuk mengkonversi beban lingkungan yang dihitung di LCI menjadi potensi dampak lingkungan berdasarkan kategori-kategori. Ada 3 tahap dalam LCIA, yaitu :

a. pemilihan kategori dampak, indikator kategori dan modelnya.

b. klasifikasi beban lingkungan ke dalam beberapa kategori dampak lingkungan yang berpengaruh para kesehatan manusia, ekologi, dan penurunan sumber daya alam. c. karakterisasi, dimana dilakukan kuantifikasi dari dampak yang telah diidentifikasi.

Pendefinisian tujuan dan batasan Fungsi dan definisi sistem

 Deskripsi dan persyaratan data

Metodologi

Asumsi

Analisis inventori Pengoleksian data

Kalkulasi

 Validasi data

Alokasi

Impact Assessment

Pemilihan kategori, indikator kategori, dan model

 Klasifikasi hasil analisis LCI

Kalkulasi dan karakterisasi hasil

Pembobotan

Interpretasi

Identifikasi permasalahan penting

Evaluasi dengan

pengecekan kelengkapan, analisis sensitivitas, pengecekan konsistensi, dan lainnya

Kesimpulan Rekomendasi Laporan

10 Metode LCIA secara umum dibagi ke dalam dua grup. Yang pertama adalah metode yang berorientasi pada masalah (problem-oriented method), yang titik beratnya berada pada hubungan antara tahap LCI dan LCIA, yaitu bagaimana beban-beban lingkungan akan berkontribusi pada dampak-dampak lingkungan yang dapat ditimbulkan, sebelum nantinya memberi efek pada keberlangsungan hidup ekosistem (midpoint damage). Contoh problem-oriented method adalah CML Baseline. Metode ke-2 berorientasi pada kerugian yang ditimbulkan (damage-oriented method). Titik beratnya ada pada endpoint damage atau kerusakan akhir yang disebabkan oleh beban dan dampak lingkungan. Damage-oriented method yang umum digunakan antara lain EPS 2000 (Steen,1999) dan Eco-Indicator 99

(Goedkoop dan Spriensm, 2001 dan Doka, 2007).

Pada tahap terakhir LCA yaitu interpretasi, hasil pengolahan data dianalisis, diambil kesimpulan, dijelaskan batasannya, dan kemudian dijadikan dasar rekomendasi untuk evaluasi ulang sistem, pengembangan sistem, dan inovasi. Ketergantungan LCA terhadap ketersediaan dan reliabilitas data mengharuskan dilakukannya analisis sensitivitas. Analisis sensitivitas dapat mengidentifikasi efek dari keragaman data, ketidakpastian, dan selisih data hasil akhir, dan kemudian menentukan reliabilitas hasil akhir dari studi yang dilakukan.

2. Pembuatan inventori data (Life Cycle Inventory)

Life Cycle Inventory (LCI) adalah tahapan dalam LCA yang mencakup pengumpulan data beban lingkungan yang diperlukan untuk keperluan studi. LCI secara rinci dijelaskan dan diatur dalam ISO 14041. Beban lingkungan yang dimaksud adalah materi dan energi yang digunakan dalam sistem, emisi ke udara, dan limbah cair maupun padat yang dilepaskan ke lingkungan. Sistem disini didefinisikan sebagai suatu rangkaian operasi atau subproses yang secara materi dan energi terhubung dan memiliki suatu fungsi yang jelas. Karakterisasi sistem secara lebih detail dilakukan dengan membagi sistem tersebut ke dalam subsistem yang saling terhubung. Hal ini sangat penting dalam proses kuantifikasi setiap variabel data yang hendak dicari (Azapagic, 2006).

Secara umum, kuantifikasi beban lingkungan dilakukan dengan cara menghitung total nilai variabel-variabel beban yang diperoleh dari setiap subsistemnya. Hal ini dinyatakan dalam Persamaan 1.

... (1)

dengan Bj adalah nilai beban total sistem, bj,i nilai variabel beban j dari subsistem i, dan xi

aliran massa atau energi yang berhubungan dengan subsistem i.

Jika sistem yang dikaji menghasilkan lebih dari satu output fungsional, beban lingkungan dari sistem harus dialokasikan ke dalam keluaran-keluaran tersebut. Sebagai contoh, emisi CH4 ternyata memberi dampak kepada beberapa hal seperti kesehatan manusia,

pemanasan global, dan pencemaran air. Banyak CH4 yang menyebabkan tiap dampak

11 sistem ke dalam tiap kategori dampak berdasarkan nilai ekuivalennya. Misalnya, emisi 1 kg CH4 setara dengan emisi 25 kg CO2 dalam hubungannya dengan pemanasan global.

Alokasi akan mempengaruhi hasil dari LCA sehingga penentuan metode alokasi sangat krusial (Azapagic, 2006). Analisis sensitivitas juga harus dilakukan ketika penggunaan beberapa metode alokasi digunakan untuk menentukan pengaruh metode alokasi terhadap hasil. Dalam ISO 14041 disarankan 3 hal berhubungan dengan alokasi, yaitu:

 Jika memungkinkan, alokasi sebisa mungkin dihindari dengan cara membagi sistem ke dalam subsistem-subsistem atau dengan melakukan perluasan sistem.

 Jika alokasi tidak dapat dihindari, masalah alokasi harus diselesaikan dalam suatu permodelan sistem yang berdasarkan pada hubungan fisis antar setiap unit fungsional.

 Jika hubungan fisis tidak dapat ditentukan, maka hubungan lain termasuk nilai ekonomis dapat digunakan.

3. Dampak-dampak lingkungan akibat emisi yang akan dianalisis

a. Global warming potential, 100-year based (GWP100)

GWP100 menyatakan nilai potensi pemanasan global yang disebabkan emisi, dalam jangka waktu 100 tahun. GWP100 dinyatakan dalam satuan kg CO2 ekuivalen,

yang merupakan gas rumah kaca utama penyebab pemanasan global. Nilai ekuivalensinya dikeluarkan secara berkala oleh International Panel on Climate Change

(IPCC).

b. Environmental Load Unit (ELU)

Environmental load unit adalah satuan ukur yang menunjukkan kuantitas beban lingkungan dalam hal kerugian yang ditimbulkannya (Rockleigh, 2001 dan Steen, 1999). ELU Nilai ekuivalensi ELU dari bahan-bahan emisi dikeluarkan oleh Centre for Environmental Assessment of Products and Material Systems Swedia dalam EPS-2000 (Steen, 1999).

c. Ozone Depletion Potential (ODP)

Potensi penurunan jumlah ozon di atmosfer akibat emisi dinyatakan dalam kg CFC-11 ekuivalen. Nilai ekuivalensinya dikeluarkan oleh World Meteorological Organization (WMO, 2003 dalam CML, 2010).

d. Toxicity Potential

Huijbregts (2000b) mendefinisikan toxicity potentials sebagai ukuran kuantitatif dampak beracun (toxic) dari suatu kuantitas zat emisi tertentu. Toxicity potential dibagi menjadi beberapa kategori berdasarkan objek dampak beracunnya, yaitu human toxicity

(manusia), freshwater aquatic ecotoxicity (air tawar), marine aquatic ecotoxicity (air laut), dan terrestrial ecotoxicity (daratan). Besar toxicity potential dinyatakan dalam kg 1,4-dichlorobenzene ekuivalen.

12

e. Photochemical Oxidation

Photochemical oxidation adalah oksidasi yang disebabkan oleh radiasi ultraviolet di atmosfer (United States Environmental Protection Agency (EPA), 1998 dan Atmospheric Radicals Studies Group, 2011). Oksidasi adalah proses pengikatan oksigen dengan subtsansi lain secara kimia yang disertai pelepasan elektron oleh salah satu atom. Photochemical oxidation menghasilkan radikal bebas berupa hidroksil (OH-). Energi tinggi dari radiasi UV memecah ikata kimia air, menjadi OH- dan H+. Besarnya peningkatan photochemical oxidation dinyatakan dalam satuan kg etilen ekuivalen.

f. Acidification

Acidification adalah terjadinya penurunan pH pada tanah dan air akibat pembentukan ion H+ (Wikipedia, 2011a dan 2011b). Terbentuknya kation ini disebabkan oleh reaksi antara senyawa seperti aluminium sulfat, senyawa-senyawa nitrogen dari pupuk, dan perembesan ion-ion kalsium, magnesium, kalium, dan natrium ke dalam tanah. Potensi acidification dinyatakan dalam satuan kg SO2 ekuivalen.

g. Eutrophication

Eutrophication adalah kenaikan jumlah spesies tertentu yang diikuti penurunan jumlah spesies lain akibat adanya peningkatan senyawa-senyawa nitrat dan fosfat.

Eutrophication di perairan menyebabkan terjadinya penurunan jumlah spesies air tertentu akibat meningkatnya jumlah fitoplankton sehingga terjadi peningkatan persaingan untuk memperoleh nutrisi dan kesulitan memperoleh oksigen (hipoksia) . Ini sebenarnya juga terjadi di daratan, seperti bertambahnya jumlah ilalang yang diikuti berkurangnya populasi tanaman lain (Wikipedia, 2011c). Potensi eutrophication akibat emisi dinyatakan dalam satuan kg PO4

ekuivalen.

4. Penelitian sebelumnya

Penelitian mengenai LCA jarak pagar untuk biodiesel sudah cukup banyak dilakukan di luar negeri, antara lain oleh U.S. Department of Agriculture dan U.S. Department of Energy pada tahun 1999 dan oleh IFEU (Institute for Energy and Environmental Research Heidelberg) pada tahun 2007. Tentunya data yang digunakan tidak bisa dijadikan sumber untuk melakukan LCA biodiesel dari jarak pagar, baik dari segi nilai maupun model datanya. Penelitian LCA biodiesel Indonesia pernah dilakukan oleh Kamahara, et al (2009), namun bahan baku biodieselnya berupa minyak kelapa sawit. Penelitian LCA di Indonesia lainnya dilakukan antara lain oleh Widiyanto (2003), yaitu LCA sistem pembangkit listrik.

13

III. METODOLOGI PENELITIAN

A.

Waktu dan Tempat

Penelitian akan dilaksanakan dari bulan April sampai bulan Juli 2010, di Laboratorium Bagian Teknik Energi Terbarukan, Departemen Teknik Mesin dan Biosistem, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

B.

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : 1. Laptop dengan spesifikasi sebagai berikut

a. Processor berkecepatan 2.10GHz (2 CPU)

b. Graphic Card Intel ® 965 Express Chipset Family, 358 MB

c. RAM 2 GB

d. Hard disk 160 GB

2. Sistem Operasi Windows Vista™ Home Premium 3. Microsoft Office Excel 2007

4. Microsoft Office Access 2007

5. Microsoft Visual Basic for Application

Bahan penelitian berupa data yang diperoleh dari hasil penelitian-penelitian sebelumnya, laporan dari institusi-institusi, laporan kegiatan di lapangan, dan buku-buku teks.

C.

Batasan Penelitian

Tahapan dari daur hidup Jatropha curcas Linn. yang akan dianalisis untuk Life Cycle Inventory adalah proses pascapanen buah sampai ekstraksi minyak. Dampak lingkungan yang akan dianalisis adalah dampak lingkungan yang disebabkan pemakaian energi dan bahan (direct impact).

D.

Tahapan Penelitian

Penelitian mengenai pembuatan sistem database Life Cycle Inventory dilakukan dengan tahapan berupa pengumpulan dan penyeleksian data yang tersedia, analisis data, dan pengembangan program pengolah data untuk LCI minyak jarak pagar. Diagram alir metode penelitian dapat dilihat pada Gambar 7.

14 Gambar 7. Diagram alir pelaksanaan penelitian

1. Pengumpulan dan penyeleksian data

Data yang diperlukan dikumpulkan dari sumber-sumber yang telah disebutkan sebelumnya. Data yang diperoleh kemudian diseleksi berdasarkan reliability dan kesesuaiannya dengan topik dan keperluan analisis. Variabel data yang sama namun dengan nilai yang berbeda (dari sumber yang berbeda) akan dibandingkan dan diseleksi berdasarkan pertimbangan-pertimbangan tertentu.

2. Analisis data

Data yang telah diseleksi lalu dianalisis untuk memperoleh besaran-besaran yang akan dimasukkan ke dalam inventori data LCA. Analisis dilakukan berdasarkan pada prinsip kesetimbangan energi, massa materi, dan kesetaraan nilai emisi. Model inventori untuk keperluan LCIA akan ditentukan berdasarkan metode-metode LCIA umum yang sudah disebutkan sebelumnya, yaitu EPS 2000 dan CML Baseline Method.

Analisis data dilakukan per subproses produksi CJCO. Keseluruhan proses produksi CJCO sendiri disimulasi berdasarkan variasi subproses yang berbeda. Simulasi dengan subproses yang berbeda dapat menentukan juga subproses tambahan yang diperlukan. Pada penelitian ini, variabel proses dari simulasi yang dilakukan adalah:

Mengumpulkan data Data literatur LCA

dan jarak pagar

MULAI

Data budidaya dan pemanenan jarak pagar

Menyeleksi data

Membuat program pengolah data untuk LCI

SELESAI Menganalisis data

15 a. Bahan yang ditransportasikan

Kebun jarak pagar dan pabrik CJCO umumnya terdapat di tempat yang terpisah. Transportasi dapat dilakukan terhadap buah panen atau biji. Jika buah yang diangkut, berarti pengupasan buah dilakukan di pabrik.

b. Bentuk bahan yang dipres

Bahan yang akan dipres dapat berupa biji utuh, tepung biji, dan tepung kernel. Untuk bahan berupa tepung kernel, diperlukan subproses decorticating (pengupasan cangkang biji) dan penepungan. Untuk tepung biji, penepungan dilakukan tanpa didahului decorticating.

c. Alat pengepres

Alat pengepres yang digunakan tergantung pada bahan yang dipres. Untuk bahan berupa biji utuh, alat yang digunakan adalah alat pres ulir tipe double stage screw atau tipe single stage screw (Suparlan et al, 2008). Jika bahannya berupa tepung biji atau tepung kernel, alat presnya adalah pengepres tipe kempa, sesuai dengan data penelitian yang sudah ada (Situmorang, 2009).

Simulasi proses dan subproses-subproses yang dilaluinya dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Urutan subproses yang dilalui dari tiap simulasi proses

Simulasi Sub Proses buah-single buah-double buah- biji buah-kernel biji-single biji-double biji- biji biji-kernel

Transportasi buah 1 1 1 1

Pengupasan buah 2 2 2 2 1 1 1 1

Transportasi biji 2 2 2 2

Pengeringan biji 3 3 3 3 3 3 3 3

Decorticating 4 4

Grinding 4 5 4 5

Double screw press 4 4

Single screw press 4 4

Tepung biji 5 5

Tepung kernel 6 6

Pemanfaatan waste 5 5 6 7 5 5 6 7

Pada tiap subproses, yang pertama kali dihitung adalah kebutuhan energi pada tiap proses. Kebutuhan energi dapat diperoleh dengan mencari tahu lebih dulu konsumsi bahan bakar. Untuk solar pada transportasi, massa solar yang dipakai dicari menggunakan persamaan 2. ... (2)

16 Kebutuhan energi bahan bakar dan energi listrik berturut-turut dihitung dengan Persamaan 3 dan Persamaan 4.

... (3)

... (4) Dengan menggunakan nilai pemakaian energi, banyaknya tiap senyawa yang dilepaskan (emisi) dapat dihitung dengan Persamaan 5.

... (5)

dengan

mij = massa senyawa i (emisi) dari sumber energi j pada proses k (kg)

fij = faktor emisi zat i pada kondisi k (kg/kJ)

ej = energi yang dihasilkan sumber energi j pada proses k (kJ)

Dari jumlah senyawa emisi yang dihasilkan, nilai potensi dampak (impact) lingkungan yang dapat disebabkan dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 6.

... (6)

dengan

dijy = potensi dampak y akibat emisi senyawa i pada proses j (kg y eq.)

eqiy = nilai ekuivalensi potensi dampak y akibat senyawa i (kg y eq./kg i)

mij = massa senyawa i (emisi) dari bahan bakar j pada proses k (kg i)

Nilai potensi dampak dan energi yang dibutuhkan tiap proses (energi yang dihasilkan bahan bakar) kemudian dijumlahkan untuk mendapatkan nilai total untuk keseluruhan proses, mulai dari penanganan pascapanen buah sampai ekstraksi minyak. Hasilnya dikonversi ke dalam nilai per liter CJCO yang dihasilkan.

3. Pembuatan program pengolah data untuk LCI

Program pengolah data yang dibuat berupa worksheet Microsoft Excel yang diprogram dengan Microsoft Visual Basic for Application. Pemodelan data dirancang di

worksheet Excel dan dilakukan bersamaan dengan analisis data. Setelah pemodelan di

worksheet selesai, dibuat aplikasi program user interface dengan Visual Basic for Application (terhubung dengan worksheet Excel) yang bertujuan memudahkan pengguna aplikasi mengubah data masukan dan mengolah data.

17

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A.

Hasil Pemilihan Data

Data yang diperlukan dipilih berdasarkan ketersediaan dan reliabilitasnya. Secara garis besar, data yang diperlukan berupa data aliran bahan dan pengoperasian dari tahapan proses, data pemakaian energi dari listrik dan bahan bakar, data nilai emisi per satuan energi, dan data nilai ekuivalensi dampak dari emisi yang dihasilkan. Data literatur dipilih berdasarkan keumuman dan kedekatan hubungannya dengan LCA dan proses ekstraksi minyak jarak mentah. Nilai ekuivalensi potensi dampak yang digunakan berasal dari berbagai literatur, yang dikompilasi dalam CML-IA Database versi 3.9 (CML, 2010) dalam Lampiran 3. Data yang digunakan dapat dilihat di Tabel 2 dan Tabel 3.

Tabel 2. Data umum untuk pengolahan data proses

Besaran Nilai Satuan Sumber

Massa jenis solar 885 kg/m3 Anonim (2011)

Nilai kalor solar 43330 kJ/kg IPCC (1996)

Massa jenis CJCO 0.93292 kg/liter Sinha (1997) dan Roger (1985)

dalam Pramanik (2003)

Nilai kalor CJCO 38200 kJ/kg

Nilai kalor cangkang 16500 kJ/kg Kratzeisen dan Muller (2009)

Nilai kalor buah jarak 21200 kJ/kg

Sotolongo, et al. ( - ) Nilai kalor biji jarak kering 25500 kJ/kg

Nilai kalor arang kayu 29600 kJ/kg Engineringtoolbox (2011)

Tabel 3. Data untuk perhitungan emisi dan dampak

Data Sumber

Emisi pembakaran solar IPCC (1996) dan IPCC (2007)

Emisi produksi dan pemakaian listrik Widiyanto (2003)

Global Warming Potential, 100 year-based IPCC (2007) a

Environmental Load Unit EPS-2000 (1999) a

Ozone Depletion Potential WMO (2003) a

Human Toxicity

Huijbregts (1999 & 2000) a

Freshwater Aquatic Ecotoxicity Marine Aquatic Ecotoxicity Terrestrial Ecotoxicity

Photochemical Oxidation (high NOx) Jenkin & Hayman (1999);

Derwent, et al. (1998) a

Acidification Huijbregts (1999) a

Eutrophication Huijbregts (1992) a

Keterangan:

18

B.

Analisis Data Tiap Subproses

1. Transportasi buah hasil panen

Transportasi buah dilakukan jika pengupasan daging buah dilakukan di pabrik. Buah yang telah dipanen dibawa dari lahan ke pabrik untuk diolah. Disini diasumsikan buah yang akan dioleh berasal dari kebun jarak pagar Pakuwon, Sukabumi, sedangkan pabrik minyak jarak pagar mentahnya berada di Bekasi. Jarak Pakuwon – Bekasi diperkirakan sejauh 100 km. Untuk pengangkutannya, truk yang digunakan adalah truk berkapasitas 10 ton dengan rasio pemakaian solar 1:5 (1 liter solar untuk 5 km).

Untuk keperluan perhitungan data, jumlah buah yang dipanen diasumsikan sebesar 1000 ton. Nilai ini sebenarnya tidak akan berpengaruh pada hasil akhir, yang akan dinyatakan dalam satuan per liter CJCO. Emisi yang dihasilkan dari pemakaian solar di truk dihitung dengan mengalikan nilai energi solar dengan faktor emisi solar (mobile combustion) yang terdapat di lampiran 2. Perhitungan dan hasil data dampak lingkungan dari subproses transportasi buah dapat dilihat di Lampiran 4.

2. Pengupasan daging buah

Pengupasan daging buah dilakukan setelah buah di panen. Dalam simulasi yang dilakukan, buah dapat dikupas di lahan atau di pabrik. Jika buah dikupas di lahan, maka yang diangkut dari lahan ke pabrik adalah biji. Jika buah dikupas di pabrik, maka buahlah yang ditransportasikan. Dengan nilai persentase massa biji terhadap massa buah sebesar 36.22% (Dirjen Perkebunan, 2005 dalam Sugiana, 2009), maka dari 1000 ton buah diperoleh 362.2 ton biji.

Pengupasan buah diasumsikan dilakukan menggunakan mesin pengupas buah yang didesain di Balai Besar Pengembangan Mekanisasi Pertanian (BBP Mektan). Data spesifikasi dan pengoperasian mesin ini diperoleh dari laporan yang disusun Widjaya, et al (2006). Disitu dinyatakan bahwa mesin pengupas ini memiliki kapasitas 200-250 kg/jam. Dengan memperhitungkan tingkat keberhasilan sekitar 80%, maka nilai kapasitas yang dipilih adalah 200 kg/jam. Motor yang digunakan memiliki daya 1.5 HP, dengan kebutuhan solar sekitar 1.5 liter/jam. Perhitungan dan hasil data dampak lingkungan dari subproses pengupasan buah dapat dilihat di Lampiran 5. Faktor emisi yang digunakan adalah faktor emisi solar (stationary combustion) pada Lampiran 2.

3. Transportasi biji hasil pengupasan

Transportasi biji dilakukan setelah buah dikupas di lahan. Asumsi yang digunakan sehubungan hal teknis pengangkutan sama dengan asumsi yang digunakan pada pengangkutan buah. Perhitungan dan hasil data selengkapnya dapat dilihat di Lampiran 6.

4. Pengeringan biji

Pengeringan biji dilakukan untuk meningkatkan rendemen minyak yang dapat diekstraksi. Dalam simulasi ini pengeringan dilakukan dengan alat pengering tipe efek rumah

19 kaca (ERK) dengan kapasitas 55 kg. Data simulasi diperoleh dari tesis Purnama (2010). Sumber energi dalam proses pengeringan ini adalah solar, arang kayu, listrik PLN, dan matahari. Arang kayu yang dibakar dengan bantuan solar berfungsi untuk memanaskan udara pengeringan. Udara panas ini kemudian dihembuskan ke bahan dengan blower (ganda) bertenaga listrik. Panas untuk pengeringan juga berasal dari energi matahari yang terperangkap dalam bangunan pengering. Hal ini membantu mengurangi kebutuhan arang kayu dan solar untuk pemanasan.

Analisis dimulai dengan menghitung energi dari tiap sumber energi. Emisi solar (stationary combustion), arang kayu, dan listrik berdasarkan faktor emisi pada Lampiran 2. Energi matahari yang dimanfaatkan dianggap tidak memberi emisi ataupun dampak lingkungan karena produksi energinya berlangsung terus menerus dan bukan khusus untuk keperluan proses. Perhitungan dan hasil data lengkapnya dapat dilihat di Lampiran 7.

Jika dilihat dari hasil data di lampiran, pengeringan biji merupakan subproses yang paling mengkonsumsi energi sehingga sekaligus paling banyak menghasilkan emisi. Hal ini dikarenakan inti proses yang terjadi adalah penguapan air dari biji jarak. Proses pindah panas seperti ini memerlukan energi yang besar, apalagi nilai kalor laten air tergolong tinggi.

5. Decorticating

Pemisahan kernel dan cangkang biji dilakukan jika yang dipres untuk diambil minyaknya adalah kernel. Cangkang yang dipisahkan dianggap sebagai waste dan akan dimanfaatkan sebagai bahan bakar combustion unit biomassa (Kratzeisen dan Müller, 2009). Biji jarak kering diasumsikan terdiri atas 34% cangkang dan 66% kernel (Openshaw, 2000).

Decorticating diasumsikan menggunakan decorticator Amisy TFTZ-400 buatan Zhengzhou Ruihui Information Technology Co., Ltd. Spesifikasi lengkapnya dapat dilihat di lampiran 8. Mesin ini dipilih karena memiliki kapasitas yang sesuai untuk keperluan industri, yaitu 400 - 500 kg/jam (diambil nilai tengan 450 kg/jam). Sebenarnya ada juga mesin pengupas kulit biji buatan lokal (Purnaamijaya dan Masri, 2009), namun kapasitasnya kecil (hanya 50 kg/jam) sehingga kurang sesuai untuk keperluan industri. Perhitungan dan hasil data lengkapnya dapat dilihat di Lampiran 9. Emisi dari pemakaian energi listrik dihitung berdasarkan faktor emisi yang ada di Lampiran 2.

6. Grinding

Biji dan kernel dibuat jadi tepung untuk meningkatkan rendemen minyaknya. Ginding diasumsikan dilakukan dengan seed oil grinder RH FSJ-600 buatan Zhengzhou Ruihui Information Technology Co., Ltd. Mesin ini dipilih karena kapasitasnya yang cukup besar (120 kg/jam), lebih besar dari kapasitas mesin buatan lokal yang hanya 50 kg/jam (Purnaamijaya dan Masri, 2009). Spesifikasi mesin ini dapat dilihat di Lampiran 8, sedangkan perhitungan dan hasil datanya ada di Lampiran 10. Emisi dari pemakaian energi listrik dan solar (stationary combustion) dihitung berdasarkan faktor emisi yang ada di Lampiran 2.

20

7. Pengepresan: double stage screw dan single stage screw

Pengepresan dengan pengepres tipe ulir double stage screw dan single stage screw

dilakukan jika bahan masukannya berupa biji utuh. Data simulasi yang digunakan adalah data laporan Suparlan, et al (2008), dari BBP Mektan. Data mesin dan simulasi, perhitungan, dan hasil data dampaknya dapat dilihat di Lampiran 11. Emisi dari pemakaian solar (stationary combustion) dihitung berdasarkan faktor emisi yang ada di Lampiran 2.

8. Pengepresan: tepung biji dan tepung kernel

Data simulasi untuk ekstraksi minyak dari tepung biji dan tepung kernel jarak pagar berasal dari penelitian Situmorang (2009). Sebelum dipres bahan terlebih dulu dipanaskan (preheating) pada suhu 60 oC dan selama 10 menit (kondisi optimal). Preheater yang digunakan adalah pemanas tipe spiral bersumber energi listrik. Pengepresan dilakukan dengan pengepres tipe kempa dengan kapasitas asumsi 79 kg/jam. Emisi dari pemakaian energi listrik dan solar (stationary combustion) dihitung berdasarkan faktor emisi yang ada di Lampiran 2. Data spesifikasi alat, data simulasi, perhitungan dan hasilnya terdapat pada Lampiran 12.

9. Pemanfaatan waste

Waste yang akan dimanfaatkan untuk bahan bakar bervariasi tergantung simulasi proses yang dilakukan. Untuk pengepresan biji utuh dan tepung biji, waste-nya berupa seed cake. Jika yang diekstraksi minyaknya adalah tepung kernel, maka waste-nya ada 2 macam, yaitu cangkang biji (hasil decorticating) dan kernel cake. Emisi pembakarannya dihitung berdasarkan faktor emisi pembakaran biomassa umum (IPCC, 1997 dan IPCC, 2007) di Lampiran 2.

C.

Dampak Lingkungan dari Proses Produksi Minyak Jarak Pagar Mentah

Proses produksi minyak jarak skala industri pada umumnya dilakukan seperti simulasi

buah-single. Pada simulasi ini buah diangkut ke pabrik dan dikupas di sana, lalu pengepresan dilakukan menggunakan pengepres tipe single stage screw. Simulasi proses dapat dilakukan untuk mengetahui perubahan nilai emisi dan energi proses. Dengan begitu dapat diketahui seperti apa proses sebaiknya dilakukan agar energinya lebih efisien dan emisinya lebih sedikit.

1. Simulasi: buah dikupas di lahan

Transportasi buah jelas lebih memerlukan energi daripada jika biji yang ditransportasikan. Hal ini dikarenakan massa biji yang jelas lebih kecil daripada massa buah. Jika daging buah dikupas di lahan dan biji yang diangkut ke pabrik, maka kebutuhan energi dan emisi dari proses pengangkutan akan berkurang. Akibatnya, energi dan emisi dari keseluruhan proses pun akan berkurang. Contoh perbandingan besar dampak lingkungannya dapat dilihat pada Gambar 8.

21 Gambar 8. Perbandingan nilai GWP100 dari transportasi buah dan transportasi biji

2. Simulasi: pengepresan dilakukan dengan pengepres double stage screw

Pengepresan dengan single stage screw memberi emisi per liter CJCO lebih besar karena rendemen minyaknya (24%) lebih kecil daripada pengepresan dengan double stage screw (26%). Contoh perbandingan besar dampak lingkungannya ada pada Gambar 9.

Gambar 9. Perbandingan nilai GWP100 dari proses dengan pengepresan single stage screw

dan dengan pengepresan double stage screw

3. Simulasi: pengepresan dilakukan dengan bahan yang dihaluskan (tepung)

Pengepresan minyak dengan bahan berupa tepung biji dan tepung kernel membutuhkan energi produksi per liter CJCO yang lebih sedikit, sehingga emisinya pun

0 1 2 3 4 5 6 7

Transportasi buah Transportasi biji

G W P 100 (k g C O2 / li te r C J C O ) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 buah-single buah-double G W P 100 (k g C O2 / li te r C J C O )

22 lebih kecil. Tahapan yang dilalui sebenarnya lebih panjang, namun karena rendemen yang dihasilkannya lebih tinggi maka nilai emisi dan dampak lingkungan per liter CJCO-nya lebih kecil. Pengepresan tepung kernel memberikan emisi yang lebih kecil daripada pengepresan tepung biji, karena rendemen minyaknya lebih tinggi. Akan tetapi, adanya proses tembahan, yaitu decorticating, menyebabkan kebutuhan energi dan emisi yang dihasilkan keseluruhan prosesnya menjadi lebih tinggi. Contoh perbandingan besar dampak lingkungannya dapat dilihat pada Gambar 10.

Gambar 10. Perbandingan nilai GWP100 dari transportasi buah dan transportasi biji

D.

Perbandingan Nilai Dampak Lingkungan dari Simulasi yang Dilakukan

1. Global Warming Potential 100 year-based (GWP100)

GWP100 sesuai satuannya (kg CO2) disebabkan sebagian besar oleh gas CO2.

Walaupun masih ada gas lain yang memiliki nilai ekuivalensi GWP yang besar, yaitu CH4

(25 kg CO2) dan N2O (298 kg CO2), namun CO2 tetap menjadi penyebab dampak global warming terbesar. Hal ini logis karena dalam pembakaran bahan bakar gas ini merupakan produk utama hasil reaksi hidrokarbon dengan oksigen. Perbandingan nilai GWP100 dari tiap subproses dapat dilihat di Gambar 11.

2. Ozone Depletion Potential (ODP)

Proses yang dianalisis tidak menghasilkan nilai ODP. Hal ini dikarenakan tidak adanya emisi proses berupa senyawa-senyawa perusak lapisan ozon seperti senyawa-senyawa CFC, HCFC, Metil bromida, dan Metil klorida.

3. HumanToxicity

Human toxicity dalam simulasi proses produksi CJCO disebabkan oleh emisi NOx,

SO2 (SOx), dan Pb. Logam seperti Pb dihitung faktor emisinya dengan memperhitungkan

0 2 4 6 8 10 12 14 16

buah-single buah-grind biji buah-grind kernel

G

W

P

100

(k

g

C

O

2/

li

te

r

C

J

C

O

23 penyebaran melalui pernapasan dan mulut, sedangkan NOx dan SO2 (SOx) hanya

diperhitungkan penyebarannya melalui pernapasan (Huijbregts, et al. 2000a). Dalam analisis data yang dilakukan, emisi Pb berasal dari subproses transportasi dan subproses yang menggunakan energi listrik. Emisi NOx dan SO2 (SOx) berasal dari setiap pemakaian sumber

energi di seluruh subproses. Perbandingan nilai human toxicity dari tiap subproses dapat dilihat di Gambar 12.

Gambar 11. Perbandingan nilai GWP100 dari tiap simulasi proses

Gambar 12. Perbandingan nilai human toxicity dari tiap simulasi proses 0 2 4 6 8 10 12 14 16 G W P 100 (k g C O 2/ li te r C J C O ) 0.0E+00 5.0E-02 1.0E-01 1.5E-01 2.0E-01 2.5E-01 3.0E-01

buah-double buah-single buah-grind biji

buah-grind kernel

biji-double biji-single biji-grind biji biji-grind kernel H u m a n T o x ic it y (k g 1 ,4 -d ic h lo ro b e n ze n e /l ite r C J C O )

24

4. FreshwaterAquaticEcotoxicity

Satu-satunya emisi yang menjadi penyebab ecotoxicity dalam simulasi proses produksi CJCO adalah Pb. Sebenarnya secara umum masih ada banyak senyawa yang menyebabkan ecotoxicity seperti senyawa-senyawa Cl, logam, dan senyawa-senyawa yang terdapat pada pestisida. Perbandingan nilai freshwater aquaticecotoxicity dari tiap subproses dapat dilihat di Gambar 13.

Gambar 13. Perbandingan nilai freshwater aquatictoxicity dari tiap simulasi proses

5. MarineAquaticEcotoxicity

Marine aquatic toxicity secara umum mirip dengan freshwater aquatic toxicity. Senyawa-senyawa yang merupakan emisi penyebab toxicity di laut sama dengan senyawa-senyawa penyebab toxicity di perairan tawar. Yang membedakannya adalah besar dampak yang ditimbulkan senyawa-senyawa emisi tersebut ke masing-masing tempat. Perbandingan nilai marine aquaticecotoxicity dari tiap subproses dapat dilihat di Gambar 14.

0.0E+00 1.0E-06 2.0E-06 3.0E-06 4.0E-06 5.0E-06 6.0E-06

buah-double buah-single buah-grind biji

buah-grind kernel

biji-double biji-single biji-grind biji biji-grind kernel F re sh wa te r Aq u a ti c Ec o to x ic it y (k g 1 ,4 -d ic h lo ro b e n ze n e /l ite r C J C O )

56

Lampiran 13. Perhitungan data subproses pemanfaatan

waste

Data waste proses produksi CJCO

bahan

massa nilai kalor

total kalor

energi (combusted*)

kg % kJ/kg kJ kJ

cangkang 86,023.43 8.60% 16,500 1.42E+09 1.29E+09 seed cake-double 173,564.91 17.36% 22,694 3.94E+09 3.58E+09 seed cake-single 179,131.13 17.91% 23,068 4.13E+09 3.76E+09 seed (grinded) cake 181,195.70 18.12% 20,467 3.71E+09 3.37E+09 kernel (grinded) cake 100,514.27 10.05% 24,804 2.49E+09 2.27E+09

Besar emisi dan dampak pada subproses

pengepresan pemanfaatan

waste

Emisi GWP100 ELU Human

Toxicity

Freshwater Ecotoxicity

Marine Ecotoxicity

Terrestrial Ecotoxicity

Photochemical Oxidation

Acidifi-cation

Eutro-phication

Material kg /ton buah

kg CO2 /ton buah

ELU

/ton buah kg 1,4-dichlorobenzene/ton buah

kg etilen /ton buah

kg SO2 /ton buah

kg PO4 3-/ton buah

cangkang

CO2 1.42E+02 1.42E+02 1.53E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 CH4 4.26E-01 1.06E+01 1.16E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 2.55E-03 0.00E+00 0.00E+00 N2O 5.68E-03 1.69E+00 2.17E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.53E-03 NOx 1.42E-01 0.00E+00 3.02E-01 1.70E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 7.10E-02 1.85E-02 CO 7.10E+00 0.00E+00 2.35E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.92E-01 0.00E+00 0.00E+00 NMVOC 8.52E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 SO2 (SOx) 2.45E-02 0.00E+00 8.02E-02 2.35E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.18E-03 2.94E-02 0.00E+00 Pb 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 Total 1.54E+02 1.94E+01 1.73E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.95E-01 1.00E-01 2.00E-02

*efisiensi pembakaran biomassa pada combustion unit = 91% (Kratzeisen dan Müller, 2009)

57

Besar emisi dan dampak pada subproses

pemanfaatan

waste

Emisi GWP100 ELU Human

Toxicity

Freshwater Ecotoxicity

Marine Ecotoxicity

Terrestrial Ecotoxicity

Photochemical Oxidation

Acidifi-cation

Eutro-phication

Material kg /ton buah

kg CO2 /ton buah

ELU

/ton buah kg 1,4-dichlorobenzene/ton buah

kg etilen /ton buah

kg SO2 /ton buah

kg PO4 3-/ton buah

seed cake-double

CO2 3.94E+02 3.94E+02 4.25E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 CH4 1.18E+00 2.95E+01 3.21E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 7.09E-03 0.00E+00 0.00E+00 N2O 1.58E-02 4.70E+00 6.03E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 4.25E-03 NOx 3.94E-01 0.00E+00 8.39E-01 4.73E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.97E-01 5.12E-02 CO 1.97E+01 0.00E+00 6.52E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 5.32E-01 0.00E+00 0.00E+00 NMVOC 2.36E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 SO2 (SOx) 4.95E-02 0.00E+00 1.62E-01 4.75E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 2.37E-03 5.94E-02 0.00E+00 Pb 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 Total 4.28E+02 5.39E+01 4.77E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 5.41E-01 2.56E-01 5.55E-02

seed cake-single

CO2 4.13E+02 4.13E+02 4.46E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 CH4 1.24E+00 3.10E+01 3.37E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 7.44E-03 0.00E+00 0.00E+00 N2O 1.65E-02 4.93E+00 6.33E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 4.46E-03 NOx 4.13E-01 0.00E+00 8.80E-01 4.96E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 2.07E-01 5.37E-02 CO 2.07E+01 0.00E+00 6.84E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 5.58E-01 0.00E+00 0.00E+00 NMVOC 2.48E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 SO2 (SOx) 5.11E-02 0.00E+00 1.67E-01 4.90E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 2.45E-03 6.13E-02 0.00E+00 Pb 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 Total 4.49E+02 5.65E+01 5.01E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 5.68E-01 2.68E-01 5.82E-02

58

Besar emisi dan dampak pada subproses pemanfaatan waste

Emisi GWP100 ELU Human

Toxicity

Freshwater Ecotoxicity

Marine Ecotoxicity

Terrestrial Ecotoxicity

Photochemical Oxidation

Acidifi-cation

Eutro-phication

Material kg /ton buah

kg CO2 /ton buah

ELU

/ton buah kg 1,4-dichlorobenzene/ton buah

kg etilen /ton buah

kg SO2 /ton buah

kg PO4 3-/ton buah

seed (grinded)

cake

CO2 3.71E+02 3.71E+02 4.01E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 CH4 1.11E+00 2.78E+01 3.03E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 6.68E-03 0.00E+00 0.00E+00 N2O 1.48E-02 4.42E+00 5.68E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 4.01E-03 NOx 3.71E-01 0.00E+00 7.90E-01 4.45E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.85E-01 4.82E-02 CO 1.85E+01 0.00E+00 6.14E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 5.01E-01 0.00E+00 0.00E+00 NMVOC 2.23E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 SO2 (SOx) 5.16E-02 0.00E+00 1.69E-01 4.96E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 2.48E-03 6.20E-02 0.00E+00 Pb 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 Total 4.03E+02 5.07E+01 4.50E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 5.10E-01 2.47E-01 5.22E-02

kernel (grinded)

cake

CO2 2.49E+02 2.49E+02 2.69E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 CH4 7.48E-01 1.87E+01 2.03E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 4.49E-03 0.00E+00 0.00E+00 N2O 9.97E-03 2.97E+00 3.82E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 2.69E-03 NOx 2.49E-01 0.00E+00 5.31E-01 2.99E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.25E-01 3.24E-02 CO 1.25E+01 0.00E+00 4.13E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.37E-01 0.00E+00 0.00E+00 NMVOC 1.50E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 SO2 (SOx) 2.86E-02 0.00E+00 9.37E-02 2.75E-03 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1.38E-03 3.44E-02 0.00E+00 Pb 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 Total 2.71E+02 3.41E+01 3.02E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 3.42E-01 1.59E-01 3.51E-02

59

Lampiran 14. Inventori data emisi simulasi produksi minyak jarak pagar mentah

senyawa emisi

kg/liter CJCO

buah - double buah - single buah - grind biji buah - grind kernel biji - double biji - single biji - grind biji biji - grind kernel CO2 1.144E+01 1.264E+01 1.027E+01 1.137E+01 1.138E+01 1.259E+01 1.022E+01 1.132E+01 CH4 2.620E-02 2.927E-02 2.388E-02 2.661E-02 2.620E-02 2.927E-02 2.388E-02 2.661E-02 N2O 2.946E-04 3.307E-04 2.615E-04 2.938E-04 2.919E-04 3.278E-04 2.591E-04 2.911E-04 NOx 1.187E-02 1.315E-02 1.108E-02 1.223E-02 1.131E-02 1.255E-02 1.058E-02 1.168E-02 CO 4.260E-01 4.764E-01 3.753E-01 4.198E-01 4.253E-01 4.756E-01 3.747E-01 4.191E-01 NMVOC 4.377E-02 4.909E-02 3.833E-02 4.312E-02 4.363E-02 4.894E-02 3.820E-02 4.298E-02 SO2 (SOx) 2.128E+00 2.305E+00 1.950E+00 2.106E+00 2.128E+00 2.305E+00 1.950E+00 2.106E+00 Pb 2.033E-06 2.203E-06 1.869E-06 2.019E-06 2.033E-06 2.203E-06 1.869E-06 2.019E-06

60

Lampiran 15. Hasil analisis dampak lingkungan (

midpoint damage

) simulasi produksi minyak jarak pagar mentah

Simulasi proses

GWP100 ELU Human

Toxicity

Freshwater Ecotoxicity

Marine Ecotoxicity

Terrestrial Ecotoxicity

Photochemical Oxidation

Acidifi-cation

Eutro-phication

kg CO2 /liter CJCO

ELU

/liter CJCO kg 1,4-dichlorobenzene/liter CJCO

kg etilen /liter CJCO

kg SO2 /liter CJCO

kg PO4 3-/liter CJCO buah-double 1.218E+01 8.449E+00 2.195E-01 4.879E-06 1.433E-02 3.186E-05 1.138E-01 2.560E+00 1.622E-03

buah-single 1.347E+01 9.189E+00 2.381E-01 5.286E-06 1.553E-02 3.452E-05 1.237E-01 2.773E+00 1.799E-03 buah-grind biji 1.094E+01 7.713E+00 2.019E-01 4.486E-06 1.318E-02 2.930E-05 1.045E-01 2.346E+00 1.575E-03

buah-grind

kernel 1.212E+01 8.370E+00 2.178E-01 4.846E-06 1.423E-02 3.164E-05 1.126E-01 2.534E+00 1.669E-03 biji-double 1.213E+01 8.442E+00 2.188E-01 4.879E-06 1.433E-02 3.186E-05 1.138E-01 2.559E+00 1.549E-03 biji-single 1.342E+01 9.181E+00 2.374E-01 5.286E-06 1.553E-02 3.452E-05 1.237E-01 2.773E+00 1.720E-03 biji-grind biji 1.089E+01 7.706E+00 2.013E-01 4.486E-06 1.318E-02 2.930E-05 1.045E-01 2.345E+00 1.508E-03

biji-grind

61

Lampiran 16. Hasil analisis energi simulasi produksi minyak jarak pagar mentah

Simulasi proses

Energi proses Energi terbarukan

Renew-ability

Energi dari waste Energi netto total Energi produk kJ

/liter CJCO

kJ/kJ CJCO

kJ /liter CJCO

kJ/kJ

CJCO kJ/ton buah

kJ/liter CJCO

ratio (kJ/kJ CJCO)

kJ/liter CJCO

kJ/kJ CJCO

kJ/ton buah

buah-double 6.183E+04 1.619 2.096E+04 0.549 33.90% -3.939E+06 -5.586E+04 -1.462 5.973E+03 0.156 2.69E+06 buah-single 6.642E+04 1.739 2.271E+04 0.594 34.18% -4.132E+06 -6.349E+04 -1.662 2.938E+03 0.077 2.49E+06 buah-grind biji 5.679E+04 1.487 1.920E+04 0.503 33.81% -3.708E+06 -4.818E+04 -1.261 8.610E+03 0.225 2.94E+06

buah-grind

kernel 6.043E+04 1.582 2.074E+04 0.543 34.32% -3.913E+06 -5.491E+04 -1.437 5.522E+03 0.145 2.72E+06 biji-double 6.114E+04 1.601 2.096E+04 0.549 34.28% -3.939E+06 -5.586E+04 -1.462 5.279E+03 0.138 2.69E+06 biji-single 6.567E+04 1.719 2.271E+04 0.594 34.58% -4.132E+06 -6.349E+04 -1.662 2.186E+03 0.057 2.49E+06 biji-grind biji 5.615E+04 1.470 1.920E+04 0.503 34.19% -3.708E+06 -4.818E+04 -1.261 7.975E+03 0.209 2.94E+06

biji-grind

kernel 5.975E+04 1.564 2.074E+04 0.543 34.72% -3.913E+06 -5.491E+04 -1.437 4.836E+03 0.127 2.72E+06 *Energi dari pembakaran waste bertanda negatif karena saat itu proses menghasilkan energi,yang tidak memerlukan energi.