Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun
PRA RANCANGAN PABRIK
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
KELAPA DENGAN KAPASITAS 80.000
TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh:
JOHN SARIABDI PURBA
NIM : 030405046
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2008
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN BIODIESEL DARI
MINYAK KELAPA DENGAN KAPASITAS 80.000 TON/TAHUN
Oleh :
JOHN SARIABDI PURBA
NIM : 030405046
Telah Diujikan Pada Tanggal 14 Juni 2008
Telah Diperiksa/Diketahui
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr.Ir. Rosdanelli H., MT
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 132 096 129
NIP 132 163 646
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dosen Penguji III
Dr.Ir. Rosdanelli H., MT
Rondang Tambun, ST.MT Ir. Netty Herlina,MT
NIP. 132 096 129
NIP. 132 282 133
NIP. 132 243 746
Telah Diketahui
Koordinator Tugas Akhir
Dr. Ir. Irvan, M.Si
NIP. 132 126 842
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2008
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
KATA PENGANTAR
Segala puji, hormat dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, yang selalu
setia memberikan berkatNya dan kekuatan kepada penulis sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Biodiesel dari Minyak Kelapa dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun.”
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian
sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan moral, material, dan spiritual.
2. Ibu Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT., selaku dosen pembimbing I dan dosen
penguji I yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada
penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan masukan dan bimbingan pada penulis selama menyelesaikan tugas
akhir ini.
4. Bapak Rondang Tambun, ST, MT selaku dosen penguji II yang telah
memberikan masukan dan saran pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
5. Ibu Ir. Netty Herlina, MT selaku dosen penguji III yang telah memberikan
masukan dan saran pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.
6. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi, sebagai Koordinator Tugas Akhir.
7. Abdi atas kerjasamanya sebagai partner dalam penulisan tugas akhir ini.
8. Teman-teman angkatan 2002 dan 2003 yang telah memberikan masukan,
dukungan, dan semangat kepada penulis
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak
terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik
dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata,
semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih.
Medan, 26 Juni 2008
Penulis
John Sariabdi Purba
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
INTISARI
Indonesia adalah salah satu negara penghasil minyak bumi. Karena
terbatasnya jumlah kilang yang dimiliki untuk memproduksi bahan bakar minyak
(BBM), Indonesia harus mengimpor BBM untuk mencukupi kebutuhan domestik
yang meningkat dari tahun ke tahun, baik untuk kebutuhan transportasi, industri,
pembangkit listrik dan sebagainya. Konsumsi solar nasional untuk transportasi saat
ini 12,5 juta kiloliter sampai 13 juta kiloliter per tahun. Bila sekitar 1,5 persen dari
setengah konsumsi solar tersebut diganti menjadi biodiesel, maka sekitar 90.000
kiloliter solar atau sekitar 80.000 ton/tahun yang bisa dihemat setiap tahun.
Biodiesel yang diproduksi 80.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1
tahun. Lokasi pabrik direncanakan di KIM II Medan dengan luas area 20.000 m2,
tenaga kerja yang dibutuhkan 175 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan
Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi
garis.
Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa
adalah sebagai berikut :
•
Modal investasi
: Rp 695.551.844.995,-
•
Biaya produksi
: Rp 679.723.261.333,-
•
Hasil penjualan
: Rp 1.074.773.396.733,-
•
Laba bersih
: Rp 395.050.135.400,-
•
Profit Margin
: 37 %
•
Break Even Point
: 39 %
•
Return on Investment
: 39,76016982 %
•
Return on Network
: 66,26695 %
•
Pay out Time
: 2,5151 tahun
•
Internal Rate of Return
: 34,31 %,
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa di Kawasan Industri Medan (KIM)
layak didirikan.
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ......................................................................................... i
INTISARI............................................................................................................ iii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... ix
BAB I : PENDAHULUAN .................................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang ....................................................................................... I-1
1.2 Perumusan Masalah................................................................................ I-3
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ................................................................. I-3
1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ............................................................... I-4
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ II-1
2.1 Biodiesel ................................................................................................ II-1
2.2 Produksi Biodiesel ................................................................................. II-2
2.3 Proses Produksi Biodiesel ...................................................................... II-3
2.4 Transesterifikasi ..................................................................................... II-4
2.4.1 Proses Transesterifikasi Katalis Asam............................................ II-4
2.4.2 Proses Transesterifikasi Katalis Basa ............................................. II-5
2.4.3 Proses Transesterifikasi Co-Solvent dan Tanpa Katalis (Alkohol
Super Kritis) ................................................................................. II-5
2.5 Sifat-Sifat Biodiesel ............................................................................... II-6
2.5.1 Viskositas ...................................................................................... II-6
2.5.2 Angka Setana ................................................................................ II-6
2.5.3. Panas Pembakaran ........................................................................ II-7
2.5.4. Flash Point (Titik Nyala) .............................................................. II-7
2.5.5 Cloud Point (Titik Asap) ............................................................... II-7
2.5.6 Pour Point (Titik Tuang) ............................................................... II-8
2.6 Bahan Baku Kelapa Pembuatan Biodiesel .............................................. II-8
2.6.1 Kelapa ........................................................................................... II-8
2.6.2 Minyak Kelapa .............................................................................. II-9
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.6.3 Kegunaan Minyak Kelapa ............................................................ II-10
2.6.4 Keuntungan Minyak Kelapa Sebagai Biodiesel ............................ II-10
2.7 Sifat-Sifat Bahan .................................................................................. II-11
2.7.1 Metil Ester (Biodiesel .................................................................. II-11
2.7.2 Minyak Kelapa (100 Gram) ......................................................... II-12
2.7.3. Air (H2O).................................................................................... II-13
2.7.4 Metanol (CH3OH) ....................................................................... II-13
2.7.5 Gliserol........................................................................................ II-14
2.7.6 Natrium Metoksida ...................................................................... II-15
2.8 Deskripsi Proses ................................................................................... II-15
2.8.1 Tahap Persiapan .......................................................................... II-15
2.8.2 Tahap Esterifikasi ........................................................................ II-15
2.8.3 Tahap Pemisahan Metil Ester....................................................... II-16
2.8.4 Tahap Pencucian Metil Ester ....................................................... II-17
2.8.5 Tahap Pemurnian Metil Ester....................................................... II-17
BAB III : NERACA MASSA ............................................................................ III-1
BAB IV : NERACA ENERGI ........................................................................... IV-1
BAB V : SPESIFIKASI PERALATAN ............................................................. V-1
BAB VI : INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ....................... VI-1
6.1 Instrumentasi........................................................................................ VI-1
6.1.1 Tujuan Pengendalian ................................................................... VI-3
6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali ............................. VI-3
6.1.3 Variabel-Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian ................ VI-10
6.1.4 Syarat Perancagnan Pengendalian .............................................. VI-10
6.1.5 Instrumentasi Yang Digunakan Pada Pembuatan Biodiesel ........ VI-12
6.2 Keselamatan Kerja Pabrik .................................................................. VI-17
BAB VII : UTILITAS...................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ..................................................................... VII-1
7.2 Kebutuhan uap ................................................................................... VII-2
7.2.1 Screening ................................................................................... VII-6
7.2.2 Klarifikasi.................................................................................. VII-6
7.2.3 Filtrasi ....................................................................................... VII-7
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
7.2.4 Demineralisasi ........................................................................... VII-8
7.2.5 Deaerator ................................................................................... VII-11
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia .................................................................... VII-11
7.4 Kebutuhan Listrik............................................................................... VII-12
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ..................................................................... VII-12
7.6 Unit Pengolahan Limbah .................................................................... VI-13
7.6.1 Bak Penampungan ..................................................................... VII-15
7.6.2 Bak Equalisasi ........................................................................... VII-16
7.6.3 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur
Aktif)......................................................................................... VII-16
7.6.4 Tangki Sedimentasi ................................................................... VII-19
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas .............................................................. VII-20
BAB VIII : LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ...................................... VIII-1
8.1 Lokasi Pabrik ..................................................................................... VIII-1
8.2 Tata Letak Pabrik ............................................................................... VIII-6
8.3 Perincian Luas Tanah ......................................................................... VIII-7
BAB IX : ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................... IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ........................................................................ IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ............................................................ IX-2
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ................................................... IX-2
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf .............................................. IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf...................................... IX-3
9.2 Manajemen Perusahaan ...................................................................... IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha .............................................................. IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ................................. IX-6
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) .................................... IX-6
9.4.2 Dewan Komisaris ...................................................................... IX-6
9.4.3 Direktur ..................................................................................... IX-6
9.4.4 Sekretaris ................................................................................... IX-7
9.4.5 Manajer Produksi....................................................................... IX-7
9.4.6 Manajer Teknik ......................................................................... IX-7
9.4.7 Manajer Umum dan Keuangan .................................................. IX-7
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
9.4.8 Manajer Pembelian dan Pemasaran ............................................ IX-8
9.5 Sistem Kerja ....................................................................................... IX-8
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ......................................... IX-9
9.7 Sistem Penggajian .............................................................................. IX-11
9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ........................................................................ IX-12
BAB X : ANALISA EKONOMI ..................................................................... X-1
10.1 Modal Investasi ................................................................................ X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT) / Fixed Capital Investment (FCI) X-1
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ...................................... X-2
10.2 Biaya Produksi Tetap (BPT) / Total Cost (TC) ................................. X-3
10.2.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) ................................................. X-4
10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ............................... X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales) ............................................................ X-5
10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha .............................................................. X-5
10.5 Analisa Aspek Ekonomi ................................................................... X-5
10.5.1 Profit Margin (PM) ................................................................. X-5
10.5.2 Break Even Point (BEP) .......................................................... X-5
10.5.3 Return on Investment (ROI) ..................................................... X-6
10.5.4 Pay Out Time (POT) ................................................................ X-6
10.5.5 Return on Network (RON)........................................................ X-7
10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) ................................................... X-7
BAB XI : KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A : PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B : PERHITUNGAN NERACA PANAS
LAMPIRAN C : PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D : PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LAMPIRAN E : PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback............................... VI-4
Gambar 6.1 Sebuah Loop Pengendalian ............................................................. VI-5
Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali.................................................................. VI-5
Gambar 6.4 Instrumentasi Pada Tangki ............................................................ VI-12
Gambar 6.5 Instrumentasi Pada Pompa ............................................................ VI-13
Gambar 6.6 Instrumentasi Pada Mixer ............................................................. VI-13
Gambar 6.7 Instrumentasi Pada Reaktor .......................................................... VI-14
Gambar 6.8 Instrumentasi Pada Cooler dan Heater .......................................... VI-14
Gambar 6.9 Instrumentasi Pada Separator ........................................................ VI-15
Gambar 6.10 Instrumentasi Pada Flash Drum .................................................. VI-15
Gambar 6.11 Instrumentasi Pada Tangki Washing ........................................... VI-16
Gambar 6.12 Instrumentasi Pada Evaporator.................................................... VI-16
Gambar 6.13 Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik ............................................. VI-17
Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik – Pabrik
Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa..................................... IX-13
Gambar LC.1 Tangki Berpengaduk .................................................................. LC-7
Gambar LC.2 Pengaduk dalam Mixer .............................................................. LC-9
Gambar LC.3 Tangki Berpengaduk .................................................................. LC-48
Gambar LC.4 Pengaduk dalam Mixer .............................................................. LC-49
Gambar LC.5 Dekanter 1 ................................................................................. LC-51
Gambar LC.6 Tangki Berpengaduk .................................................................. LC-54
Gambar LC.7 Pengaduk dalam Mixer .............................................................. LC-56
Gambar LC.8 Dekanter 2 ................................................................................. LC-57
Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen....................................................... LD-1
Gambar LD.2 Sketsa Perancagnan Pengaduk ................................................... LD-8
Gambar LD.3 Siklus Unit Pendinginan ............................................................ LD-46
Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan
Tangki Pelarutan......................................................................... LE-5
Gambar LE.2 Grafik Break Even Point Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Biodiesel dari Minyak Kelapa ..................................................... LE-22
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Produksi Minyak Kelapa Mentah di Indonesia.................................... I-3
Tabel 2.1 Negara-Negara Eropa yang Telah Memproduks i Biodiesel ................. II-2
Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa ............................................ II-10
Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Mixer (M-110) .................................................... III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor (R-210) .................................................. III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Separator (S-212) ................................................ III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Heater (E-216) .................................................... III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Flash Drum (V-310) ........................................... III-2
Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Cooler 1 (E-230) ................................................. III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Kondensor (E-312).............................................. III-3
Tabel 3.8 Neraca Massa Pada Cooler 2 (E-314) ................................................. III-3
Tabel 3.9 Neraca Massa Pada Washing Tank 1 (E-316)...................................... III-4
Tabel 3.10 Neraca massa Pada Dekanter 1 (H-410)............................................ III-4
Tabel 3.11 Neraca Massa Pada Washing Tank 2 (E-314).................................... III-4
Tabel 3.12 Neraca Massa Pada Dekanter 2 (H-510) ........................................... III-5
Tabel 3.13 Neraca Massa Pada Evaporator (V-610) ........................................... III-5
Tabel 3.14 Neraca Massa Pada Cooler 3 (E-612) ............................................... III-5
Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Reaktor (R-210) ................................................... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Heater (E-216) ..................................................... IV-2
Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Cooler 1 (E-230) .................................................. IV-2
Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Kondensor (E-312)............................................... IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Cooler 2 (E-314) .................................................. IV-3
Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Evaporator (V-610) .............................................. IV-3
Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Cooler 3 (E-612) .................................................. IV-4
Tabel 6.1 Jenis Variabel Pengukuran dan Controller yang Digunakan ............... VI-9
Tabel 6.2 Penggunaan Instrumentasi Pada Pra Rancanngan Pabrik Biodiesel ... VI-11
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas .......................................... VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat ................................................. VII-2
Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ...................................... VII-4
Tabel 7.4 Sifat Fiska Air Bawah Tanah di KIM II Medan ................................ VII-4
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Tabel 7.5 Kandungan Bahan Kimia Air Bawah Tanah di KIM II Medan .......... VII-5
Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik ............................................................. VIII-7
Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift............................................................ IX-9
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ............................................... IX-10
Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan .................................................................. IX-11
Tabel LA.1 Data Bilangan Antoine .................................................................. LA-7
Tabel LA.2 Komposisi % Mol ......................................................................... LA-8
Tabel LA.3 Perhitungan di Flash Drum ........................................................... LA-8
Tabel LB.1 Nilai Gugus Pada Perhitungan Cp dengan Metode Chueh dan
Swanson ........................................................................................ LB-1
Tabel LB.2 Nilai Elemen Atom Pada Perhitungan Cp dengan Metode Hurst
and Harrison .................................................................................. LB-2
Tabel LB.3 Nilai Gugus Pada Perhitungan Hof dengan Metode Joback .......... LB-2
Tabel LB.4 Energi Ikatan Reaktan Pada Perhitungan Hof ............................... LB-3
Tabel LC.1 Komposisi Bahan Yang Masuk ke Mixer ...................................... LC-7
Tabel LC.2 Komposisi Umpan Masuk R-210 ................................................... LC-10
Tabel LC.3 Komposisi Bahan Dalam Separator 1 (S-212)................................ LC-14
Tabel LC.4 Komposisi Bahan Yang Masuk ke Tangki Washing ...................... LC-47
Tabel LC.5 Komposisi Umpan Masuk ke Dekanter 1 (H-420) ......................... LC-51
Tabel LC.6 Komposisi Bahan Yang Masuk ke Tangki Washing ....................... LC-54
Tabel LC.7 Komposisi Umpan Masuk Dekanter 2 (H-510) .............................. LC-58
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ............................. LE-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ................................................... LE-3
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses .................................................... LE-6
Tabel LE.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ........... LE-7
Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ............................................................. LE-9
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai .................................................................. LE-12
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ...................................................................... LE-14
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................... LE-15
Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 2000 ..... LE-16
Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 .. LE-17
Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)........................... LE-24
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia adalah salah satu negara penghasil minyak bumi. Karena
terbatasnya jumlah kilang yang dimiliki untuk memproduksi bahan bakar minyak
(BBM), Indonesia harus mengimpor BBM untuk mencukupi kebutuhan domestik
yang meningkat dari tahun ke tahun, baik untuk kebutuhan transportasi, industri,
pembangkit listrik dan sebagainya. Di sisi lain, cadangan minyak bumi yang dimiliki
Indonesia semakin terbatas karena merupakan produk yang tidak dapat diperbaharui.
Usaha-usaha untuk mencari dan mengembangkan sumber bahan bakar
alternatif terus dilakukan. Salah satunya adalah biodiesel sebagai alternatif bahan
bakar untuk mesin diesel. Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari
campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak yang dipakai sebagai
alternatif bagi bahan bakar mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti
minyak sayur atau minyak hewan. Biodiesel merupakan kandidat yang paling dekat
untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama
dunia, karena biodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan
diesel petroleum di mesin sekarang ini. (Wikipedia, 18 April 2007)
Ada beberapa keuntungan penggunaan biodiesel, yaitu penggunaannya pada
mesin diesel dapat mengurangi hidrokarbon yang tak terbakar, karbon monoksida,
dan partikulat kasar seperti karbon dan debu. Biodiesel dapat juga memperpanjang
umur mesin karena lebih berpelumas dibanding petrodiesel dengan relatif tidak
mempengaruhi konsumsi bahan bakar, auto ignition, daya keluaran dan torsi mesin.
Penggunaan biodiesel juga akan menggantikan bau dari asap knalpot pertrodiesel
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
dengan bau popcorn atau kentang goreng dan tidak menyebabkan iritasi pada mata.
Keunggulan lainnya adalah tidak beracun (garam meja 10 kali lebih beracun daripada
biodiesel), bebas timbal dan benzen karsinogenik selain biodegradable. Larutan
encer biodiesel terdegradasi 95% setelah 28 hari sedangkan solar hanya mampu 40%
(uji yang dilakukan oleh Universitas Idaho). Pada lingkungan aquatik biodiesel
mampu terdegradasi antara 85,5% sampai 88,5% sama seperti gula atau dextrose,
sedangkan solar hanya mampu 26,24%. Selain aman dibawa dan disimpan seperti
petrodiesel, biodiesel dapat digunakan secara murni atau dicampur dengan
petrodiesel dalam berbagai rasio. Semakin besar komposisi biodiesel pada campuran
dengan petrodiesel, semakin berkurang pula emisi gas buang yang dihasilkan.
(Saputera, 19 April 2007)
Sebagai negara penghasil minyak nabati terbesar di dunia, Indonesia
memiliki peluang sangat besar untuk mengembangkan biodiesel. Salah satunya
adalah minyak kopra yang jumlahnya cukup besar yang juga merupakan tanaman
khas daerah tropis Indonesia. Minyak kelapa ini merupakan pontensi bahan baku
yang besar untuk tujuan pengembangan BBM alternatif atau biodiesel. Di Indonesia
sendiri belum ada pabrik pembuatan biodiesel yang menggunakan minyak kelapa
sebagai bahan baku. (Bode, 6 Agustus 2007).
Konsumsi solar nasional untuk transportasi saat ini 12,5 juta kiloliter sampai
13 juta kiloliter per tahun. Bila setengahnya beralih ke biodiesel, berarti sekitar 2,5
persen dari 6 juta kiloliter atau sekitar 150000 kiloliter solar atau sekitar
80000ton/tahun yang bisa dihemat setiap tahun. (www.bendi21.com, 04 Oktober
2007).
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Harga biodiesel lebih tinggi dari bahan bakar diesel. Saat ini, terdapat tujuh
produser biodiesel di Amerika Serikat. Biodiesel murni (100%) terjual dengan harga
$1.50 sampai $2.00 per galon sebelum dikenakan pajak. Pajak bahan bakar akan
bertambah $0.5 per galon. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007)
Tabel 1.1 Produksi Minyak Kelapa Mentah di Indonesia
No
Tahun
Produksi (liter)
1
2002
2.053.105
2
2004
135.323.752
3
2006
268.594.399
4
2008
401.865.046
(Sumber : Badan Pusat Statistik, 2006)
1.2 Perumusan Masalah
Semakin menipisnya persediaan minyak bumi di Indonesia menjadi pemicu
untuk mencari sumber alternatif BBM dimana bahan bakunya dapat diperbaharui.
Pembuatan biodiesel yang dikonversi dari minyak kelapa dengan memanfaatkan
katalis pada proses esterifikasi dapat membantu mengatasi masalah tersebut. Oleh
karena itu, perlu ditelaah pra rancangan pabrik pembuatan biodiesel dari minyak
kelapa.
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Tujuan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari minyak kelapa ini
adalah untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya di bidang rancang,
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
proses, dan operasi teknik kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan
pra-rancangan pendirian pabrik ini. Tujuan lain adalah untuk menghasilkan bahan
bakar alternatif ramah lingkungan dan tidak beracun, sehingga akan menghemat
penggunaan bahan bakar diesel dari minyak bumi.
1.4
Manfaat Pra Rancangan Pabrik
Berdasarkan tujuan yang telah diuraikan di atas, maka manfaat yang
diperoleh dari Pabrik Biodiesel dari minyak kelapa ini adalah tersedianya informasi
mengenai Pabrik Biodiesel dari minyak kelapa sehingga dapat dijadikan referensi
untuk pendirian suatu pabrik biodiesel. Di samping itu, juga untuk memberikan nilai
ekonomis pada bahan baku agar menjadi produk yang lebih bermanfaat.
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Biodiesel
Biodiesel adalah bahan bakar terbarukan, biodegradable, dan tidak beracun.
Biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip dengan diesel (solar) dari minyak
bumi, dan dapat menggantikan diesel dalam banyak kasus. Akan tetapi, biodiesel
lebih sering digunakan sebagai penambah untuk diesel petroleum, yaitu
meningkatkan bahan bakar diesel petrol murni ultra rendah belerang yang rendah
pelumas (Wikipedia, 18 April 2007).
Biodiesel merupakan kandidat paling dekat untuk menggantikan bahan bakar
fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia karena biodiesel merupakan
bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di mesin sekarang ini
dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini.
Biodiesel juga merupakan bahan bakar mesin diesel yang berasal dari minyak
yang bisa diperbarui yaitu minyak nabati atau hewani dan dapat bekerja pada mesin
diesel konvensional tanpa perlu ada modifikasi ataupun penambahan converter kit.
Semua jenis minyak nabati dapat digunakan untuk membuat biodiesel. Lemak
hewani pun dapat digunakan sebagai bahan baku produksi biodiesel. Seperti halnya
dengan mesin-mesin bakar umumnya, mesin diesel dengan bahan bakar petrodiesel
(solar) memberikan emisi yang cukup besar, terutama karbon dan sulfur. Bahan
bakar dari minyak nabati atau hewani ini diproses dengan cara mengubah minyak
tumbuhan lemak binatang atau minyak goreng bekas, menjadi bioediesel yang
disebut dengan transesterifikasi. (Wikipedia, 18 April 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.2 Produksi Biodiesel
Beberapa negara di Eropa sekarang ini telah banyak menggunakan biodiesel.
Negara –negara di Eropa yang telah memproduksi biodiesel dari tahun 2004 sampai
perkiraan pertengahan tahun 2006 dapat dilihat dari tabel berikut ini.
Tabel 2.1 Negara-negara Eropa yang telah memproduksi biodiesel.
Negara
Produksi biodiesel tahun
Perkiraan produksi biodiesel
2004, (ton)
sampai pertengahan 2006, (ton)
Jerman
1.035.000
1.900.000-2.100.000
Prancis
348.000
600.000-800.000
Italia
320.000
500.000-550.000
Inggris
-
250.000
Austria
57.000
150.000
Polandia
-
100.000-120.000
Spanyol
13.000
70.000-80.000
Slovakia
15.000
70.000-80.000
Republik Ceko
60.000
60.000-70.000
Denmark
70.000
30.000-40.000
Swedia
1.000
8.000-10.000
Irlandia
-
5.000
(Sumber : Hendartomo, 6 Agustus 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.3 Proses Produksi Biodiesel
Secara kimia biodiesel (metil ester atau etil ester) dapat dihasilkan dengan
proses transesterifikasi, yaitu dengan mengambil molekul trigliserida atau asam
lemak kompleks, menetralisir asam lemak bebas, mengeluarkan gliserin dan
membuat alkohol ester. Dalam proses ini minyak direaksikan dengan alkohol dengan
bantuan katalisator. Alkohol yang banyak digunakan adalah methanol karena murah
dan mudah didapat. Katalisatornya dapat sebuah basa atau asam. Yang umum
digunakan ialah basa, yaitu NaOH atau KOH. (www.pikiranrakyat.com, 6 Juli 2007)
Campuran ini didiamkan sehingga terbentuk dua lapisan, yaitu lapisan bawah
yang disebut dengan gliserin dan lapisan atas yang disebut dengan metil ester. Metil
ester ini kemudian dicuci dan disaring untuk menjadi biodiesel yang siap digunakan.
Proses tersebut dilakukan dengan komposisi minyak tumbuh-tumbuhan sebesar 87%,
katalis (laurutan natrium metoksida 30%) 1%, alkohol 12%, yang akan menghasilkan
biodiesel 86%, alkohol 4%, gliserin 9%, dan fertilizer 1%. Dari komposisi ini,
didapatkan perbandingan minyak dan alkohol sebesar 1 : 7,3 dan perbandingan
alkohol dengan katalis (larutan natrium metoksida) sebesar 12,18 : 1. Biodiesel
disebut metil ester jika alkohol yang digunakan adalah methanol, sedangkan jika
alkohol yang digunakan adalah etanol, maka biodieselnya disebut etil ester. Produk
samping dari proses ini yaitu gliserin yang merupakan bahan dasar dari 1600 macam
produk antara lain sabun. (Saputera, 19 April 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.4 Transesterifikasi
Proses transesterikasi yang mengkonversi minyak tumbuhan menjadi
biodiesel ditunjukkan pada reaksi dibawah ini :
H2COOR
H2COH
katalis
HCOOR
+ 3 CH3OH
3 RCOOCH3 +
H2COOR
Trigliserida
HCOH
H2COH
Metanol
Metil Ester
Gliserol
Grup “R” merupakan asam lemak yang biasanya memiliki panjang rantai
karbon 12 sampai 22. Molekul minyak tumbuhan direduksi sampai sepertiga dari
ukuran awalnya, sehingga viskositasnya semakin rendah dan semakin mirip dengan
bahan bakar diesel. Bahan bakar hasil proses ini mirip dengan bahan bakar diesel
dalam mesin. Reaksi ini menghasilkan tiga molekul dari bahan bakar ester dari salah
satu molekul dari minyak tumbuhan. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007)
2.4.1 Proses Transesterifikasi Katalis Asam
Proses ini merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis asam untuk
menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2%. Asam sulfat (sulfuric acid)
0,5 % berat dan alkohol (umumnya metanol) dengan molar rasio antara alkohol dan
bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang lebih baik.
Proses ini dilakukan pada rentang temperatur 40-50oC. Proses ini dilakukan di dalam
wadah berpengaduk magnetic dengan kecepatan konstan.
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.4.2 Proses Transesterifikasi Katalis Basa
Proses transesterifikasi ini dilakukan setelah transesterifikasi terhadap produk
tahap pertama (transesterifikasi katalis asam). Proses ini menggunakan katalis basa.
Natrium hidroksida 0,5% berat dan alkohol (umumnya metanol) dengan rasio molar
antara alkohol dan produk tahap pertama sebesar 9:1 digunakan dalam proses
transesterifikasi ini. Proses transesterifikasi ini dilakukan pada temperature 40-50oC
dalam wadah berpengaduk magnetik dan kecepatan konstan.
Keberadaan pengaduk penting untuk memastikan terjadinya reaksi di seluruh
bagian reaktor. Produk esterifikasi katalis basa ini akan berupa metil ester di bagian
atas dan gliserol di bagian bawah (akibat perbedaan densitas). Setelah dipisahkan
dari gliserol, metil ester tersebut selanjutnya di cuci dengan air distilat panas (10
vol%). Karena memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan metil ester, air
pencuci ini juga akan terpisahkan dari metil ester dan menempati bagian bawah
reaktor. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai
bahan bakar mesin diesel.
2.4.3 Proses Transesterifikasi Co-Solvent dan Tanpa Katalis (Alkohol Super
Kritis)
Proses transesterifikasi ini dilakukan dengan menggunakan metanol
superkritik dan co-solvent CO2. Tidak adanya katalis pada proses ini memberikan
keuntungan tidak diperlukannya proses purifikasi metil ester terhadap katalis yang
biasanya terikut pada produk proses transesterifikasi konvensional menggunakan
katalis asam/basa. Penambahan co-solvent CO2 berfungsi untuk menurunkan tekanan
dan temperatur operasi proses transesterifikasi. Hal ini berkorelasi langsung pada
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
lebih rendahnya energi yang diperlukan dalam proses transesterifikasi menggunakan
metanol superkritik. Meskipun demikian, temperatur yang telibat dalam proses ini
masih cukup tinggi, yaitu sekitar 2800C.
2.5 Sifat-Sifat Biodiesel
2.5.1 Viskositas
Viskositas bahan bakar adalah penting karena mempengaruhi atomisasi bahan
bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang pembakaran mesin. Tetesan bahan bakar
diharapkan melengkapi suatu pembakaran. Bahan bakar dengan viskositas yang
tinggi, seperti minyak tumbuhan, akan menghasilkan tetesan bahan bakar yang lebih
besar dalam ruang mesin pembakaran dimana bahan bakar ini tidak akan terbakar
sama besih dengan bahan bakar yang menghasilkan tetesan yang lebih kecil.
Biodiesel memiliki viskositas yang lebih mirip dengan bahan bakar diesel
daripada minyak tumbuhan. Hal ini membantu menghasilkan tetesan-tetesan yang
lebih kecil, yang terbakar lebih bersih. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007). Viskositas
biodiesel sama dengan viskositas dari petrodiesel yaitu 35-45 cp pada 1000F.
(Hendartomo, 6 Agustus 2007)
2.5.2 Angka Setana (Cetane Number)
Angka setana berhubungan dengan volatilitas dari bahan bakar, dimana bahan
bakar yang lebih volatil memiliki angka setana yang lebih tinggi. Bahan bakar
dengan angka setana yang tinggi juga berakibat pada pembakaran yang tidak
sempurna dan asap. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007). Angka setana dalam
biodiesel yaitu 46-70. (www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.5.3 Panas Pembakaran
Bahan bakar dengan panas pembakaran yang tinggi akan menghasilkan
tenaga yang lebih besar daripada bahan bakar dengan energi yang lebih rendah.
Akibatnya, mesin yang menggunakan bahan bakar berenergi rendah akan
membutuhkan bahan bakar lebih untuk menghasilkan tenaga yang sama seperti
bahan bakar diesel. Biodiesel membutuhkan sekitar 1,1 galon bahan bakar untuk
melakukan kerja yang sama dengan satu galon dari bahan bakar diesel.
(www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007)
2.5.4 Flash Point (Titik Nyala)
Flash point atau titik nyala adalah suhu terendah dimana bahan bakar dalam
campurannya dengan udara akan menyala. Titik nyala yang terlampau tinggi dapat
menyebabkan keterlambatan penyalaan, sementara apabila titik nyala terlampau
rendah akan menyebabkan timbulnya detonasi yaitu ledakan-ledakan kecil yang
terjadi sebelum bahan bakar masuk ruang bakar. Hal ini juga meningkatkan resiko
bahaya pada saat penyimpanan. (Hendartomo, 6 Agustus 2007). Flash point yang
terdapat
dalam
biodiesel
secara
umum
yaitu
1300C
(www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007).
2.5.5 Cloud Point (Titik Asap)
Cloud point atau titik asap adalah suhu dimana suatu bahan bakar akan menghasilkan
asap tipis yang kebiru-biruan pada suatu pemanasan. (Ketaren, 1986). Cloud point
untuk
biodiesel
pada
umumnya
adalah
-110C-160C.
(www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.5.6 Pour Point (Titik Tuang)
Pour point atau titik tuang adalah suhu terendah dimana bahan bakar dapat
dialirkan. Titik tuang yang terlalu tinggi akan menyebabkan kesulitan pada
pengaliran bahan bakar. (Hendartomo, 6 Agustus 2007). Pour point untuk biodiesel
yaitu berkisar -150C – 130C. (www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007)
2.6 Bahan Baku Kelapa Pembuatan Biodiesel
Pembuatan biodiesel dapat dibuat dari minyak kelapa. Dalam tugas
perancangan pabrik ini, bahan baku yang digunakan adalah minyak kelapa.
2.6.1 Kelapa
Kelapa atau cocos nucifera sudah tumbuh selama 16 juta tahun yang lalu.
Kelapa berasal dari India. Kelapa dapat tumbuh di wilyah tropis, dan lebih banyak
tumbuh di pinggiran pantai. Pohon kelapa biasanya tumbuh di tanah berpasir dengan
tingkat salinitas yang tinggi, lebih banyak tumbuh di wilayan cukup sinar matahari
dan dengan curah hujan yang teratur 750-2000 mm/tahun. Kelembapan yang
dibutuhkan kelapa untuk tumbuh yaitu 70-80%. Pada pertumbuhan optimum itulah
sehingga kelapa jarang tumbuh di daerah dengan humiditas yang rendah, temperature
juga sangat mempengaruhi pertumbuhannya, yaitu sekitar 24oC, sangat susah tumbuh
di daerah iklim kering, kalaupun bisa tumbuh kemungkinan tidak berbuah
(Wikipedia, 6 Agustus 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.6.2 Minyak Kelapa
Minyak kelapa dan kopra berasal dari buah pohon kelapa yang berasal dari
Asia Tenggara. Minyak kelapa telah digunakan selama ribuan tahun sebagai minyak
masak, dan makanan diet bagi orang-orang yang tinggal di daerah tropis.
Kopra adalah daging bagian dalam dari kelapa. Kopra merupakan minyak
yang kaya pulp dengan rasa kacang yang manis dan ringan. Kopra pada dasarnya
digunakan sebagai sumber minyak kelapa. Kopra berkualitas tinggi mengandung
sekitar 65% sampai 72% minyak, dan minyak yang diperoleh dari kopra disebut
crude coconut oil (minyak kelapa mentah). Minyak kelapa mentah diproses dari
kopra dengan expeller press dan ekstrasi pelarut. Minyak kelapa tidak disarankan
untuk dikonsumsi sampai minyak kelapa tersebut melewati proses refining, yang
terdiri dari neutralizing, bleaching, dan deodorizing pada suhu tinggi dan tekanan
vakum. Minyak kelapa sisa yang diperoleh sebagai hasil samping digunakan untuk
umpan bahan baku.
Minyak kelapa tingkat premium yang juga dikenal dengan minyak kelapa
murni adalah minyak yang diperoleh dari pressing pertama tanpa penambahan bahan
kimia apapun. Minyak kelapa murni ini (virgin coconut oil) atau minyak kelapa
tingkat premium lebih mahal dari minyak kelapa mentah atau minyak kelapa yang
sudah melewati proses refining karena penghasilnya hanya menggunakan bahan baku
pilihan dan terdapat yield produksi yang lebih rendah yang disebabkan karena hanya
dilakukan satu kali pressing. (Wikipedia, 19 April 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa
Komponen Kimia
Jumlah, %
Asam Kaprilat
8,0
Asam Kaprat
7,0
Asam Laurat
48,0
Asam Miristat
17,5
Asam Palmitat
8,8
(Sumber : Hendartomo, 6 Agustus 2007)
2.6.3 Kegunaan Minyak Kelapa
Minyak kelapa dapat dicampur dengan diesel, langsung dalam mesin tersebut
atau diubah dahulu menjadi biodiesel. Karena densitas spesifik yang lebih tinggi dan
kandungan energi yang lebih rendah, konsumsi bahan bakar spesifik menggunakan
minyak kelapa secara umum lebih tinggi 8%.
Banyak studi yang melibatkan penggunaan minyak tumbuhan seperti minyak
kelapa dilakukan di awal tahun 1980. Percobaan mesin jangka pendek menunjukkan
bahwa minyak tumbuhan dapat langsung digunakan sebagai bahan bakar atau dalam
campuran dengan diesel. Penelitian mesin jangka panjang menunjukkan bahwa
kemampuan mesin untuk bekerja dipertanyakan ketika campuran bahan bakar
mengandung lebih dari 20% minyak tumbuhan. (Wikipedia, 19 April 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.6.4 Keuntungan Minyak Kelapa Sebagai Biodiesel
Produksi kelapa dunia dalam kopra telah meningkat menjadi sepuluh juta ton
per tahun. Dari produksi ini, antara satu sampai dua juta ton telah dipasarkan di
dunia. Fluktuasi harga minyak kelapa sempat berlangsung signifikan, yaitu antara 0,3
sampai 0,7 US$/liter. Pasar ekspror umumnya terdiri dari proses-proses industri yang
dapat menggunakan minyak tumbuhan lainnya jika harga kelapa dunia tinggi.
Penggunaan minyak kelapa secara luas untuk menggantikan bahan bakar diesel
memiliki potensi nilai lingkungan, yaitu berkurangnya emisi gas-gas beracun jika
dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar diesel. (Wikipedia, 19 April 2007)
2.7 Sifat-Sifat Bahan
2.7.1 Metil Ester (Biodiesel)
(Sumber : www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007)
1.
Berwujud cairan jernih tidak berwarna
2.
Berat molekul
: 214,344 gr/mol
3.
Spesifik gravitasi
: 0,87 – 0,89 (25oC)
4.
Titik leleh
: 4,5oC (760 mm)
5.
Titik didih
: 148oC (18 mm)
261,5oC (760 mm)
6.
Nilai asam
: 1 max KOH/g
7.
Flash point
: 130oC
8.
Angka Setana
: 46 – 70
9.
Titik Asap
: -11 – 16oC
10. Titik Tuang
: -15 – 13oC
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.7.2 Minyak Kelapa (100 gram) (Sumber :Wikipedia, 06 Agustus 2007)
1.
Kandungan karbohidrat
: 15,23 g
2.
Kandungan gula
: 6.23 g
3.
Densitas
: 0,926 gr/ml
4.
Lemak
: 33,49 g
Jenuh
: 29,70 g
Tidak jenuh tunggal (monounsaturated)
: 1,43 g
Tidak jenuh poli (polyunsaturated)
: 0,37 g
Protein
: 3,3 g
Thiamin (vitamin B1)
: 0,066 mg (5%)
Riboflavin ( vitamin B2)
: 0,02 mg (1%)
Niasin (vitamin B3)
: 0,54 mg (4%)
Asam pantotenik (vitamin B5)
: 0,300 mg (6%)
Vitamin B6
: 0,054 mg (4%)
Volat (vitamin B9)
: 26 g (6%)
Vitamin C
: 3.3 mg (6%)
Kalsium
: 14 mg (1%)
Besi
: 2.43 mg (19%)
Magnesium
: 32 mg (9%)
Pospor
: 113 mg (16%)
Kalium
: 356 mg (8%)
4.
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Seng
: 1.1 mg (11%)
2.7.3 Air (H2O)
1.
Merupakan cairan yang tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau
2.
Merupakan elektrolit lemah dan dapat terionisasi menjadi H3O+ dan OH-
3.
Berat Molekul
: 18,016 gr/mol
4.
Densitas
: 1 gr/ml
5.
Titik Nyala
: 0 0C
6.
Viskositas
: 0,01002 cp
7.
Panas Spesifik
: 1 kal/gr
8.
Tekanan Uap
: 760 mmHg
9.
Tegangan Permukaan
: 73 dyne/cm
10. Panas Laten
: 80 kal/gr
11. Indeks Bias
: 1,333
12. Mempunyai kemampuan katalitik tertentu, terutama pada oksidasi logam
(Sumber : Orthmer, 1987)
2.7.4 Metanol ( CH3OH )
1.
Warna
: tidak berwarna dalam cairan
2.
Densitas
: 0,7918 gr
PEMBUATAN BIODIESEL DARI MINYAK
KELAPA DENGAN KAPASITAS 80.000
TON/TAHUN
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
Oleh:
JOHN SARIABDI PURBA
NIM : 030405046
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2008
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
LEMBAR PENGESAHAN
PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN BIODIESEL DARI
MINYAK KELAPA DENGAN KAPASITAS 80.000 TON/TAHUN
Oleh :
JOHN SARIABDI PURBA
NIM : 030405046
Telah Diujikan Pada Tanggal 14 Juni 2008
Telah Diperiksa/Diketahui
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Dr.Ir. Rosdanelli H., MT
Ir. Renita Manurung, MT
NIP. 132 096 129
NIP 132 163 646
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Dosen Penguji III
Dr.Ir. Rosdanelli H., MT
Rondang Tambun, ST.MT Ir. Netty Herlina,MT
NIP. 132 096 129
NIP. 132 282 133
NIP. 132 243 746
Telah Diketahui
Koordinator Tugas Akhir
Dr. Ir. Irvan, M.Si
NIP. 132 126 842
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2008
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
KATA PENGANTAR
Segala puji, hormat dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, yang selalu
setia memberikan berkatNya dan kekuatan kepada penulis sehingga penulis dapat
menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Biodiesel dari Minyak Kelapa dengan Kapasitas 80.000 Ton/Tahun.”
Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi salah satu syarat mengikuti ujian
sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara.
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan moral, material, dan spiritual.
2. Ibu Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan, MT., selaku dosen pembimbing I dan dosen
penguji I yang telah membimbing dan memberikan masukan serta arahan kepada
penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku dosen pembimbing II yang telah
memberikan masukan dan bimbingan pada penulis selama menyelesaikan tugas
akhir ini.
4. Bapak Rondang Tambun, ST, MT selaku dosen penguji II yang telah
memberikan masukan dan saran pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir
ini.
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
5. Ibu Ir. Netty Herlina, MT selaku dosen penguji III yang telah memberikan
masukan dan saran pada penulis selama menyelesaikan tugas akhir ini.
6. Bapak Dr. Ir. Irvan, MSi, sebagai Koordinator Tugas Akhir.
7. Abdi atas kerjasamanya sebagai partner dalam penulisan tugas akhir ini.
8. Teman-teman angkatan 2002 dan 2003 yang telah memberikan masukan,
dukungan, dan semangat kepada penulis
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis menyadari masih banyak
terdapat kekurangan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik
dari pembaca yang bersifat konstruktif demi kesempurnaan penulisan ini. Akhir kata,
semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih.
Medan, 26 Juni 2008
Penulis
John Sariabdi Purba
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
INTISARI
Indonesia adalah salah satu negara penghasil minyak bumi. Karena
terbatasnya jumlah kilang yang dimiliki untuk memproduksi bahan bakar minyak
(BBM), Indonesia harus mengimpor BBM untuk mencukupi kebutuhan domestik
yang meningkat dari tahun ke tahun, baik untuk kebutuhan transportasi, industri,
pembangkit listrik dan sebagainya. Konsumsi solar nasional untuk transportasi saat
ini 12,5 juta kiloliter sampai 13 juta kiloliter per tahun. Bila sekitar 1,5 persen dari
setengah konsumsi solar tersebut diganti menjadi biodiesel, maka sekitar 90.000
kiloliter solar atau sekitar 80.000 ton/tahun yang bisa dihemat setiap tahun.
Biodiesel yang diproduksi 80.000 ton/tahun dengan 330 hari kerja dalam 1
tahun. Lokasi pabrik direncanakan di KIM II Medan dengan luas area 20.000 m2,
tenaga kerja yang dibutuhkan 175 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan
Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur utama dengan struktur organisasi
garis.
Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa
adalah sebagai berikut :
•
Modal investasi
: Rp 695.551.844.995,-
•
Biaya produksi
: Rp 679.723.261.333,-
•
Hasil penjualan
: Rp 1.074.773.396.733,-
•
Laba bersih
: Rp 395.050.135.400,-
•
Profit Margin
: 37 %
•
Break Even Point
: 39 %
•
Return on Investment
: 39,76016982 %
•
Return on Network
: 66,26695 %
•
Pay out Time
: 2,5151 tahun
•
Internal Rate of Return
: 34,31 %,
Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pra Rancangan
Pabrik Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa di Kawasan Industri Medan (KIM)
layak didirikan.
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ......................................................................................... i
INTISARI............................................................................................................ iii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... ix
BAB I : PENDAHULUAN .................................................................................. I-1
1.1 Latar Belakang ....................................................................................... I-1
1.2 Perumusan Masalah................................................................................ I-3
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ................................................................. I-3
1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ............................................................... I-4
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ II-1
2.1 Biodiesel ................................................................................................ II-1
2.2 Produksi Biodiesel ................................................................................. II-2
2.3 Proses Produksi Biodiesel ...................................................................... II-3
2.4 Transesterifikasi ..................................................................................... II-4
2.4.1 Proses Transesterifikasi Katalis Asam............................................ II-4
2.4.2 Proses Transesterifikasi Katalis Basa ............................................. II-5
2.4.3 Proses Transesterifikasi Co-Solvent dan Tanpa Katalis (Alkohol
Super Kritis) ................................................................................. II-5
2.5 Sifat-Sifat Biodiesel ............................................................................... II-6
2.5.1 Viskositas ...................................................................................... II-6
2.5.2 Angka Setana ................................................................................ II-6
2.5.3. Panas Pembakaran ........................................................................ II-7
2.5.4. Flash Point (Titik Nyala) .............................................................. II-7
2.5.5 Cloud Point (Titik Asap) ............................................................... II-7
2.5.6 Pour Point (Titik Tuang) ............................................................... II-8
2.6 Bahan Baku Kelapa Pembuatan Biodiesel .............................................. II-8
2.6.1 Kelapa ........................................................................................... II-8
2.6.2 Minyak Kelapa .............................................................................. II-9
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.6.3 Kegunaan Minyak Kelapa ............................................................ II-10
2.6.4 Keuntungan Minyak Kelapa Sebagai Biodiesel ............................ II-10
2.7 Sifat-Sifat Bahan .................................................................................. II-11
2.7.1 Metil Ester (Biodiesel .................................................................. II-11
2.7.2 Minyak Kelapa (100 Gram) ......................................................... II-12
2.7.3. Air (H2O).................................................................................... II-13
2.7.4 Metanol (CH3OH) ....................................................................... II-13
2.7.5 Gliserol........................................................................................ II-14
2.7.6 Natrium Metoksida ...................................................................... II-15
2.8 Deskripsi Proses ................................................................................... II-15
2.8.1 Tahap Persiapan .......................................................................... II-15
2.8.2 Tahap Esterifikasi ........................................................................ II-15
2.8.3 Tahap Pemisahan Metil Ester....................................................... II-16
2.8.4 Tahap Pencucian Metil Ester ....................................................... II-17
2.8.5 Tahap Pemurnian Metil Ester....................................................... II-17
BAB III : NERACA MASSA ............................................................................ III-1
BAB IV : NERACA ENERGI ........................................................................... IV-1
BAB V : SPESIFIKASI PERALATAN ............................................................. V-1
BAB VI : INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ....................... VI-1
6.1 Instrumentasi........................................................................................ VI-1
6.1.1 Tujuan Pengendalian ................................................................... VI-3
6.1.2 Jenis-Jenis Pengendalian dan Alat Pengendali ............................. VI-3
6.1.3 Variabel-Variabel Proses dalam Sistem Pengendalian ................ VI-10
6.1.4 Syarat Perancagnan Pengendalian .............................................. VI-10
6.1.5 Instrumentasi Yang Digunakan Pada Pembuatan Biodiesel ........ VI-12
6.2 Keselamatan Kerja Pabrik .................................................................. VI-17
BAB VII : UTILITAS...................................................................................... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ..................................................................... VII-1
7.2 Kebutuhan uap ................................................................................... VII-2
7.2.1 Screening ................................................................................... VII-6
7.2.2 Klarifikasi.................................................................................. VII-6
7.2.3 Filtrasi ....................................................................................... VII-7
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
7.2.4 Demineralisasi ........................................................................... VII-8
7.2.5 Deaerator ................................................................................... VII-11
7.3 Kebutuhan Bahan Kimia .................................................................... VII-11
7.4 Kebutuhan Listrik............................................................................... VII-12
7.5 Kebutuhan Bahan Bakar ..................................................................... VII-12
7.6 Unit Pengolahan Limbah .................................................................... VI-13
7.6.1 Bak Penampungan ..................................................................... VII-15
7.6.2 Bak Equalisasi ........................................................................... VII-16
7.6.3 Pengolahan Limbah dengan Sistem Activated Sludge (Lumpur
Aktif)......................................................................................... VII-16
7.6.4 Tangki Sedimentasi ................................................................... VII-19
7.7 Spesifikasi Peralatan Utilitas .............................................................. VII-20
BAB VIII : LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ...................................... VIII-1
8.1 Lokasi Pabrik ..................................................................................... VIII-1
8.2 Tata Letak Pabrik ............................................................................... VIII-6
8.3 Perincian Luas Tanah ......................................................................... VIII-7
BAB IX : ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN .................... IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ........................................................................ IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ............................................................ IX-2
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional ................................................... IX-2
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf .............................................. IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional dan Staf...................................... IX-3
9.2 Manajemen Perusahaan ...................................................................... IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha .............................................................. IX-4
9.4 Uraian Tugas, Wewenang dan Tanggung Jawab ................................. IX-6
9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) .................................... IX-6
9.4.2 Dewan Komisaris ...................................................................... IX-6
9.4.3 Direktur ..................................................................................... IX-6
9.4.4 Sekretaris ................................................................................... IX-7
9.4.5 Manajer Produksi....................................................................... IX-7
9.4.6 Manajer Teknik ......................................................................... IX-7
9.4.7 Manajer Umum dan Keuangan .................................................. IX-7
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
9.4.8 Manajer Pembelian dan Pemasaran ............................................ IX-8
9.5 Sistem Kerja ....................................................................................... IX-8
9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ......................................... IX-9
9.7 Sistem Penggajian .............................................................................. IX-11
9.8 Fasilitas Tenaga Kerja ........................................................................ IX-12
BAB X : ANALISA EKONOMI ..................................................................... X-1
10.1 Modal Investasi ................................................................................ X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT) / Fixed Capital Investment (FCI) X-1
10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC) ...................................... X-2
10.2 Biaya Produksi Tetap (BPT) / Total Cost (TC) ................................. X-3
10.2.1 Biaya Tetap / Fixed Cost (FC) ................................................. X-4
10.2.2 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC) ............................... X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales) ............................................................ X-5
10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha .............................................................. X-5
10.5 Analisa Aspek Ekonomi ................................................................... X-5
10.5.1 Profit Margin (PM) ................................................................. X-5
10.5.2 Break Even Point (BEP) .......................................................... X-5
10.5.3 Return on Investment (ROI) ..................................................... X-6
10.5.4 Pay Out Time (POT) ................................................................ X-6
10.5.5 Return on Network (RON)........................................................ X-7
10.5.6 Internal Rate of Return (IRR) ................................................... X-7
BAB XI : KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN A : PERHITUNGAN NERACA MASSA
LAMPIRAN B : PERHITUNGAN NERACA PANAS
LAMPIRAN C : PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LAMPIRAN D : PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LAMPIRAN E : PERHITUNGAN ANALISA EKONOMI
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
DAFTAR GAMBAR
Gambar 6.1 Diagram Balok Sistem Pengendalian Feedback............................... VI-4
Gambar 6.1 Sebuah Loop Pengendalian ............................................................. VI-5
Gambar 6.3 Suatu Proses Terkendali.................................................................. VI-5
Gambar 6.4 Instrumentasi Pada Tangki ............................................................ VI-12
Gambar 6.5 Instrumentasi Pada Pompa ............................................................ VI-13
Gambar 6.6 Instrumentasi Pada Mixer ............................................................. VI-13
Gambar 6.7 Instrumentasi Pada Reaktor .......................................................... VI-14
Gambar 6.8 Instrumentasi Pada Cooler dan Heater .......................................... VI-14
Gambar 6.9 Instrumentasi Pada Separator ........................................................ VI-15
Gambar 6.10 Instrumentasi Pada Flash Drum .................................................. VI-15
Gambar 6.11 Instrumentasi Pada Tangki Washing ........................................... VI-16
Gambar 6.12 Instrumentasi Pada Evaporator.................................................... VI-16
Gambar 6.13 Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik ............................................. VI-17
Gambar 9.1 Bagan Struktur Organisasi Perusahaan Pabrik – Pabrik
Pembuatan Biodiesel dari Minyak Kelapa..................................... IX-13
Gambar LC.1 Tangki Berpengaduk .................................................................. LC-7
Gambar LC.2 Pengaduk dalam Mixer .............................................................. LC-9
Gambar LC.3 Tangki Berpengaduk .................................................................. LC-48
Gambar LC.4 Pengaduk dalam Mixer .............................................................. LC-49
Gambar LC.5 Dekanter 1 ................................................................................. LC-51
Gambar LC.6 Tangki Berpengaduk .................................................................. LC-54
Gambar LC.7 Pengaduk dalam Mixer .............................................................. LC-56
Gambar LC.8 Dekanter 2 ................................................................................. LC-57
Gambar LD.1 Sketsa Sebagian Bar Screen....................................................... LD-1
Gambar LD.2 Sketsa Perancagnan Pengaduk ................................................... LD-8
Gambar LD.3 Siklus Unit Pendinginan ............................................................ LD-46
Gambar LE.1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan
Tangki Pelarutan......................................................................... LE-5
Gambar LE.2 Grafik Break Even Point Pra Rancangan Pabrik Pembuatan
Biodiesel dari Minyak Kelapa ..................................................... LE-22
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Produksi Minyak Kelapa Mentah di Indonesia.................................... I-3
Tabel 2.1 Negara-Negara Eropa yang Telah Memproduks i Biodiesel ................. II-2
Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa ............................................ II-10
Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Mixer (M-110) .................................................... III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Pada Reaktor (R-210) .................................................. III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa Pada Separator (S-212) ................................................ III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa Pada Heater (E-216) .................................................... III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Flash Drum (V-310) ........................................... III-2
Tabel 3.6 Neraca Massa Pada Cooler 1 (E-230) ................................................. III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa Pada Kondensor (E-312).............................................. III-3
Tabel 3.8 Neraca Massa Pada Cooler 2 (E-314) ................................................. III-3
Tabel 3.9 Neraca Massa Pada Washing Tank 1 (E-316)...................................... III-4
Tabel 3.10 Neraca massa Pada Dekanter 1 (H-410)............................................ III-4
Tabel 3.11 Neraca Massa Pada Washing Tank 2 (E-314).................................... III-4
Tabel 3.12 Neraca Massa Pada Dekanter 2 (H-510) ........................................... III-5
Tabel 3.13 Neraca Massa Pada Evaporator (V-610) ........................................... III-5
Tabel 3.14 Neraca Massa Pada Cooler 3 (E-612) ............................................... III-5
Tabel 4.1 Neraca Panas Pada Reaktor (R-210) ................................................... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Panas Pada Heater (E-216) ..................................................... IV-2
Tabel 4.3 Neraca Panas Pada Cooler 1 (E-230) .................................................. IV-2
Tabel 4.4 Neraca Panas Pada Kondensor (E-312)............................................... IV-2
Tabel 4.5 Neraca Panas Pada Cooler 2 (E-314) .................................................. IV-3
Tabel 4.6 Neraca Panas Pada Evaporator (V-610) .............................................. IV-3
Tabel 4.7 Neraca Panas Pada Cooler 3 (E-612) .................................................. IV-4
Tabel 6.1 Jenis Variabel Pengukuran dan Controller yang Digunakan ............... VI-9
Tabel 6.2 Penggunaan Instrumentasi Pada Pra Rancanngan Pabrik Biodiesel ... VI-11
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap Sebagai Media Pemanas .......................................... VII-1
Tabel 7.2 Kebutuhan Air Pendingin Pada Alat ................................................. VII-2
Tabel 7.3 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan ...................................... VII-4
Tabel 7.4 Sifat Fiska Air Bawah Tanah di KIM II Medan ................................ VII-4
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Tabel 7.5 Kandungan Bahan Kimia Air Bawah Tanah di KIM II Medan .......... VII-5
Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik ............................................................. VIII-7
Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift............................................................ IX-9
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ............................................... IX-10
Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan .................................................................. IX-11
Tabel LA.1 Data Bilangan Antoine .................................................................. LA-7
Tabel LA.2 Komposisi % Mol ......................................................................... LA-8
Tabel LA.3 Perhitungan di Flash Drum ........................................................... LA-8
Tabel LB.1 Nilai Gugus Pada Perhitungan Cp dengan Metode Chueh dan
Swanson ........................................................................................ LB-1
Tabel LB.2 Nilai Elemen Atom Pada Perhitungan Cp dengan Metode Hurst
and Harrison .................................................................................. LB-2
Tabel LB.3 Nilai Gugus Pada Perhitungan Hof dengan Metode Joback .......... LB-2
Tabel LB.4 Energi Ikatan Reaktan Pada Perhitungan Hof ............................... LB-3
Tabel LC.1 Komposisi Bahan Yang Masuk ke Mixer ...................................... LC-7
Tabel LC.2 Komposisi Umpan Masuk R-210 ................................................... LC-10
Tabel LC.3 Komposisi Bahan Dalam Separator 1 (S-212)................................ LC-14
Tabel LC.4 Komposisi Bahan Yang Masuk ke Tangki Washing ...................... LC-47
Tabel LC.5 Komposisi Umpan Masuk ke Dekanter 1 (H-420) ......................... LC-51
Tabel LC.6 Komposisi Bahan Yang Masuk ke Tangki Washing ....................... LC-54
Tabel LC.7 Komposisi Umpan Masuk Dekanter 2 (H-510) .............................. LC-58
Tabel LE.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ............................. LE-1
Tabel LE.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ................................................... LE-3
Tabel LE.3 Estimasi Harga Peralatan Proses .................................................... LE-6
Tabel LE.4 Perkiraan Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah ........... LE-7
Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi ............................................................. LE-9
Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai .................................................................. LE-12
Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas ...................................................................... LE-14
Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja ................................................................... LE-15
Tabel LE.9 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 2000 ..... LE-16
Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 .. LE-17
Tabel LE.11 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)........................... LE-24
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia adalah salah satu negara penghasil minyak bumi. Karena
terbatasnya jumlah kilang yang dimiliki untuk memproduksi bahan bakar minyak
(BBM), Indonesia harus mengimpor BBM untuk mencukupi kebutuhan domestik
yang meningkat dari tahun ke tahun, baik untuk kebutuhan transportasi, industri,
pembangkit listrik dan sebagainya. Di sisi lain, cadangan minyak bumi yang dimiliki
Indonesia semakin terbatas karena merupakan produk yang tidak dapat diperbaharui.
Usaha-usaha untuk mencari dan mengembangkan sumber bahan bakar
alternatif terus dilakukan. Salah satunya adalah biodiesel sebagai alternatif bahan
bakar untuk mesin diesel. Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari
campuran mono-alkyl ester dari rantai panjang asam lemak yang dipakai sebagai
alternatif bagi bahan bakar mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti
minyak sayur atau minyak hewan. Biodiesel merupakan kandidat yang paling dekat
untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama
dunia, karena biodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan
diesel petroleum di mesin sekarang ini. (Wikipedia, 18 April 2007)
Ada beberapa keuntungan penggunaan biodiesel, yaitu penggunaannya pada
mesin diesel dapat mengurangi hidrokarbon yang tak terbakar, karbon monoksida,
dan partikulat kasar seperti karbon dan debu. Biodiesel dapat juga memperpanjang
umur mesin karena lebih berpelumas dibanding petrodiesel dengan relatif tidak
mempengaruhi konsumsi bahan bakar, auto ignition, daya keluaran dan torsi mesin.
Penggunaan biodiesel juga akan menggantikan bau dari asap knalpot pertrodiesel
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
dengan bau popcorn atau kentang goreng dan tidak menyebabkan iritasi pada mata.
Keunggulan lainnya adalah tidak beracun (garam meja 10 kali lebih beracun daripada
biodiesel), bebas timbal dan benzen karsinogenik selain biodegradable. Larutan
encer biodiesel terdegradasi 95% setelah 28 hari sedangkan solar hanya mampu 40%
(uji yang dilakukan oleh Universitas Idaho). Pada lingkungan aquatik biodiesel
mampu terdegradasi antara 85,5% sampai 88,5% sama seperti gula atau dextrose,
sedangkan solar hanya mampu 26,24%. Selain aman dibawa dan disimpan seperti
petrodiesel, biodiesel dapat digunakan secara murni atau dicampur dengan
petrodiesel dalam berbagai rasio. Semakin besar komposisi biodiesel pada campuran
dengan petrodiesel, semakin berkurang pula emisi gas buang yang dihasilkan.
(Saputera, 19 April 2007)
Sebagai negara penghasil minyak nabati terbesar di dunia, Indonesia
memiliki peluang sangat besar untuk mengembangkan biodiesel. Salah satunya
adalah minyak kopra yang jumlahnya cukup besar yang juga merupakan tanaman
khas daerah tropis Indonesia. Minyak kelapa ini merupakan pontensi bahan baku
yang besar untuk tujuan pengembangan BBM alternatif atau biodiesel. Di Indonesia
sendiri belum ada pabrik pembuatan biodiesel yang menggunakan minyak kelapa
sebagai bahan baku. (Bode, 6 Agustus 2007).
Konsumsi solar nasional untuk transportasi saat ini 12,5 juta kiloliter sampai
13 juta kiloliter per tahun. Bila setengahnya beralih ke biodiesel, berarti sekitar 2,5
persen dari 6 juta kiloliter atau sekitar 150000 kiloliter solar atau sekitar
80000ton/tahun yang bisa dihemat setiap tahun. (www.bendi21.com, 04 Oktober
2007).
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Harga biodiesel lebih tinggi dari bahan bakar diesel. Saat ini, terdapat tujuh
produser biodiesel di Amerika Serikat. Biodiesel murni (100%) terjual dengan harga
$1.50 sampai $2.00 per galon sebelum dikenakan pajak. Pajak bahan bakar akan
bertambah $0.5 per galon. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007)
Tabel 1.1 Produksi Minyak Kelapa Mentah di Indonesia
No
Tahun
Produksi (liter)
1
2002
2.053.105
2
2004
135.323.752
3
2006
268.594.399
4
2008
401.865.046
(Sumber : Badan Pusat Statistik, 2006)
1.2 Perumusan Masalah
Semakin menipisnya persediaan minyak bumi di Indonesia menjadi pemicu
untuk mencari sumber alternatif BBM dimana bahan bakunya dapat diperbaharui.
Pembuatan biodiesel yang dikonversi dari minyak kelapa dengan memanfaatkan
katalis pada proses esterifikasi dapat membantu mengatasi masalah tersebut. Oleh
karena itu, perlu ditelaah pra rancangan pabrik pembuatan biodiesel dari minyak
kelapa.
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik
Tujuan Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel dari minyak kelapa ini
adalah untuk menerapkan disiplin ilmu Teknik Kimia, khususnya di bidang rancang,
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
proses, dan operasi teknik kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan
pra-rancangan pendirian pabrik ini. Tujuan lain adalah untuk menghasilkan bahan
bakar alternatif ramah lingkungan dan tidak beracun, sehingga akan menghemat
penggunaan bahan bakar diesel dari minyak bumi.
1.4
Manfaat Pra Rancangan Pabrik
Berdasarkan tujuan yang telah diuraikan di atas, maka manfaat yang
diperoleh dari Pabrik Biodiesel dari minyak kelapa ini adalah tersedianya informasi
mengenai Pabrik Biodiesel dari minyak kelapa sehingga dapat dijadikan referensi
untuk pendirian suatu pabrik biodiesel. Di samping itu, juga untuk memberikan nilai
ekonomis pada bahan baku agar menjadi produk yang lebih bermanfaat.
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Biodiesel
Biodiesel adalah bahan bakar terbarukan, biodegradable, dan tidak beracun.
Biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip dengan diesel (solar) dari minyak
bumi, dan dapat menggantikan diesel dalam banyak kasus. Akan tetapi, biodiesel
lebih sering digunakan sebagai penambah untuk diesel petroleum, yaitu
meningkatkan bahan bakar diesel petrol murni ultra rendah belerang yang rendah
pelumas (Wikipedia, 18 April 2007).
Biodiesel merupakan kandidat paling dekat untuk menggantikan bahan bakar
fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia karena biodiesel merupakan
bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di mesin sekarang ini
dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini.
Biodiesel juga merupakan bahan bakar mesin diesel yang berasal dari minyak
yang bisa diperbarui yaitu minyak nabati atau hewani dan dapat bekerja pada mesin
diesel konvensional tanpa perlu ada modifikasi ataupun penambahan converter kit.
Semua jenis minyak nabati dapat digunakan untuk membuat biodiesel. Lemak
hewani pun dapat digunakan sebagai bahan baku produksi biodiesel. Seperti halnya
dengan mesin-mesin bakar umumnya, mesin diesel dengan bahan bakar petrodiesel
(solar) memberikan emisi yang cukup besar, terutama karbon dan sulfur. Bahan
bakar dari minyak nabati atau hewani ini diproses dengan cara mengubah minyak
tumbuhan lemak binatang atau minyak goreng bekas, menjadi bioediesel yang
disebut dengan transesterifikasi. (Wikipedia, 18 April 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.2 Produksi Biodiesel
Beberapa negara di Eropa sekarang ini telah banyak menggunakan biodiesel.
Negara –negara di Eropa yang telah memproduksi biodiesel dari tahun 2004 sampai
perkiraan pertengahan tahun 2006 dapat dilihat dari tabel berikut ini.
Tabel 2.1 Negara-negara Eropa yang telah memproduksi biodiesel.
Negara
Produksi biodiesel tahun
Perkiraan produksi biodiesel
2004, (ton)
sampai pertengahan 2006, (ton)
Jerman
1.035.000
1.900.000-2.100.000
Prancis
348.000
600.000-800.000
Italia
320.000
500.000-550.000
Inggris
-
250.000
Austria
57.000
150.000
Polandia
-
100.000-120.000
Spanyol
13.000
70.000-80.000
Slovakia
15.000
70.000-80.000
Republik Ceko
60.000
60.000-70.000
Denmark
70.000
30.000-40.000
Swedia
1.000
8.000-10.000
Irlandia
-
5.000
(Sumber : Hendartomo, 6 Agustus 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.3 Proses Produksi Biodiesel
Secara kimia biodiesel (metil ester atau etil ester) dapat dihasilkan dengan
proses transesterifikasi, yaitu dengan mengambil molekul trigliserida atau asam
lemak kompleks, menetralisir asam lemak bebas, mengeluarkan gliserin dan
membuat alkohol ester. Dalam proses ini minyak direaksikan dengan alkohol dengan
bantuan katalisator. Alkohol yang banyak digunakan adalah methanol karena murah
dan mudah didapat. Katalisatornya dapat sebuah basa atau asam. Yang umum
digunakan ialah basa, yaitu NaOH atau KOH. (www.pikiranrakyat.com, 6 Juli 2007)
Campuran ini didiamkan sehingga terbentuk dua lapisan, yaitu lapisan bawah
yang disebut dengan gliserin dan lapisan atas yang disebut dengan metil ester. Metil
ester ini kemudian dicuci dan disaring untuk menjadi biodiesel yang siap digunakan.
Proses tersebut dilakukan dengan komposisi minyak tumbuh-tumbuhan sebesar 87%,
katalis (laurutan natrium metoksida 30%) 1%, alkohol 12%, yang akan menghasilkan
biodiesel 86%, alkohol 4%, gliserin 9%, dan fertilizer 1%. Dari komposisi ini,
didapatkan perbandingan minyak dan alkohol sebesar 1 : 7,3 dan perbandingan
alkohol dengan katalis (larutan natrium metoksida) sebesar 12,18 : 1. Biodiesel
disebut metil ester jika alkohol yang digunakan adalah methanol, sedangkan jika
alkohol yang digunakan adalah etanol, maka biodieselnya disebut etil ester. Produk
samping dari proses ini yaitu gliserin yang merupakan bahan dasar dari 1600 macam
produk antara lain sabun. (Saputera, 19 April 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.4 Transesterifikasi
Proses transesterikasi yang mengkonversi minyak tumbuhan menjadi
biodiesel ditunjukkan pada reaksi dibawah ini :
H2COOR
H2COH
katalis
HCOOR
+ 3 CH3OH
3 RCOOCH3 +
H2COOR
Trigliserida
HCOH
H2COH
Metanol
Metil Ester
Gliserol
Grup “R” merupakan asam lemak yang biasanya memiliki panjang rantai
karbon 12 sampai 22. Molekul minyak tumbuhan direduksi sampai sepertiga dari
ukuran awalnya, sehingga viskositasnya semakin rendah dan semakin mirip dengan
bahan bakar diesel. Bahan bakar hasil proses ini mirip dengan bahan bakar diesel
dalam mesin. Reaksi ini menghasilkan tiga molekul dari bahan bakar ester dari salah
satu molekul dari minyak tumbuhan. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007)
2.4.1 Proses Transesterifikasi Katalis Asam
Proses ini merupakan proses pendahuluan menggunakan katalis asam untuk
menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2%. Asam sulfat (sulfuric acid)
0,5 % berat dan alkohol (umumnya metanol) dengan molar rasio antara alkohol dan
bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang lebih baik.
Proses ini dilakukan pada rentang temperatur 40-50oC. Proses ini dilakukan di dalam
wadah berpengaduk magnetic dengan kecepatan konstan.
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.4.2 Proses Transesterifikasi Katalis Basa
Proses transesterifikasi ini dilakukan setelah transesterifikasi terhadap produk
tahap pertama (transesterifikasi katalis asam). Proses ini menggunakan katalis basa.
Natrium hidroksida 0,5% berat dan alkohol (umumnya metanol) dengan rasio molar
antara alkohol dan produk tahap pertama sebesar 9:1 digunakan dalam proses
transesterifikasi ini. Proses transesterifikasi ini dilakukan pada temperature 40-50oC
dalam wadah berpengaduk magnetik dan kecepatan konstan.
Keberadaan pengaduk penting untuk memastikan terjadinya reaksi di seluruh
bagian reaktor. Produk esterifikasi katalis basa ini akan berupa metil ester di bagian
atas dan gliserol di bagian bawah (akibat perbedaan densitas). Setelah dipisahkan
dari gliserol, metil ester tersebut selanjutnya di cuci dengan air distilat panas (10
vol%). Karena memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan metil ester, air
pencuci ini juga akan terpisahkan dari metil ester dan menempati bagian bawah
reaktor. Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai
bahan bakar mesin diesel.
2.4.3 Proses Transesterifikasi Co-Solvent dan Tanpa Katalis (Alkohol Super
Kritis)
Proses transesterifikasi ini dilakukan dengan menggunakan metanol
superkritik dan co-solvent CO2. Tidak adanya katalis pada proses ini memberikan
keuntungan tidak diperlukannya proses purifikasi metil ester terhadap katalis yang
biasanya terikut pada produk proses transesterifikasi konvensional menggunakan
katalis asam/basa. Penambahan co-solvent CO2 berfungsi untuk menurunkan tekanan
dan temperatur operasi proses transesterifikasi. Hal ini berkorelasi langsung pada
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
lebih rendahnya energi yang diperlukan dalam proses transesterifikasi menggunakan
metanol superkritik. Meskipun demikian, temperatur yang telibat dalam proses ini
masih cukup tinggi, yaitu sekitar 2800C.
2.5 Sifat-Sifat Biodiesel
2.5.1 Viskositas
Viskositas bahan bakar adalah penting karena mempengaruhi atomisasi bahan
bakar yang diinjeksikan ke dalam ruang pembakaran mesin. Tetesan bahan bakar
diharapkan melengkapi suatu pembakaran. Bahan bakar dengan viskositas yang
tinggi, seperti minyak tumbuhan, akan menghasilkan tetesan bahan bakar yang lebih
besar dalam ruang mesin pembakaran dimana bahan bakar ini tidak akan terbakar
sama besih dengan bahan bakar yang menghasilkan tetesan yang lebih kecil.
Biodiesel memiliki viskositas yang lebih mirip dengan bahan bakar diesel
daripada minyak tumbuhan. Hal ini membantu menghasilkan tetesan-tetesan yang
lebih kecil, yang terbakar lebih bersih. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007). Viskositas
biodiesel sama dengan viskositas dari petrodiesel yaitu 35-45 cp pada 1000F.
(Hendartomo, 6 Agustus 2007)
2.5.2 Angka Setana (Cetane Number)
Angka setana berhubungan dengan volatilitas dari bahan bakar, dimana bahan
bakar yang lebih volatil memiliki angka setana yang lebih tinggi. Bahan bakar
dengan angka setana yang tinggi juga berakibat pada pembakaran yang tidak
sempurna dan asap. (www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007). Angka setana dalam
biodiesel yaitu 46-70. (www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.5.3 Panas Pembakaran
Bahan bakar dengan panas pembakaran yang tinggi akan menghasilkan
tenaga yang lebih besar daripada bahan bakar dengan energi yang lebih rendah.
Akibatnya, mesin yang menggunakan bahan bakar berenergi rendah akan
membutuhkan bahan bakar lebih untuk menghasilkan tenaga yang sama seperti
bahan bakar diesel. Biodiesel membutuhkan sekitar 1,1 galon bahan bakar untuk
melakukan kerja yang sama dengan satu galon dari bahan bakar diesel.
(www.ag.ndsu.edu, 19 April 2007)
2.5.4 Flash Point (Titik Nyala)
Flash point atau titik nyala adalah suhu terendah dimana bahan bakar dalam
campurannya dengan udara akan menyala. Titik nyala yang terlampau tinggi dapat
menyebabkan keterlambatan penyalaan, sementara apabila titik nyala terlampau
rendah akan menyebabkan timbulnya detonasi yaitu ledakan-ledakan kecil yang
terjadi sebelum bahan bakar masuk ruang bakar. Hal ini juga meningkatkan resiko
bahaya pada saat penyimpanan. (Hendartomo, 6 Agustus 2007). Flash point yang
terdapat
dalam
biodiesel
secara
umum
yaitu
1300C
(www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007).
2.5.5 Cloud Point (Titik Asap)
Cloud point atau titik asap adalah suhu dimana suatu bahan bakar akan menghasilkan
asap tipis yang kebiru-biruan pada suatu pemanasan. (Ketaren, 1986). Cloud point
untuk
biodiesel
pada
umumnya
adalah
-110C-160C.
(www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.5.6 Pour Point (Titik Tuang)
Pour point atau titik tuang adalah suhu terendah dimana bahan bakar dapat
dialirkan. Titik tuang yang terlalu tinggi akan menyebabkan kesulitan pada
pengaliran bahan bakar. (Hendartomo, 6 Agustus 2007). Pour point untuk biodiesel
yaitu berkisar -150C – 130C. (www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007)
2.6 Bahan Baku Kelapa Pembuatan Biodiesel
Pembuatan biodiesel dapat dibuat dari minyak kelapa. Dalam tugas
perancangan pabrik ini, bahan baku yang digunakan adalah minyak kelapa.
2.6.1 Kelapa
Kelapa atau cocos nucifera sudah tumbuh selama 16 juta tahun yang lalu.
Kelapa berasal dari India. Kelapa dapat tumbuh di wilyah tropis, dan lebih banyak
tumbuh di pinggiran pantai. Pohon kelapa biasanya tumbuh di tanah berpasir dengan
tingkat salinitas yang tinggi, lebih banyak tumbuh di wilayan cukup sinar matahari
dan dengan curah hujan yang teratur 750-2000 mm/tahun. Kelembapan yang
dibutuhkan kelapa untuk tumbuh yaitu 70-80%. Pada pertumbuhan optimum itulah
sehingga kelapa jarang tumbuh di daerah dengan humiditas yang rendah, temperature
juga sangat mempengaruhi pertumbuhannya, yaitu sekitar 24oC, sangat susah tumbuh
di daerah iklim kering, kalaupun bisa tumbuh kemungkinan tidak berbuah
(Wikipedia, 6 Agustus 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.6.2 Minyak Kelapa
Minyak kelapa dan kopra berasal dari buah pohon kelapa yang berasal dari
Asia Tenggara. Minyak kelapa telah digunakan selama ribuan tahun sebagai minyak
masak, dan makanan diet bagi orang-orang yang tinggal di daerah tropis.
Kopra adalah daging bagian dalam dari kelapa. Kopra merupakan minyak
yang kaya pulp dengan rasa kacang yang manis dan ringan. Kopra pada dasarnya
digunakan sebagai sumber minyak kelapa. Kopra berkualitas tinggi mengandung
sekitar 65% sampai 72% minyak, dan minyak yang diperoleh dari kopra disebut
crude coconut oil (minyak kelapa mentah). Minyak kelapa mentah diproses dari
kopra dengan expeller press dan ekstrasi pelarut. Minyak kelapa tidak disarankan
untuk dikonsumsi sampai minyak kelapa tersebut melewati proses refining, yang
terdiri dari neutralizing, bleaching, dan deodorizing pada suhu tinggi dan tekanan
vakum. Minyak kelapa sisa yang diperoleh sebagai hasil samping digunakan untuk
umpan bahan baku.
Minyak kelapa tingkat premium yang juga dikenal dengan minyak kelapa
murni adalah minyak yang diperoleh dari pressing pertama tanpa penambahan bahan
kimia apapun. Minyak kelapa murni ini (virgin coconut oil) atau minyak kelapa
tingkat premium lebih mahal dari minyak kelapa mentah atau minyak kelapa yang
sudah melewati proses refining karena penghasilnya hanya menggunakan bahan baku
pilihan dan terdapat yield produksi yang lebih rendah yang disebabkan karena hanya
dilakukan satu kali pressing. (Wikipedia, 19 April 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa
Komponen Kimia
Jumlah, %
Asam Kaprilat
8,0
Asam Kaprat
7,0
Asam Laurat
48,0
Asam Miristat
17,5
Asam Palmitat
8,8
(Sumber : Hendartomo, 6 Agustus 2007)
2.6.3 Kegunaan Minyak Kelapa
Minyak kelapa dapat dicampur dengan diesel, langsung dalam mesin tersebut
atau diubah dahulu menjadi biodiesel. Karena densitas spesifik yang lebih tinggi dan
kandungan energi yang lebih rendah, konsumsi bahan bakar spesifik menggunakan
minyak kelapa secara umum lebih tinggi 8%.
Banyak studi yang melibatkan penggunaan minyak tumbuhan seperti minyak
kelapa dilakukan di awal tahun 1980. Percobaan mesin jangka pendek menunjukkan
bahwa minyak tumbuhan dapat langsung digunakan sebagai bahan bakar atau dalam
campuran dengan diesel. Penelitian mesin jangka panjang menunjukkan bahwa
kemampuan mesin untuk bekerja dipertanyakan ketika campuran bahan bakar
mengandung lebih dari 20% minyak tumbuhan. (Wikipedia, 19 April 2007)
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.6.4 Keuntungan Minyak Kelapa Sebagai Biodiesel
Produksi kelapa dunia dalam kopra telah meningkat menjadi sepuluh juta ton
per tahun. Dari produksi ini, antara satu sampai dua juta ton telah dipasarkan di
dunia. Fluktuasi harga minyak kelapa sempat berlangsung signifikan, yaitu antara 0,3
sampai 0,7 US$/liter. Pasar ekspror umumnya terdiri dari proses-proses industri yang
dapat menggunakan minyak tumbuhan lainnya jika harga kelapa dunia tinggi.
Penggunaan minyak kelapa secara luas untuk menggantikan bahan bakar diesel
memiliki potensi nilai lingkungan, yaitu berkurangnya emisi gas-gas beracun jika
dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar diesel. (Wikipedia, 19 April 2007)
2.7 Sifat-Sifat Bahan
2.7.1 Metil Ester (Biodiesel)
(Sumber : www.thegoodscentscompany.com, 7 Agustus 2007)
1.
Berwujud cairan jernih tidak berwarna
2.
Berat molekul
: 214,344 gr/mol
3.
Spesifik gravitasi
: 0,87 – 0,89 (25oC)
4.
Titik leleh
: 4,5oC (760 mm)
5.
Titik didih
: 148oC (18 mm)
261,5oC (760 mm)
6.
Nilai asam
: 1 max KOH/g
7.
Flash point
: 130oC
8.
Angka Setana
: 46 – 70
9.
Titik Asap
: -11 – 16oC
10. Titik Tuang
: -15 – 13oC
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
2.7.2 Minyak Kelapa (100 gram) (Sumber :Wikipedia, 06 Agustus 2007)
1.
Kandungan karbohidrat
: 15,23 g
2.
Kandungan gula
: 6.23 g
3.
Densitas
: 0,926 gr/ml
4.
Lemak
: 33,49 g
Jenuh
: 29,70 g
Tidak jenuh tunggal (monounsaturated)
: 1,43 g
Tidak jenuh poli (polyunsaturated)
: 0,37 g
Protein
: 3,3 g
Thiamin (vitamin B1)
: 0,066 mg (5%)
Riboflavin ( vitamin B2)
: 0,02 mg (1%)
Niasin (vitamin B3)
: 0,54 mg (4%)
Asam pantotenik (vitamin B5)
: 0,300 mg (6%)
Vitamin B6
: 0,054 mg (4%)
Volat (vitamin B9)
: 26 g (6%)
Vitamin C
: 3.3 mg (6%)
Kalsium
: 14 mg (1%)
Besi
: 2.43 mg (19%)
Magnesium
: 32 mg (9%)
Pospor
: 113 mg (16%)
Kalium
: 356 mg (8%)
4.
John Sariabdi Purba : Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Kelapa Dengan Kapasitas 80.000
Ton/Tahun, 2008.
USU Repository © 2009
Seng
: 1.1 mg (11%)
2.7.3 Air (H2O)
1.
Merupakan cairan yang tidak berwarna, tidak berasa, tidak berbau
2.
Merupakan elektrolit lemah dan dapat terionisasi menjadi H3O+ dan OH-
3.
Berat Molekul
: 18,016 gr/mol
4.
Densitas
: 1 gr/ml
5.
Titik Nyala
: 0 0C
6.
Viskositas
: 0,01002 cp
7.
Panas Spesifik
: 1 kal/gr
8.
Tekanan Uap
: 760 mmHg
9.
Tegangan Permukaan
: 73 dyne/cm
10. Panas Laten
: 80 kal/gr
11. Indeks Bias
: 1,333
12. Mempunyai kemampuan katalitik tertentu, terutama pada oksidasi logam
(Sumber : Orthmer, 1987)
2.7.4 Metanol ( CH3OH )
1.
Warna
: tidak berwarna dalam cairan
2.
Densitas
: 0,7918 gr