Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biogas dan Pupuk Cair dari Pengolahan Limbah Cair Kelapa Menggunakan Konsep Zero Emisi dengan Kapasitas 60 ton TBS/jam

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN BIOGAS DAN PUPUK CAIR DARI

PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT

MENGGUNAKAN KONSEP ZERO EMISI

DENGAN KAPASITAS 60 TON TBS

/JAM

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana Teknik Kimia

Disusun Oleh :

MICHAEL VINCENT

NIM : 070405027

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan anugerah-Nya penulis diberikan petunjuk dan jalan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Adapun judul tugas akhir ini adalah “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biogas dan Pupuk Cair dari Pengolahan Limbah Cair Kelapa Menggunakan Konsep Zero Emisi dengan Kapasitas 60 ton TBS/jam”

Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Akhir kata kepuasan dan kebahagian penulis dalam menyelesaikan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan membimbing penulis selama mengerjakan skripsi. Penulis menyadari sepenuhnya tanpa dukungan dan bantuan mereka, penulis tidak mungkin dapat menyelesaikan skripsi ini. Perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Dr.Eng. Ir. Irvan, MSi selaku dosen Pembimbing I dan sekaligus Ketua Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Bambang Trisakti, MT selaku dosen pembimbing II.

3. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara

4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT. selaku Koordinator Tugas Akhir

5. Orang Tua yang telah banyak berkorban dan memberikan didikan serta doa untuk penulis.

6. Seluruh staf pengajar dan pengurus administrasi Departemen Teknik Kimia

Universitas Sumatera Utara.

7. Partner penulis Voni Zuliana, terima kasih banyak atas kerja samanya.

8. Sahabat-sahabat penulis : Hermiati, Tomas Y.E.T, Rusli yang telah mendukung dalam penulisan tugas akhir ini.

9. Abang, Kakak, Teman dan Adek stambuk atas setiap informasi, saran dan

10.Dan seluruh pihak yang telah membantu penulis dalam melaksanakan skripsi ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Pada akhirnya demi kesempurnaan skripsi ini penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat konstruktif dari semua pihak. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi semua pihak.

Medan, Mei 2012

Penulis

INTISARI

Palm Oill Mill Effluent (POME) merupakan hasil buangan limbah cair kelapa sawit yang mempunyai kandungan senyawa glukosa, protein dan karbohidrat tinggi dan apabila diolah dengan baik maka dapat menghasilkan biogas dan pupuk cair. Biogas ini selanjutnya akan mengalami proses purifikasi sebelum disintesa menjadi senyawa kimia baru yang secara luas dibutuhkan dalam kehidupan manusia. Selama ini biogas dikenal hanya dimanfaatkan sebagai bahan bakar keperluan rumah tangga khususnya untuk memasak saja, padahal biogas bisa juga dimanfaatkan sebagai sumber energi pembangkit generator listrik. Limbah dari pengolahan biogas ini kemudian dapat dibuat menjadi pupuk cair. Kelebihan dari pupuk cair ini selain dapat mengurangi limbah dari PKS, juga ramah lingkungan.

Pra rancangan pabrik pembuatan biogas menjadi energi listrik ini direncanakan menghasilkan listrik dengan kapasitas 12,3882 MWh/hari dan pupuk cair dengan kapasitas 706.069,0845 kg/hari, beroperasi selama 365 hari dalam satu tahun.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di Perbaungan, Sumatera Utara

dengan luas areal 3.400 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 44 orang dengan

melakukan kerjasama dengan PTPN IV Adolina dalam hal pengolahan limbah. Hasil evaluasi ekonomi Pabrik Pembuatan Biogas menjadi Energi listrik ini

sebagai berikut:

• Total Modal Investasi : Rp 9.284.234.197.286,-

• Total Biaya Produksi : Rp 3.975.910.277.739,-

• Hasil Penjualan : Rp 6.470.010.554.063,-

• Laba Bersih : Rp 1.658.594.183.755,-

• Profit Margin (PM) : 36,62 %

• Break Even Point (BEP) : 61,45 %

• Return on Investment (ROI) : 20,48 %

• Return on Network (RON) : 29,77 %

• Internal Rate of Return (IRR) : 27,21 %

Dari hasil evaluasi ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan biogas dan pupuk cair ini layak untuk didirikan.

DAFTAR ISI

Hal

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR GAMBAR ... xi

DAFTAR LAMPIRAN ... xii BAB I PENDAHULUAN ... I-1 1.1 Latar Belakang ... I-1 1.2 Perumusan Masalah ... I-2 1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ... I-3 1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1 2.1 Pengertian Limbah Cair ... II-1 2.2 Pengertian Pupuk Organik Cair ... II-1 2.3 Pengertian Biogas... II-3 2.4 Sejarah Biogas ... II-4 2.5 Faktor Yang Berpengaruh Pada Proses Anaerobik ... II-5 2.5.1 Temperatur ... II-5 2.5.2 Derajat Keasaman (pH) ... II-6 2.5.3 Ketersediaan Unsur Hara ... II-6 2.5.4 Alkalinitas ... II-7 2.6 Tahapan Metabolisme dalam Degradasi Anarobik ... II-7 2.6.1 Hidrolisis ... II-7 2.6.2 Asidogenesis ... II-7 2.6.3 Asetogenesis ... II-8 2.6.4 Metagenesis ... II-8 2.7 Palm Oill Mill Effluent (POME) ... II-9 2.8 Pengaruh Sistem Recycle Terhadap Proses Pengolahan POME .... II-12

2.9 Deskripsi Proses dan Sifat-sifat Bahan Baku ... II-13 2.9.1 Deskripsi Proses Pra Rancangan Pabrik Pembuatan

Pembuatan Pupuk Cair dari Limbah Cair Kelapa Sawit... II-13 2.9.2 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk... II-14

2.9.2.1 Ferro Klorida (FeCl2) ... II-14

2.9.2.2 Natrium Karbonat (NaHCO3) ... II-14

2.9.2.3 Nikel (II) Klorida (NiCl2) ... II-15

2.9.2.4 Kobalt (II) Klorida (CoCl2) ... II-15

2.9.2.5 Metana (CH4) ... II-15

2.9.2.6 Karbondioksida (CO2) ... II-15

BAB III NERACA MASSA ... III-1 3.1 Tangki Neutralisasi ... III-1 3.2 Tangki Pencampur ... III-1 3.3 Reaktor Fermentasi ... III-2 3.4 Bak Sedimentasi ... III-2 3.5 Water Trap ... III-3 3.6 Desulfurisasi ... III-3 3.7 Generator ... III-4 3.8 Reaktor Fermentasi ... III-4 3.9 Bak Sedimentasi ... III-5 3.10 Tangki Pencampur ... III-5

BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1 4.1 Tangki Neutraliser (M-01) ... IV-1 4.2 Tangki Pencampur (M-02) ... IV-1 4.3 Fermentor (R-01/R-02) ... IV-2 4.4 Fermentor (R-03) ... IV-2

BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1 5.1 Bak Umpan POME (BP-01) ... V-1 5.2 Pompa Umpan POME (P-01) ... V-1 5.3 NaHCO3 Screw Conveyor (T-01) ... V-2

5.4 FeCl2 Screw Conveyor (T-02) ... V-2

5.6 CoCl2 Screw Conveyor (T-02) ... V-2

5.7 Tangki Neutralisasi (M-01) ... V-3 5.8 Pompa Neutralisasi (P-02) ... V-3 5.9 Pompa Sedimentasi (P-05) ... V-4 5.10 Tangki Pencampur (M-02) ... V-4 5.11 Pompa Umpan Bioreaktor Berpengaduk (P-04) ... V-4 5.12 Fermentor (R-01) ... V-5 5.13 Pompa Umpan Reaktor Floating Roof (P-03) ... V-6 5.14 Bioreaktor Floating roof (R-02) ... V-6 5.15 Bak Sedimenatsi (RC-01) ... V-7 5.16 Water Trap(DT-01) ... V-7 5.17 Desulfuriser (D-01) ... V-8 5.18 Generator (GE-01) ... V-8 5.18.1 Kompresor ... V-8 5.18.1 Turbin ... V-9 5.19 Bak Umpan POME (BP-02) ... V-9 5.20 Pompa Bak Penampungan (P-06) ... V-10 5.21 Fermentor (R-03) ... V-10 5.22 Bak Sedimentasi (RC-02) ... V-11 5.23 Pompa Sedimentasi (P-07) ... V-11 5.24 Tangki Pencampur (M-03) ... V-12 5.25 Pompa Tangki Penyimpan (P-08) ... V-12 5.26 Tangki Penyimpan (TT-01)... V-13 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1 6.1 Instrumentasi ... VI-1 6.1.1 Tujuan Pengendalian ... VI-2 6.1.2 Syarat Perancangan Pengendalian ... VI-7 6.2 Keselamatan Kerja Pabrik ... VI-14 BAB VII UTILITAS ... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ... VII-1 7.1.1 Kebutuhan Air Pemanas ... VII-1 7.1.2 Kebutuhan Air Pendingin ... VII-2

7.2 Kebutuhan Listrik ... VII-3 7.3 Limbah Pabrik Pembuatan Biogas ... VII-5 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1 8.1.1 Faktor Primer/Utama ... VIII-2 8.1.2 Faktor Sekunder ... VIII-3 8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-7 8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-8 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ... IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ... IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ... IX-3 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil 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-7 9.5 Struktur Tenaga Kerja ... IX-7 9.5.1 Pembagian Struktur Tenaga Kerja ... IX-7 9.5.2 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan ... IX-8 9.5.3 Hak dan Kewajiban Karyawan... IX-9 9.5.4 Keselamatan Kerja ... IX-11 BAB X EVALUASI EKONOMI ... X-1 10.1 Modal Investasi ... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment (FCI) ... X-1 10.1.2 Modal Kerja/Working Capital (WC) ... X-3 10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ... X-4 10.2.1 Biaya Tetap (BT)/Fixed Cost (FC) ... X-4 10.2.2 Biaya Variabel (BV)/Variable Cost (VC) ... X-4 10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5 10.4 Bonus Perusahaan ... X-5 10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha ... X-5

10.6 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5 10.6.1 Profit Margin (PM) ... X-5 10.6.2 Break Even Point (BEP) ... X-6 10.6.3 Return On Investment (ROI) ... X-6 10.6.4 Pay Out Time (POT) ... X-6 10.6.5 Return On Network (RON) ... X-7 10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) ... X-7 BAB XI KESIMPULAN ... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ...

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Biogas ... II-1 Tabel 2.2 Komposisi Kimia Limbah Cair POME ... II-8 Tabel 2.3 Karakteristik Limbah POME dan Baku Mutu Limbah ... II-9 Tabel 3.1 Neraca Massa pada Tangki Neutralisasi ... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Tangki Pencampur ... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor Fermentasi ... III-2 Tabel 3.4 Neraca Massa Bak Sedimentasi ... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Water Trap ... III-3 Tabel 3.6 Neraca Massa Desulfurisasi ... III-3 Tabel 3.7 Neraca Massa Generator ... III-3 Tabel 4.1 Neraca Energi Tangki Neutraliser (M-01) ... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Energi Tangki Pencampur (M-02) ... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Energi Fermentor (R-01/R-02) ... IV-1 Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Intrumentasi pada Pra-Rancangan Pabrik

Pembuatan Biogas Sebagai sumber energi Listrik ... VI-8 Tabel 7.1 Kebutuhan Uap ... VII-1 Tabel 7.2 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-2 Tabel 7.3 Kebutuhan Daya pada Unit Proses ... VII-3 Tabel 7.4 Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit ... VII-4 Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-8 Tabel 9.1 Pembagian Shift Karyawan ... IX-8 Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-8 Tabel 9.3 Proporsi Gaji Karyawan per 1 shift ... IX-9 Tabel LB.1 Nilai Kontribusi Unsur Atom ... LB-1 Tabel LB.2 Kapasitas Panas Beberapa Senyawa Pada 298,25 oC ... LB-2 Tabel LB.3 Data Kapasitas Panas Gas ... LB-3 Tabel LB.4 Data Kapasitas Panas Cair ... LB-3 Tabel LB.5 Panas Reaksi Pembentukan ... LB-3 Tabel LB.6 Tabel Kontribusi Gugus dengan Metode Benson et al ... LB-4

Tabel LB.7 Perhitungan Energi Masuk ke dalam Tangki Neutraliser ... LB-5 Tabel LB.8 Perhitungan Energi Keluar dari Tangki Neutraliser ... LB-6 Tabel LB.9 Perhitungan Energi Alur Recycle dari Tangki Sedimentasi ... LB-7 Tabel LB.10 Perhitungan Temperatur Keluar Tangki Pencampur (M-122) ... LB-7 Tabel LB.11 Entalpi POME Yang Keluar dari Fermentor ... LB-9 Tabel LB.12 Entalpi Biogas Yang Keluar dari Fermentor ... LB-9 Tabel LD.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ... LD-1 Tabel LD.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LD-2 Tabel LD.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LD-5 Tabel LD.4 Biaya Sarana Transportasi ... LD-7 Tabel LD.5 Perincian Gaji Pegawai ... LD-10 Tabel LD.6 Perincian Biaya Kas ... LD-11 Tabel LD.7 Perincian Modal Kerja ... LD-12 Tabel LD.8 Aturan Depresiasi Sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 ... LD-13 Tabel LD.9 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 .. LD-13 Tabel LD.10 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR) ... LD-22

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema Fermentasi Metana Pada Proses Anaerobik ... II-7 Gambar 2.2 Flowsheet Proses Pembuatan Gas Hidrogen dari Biogas ... II-17 Gambar 6.1 Sebuah Loop Pengendalian ... VI-3 Gambar 6.2 Suatu Proses Terkendali ... VI-3 Gambar 6.3 Instrumentasi pada Pompa ... VI-9 Gambar 6.4 Instrumentasi pada Tangki Cairan ... VI-9 Gambar 6.5 Instrumentasi pada Tangki Cairan ... VI-10 Gambar 6.6 Instrumentasi pada tangki fermentasi ... VI-10 Gambar 6.7 Instrumentasi pada Floating Roof ... VI-11 Gambar 6.8 Instrumentasi pada Tangki Pengendapan ... VI-11 Gambar 6.9 Instrumentasi pada Drain tank ... VI-12 Gambar 6.10 Instrumentasi pada Tangki Desulfurisasi ... VI-12 Gambar 6.11 Generator ... VI-13 Gambar 6.12 Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik ... VI-14 Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik Biogas ... VIII-5 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Perusahaan ... IX-6 Gambar LD.1 Harga Peralatan untuk Tangki Pelarutan ... LD-4 Gambar LD.2 Kurva Break Even Point Pabrik Pembuatan Biogas ... LD-23

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... LD-1

INTISARI

Palm Oill Mill Effluent (POME) merupakan hasil buangan limbah cair kelapa sawit yang mempunyai kandungan senyawa glukosa, protein dan karbohidrat tinggi dan apabila diolah dengan baik maka dapat menghasilkan biogas dan pupuk cair. Biogas ini selanjutnya akan mengalami proses purifikasi sebelum disintesa menjadi senyawa kimia baru yang secara luas dibutuhkan dalam kehidupan manusia. Selama ini biogas dikenal hanya dimanfaatkan sebagai bahan bakar keperluan rumah tangga khususnya untuk memasak saja, padahal biogas bisa juga dimanfaatkan sebagai sumber energi pembangkit generator listrik. Limbah dari pengolahan biogas ini kemudian dapat dibuat menjadi pupuk cair. Kelebihan dari pupuk cair ini selain dapat mengurangi limbah dari PKS, juga ramah lingkungan.

Pra rancangan pabrik pembuatan biogas menjadi energi listrik ini direncanakan menghasilkan listrik dengan kapasitas 12,3882 MWh/hari dan pupuk cair dengan kapasitas 706.069,0845 kg/hari, beroperasi selama 365 hari dalam satu tahun.

Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di Perbaungan, Sumatera Utara

dengan luas areal 3.400 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 44 orang dengan

melakukan kerjasama dengan PTPN IV Adolina dalam hal pengolahan limbah. Hasil evaluasi ekonomi Pabrik Pembuatan Biogas menjadi Energi listrik ini

sebagai berikut:

• Total Modal Investasi : Rp 9.284.234.197.286,-

• Total Biaya Produksi : Rp 3.975.910.277.739,-

• Hasil Penjualan : Rp 6.470.010.554.063,-

• Laba Bersih : Rp 1.658.594.183.755,-

• Profit Margin (PM) : 36,62 %

• Break Even Point (BEP) : 61,45 %

• Return on Investment (ROI) : 20,48 %

• Return on Network (RON) : 29,77 %

• Internal Rate of Return (IRR) : 27,21 %

Dari hasil evaluasi ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan biogas dan pupuk cair ini layak untuk didirikan.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Pembangkit listrik sangat diperlukan untuk menggerakkan roda pembangunan di semua bidang. Pada saat sumber energi suatu pembangkit melimpah, di saat itu pula biaya pembangkitan akan murah. Begitu juga sebaliknya, pada saat sumber energi mulai berkurang, maka di saat itu pula biaya pembangkitan akan menjadi mahal. Konsumsi listrik Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan peningkatan pertumbuhan ekonomi nasional. Kebutuhan listrik untuk masyarakat maupun industri diperkirakan belum akan tercukupi (Antara, 2008).

Salah satu sumber energi yang dapat digunakan untuk mencukupi kebutuhan listrik adalah biogas. Selama ini biogas dikenal hanya dimanfaatkan sebagai bahan bakar keperluan rumah tangga khususnya untuk memasak saja, padahal biogas bisa juga dimanfaatkan sebagai sumber energi pembangkit generator listrik. Biogas sebenarnya sudah mulai dimanfaatkan sejak beberapa puluh tahun yang lalu, namun tidak banyak digunakan oleh masyarakat. Biogas yang dikenal masyarakat lebih banyak dihasilkan dari pengolahan kotoran ternak atau kotoran manusia. Sebenarnya biogas juga bisa dihasilkan dari biomassa yang lain. Gas metana (CH4) yang merupakan komponen utama biogas adalah gas yang dihasilkan dari perombakan anaerobik senyawa-senyawa organik, seperti limbah cair kelapa sawit. Indonesia saat ini merupakan negara produsen minyak kelapa sawit mentah (crude palm oil, CPO) terbesar di dunia. Luas areal perkebunan sawit di Indonesia terus bertumbuh dengan pesat, demikian pula produksi dan ekspor minyak sawitnya. Dari data terakhir yang diperoleh bahwa luas areal tanaman kelapa sawit meningkat dari 5,45 juta hektar pada tahun 2005 menjadi 7,5 juta hektar pada tahun 2009. Dalam kurun waktu yang sama, produksinya berupa CPO dan CPKO (minyak inti sawit mentah), meningkat dari 11,8 juta ton menjadi 18,6 juta ton (Departemen Pertanian, 2009).

Saat ini, diperkirakan jumlah limbah PKS di Indonesia yang berupa TKKS sebesar 15,2 juta ton/tahun dan POME mencapai 28,7 juta ton /tahun. Secara alami gas metana dihasilkan pada kolam-kolam pengolahan limbah cair Pabrik Kelapa Sawit (PKS). Limbah cair yang ditampung di dalam kolam-kolam terbuka akan melepaskan

gas metan (CH4) dan karbon dioksida (CO2). Kedua gas ini merupakan emisi gas penyebab efek rumah kaca yang berbahaya bagi lingkungan. Selama ini kedua gas tersebut dibiarkan saja menguap ke udara. Berdasarkan penelitian, limbah cair kelapa sawit termasuk sumber energi alternatif (biogas) yang besar konversinya yaitu sebesar 20 m3 biogas/m3 limbah cair (Asian Palm Oil, 2007). Konversi listrik sekitar 6 kWh/ m3 biogas (Green indonesia, 2008)

Buangan dari sebuah instalasi biogas yang biasa kita sebut sebagai slurry dapat kita manfaatkan sebagai pupuk organik. Slurry biogas mengandung bahan organik makro dan mikro yang sangat diperlukan oleh tanaman. Terlebih lagi jika bahan umpan biogas yang kita gunakan lebih bervariasi, misalnya kotoran sapi (sumber utama), kotoran manusia, sampah organik rumah tangga, kotoran ternak lain (ayam, bebek, kambing), sampah organik lain dari sawah atau kebun, limbah rumah potong hewan dan limbah pelelangan ikan.

Limbah biogas, yaitu kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein, selulose, lignin, dan lain-lain tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Bahan organik makro yang terkandung ialah nitrogen (N), kalium (K), fosfor (P) dan lainnya, sedangkan bahan mikro yang terkandung adalah magnesium (Mg), kalsium (Ca), asam amino dan lainnya.

Komposisi pupuk yang dihasilkan bergantung pada keberbagaian jenis bahan umpan biogas. (Wira, 2011)

1.2Perumusan Masalah

Laju perkembangan industri kelapa sawit di Indonesia semakin pesat, baik peningkatan luas lahan kelapa sawit maupun peningkatan jumlah pabrik pengolahan kelapa sawit. Peningkatan luas lahan kelapa sawit akan memerlukan jumlah pupuk untuk pertumbuhan tanaman kelapa sawit, sedangkan peningkatan pabrik pengolahan kelapa sawit akan meningkatkan kerusakan lingkungan terutama lingkungan perairan karena limbah cair pabrik pengolahan kelapa sawit (LPKS) selalu dibuang ke sungai. Untuk itu, perlu dibuat suatu pra rancangan pabrik untuk mengolah limbah cair kelapa sawit menjadi biogas dan pupuk cair.

1.3Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Ada beberapa tujuan pembuatan pra rancangan pabrik pembuatan biogas dan pupuk cair dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber kebutuhan listrik dan pupuk, yaitu :

1. Untuk menerapkan berbagai disiplin ilmu yang diperoleh di bangku perkuliahan khususnya bidang perancangan pabrik, proses, dan operasi teknik kimia yang akan memberikan gambaran tentang kelayakan pra rancangan pendirian pabrik ini. 2. Untuk memberikan informasi awal tentang kelayakan pendirian pabrik pembuatan

biogas dan pupuk cair dari limbah cair kelapa sawit.

3. Untuk memperkirakan total biaya yang diperlukan serta tata letak pabrik yang akan didirikan.

1.4Manfaat Pra Rancangan Pabrik

Manfaat dari pra rancangan pabrik pembuatan biogas dan pupuk cair dari limbah cair kelapa sawit adalah agar dapat menerapkan ilmu teknik kimia yang telah didapatkan selama kuliah seperti neraca massa, neraca energi, utilitas, proses perancangan dan perencanaan pabrik kimia. Dengan dibuatnya pra rancangan pabrik pembuatan pupuk cair ini, maka mahasiswa dapat memahami kegunaan dari ilmu yang selama ini dipelajari dan didapatkan di kuliah.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Biogas

Biogas adalah gas yang dihasilkan ole dari bahan-baha domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah bersih daripada karbon dioksida yang lebih sedikit. Biogas yang dihasilkan oleh aktivitas sangat populer digunakan untuk mengolah limbah biodegradable karena bahan bakar dapat dihasilkan sambil menghancurkan bakteri patogen dan sekaligus mengurangi volume limbah buangan (Anonim, 2008).

Biogas sebagian besar mengandung gs metana (CH4) dan karbon dioksida

(CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida

(H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya

sangat kecil (Wahyuningsih, 2009). Tetapi secara umum rentang komposisi biogas adalah sebagai berikut:

Tabel 2.1 Komposisi Biogas

Komponen %

Metana (CH4) 55-75

Karbon dioksida (CO2) 25-45

Nitrogen (N2) 0-0,3

Hidrogen (H2) 1-5

Hidrogen sulfida (H2S) 0-3

Oksigen (O2) 0,1-0,5

Sumber : id. Wikipedia.org, 2007

Perkembangan proses anaerobik digestion telah berhasil pada banyak aplikasi. Proses ini memiliki kemampuan untuk mengolah sampah / limbah yang keberadaanya melimpah dan tidak bermanfaat menjadi produk yang lebih bernilai. Aplikasi anaerobik digestion telah berhasil pada pengolahan limbah industri, limbah pertanian limbah peternakan dan municipal solid waste (MSW). Umumnya, apabila

sampah-sampah organik tersebut membusuk, akan dihasilkan gas metana (CH4) dan

karbon dioksida (CO2). Tapi, hanya CH4 yang dimanfaatkan sebagai bahan bakar

(Wahyuningsih, 2009).

Adapun khusus mengenai gas CH4 perlu diperhatikan adanya kemungkinan

ledakan. Karakteristik lain dari CH4 murni adalah mudah terbakar. Kandungan

metana dengan udara akan menentukan pada kandungan berapa campuran yang mudah meledak dapat dibentuk. Pada lower explosion limit (LEL) 5,4 vol % metana dan upper explosion limit (UEL) 13,9 vol %. Dibawah 5,4 % tidak cukup metana sedangkan diatas 14% terlalu sedikit oksigen untuk menyebabkan ledakan. Temperatur yang dapat menyebabkan ledakan sekitar 650–750 oC , percikan api dan korek api cukup panas untuk menyebabkan ledakan ( Iqbal, 2008).

2.2 Pupuk Organik Cair

Limbah proses pembuatan biogas dapat digunakan sebagai pupuk. Limbah biogas, kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsur yang sangat dibutuhkan tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein, selulosa, dan lignin tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Dengan demikian juga bisa mengurangi anggaran untuk membeli pupuk (Can, 2008).

Saat ini, terutama masyarakat kelas menengah ke atas semakin peduli akan pentingnya kualitas produk. Tuntutan untuk produk berkualitas telah mengarah ke berbagai sektor, termasuk pertanian. Belakangan ini terdapat tendensi kebutuhan konsumen yang mengarah pada produk pertanian “organik” serta memperbaiki kondisi tanah. Penggunaan Pupuk Organik dipercaya membawa manfaat lebih bagi produk-produk pertanian. Produk menjadi lebih sehat, lebih ramah lingkungan dan sedikit banyak mengurangi dampak negatif dari bahan kimia yang berbahaya bagi manusia dan lingkungan.

Pupuk organik dan pembenah tanah mulai digandrungi petani, karena selain dapat meningkatkan produksi usaha tani juga dinilai lebih ramah lingkungan. Oleh karena itu, dalam kebijakan pengembangan industri pupuk di Indonesia disertakan pula program pengembangan pupuk organik. Pemerintah memberikan fasilitas untuk

mendorong pengembangan pupuk organik oleh swasta maupun melalui kemitraan swasta dan BUMN dengan memanfaatkan fasilitas distribusi BUMN.

Menurut Peraturan Menteri Pertanian Nomor 02/ Pert/ Hk.060/ 2/ 2006 tentang Pupuk Organik dan Pembenah Tanah, yang dimaksud dengan pupuk organik adalah pupuk yang sebagian besar atau seluruhnya terdiri dari bahan organik yang berasal dari tanaman dan atau hewan yang telah melalui proses rekayasa, dapat berbentuk padat atau cair yang digunakan untuk menyuplai bahan organik serta memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah. Sedangkan pembenah tanah adalah bahan-bahan sintesis atau alami, organik atau mineral berbentuk padat atau cair yang mampu memperbaiki sifat fisik, kimia dan biologi tanah.

Sebelum berkembangnya rekayasa pembuatan pupuk organik oleh industri pupuk, pengertian tentang jenis pupuk organik mencakup:

Kompos, merupakan zat akhir suatu proses fermentasi tumpukan sampah/ seresah tanaman dan adakalanya pula termasuk bangkai binatang; Pupuk hijau, yaitu tanaman atau bagian-bagian tanaman yang masih muda terutama yang termasuk famili Leguminosa, yang dibenamkan ke dalam tanah dengan maksud agar dapat meningkatkan tersedianya bahan-bahan organik dan unsur-unsur hara bagi pertumbuhan dan perkembangan tanaman yang diusahakan; Pupuk kandang, yaitu pupuk yang berasal dari kotoran ternak. Sekarang, pupuk organik telah banyak diproduksi dalam bentuk hasil rekayasa dari berbagai sumber bahan baku. Proses pembuatannya bervariasi, baik menggunakan teknik konvensional dengan skala usaha rumah tangga maupun menggunakan teknik modern dalam bentuk produk pabrikan dengan skala usaha industri menengah.

Berdasarkan bentuknya, produk pupuk yang dikenal masyarakat umumnya berupa pupuk padat/ granula dan pupuk cair. Sedangkan berdasarkan kandungannya, dikenal dua jenis pupuk yaitu pupuk organik dan pupuk hayati.

Usaha pupuk organik layak untuk dilaksanakan, mengingat kesadaran masyarakat yang semakin tinggi atas kebutuhan produk-produk yang sehat dan ramah lingkungan. Artinya permintaan pupuk organik akan semakin meningkat seiring dangan kesadaran masyarakat akan produk-produk berkualitas.

2.3 Sejarah Biogas

Gas CH4 (metana) terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik oleh

bakteri metana atau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik sehingga terbentuk gas metana (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas.

Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat. Gas metana sama dengan gas LPG (Liquidified Petroleum Gas), perbedaannya adalah gas metana mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak. (Rahman, 2005).

Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Adapun orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah Alessandro Volta pada tahun 1776. Pada tahun 1806 Willam Henry mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai CH4, lalu Becham pada

tahun 1868, murid Louis Pasteur dan Tappeiner memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan CH4.

Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman dan Perancis melakukan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga BBM (Bahan Bakar Minyak) semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900.

Negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Niugini, telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat pembangkit biogas dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan bahan baku

dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio yang terbentuk (Nandiyanto, 2007)

Dengan teknologi tertentu, gas metana dapat dipergunakan untuk menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik, menjalankan kulkas, mesin tetas, traktor, dan mobil. Secara sederhana, gas metana dapat digunakan untuk keperluan memasak dan penerangan menggunakan kompor gas sebagaimana halnya LPG (Rahman, 2005).

2.4 Faktor yang Berpengaruh Pada Proses Anaerobik

Aktivitas metabolisme mikroorganisme penghasil metana tergantung pada faktor:

2.4.1 Temperatur

Gas metana dapat diproduksi pada tiga range temperatur sesuai dengan bakteri yang hadir. Bakteri psyhrophilic 0 – 7 oC, bakteri mesophilic pada temperatur 13 – 40 oC sedangkan thermophilic pada temperatur 55 – 60 oC Temperatur yang optimal untuk digester adalah temperatur 30 – 35 oC, kisaran temperatur ini mengkombinasikan kondisi terbaik untuk pertumbuhan bakteri dan produksi methana di dalam digester dengan lama proses yang pendek. Bakteri mesophilic adalah bakteri yang mudah dipertahankan pada kondisi buffer yang mantap (well buffered) dan dapat tetap aktif pada perubahan temperatur yang kecil, khususnya bila perubahan berjalan perlahan. Apabila bakteri bekerja pada temperatur 40oC produksi gas akan berjalan dengan cepat hanya beberapa jam tetapi untuk sisa hari itu hanya akan diproduksi gas yang sedikit. Perubahan temperatur tidak boleh melebihi batas temperatur yang diijinkan. Untuk bakteri psychrophilic selang perubahan temperatur berkisar antara 2 oC/ jam, bakteri mesophilic 1 oC/jam dan bakteri thermophilic 0.5

o

C/jam (Fry, 1973).

2.4.2 Derajat Keasaman (pH)

Derajat keasaman memiliki efek terhadap aktivasi biologi dan mempertahankan pH agar stabil penting untuk semua kehidupan. Kebanyakan dari proses kehidupan memiliki kisaran pH antara 5 – 9. Nilai pH yang dibutuhkan untuk digester antara 7 – 8,5. Pertumbuhan bakteri penghasil gas metana akan baik bila pH

bahannya pada keadaan alkali (basa). Bila proses fermentasi berlangsung dalam keadaan normal dan anaerobik, maka pH akan secara otomatis berkisar antara 7 – 8,5. Bila derajat keasaman lebih kecil atau lebih besar dari batas, maka bahan tersebut akan mempunyai sifat toksik terhadap bakteri metanogenik. Derajat keasaman dari bahan didalam digester merupakan salah satu indikator bagaimana kerja digester. Untuk bangunan digester yang kecil, pengukuran pH dapat diambil dari keluaran/effluent digester atau pengambilan sampel dapat diambil di permukaan digester apabila telah terpasang tempat khusus pengambilan sampel (Fry, 1974).

2.4.3 Ketersediaan Unsur Hara

Bakteri Anaerobik membutuhkan nutrisi sebagai sumber energi yang mengandung nitrogen, fosfor, magnesium, sodium, mangan, kalsium dan kobalt. Level nutrisi harus sekurangnya lebih dari konsentrasi optimum yang dibutuhkan oleh bakteri metanogenik, karena apabila terjadi kekurangan nutrisi akan menjadi penghambat bagi pertumbuhan bakteri. Penambahan nutrisi dengan bahan yang sederhana seperti glukosa, buangan industri, dan sisa sisa tanaman terkadang diberikan dengan tujuan menambah pertumbuhan di dalam digester. Nutrisi yang penting bagi pertumbuhan bakteri, dapat bersifat toksik apabila konsentrasi di dalam bahan terlalu banyak. Pada kasus nitrogen berlebihan, sangat penting untuk mempertahankan pada level yang optimal untuk mencapai digester yang baik tanpa adanya efek toksik (Amaru, 2004)

2.4.4Alkalinitas

Alkalinitas limbah cair dapat dihasilkan dari hidrokarbon, karbonat(CO32-) dan

bikarbonat (HCO3-) yang berikatan dengan kalsium, magnesium, kalium dan amonia.

Alkalinitas limbah cair membantu mempertahankan pH agar tidak mudah berubah yang disebabkan oleh penambahan asam. Selain itu, alkalinitas juga mempengaruhi pengolahan zat-zat kimia dan biologi serta dibutuhkan sebagai nutrisi bagi mikroba. Kadar alkalinitas diperoleh dengan menitrasi sampel dengan larutan standar asam dan diperoleh hasil dalam satuan mg/L CaCO3 (Amaru, 2004)

2.5 Tahapan Metabolisme dalam Degradasi Anaerobik

Umumnya, proses anaerob terjadi pada empat tahapan utama, yaitu : hidrolisis, fermentasi, asetogenesis, dan metagenesis. Setiap tahapan melibatkan populasi mikroba yang berbeda.

2.5.1 Hidrolisis

Material organik polimerik dihidrolisis menjadi monomer seperti glukosa, asam lemak dan asam amino oleh bakteri hidrolitik. Proses hidrolisis adalah proses yang sangat penting pada limbah organik tinggi. Solubilisasi melibatkan proses hidrolisis dimana senyawa – senyawa organik kompleks dihidrolisis menjadi monomer – monomer. Lemak dihidrolisis menjadi asam – asam lemak atau gliserol; protein dihidrolisis menjadi asam – asam amino atau peptida sedangkan karbohidrat dihidrolisis menjadi monosakarida dan disakarida. Reaksi hidrolisis dapat dilihat sebagai berikut:

Lemak asam lemak rantai panjang, gliserol Protein asam-asam amino, peptida rantai pendek Polisakarida monosakarida, disakarida

2.5.2 Fermentasi (Asidogenesis)

Pada tahap ini produk yang telah dihidrolisa dikonversikan menjadi asam lemak volatil, alkohol, aldehid, keton, amonia, karbondioksida, air dan hidrogen oleh bakteri pembentuk asam. Asam – asam organik yang terbentuk adalah asam asetat, asam propionat, asam butirat dan asam valerat. Reaksi asidogenesis dapat di lihat di bawah ini:

C6H12O6 CH3CH2CH2COOH + 2 CO2 + 2 H2

glukosa asam butirat C6H12O6 + 2 H2 CH3CH2COOH + 2 H2O

glukosa asam propionat

2.5.3 Asetogenesis

Asam lemak volatil dengan empat atau lebih rantai karbon tidak dapat digunakan secara langsung oleh metanogen. Asam-asam organik ini dioksidasi

terlebih dahulu menjadi asam asetat dan hidrogen oleh bakteri asetogenik penghasil hidrogen melalui proses yang disebut asetogenesis. Asetogenesis juga temasuk pada produksi asetat dari hidrogen dan karbon dioksida oleh asetogen dan homoasetogen. Kadang-kadang proses asidogenesis dan asetogenesis dikombinasikan sebagai satu tahapan saja. Reaksi asetogenesis dapat dilihat di bawah ini:

CH3CH2COOH CH3COOH + CO2 + 3 H2

asam propionat asam asetat

CH3CH2CH2COOH 2 CH3COOH + 2 H2

asam butirat asam asetat

2.5.4 Metagenesis

Pada akhirnya gas metana diproduksi dengan dua cara. Pertama adalah mengkonversikan asetat menjadi karbon dioksida dan metana oleh organisme asetropik dan cara lainnya adalah dengan mereduksi karbon dioksida dengan hidrogen oleh organisme hidrogenotropik. Metanogen yang dominan digunakan pada reaktor biogas adalah Methanobacterium, Methanothermobacter, Methanobrevibacter, Methanosarcina dan Methanosaeta. Reaksi metanogenesis dapat dilihat dibawah ini:

CH3COOH CH4 + CO2

Gambar 2.1 Skema fermentasi metana pada proses anaerobik (Speece, 1996)

2.6 Palm Oil Mill Effluent (POME)

Palm oil mill effluent (POME) berasal dari air kondensat pada proses sterilisasi, air dari proses klarifikasi, air hydrocyclone (claybath), dan air pencucian pabrik. Jumlah air buangan tergantung pada sistem pengolahan, kapasitas olah pabrik, dan keadaan peralatan klarifikasi. Limbah cair POME mengandung bahan organik yang relatif tinggi dan tidak bersifat toksik karena tidak menggunakan bahan kimia dalam proses ekstraksi minyak kelapa sawit (Siregar, 2009).

Komposisi kimia limbah cair POME disajikan pada Tabel 2.2 berikut. Komponen organik kompleks

(Karbohidrat, protein, lipid)

Asam-asam lemak rantai panjang (Propionat, butirat dan lain-lain)

35 %

17 % 13 %

10 % Hidrolisis

Asidogenesis

20 % 5 %

Komponen organic sederhana (Gula, asam amino, peptida)

CH4, CO2

72 % 28 %

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Limbah Cair POME

Komponen % Berat Kering

Ekstrak dengan ether 31.60

Protein (N x 6,25) 8.20

Serat 11.90

Ekstrak tanpa N 34.20

Abu 14.10

P 0.24

K 0.99

Ca 0.97

Mg 0.30

Na 0.08

Energi (kkal / 100 gr) 454.00

Sumber : Siregar, 2009

Limbah cair POME umumnya bersuhu tinggi, berwarna kecoklatan, mengandung padatan terlarut dan tersuspensi berupa koloid dan residu minyak dengan kandungan biological oxygen demand (BOD) yang tinggi. Parameter yang menggambarkan karakteristik limbah terdiri dari sifat fisik, kimia, dan biologi. Karakteristik limbah berdasarkan sifat fisik meliputi suhu, kekeruhan, bau, dan rasa, berdasarkan sifak kimia meliputi kandungan bahan organik, protein, BOD, chemical oxygen demand (COD), sedangkan berdasakan sifat biologi meliputi kandungan bakteri patogen dalam air limbah (Siregar, 2009).

Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup ada 6 (enam) parameter utama yang dijadikan acuan baku mutu limbah meliputi :

a. Tingkat keasaman (pH), ditetapkannya parameter pH bertujuan agar mikroorganisme dan biota yang terdapat pada penerima tidak terganggu, bahkan diharapkan dengan pH yang alkalis dapat menaikkan pH badan penerima.

b. BOD, kebutuhan oksigen hayati yang diperlukan untuk merombak bahan organik. Semakin tinggi nilai BOD air limbah, maka daya saingnya dengan mikroorganisme atau biota yang terdapat pada badan penerima akan semakin tinggi.

c. COD, kelarutan oksigen kimiawi adalah oksigen yang diperlukan untuk merombak bahan organik dan anorganik, oleh sebab itu nilai COD lebih besar dari BOD.

d. Total suspended solid (TSS), menggambarkan padatan melayang dalam cairan limbah. Pengaruh TSS lebih nyata pada kehidupan biota dibandingkan dengan total solid. Semakin tinggi TSS, maka bahan organik membutuhkan oksigen untuk perombakan yang lebih tinggi.

e. Kandungan total nitrogen, semakin tinggi kandungan total nitrogen dalam cairan limbah, maka akan menyebabkan keracunan pada biota.

f. Kandungan oil and grease, dapat mempengaruhi aktifitas mikroba dan merupakan pelapis permukaan cairan limbah sehingga menghambat proses oksidasi pada saat kondisi aerobic (Siregar, 2009).

Adapun karakteristik dari limbah POME yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 2.3 di bawah ini:

Tabel 2.3 Karaktersitik Limbah POME

Parameter Komposisi

BOD5 (mg/L) 23000-26000

COD (mg/L) 42500-55700

Soluble COD (mg/L) 22000-24000

TVFAs (mg acetic acid/l) 2500-2700

SS (mg/L) 16500-19500

Oil and grease (mg/L) 4900-5700

Total N (mg/L) 500-700

pH 3,8-4,4

Sumber : Zinatizadeh, et al, 2007

Berdasarkan data di atas, ternyata semua parameter limbah cair POME berada diatas ambang batas baku mutu limbah. Jika tida dilakukan pencegahan dan pengolahan limbah, maka akan berdampak negatif terhadap lingkungan seperti pencemaran air yang mengganggu bahkan meracuni bota perairan, menimbulkan bau, dan menghasilkan gas metan dan CO2 yang merupakan emisi gas penyebab

2.7 Deskripsi Proses dan Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk

Berdasarkan kajian literatur yang telah dipaparkan pada sub-sub bab sebelumnya, berikut ini disajikan deskripsi proses dan sifat-sifat dari bahan baku dan produk.

2.7.1 Deskripsi Proses Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biogas dan Pupuk Cair dari Limbah Cair Kelapa Sawit.

Palm Oil Mill Effluent (POME) ditampung di dalam Bak Penampungan (BP-01) untuk persediaan selama satu minggu, selanjutnya POME dipompa menuju Bak Neutralisasi (M-101) untuk dicampur dengan NaHCO3, FeCl2, NiCl2 dan CoCl2.

Penambahan senyawa NaHCO3 dilakukan untuk menetralkan pH POME karena

fermentasi berlangsung dengan baik dalam pH 6-8, sedangkan penambahan senyawa FeCl2, NiCl2 dan CoCl2 bertujuan sebagai nutrisi bagi inokulum.

Setelah itu, POME dari (M-01) dialirkan ke Bak Pencampur (M-02) untuk dicampur dengan aliran recyle dari Tangki Sedimentasi (RC-01/RC-02). Umpan POME dialirkan ke fermentor. Suhu di dalam fermentor dijaga 550C, dimana bakteri yang digunakan adalah bakteri thermofilik. Proses yang terjadi meliputi proses hidrolisis, asidifikasi, dan proses pembentukan metana dengan hydraulic retention time 6 hari. Dari fermentor, limbah yang tidak terolah ditampung kedalam (RC-01/RC-02) untuk diendapkan, sebagian dari limbah pada (RC-(RC-01/RC-02) di recyle kembali ke (M-02) dan sisanya dialirkan ke Bak Penampung (BP-02) untuk diolah lanjut dengan proses arobik untuk dijadikan pupuk cair organik. Proses ini berlangsung hampir sama dengan proses pembuatan biogas. POME dari Bak Penampung (BP-02) akan dialirkan ke tangki fermentor (R-03), hasil keluaran gas akan disalurkan ke water trap (DT-01), sementara hasil padatan dan cairan akan dikumpulkan di tangki pengendap (RC-02) dan direcycle kembali. Selanjutnya akan dikumpulkan ke tangki pencampur nutrisi (M-03) untuk ditambah nutrisi dan akhirnya akan dikumpulkan di tangki penampung (TT-01) untuk disimpan.

Biogas yang dihasilkan terdiri atas CH4, CO2, H2S dan H2O. Biogas yang

dihasilkan dialirkan ke Water Trap (DT-01) untuk memisahkan air yang terkandung di dalam biogas. Gas H2S yang terdapat di dalam biogas perlu dihilangkan, karena

Proses desulfurisasi (penghilangan sulfur) dari gas dilakukan dengan penyerapan di dalam adsorber Tangki Desulfurisasi (D-01) menggunakan adsorben zinc oxide (ZnO) yang bekerja pada suhu 60 OC dan tekanan 1 atm.

2.7.2 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk 2.7.2.1 Ferro Klorida (FeCl2)

Fungsi: sebagai sumber nutrisi bagi mikroba 1. Berat molekul : 126,751 gr/mol

2. Titik lebur : 677 0C

3. Kelarutan dalam air : 64,4 gr/100 ml pada 10 0C 4. Densitas : 3,16 gr/cm3

5. Agen flokulan dalam pengolahan air limbah buangan 6. Tidak larut dalam tetrahidrofuran

7. Merupakan padatan paramagnetik (Wikipedia, 2010)

2.7.2.2 Natrium karbonat (NaHCO3)

Fungsi : sebagai agen penetral pH. 1. Berat molekul : 84,0079 gr/mol 2. Titik lebur : 500 C (323 K) 3. Densitas : 2,159 gr/cm3

4. Kelarutan dalam air : 7,89 g / 100 ml pada 180 C 5. Tingkat kebasaan (pKb) : -2,43

6. Berwarna padatan putih

7. Merupakan senyawa ampoterik (Wikipedia,2010)

2.7.2.3 Nikel(II)Clorida (NiCl2)

Fungsi : sebagai nutirisi bagi mikroba 1. Berat molekul : 129,599 gr/mol 2. Titik lebur : 10010 C

4. Kelarutan dalam air : 64 g / 100 ml pada 250 C 5. Berwarna padatan hijau muda

6. Memiliki struktur kristal monoclinic 7. Bersifat eksotermis

(Wikipedia,2010)

2.7.2.4 Kobalt (II)Klorida (CoCl2)

Fungsi : sebagai nutirisi bagi mikroba 1. Berat molekul : 129,839 gr/mol 2. Titik lebur : 735 0C

3. Titik didih : 1049 oC 3. Densitas : 3,356 gr/cm3

4. Kelarutan dalam air : 52,9 g / 100 ml pada 200 C 5. Berwarna coklat kemerahan

6. Memiliki koordinat geometri oktahedral (Wikipedia,2010)

2.7.2.5 Metana (CH4)

Fungsi : merupakan komponen unsur terbesar di dalam biogas. 1. Berat Molekul : 16,043 g/mol

2. Temperatur kritis : -82,7oC 3. Tekanan kritis : 45,96 bar 4. Fasa padat

• Titik cair : -182,5oC • Panas laten : 58,68 kJ/kg 5. Fasa cair

• Densitas cair : 500 kg/m3

• Titik didih : -161,6oC

• Panas laten uap : 510 kJ/kg 6. Fasa gas

• Densitas gas : 0,717 kg/m3 • Faktor kompresi : 0,998

• Spesifik graviti : 0,55 • Spesifik volume : 1,48 m3/kg

• CP : 0,035 kJ/mol.K

• CV : 0,027 kJ/mol.K

• Viskositas : 0,0001027 poise

• Kelarutan : 0,054 vol/vol

(Wikipedia,2010)

2.7.2.6 Karbon Dioksida (CO2)

Fungsi : merupakan salah satu komponen di dalam biogas. 1. Berat Molekul : 44,01 g/mol

2. Temperatur kritis : 31oC 3. Tekanan kritis : 73,825 bar 4. Densitas kritis : 464 kg/m3 5. Fasa padat

• Densitas padat : 1562 kg/m3 • Panas laten : 196,104 kJ/kg 6. Fasa cair

• Densitas cair : 1032 kg/m3 • Titik didih : -78,5oC

• Panas laten uap : 571,08 kJ/kg • Tekanan uap : 58,5 bar

7. Fasa gas

• Densitas gas : 2,814 kg/m3 • Spesifik graviti : 1,521

• Spesifik volume : 0,547 m3/kg • CP : 0,037 kJ/mol.K

• CV : 0,028 kJ/mol.K

• Viskositas : 0,0001372 poise • Kelarutan : 1,7163 vol/vol (Wikipedia,2010) risi bagi mikroba

2.7.2.7 Pupuk Cair Kandungan :

Lactobacillus = 8,7 x 105 Bakteri pelarut fosfat = 7,5 x 106

Yeast/ragi = 8,5 x 106

Actinomycetes = +

Bakteri fotosintetik = +

Calcium (Ca) = 1,675 ppm

Magnesium (Mg) = 597 ppm

Besi (Fe) = 5,54 ppm

Aluminium (Al) = 0,1 ppm

Zinc (Zn) = 1,9 ppm

Copper (Cu) = 0,01 ppm

Mangan (Mn) = 3,29 ppm

Sodium (Na) = 363 ppm

Boron (B) = 20 ppm

Nitrogen (N) = 0,07 ppm

Nikel (Ni) = 0,92 ppm

Kalium (K) = 7,675 ppm

Phospor (P) = 3,22 ppm

Chlorida (Cl) = 414,35 ppm

C. Organik = 27,05 ppm

BAB III

NERACA MASSA

3.1 Tangki Neutralisasi (M-01)

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Tangki Neutralisasi (M-01)

Komponen

Masuk (kg/hari)

Keluar (kg/hari)

1 2 3 4 5 6

POME 720.000,00 - - - - 720.000,00

NaHCO3 - - - - 1.800,00 1.800,00

FeCL2 - - - 64,58 - 64,58

NiCl2 - 0,86 - - - 0,86

CoCl2 - - 2,44 - - 2,44

Total 721.867,89 721.867,89

3.2 Tangki Pencampur (M-02)

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (M-02)

Komponen

Masuk (kg/hari)

Keluar (kg/hari)

6 21 7

NaHCO3 1.800,00 600,00 2.400,00

FeCL2 64,58 21,53 86,11

NiCl2 0,86 0,29 1,15

CoCl2 2,44 0,81 3,25

Padatan Organik 30.672,00 21.312,02 51.984,02

Air 689.328,00 208.465,58 897.793,58

3.3 Reaktor Fermentasi (R-01 & R-02)

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Reaktor Fermentasi (R-01 & R-02)

Komponen

Masuk (kg/hari)

Keluar (kg/hari)

8 9 19 20 10 11

NaHCO3 1.200,00 1.200,00 1.200,00 1.200,00 - -

FeCL2 43,06 43,06 43,06 43,06 - -

NiCl2 0,58 0,58 0,58 0,58 - -

CoCl2 1,63 1,63 1,63 1,63 - -

Padatan Organik 25.992,01 25.992,01 14.976,01 14.976,01 - -

Air 448.896,79 448.896,79 444.579,18 445.579,18 38,31 38,31

CH4 - - - - 4.049,73 4.049,73

H2S - - - - 1,57 1,57

CO2 - - - - 11.243,99 11.243,99

Total 476.134,06 476.134,06 460.800,46 461.800,46 15.333,60 15.333,60 952.268,12 952.268,12

3.4 Bak Sedimentasi (RC-01)

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Bak Sedimentasi (RC-01)

Komponen

Masuk (kg/hari)

Keluar (kg/hari)

19 20 21 22

NaHCO3 1.200,00 1.200,00 600,00 1.800,00

FeCL2 43,06 43,06 21,53 64,58

NiCl2 0,58 0,58 0,29 0,86

CoCl2 1,63 1,63 0,81 2,44

Padatan Organik 14.976,01 14.976,01 21.312,02 8.640,01

Air 444.579,18 444.579,18 208.465,58 680.692,79

Total 460.800,46 460.800,46 230.400,23 691.200,69 921.600,91 921.600,91

3.5 Water Trap

Tabel 3.5 Neraca Massa Pada Water Trap

Komponen

Masuk (kg/hari)

Keluar (kg/hari)

10 11 25 12 13

CH4 4.049,73 4.049,73 336,96 - 8.436,42

H2S 1,57 1,57 0,13 - 3,26

CO2 11.243,99 11.243,99 935,56 - 23.423,55

H2S 38,31 38,31 3,19 79,81 -

Total 15.333,60 15.333,60 1.275,84 79,81 31.863,23 31.943,05 31.943,05

3.6 Desulfurisasi

Tabel 3.6 Neraca Massa pada Desulfurisasi

Komponen

Masuk (kg/hari)

Keluar (kg/hari)

13 14 15

CH4 8.436,42 - 8.436,42

H2S 3,26 3,26 -

CO2 23.423,55 - 23.423,55

Total 31.863,23 3,26 31.859,97 31.863,23

3.7 Generator (G-01)

Tabel 3.7 Neraca Massa pada Generator

Komponen

Alur masuk (kg/hari)

Alur keluar (kg/hari)

15 16 17

CH4 8.436,42 - -

CO2 23.423,55 - 46.623,60

O2 - 33.745,68 -

N2 - 126.948,02 126.948,02

H2O - - 18.981,94

31.859,97 160.693,69 192.553,56

Total 192.553,56 192.553,56

3.8 Reaktor Fermentasi (R-03)

Tabel 3.8 Neraca Massa pada Reaktor Fermentasi (R-03)

Komponen

Masuk (kg/hari)

Keluar (kg/hari)

23 26 24 25

NaHCO3 1.800,00 600,00 2.400,00 -

FeCL2 64,58 21,53 86,11 -

NiCl2 0,86 0,29 1,15 -

CoCl2 2,44 0,81 3,25 -

Padatan Organik 8.640,01 1.485,99 2.414,74 -

CH4 - 336,96

H2S - 0,13

CO2 - 935,56

H2O 680.692,79 227.866,33 914.994,54 3,19

Total 691.200,69 229.974,95 919.899,79 1.275,84 921.175,6329 921.175,6329

3.9 Bak Sedimentasi (RC-02)

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Bak Sedimentasi (RC-02)

Komponen

Masuk (kg/hari)

Keluar (kg/hari)

24 26 27

NaHCO3 2.400,00 600,00 1.800,00

FeCL2 86,11 21,53 64,58

NiCl2 1,15 0,29 0,86

CoCl2 3,25 0,81 2,44

Padatan Organik 2.414,74 1.485,99 928,75

Air 914.994,54 227.866,33 687.128,21

Total 919.899,79 229.974,95 689.924,84 919.899,79

3.10 Tangki Pencampur (M-03)

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Tangki Pencampur (M-03)

Komponen

Masuk (kg/hari)

Keluar (kg/hari)

27 28 29

NaHCO3 1.800,00 - 1.800,00

FeCL2 64,58 - 64,58

NiCl2 0,86 - 0,86

CoCl2 2,44 - 2,44

Padatan Organik 928,75 - 928,75

Air 687.128,21 208.465,58 687.128,21

Al - 68,99 -

Mn - 6,90 -

Cu - 2.269,85 -

B - 13.798,50 -

Total 689.924,84 16.144,24 706.069,08 706.069,08

BAB IV

NERACA ENERGI

Basis perhitungan : 1 hari Satuan operasi : kJ/hari

Temperatur basis : 25oC (298,15 K)

4.1 Tangki Neutraliser (M-01)

Tabel 4.1 Neraca Energi pada Bak Neutralizer (M-01)

Komponen Masuk (kJ/hari) Keluar (kJ/hari)

Umpan 14.563.376,6273 -

Produk - 87.684.460,3633

฀H solution - -200.284,9047

dQ/dT 72.920.798,8313 -

Total 87.484.175,45 87.484.175,45

4.2 Tangki Pencampur (M-02)

Tabel 4.2 Neraca Energi pada Tangki Pencampur (M-02)

Komponen Masuk (kJ/hari) Keluar (kJ/hari)

6 21 7

Umpan 87.684.460,3633 26.994.239,1422 -

Produk - - 114.678.699,51

4.3 Fermentor (R-01/R-02)

Tabel 4.3 Neraca Energi pada Fermentor (R-01/R-02)

Komponen Masuk (kJ/hari) Keluar (kJ/hari) 8+9 10+11 19+20

Umpan 114.678.699,51 - -

Produk - 1.960.333,236 112.727.613,579

฀H reaksi - -1,8513 x 108

dQ/dT -185.146.424,909

Total -70.442.053,19 -70.442.053,19

4.4 Fermentor (R-03)

Tabel 4.3 Neraca Energi pada Fermentor (R-03)

Komponen Masuk (kJ/hari) Keluar (kJ/hari)

23 26 24 25

Umpan 85.733.374,49 28.644.249,30 - -

Produk - - 114.880.204,484 81.588,376

฀H reaksi - - -3,9699 x 107

dQ/dT -39.114.607,16 -

BAB V

SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Bak Umpan POME (BP-01)

Fungsi : Menampung POME

Bentuk : Bak Silinder vertikal dengan alas datar

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

• P = 1 atm

• T = 30 0C

Waktu tinggal ( τ ) : 7 hari

Dengan demikian,

Panjang bak (p) = 36,4391 m

Tinggi bak (t) = 9,1098 m

Lebar bak (l) = 18,2195 m

Tinggi larutan dalam bak = x 9,1098m

6.048 5.040

= 7,5915 m

5.2 Pompa Umpan POME (P-01)

Fungsi : Memompa POME ke Tangki Neutralisasi

Jenis : Pompa screw pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

• Tekanan = 1 atm

• Temperatur = 30 oC

5.3 NaHCO3 Screw Conveyor (T-01)

Fungsi : Mengalirkan NaHCO3 ke Tangki Neutralisasi

Bahan konstruksi : Carbon steel

Bentuk : Horizontal scew conveyor

Jumlah : 1 unit

Jarak angkut = 30 ft = 9,144 m

Diameter screw conveyor = 12 in,

Daya = 0,2 Hp

5.4 FeCl2 Screw Conveyor (T-02)

Fungsi : Mengalirkan FeCl2 ke Tangki Neutralisasi

Bahan konstruksi : Carbon steel

Bentuk : Horizontal scew conveyor

Jumlah : 1 unit

Jarak angkut = 30 ft = 9,144 m

Diameter screw conveyor = 12 in,

Daya = 0,01 Hp

5.5 NiCl2 Screw Conveyor (T-03)

Fungsi : Mengalirkan NiCl2 ke Tangki Neutralisasi

Bahan konstruksi : Carbon steel

Bentuk : Horizontal scew conveyor

Jumlah : 1 unit

Jarak angkut = 30 ft = 9,144 m

Diameter screw conveyor = 12 in,

Daya = 0,03 Hp

5.6 CoCl2 Screw Conveyor (T-04)

Fungsi : Mengalirkan CoCl2 ke Tangki Neutralisasi

Bahan konstruksi : Carbon steel

Bentuk : Horizontal scew conveyor

Jarak angkut = 30 ft = 9,144 m Diameter screw conveyor = 12 in,

Daya = 0,01 Hp

5.7 Tangki Neutralisasi (M-01)

Fungsi : Mencampur POME dengan NaHCO3 dan Nutrisi

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 550C

Waktu tinggal ( τ ) = 1 hari

Volume tangki = 866,0683 m3

Diameter tangki = 8,8303 m

Tinggi tangki = 15,453 m

Tinggi tutup = 2,2076 m

Tebal shell tangki = 2 in

Jenis Pengaduk = flat 6 blade turbin impeller

Jumlah Baffle = 4 buah

Daya Motor = 25 Hp

5.8 Pompa Neutraliser (P-02)

Fungsi : Memompa bahan baku ke tangki pencampur

Jenis : Pompa screw pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm

Temperatur = 30oC

5.9 Pompa Sedimentasi (P-05)

Fungsi : Memompa umpan recycle ke tangki pencampur

Jenis : Pompa screw pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm

Temperatur = 55 oC

Daya = 1/2 Hp

5.10 Tangki pencampur (M-02)

Fungsi : Mencampur POME dengan umpan recycle

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal Bahan Konstruksi: Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 55 0C

Waktu tinggal ( τ ) : 1 hari

Volume tangki = 1.199,1476 m3

Diameter tangki = 9,8313 m

Tinggi tangki = 14,7469 m

Tinggi tutup = 2,4578 m

Tebal shell = 2 in

Jenis Pengaduk = flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle = 4 buah

Daya Motor = 150 Hp

5.11 Pompa Umpan Bioreaktor Berpengaduk (P-04)

Fungsi : Memompa bahan baku ke tangki pencampur

Jenis : Pompa screw pump

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm

Temperatur = 55 oC

Daya =

2 1 Hp

5. 12 Fermentor (R-01)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi

Tipe : Bioreaktor berpengaduk

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal Bahan Konstruksi: Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 55 0C

Waktu tinggal ( τ ) : 6 hari

Volume tangki = 3.597,4429 m3

Tinggi tangki = 21,7655 m

Diameter tangki = 14,5103 m

Tinggi tutup = 2,4184 m

Jenis Pengaduk = flat 6 blade turbin impeller

Jumlah Baffle = 4 buah

Daya =

Menghitung jaket pendingin

Jumlah air = 693.539,279 kg/hari

IDJaket = OD shell = 571,2722 inch

TinggiJaket = TinggiReaktor =952,122 inch

Jarak Jaket = 12 inch

ODJaket = 571,2722 in +2 x 12in

= 595,2722 inchi

5.13 Pompa Umpan Reaktor Floating Roof (P-03)

Fungsi : Memompa bahan baku ke tangki pencampur

Jenis : Pompa screw pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm

Temperatur = 55 oC

Daya = 12 Hp

5.14 Bioreaktor Floating Roof (R-02)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi

Bentuk : Floating Roof Tank

Bahan Konstruksi : Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

• Tekanan = 1 atm

• Temperatur = 55 0C

Desain Tangki

Volume Tangki = 3.597,4278 m3

Diameter Tangki = 14,5103 m

Tinggi Tangki = 21,7655 m

Tebal Tangki = 2,5 in

Desain Tutup

Volume Tutup = 2.864,1941 m3

Diameter = 12,13 m

Tinggi = 17,6414 m

Jarak Dasar Tutup ke Tangki = 2,4286 m Menghitung jaket pendingin

Jumlah Steam = 693.539,279 kg/hari

IDJaket = 571,2714 inchi

Jarak Jaket = 12 inchi ODJaket = 595,2714 in

Luas laluan air = 21,977,6664 in2 Blower

Jenis : blower sentrifugal Bahan konstruksi : carbon steel

Q = 31,82 m3/min.

Daya = 7 Hp

5.15 Bak Sedimentasi (RC-01)

Fungsi : Mengendapkan sebagian padatan-padatan yang keluar

dari fermentor.

Jenis : Gravity Thickner

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, GradeC Kondisi Operasi

• Tekanan masuk = 1 atm

• Suhu masuk = 55 oC

Volume = 70,128 m3

Diameter = 5,2069 m

Tinggi = 7,1595 m

Kedalaman bahan = 5 m Waktu pengendapan= 2 jam

5.16 Water Trap(DT-01)

Fungsi : Sebagai wadah pemisah air dan biogas.

Bahan konstruksi : Carbon Steel SA –285 Grade C

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal

Jenis sambungan : Double welded butt joints

Jumlah : 1 unit

• Tekanan = 1 atm

• Temperatur = 30 oC

Waktu Tinggal = 3 hari

Volume Tangki = 76,0828 m3

Tinggi Tangki = 5,6297 m

Diameter Tangki = 3,7531 m

Tinggi Tutup = 0,9383 m

Tebal Tangki = 1,5 in

5.17 Desulfuriser (D-01)

Fungsi : menyerap gas H2S.

Jenis : Fixed bed ellipsoidal

Bahan : Carbon steel, SA-283, grade C

Kondisi operasi

• Temperatur = 65 0C

• Tekanan = 1 atm

Jenis Adsorben = ZnO

Jumlah Katalis = 13,0488 kg/hari

Tinggi Kolom = 3,2818 m

Diameter Kolom = 1,6427 m

Tinggi Tutup = 0,4107 m

Tebal Kolom = 1,5 in.

5.18Generator (GE-01) 5.18.1 Kompressor

Fungsi : menaikkan tekanan produk gas dari tangki penampung Jenis : compressor

Jumlah : 1 unit dengan 5 stages Kondisi operasi:

• Tekanan masuk (P1 ) = 1 atm

• Temperatur (T) = 55 0C

Dipilih material pipa commercial steel 2,5 inchi Sch 40

• Diameter dalam (ID) = 2,4649 in

• Diameter luar (OD) = 2,875 in

• Luas penampang (A) = 0,03322 ft2

• Daya yang dihasilkan = 865,42 Hp

• Efisiensi motor 80% = 1.081,775 Hp

5.18.2 Turbin

Fungsi : Menurunkan tekanan gas dari ruang pembakaran Jenis : Centrifugal expander

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi:

• Tekanan masuk (P1 ) = 6 atm

• Tekanan Keluar (P2) = 1 atm

• Temperatur (T) = 55 0C

Dipilih material pipa commercial steel 1 inchi Sch 40

• Diameter dalam (ID) = 1,049 in

• Diameter luar (OD) = 1,315 in

• Luas penampang (A) = 0,006 ft2

• Daya yang dihasilkan = -0,17 Hp

• Efisiensi motor 80% = -0,14 Hp

Maka listrik yang dihasilkan adalah 12,3882 MWh/hari

5.19 Bak Umpan POME (BP-02)

Fungsi : Menampung POME

Bentuk : Bak Silinder vertikal dengan alas datar

Bahan konstruksi : Beton

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

• T = 55 0C

Waktu tinggal ( τ ) : 7 hari

Dengan demikian,

Panjang bak (p) = 38,5437 m

Tinggi bak (t) = 9,6359 m

Lebar bak (l) = 19,2719 m

Tinggi larutan dalam bak = x 9,6359 m

7.157,6691 5.964,7243

= 8,0299 meter

5.20 Pompa Bak Penampungan (P-06)

Fungsi : Memompa bahan baku ke tangki pencampur

Jenis : Pompa screw pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm

Temperatur = 55 oC

Daya = 1 Hp

5. 21 Fermentor (R-03)

Fungsi : Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi

Tipe : Bioreaktor berpengaduk

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal Bahan Konstruksi: Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi : P = 1 atm T = 55 0C

Waktu tinggal ( τ ) : 6 hari

Volume tangki = 6.959,9657 m3

Tinggi tangki = 27,1211 m

Tinggi tutup = 3,0135 m

Jenis Pengaduk = flat 6 blade turbin impeller

Jumlah Baffle = 4 buah

Daya =

Menghitung jaket pendingin

Jumlah air = 293.378,8635 kg/hari

IDJaket = OD shell = 711,8374 in

TinggiJaket = TinggiReaktor =1186,3976 in

Jarak Jaket = 12 in

ODJaket = 711,8374 in + 2 x 12in

= 735,8374 in

Luas laluan air = 27.274,1932 in2

5.22 Bak Sedimentasi (RC-02)

Fungsi : Mengendapkan sebagian padatan-padatan yang keluar

dari fermentor.

Jenis : Gravity Thickner

Jumlah : 1 unit

Bahan konstruksi : Carbon steel SA-212, GradeC Kondisi Operasi

• Tekanan masuk = 1 atm

• Suhu masuk = 55 oC

Volume = 69,996 m3

Diameter = 3,9027 m

Tinggi = 5,2037 m

Kedalaman bahan = 5 m Waktu pengendapan= 2 jam

5.23 Pompa Sedimentasi (P-07)

Fungsi : Memompa umpan recycle ke tangki pencampur

Jenis : Pompa screw pump

Jumlah : 1 unit Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm

Temperatur = 55 oC

Daya = 1/2 Hp

5.24 Tangki Pencampur (M-03)

Fungsi : Mencampur POME dengan nutrisi

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal Bahan Konstruksi: Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 55 0C

Waktu tinggal ( τ ) : 1 hari

Volume tangki = 859,6097 m3

Diameter tangki = 8,8085 m

Tinggi tangki = 13,2128 m

Tinggi tutup = 2,2021 m

Tebal shell = 2 in

Jenis Pengaduk = flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle = 4 buah

Daya Motor = 25 Hp

5.25 Pompa Tangki Penyimpan (P-08)

Fungsi : Memompa umpan recycle ke tangki pencampur

Jenis : Pompa screw pump

Bahan konstruksi : Commercial Steel

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

Tekanan = 1 atm

Daya = 1 Hp

5.26 Tangki Penampung (TT-01)

Fungsi : Menampung produk

Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup elipsoidal Bahan Konstruksi: Carbon steel SA-285 grade C

Jumlah : 1 unit

Kondisi operasi :

P = 1 atm

T = 55 0C

Waktu tinggal ( τ ) : 1 hari

Volume tangki = 859,6097 m3

Diameter tangki = 8,8085 m

Tinggi tangki = 13,2128 m

Tinggi tutup = 2,2021 m

Tebal shell = 2 in

Jenis Pengaduk = flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle = 4 buah

BAB VI

INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses control untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik mencapai tingkat kesalahan (error) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan secara optimal (Perry, 1999).

Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator), pencatat (recorder), dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabel – variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi cairan (liquid level), laju alir, komposisi, dan moisture content. Instrumen – instrumen tersebut mempunyai tingkat batasan operasi sesuai dengan kebutuhan pengolahan (Timmerhaus, 2004).

Variabel – variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah (Considine,1985) :

1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan.

2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas,pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya.

Secara umum, kerja dari alat – alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan itu sendiri. Pada pemakaian alat – alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah

alat – alat itu dipasang pada peralatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control) (Perry,1999).

Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu :

● Pengendalian secara manual

Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instatalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan.

● Pengendalian secara otomatis

Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan.

Hal – hal yang diharapkan dari pemakaian alat – alat instrumentasi adalah:

 Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan

 Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah

 Sistem kerja lebih efisien

 Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen – instrumen adalah (Timmerhaus, 2004) :

1. Range yang diperlukan untuk pengukuran 2. Level instrumentasi

3. Ketelitian yang dibutuhkan 4. Bahan konstruksinya

6.1.1 Tujuan Pengendalian

Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup :

- Mempertahankan variabel – variabel proses seperti temperatur dan tekanan tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang kecil.

- Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena komponen zat yang digunakan pada pabrik biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik ini sangat mudah terbakar. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic shut down systems).

- Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja maupun kerusakan pada alat proses. Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah penganalisis (analyzer).

Gambar 6.1 Sebuah loop Pengendalian

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variable proses yang diantisipasi oleh elemen primer sebagai nilai perubahan proses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah – ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga pengukuran. Untuk lebih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali.

Gambar 6.2 Suatu Proses Terkendali

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) :

a. Elemen Primer (Primary Element)

Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada.

- Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple, termal mekanik, dll.

- Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll.

- Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll.

- Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll.

b. Elemen Pengukuran (Measuring Element)

Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke elemen pengendali.

- Tipe Konvensional

Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.

- Tipe Smart

Tipe smart menggunakan microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal.

c. Elemen Pengendali (Controlling Element)

Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian dibandingkan dengan set point di dalam pengendali (controller). Hasilnya berupa sinyal koreksi yang akan dikirim ke elemen pengendali menggunakan

processor (computer, microprocessor) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya.

Untuk variabel proses yang lain misalnya :

a. Temperatur menggunakan Temperature Controller (TC) b. Tekanan menggunakan Pressure Controller (PC)

c. Aliran/flow menggunakan Flow Controller (FC) d. Level menggunakan Level Controller (LC)

d. Elemen Pengendali Akhir

Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan

control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir. 1. Control valve

Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu:

- Positioner yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator.

- Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve). Ada dua jenis actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu :

a. Actuator spring/per.

Actuator ini menggunakan spring/per sebagai penggerak piston actuator.

b. Actuator aksi ganda (double acting)

Untuk menggerakkan piston, actuator ini menggunakan tekanan udara yang dimasukkan ke rumah actuator.

- Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve

berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve segmen. 2. Pompa Listrik

Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu :

- Actuator Pompa.

Sebagai actuator pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor.

- Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat cair, gas dan padat.

Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut : 1. Penunjuk (indicator)

2. Pencatat (recorder) 3. Pengontrol (regulator)

4. Pemberi tanda bahaya (alarm)

Adapun instrumentasi yang digunakan di pabrik ini mencakup : 1. Pressure Controller (PC)

Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau pengubah sinyal dalam bentuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi.

Prinsip kerja :

Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup

diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk

mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point. 2. Flow Controller (FC)

Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur output dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line.

Prinsip kerja :

Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan

discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan

valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran pada set point.

3. Level Controller (LC)

Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses.

Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui

valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point.

Alat sensing yang digunakan umumnya pelampung atau transducer

diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalamalat dimana cairan bekerja.

Proses pengendalian pada pabrik ini menggunakan feedback control configuration karena selain biayanya relatif lebih murah, pengaturan system pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara langsung variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini adalah untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan pada level yang diinginkan (set point).

Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali oleh pengendali

feedback ini berupa pneumatic signal yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali feedback yang digunakan pada perancangan ini, yaitu: 1. Jenis – P (Proportional), digunakan untuk mengendalikan tekanan gas. 2. Jenis – PI (Proportional Integral), digunakan untuk mengendalikan laju

alir (flow), ketinggian (level) cairan, dan tekanan zat cair.

3. Jenis – PID (Proportional Integral Derivative), digunakan untuk mengendalikan temperatur.

6.1.2 Syarat Perancangan Pengendalian

Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain :

1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran.

2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali.

3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %.

3.1.6 Biaya Administrasi Umum

Biaya administrasi umum selama 1 tahun (V) = Rp 296.592.486,-

3.1.7 Biaya Pemasaran dan Distribusi

Biaya pemasaran selama 1 tahun = Rp 296.592.486,-

Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi = 0,5 x Rp 296.592.486,-= Rp 148.296.243,- Biaya pemasaran dan distribusi (W) = Rp 444.888.728,-

3.1.8 Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan

Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, 2004). Biaya laboratorium (X) = 0,05 x Rp 1.619.370.972.730,-

= Rp 80.968.548.637,-

3.1.9 Hak Paten dan Royalti

Diperkirakan 1% dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Biaya hak paten dan royalti (Y) = 0,01 x Rp 8.096.854.863.651,-

= Rp 80.968.548.637,-

3.1.10 Biaya Asuransi

1. Biaya asuransi pabrik adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, 2012).

= 0,0031 × Rp 5.582.010.070.625,- = Rp 17.304.231.219,-

2. Biaya asuransi karyawan.

Biaya asuransi karyawan adalah 4,24% dari gaji (PT. Jamsostek, 2007). Maka biaya asuransi karyawan = 0,0424 x Rp

= Rp 62.877.607,- Total biaya asuransi (Z) = Rp 17.367.108.826,-

3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan

Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut:

 Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).

 Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).

 Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97).

 Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp 30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).

 Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut :

Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Pupuk Cair

Nilai Perolehan Objek Pajak

• Tanah Rp 765.000.000,- • Bangunan Rp 4.835.000.000,-

Total NPOP Rp

5.600.000.000,-Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak (Rp 30.000.000,- ) Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Rp 5.570.000.000,- Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP) (AA) Rp 278.500.000,-

Total Biaya Tetap = Q + R + S + T + U +V + W + X + Y + Z + AA

= Rp 3.975.507.802.620,-

3.2.1 Biaya Variabel Bahan Baku Proses per tahun

Biaya persediaan bahan baku proses selama 1 tahun adalah Rp 3.484.633.063,-

Biaya Variabel Tambahan

1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku

Biaya perawatan lingkungan = 0,01 × Rp 3.484.633.063,- = Rp 34.846.331,-

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi

Diperkirakan 10 % dari biaya variabel bahan baku

Biaya variabel pemasaran = 0,1 × Rp 3.484.633.063,- = Rp 348.463.306

Total biaya variabel tambahan = Rp 383.309.637,-

3.2.2 Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan = 0,05 × Rp 383.309.637,-

= Rp 19.165.482,-

Total biaya variabel = Rp

402.475.119,-Total biaya produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel

= Rp 3.975.507.802.620,- + Rp 402.475.119,- = Rp 3.975.910.277.739

4 Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan 4.1Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan = total penjualan – total biaya produksi

= Rp 6.470.010.554.063 - Rp 3.975.910.277.739,- = Rp 2.494.100.276.324,-

= 0,005 x Rp 2.494.100.276.324,- = Rp 124.705.013.816,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga :

Laba sebelum pajak(bruto) = Rp 2.494.100.276.324,-− Rp 124.705.013.816,- = Rp 2.369.395.262.508,-

4.2 Pajak Penghasilan

Berdasarkan UURI Nomor 17 ayat 1 Tahun 2000, Tentang Perubahan Ketiga atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah (Rusjdi, 2004):

 Penghasilan sampai dengan Rp 50.000.000,- dikenakan pajak sebesar 10%.

 Penghasilan Rp 50.000.000,- sampai dengan Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 15 %.

 Penghasilan di atas Rp 100.000.000,- dikenakan pajak sebesar 30 %. Maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah:

- 10 %× Rp 50.000.000 = Rp 5.000.000,- - 15 %× (Rp 100.000.000- Rp 50.000.000) = Rp 7.500.000,- - 30%× (Rp 2.369.395.262.508 – Rp 100.000.000) = Rp 710.788.578.752,-

Total PPh = Rp 710.801.078.752,-

Laba setelah pajak

Laba setelah pajak = laba sebelum pajak – PPh

= Rp 2.369.395.262.508,- – Rp 710.801.078.752,- = Rp 1.658.594.183.755,-

5 Analisa Aspek Ekonomi 5.1 Profit Margin (PM)

PM =

penjualan total

pajak sebelum Laba

PM = x 100% 554.063,-6.470.010. Rp 262.508,-2.369.395. Rp

= 36,62%

5.2 Break Even Point (BEP)

BEP = Variabel Biaya Penjualan Total Tetap Biaya

− × 100 %

BEP = x 100%

9,-402.475.11 Rp 554.063,-6.470.010. Rp 802.620,-3.975.507. Rp = 61,45%

Produksi Listrik = 12.388,2 kW/hari

= 12.388,2 kW/hari x 365 hari/tahun x

kW MWh

1000 1

= 4.521,693 MWh/tahun

Kapasitas produksi pada titik BEP = 61,45% × 4.521,693 MWh/tahun = 2.778,534 MWh/tahun

Produksi Pupuk = 706.069,08 kg/hari

= 706.069,08 kg/hari x 365 hari/tahun x

kg ton

1000 1

= 257.715 ton/tahun

Kapasitas produksi pada titik BEP = 61,45% × 257.715 ton/tahun = 158.363,3566 ton/tahun

Nilai penjualan pada titik BEP = 61,45% x Rp 6.470.010.554.063,- = Rp 3.975.755.119.452,-

5.3 Return on Investment (ROI)

ROI =

investasi modal Total pajak setelah Laba _×

ROI = x 100%

863.651,-8.096.854.

Rp

183.755,-1.658.594.

Rp

= 20,48 %

5.4 Pay Out Time (POT)

POT = x 1 tahun 0,2048

1

POT = 4,88 tahun

5.5 Return on Network (RON)

RON =

sendiri Modal

pajak setelah Laba

× 100 %

RON = x 100%

518.372,-5.570.540.

Rp

,-183.755, 1.658.594.

Rp

RON = 29,77 %

5.6 Internal Rate of Return (IRR)

Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut:

- Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun - Masa pembangunan disebut tahun ke nol

- Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

- Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10

- Cash flow adalah laba sesudah pajak ditambah penyusutan.