Model Pengolahan Limbah Cair dengan Pendekatan Sistem Dinamik dalam Upaya Produksi Bersih pada Pabrik Kelapa Sawit Berkelanjutan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pengembangan agroindustri berbasis teknologi dimaksudkan untuk
mewujudkan agroindustri yang memiliki daya saing secara berkesinambungan.
Kesinambungan daya saing tersebut ditempuh melalui peningkatan nilai tambah
yang dilakukan antara lain melalui peningkatan efisiensi proses produksi,
peningkatan kualitas produk, serta penciptaan produk baru. Hal demikian dapat
dicapai melalui pengembangan dan pemanfaatan teknologi. Dengan demikian
maka peningkatan daya saing dan nilai tambah tidak dapat dilepaskan dari proses
pengembangan dan pemanfaatan teknologi secara berkelanjutan. Artinya industri
yang dapat meningkatkan daya saing dan nilai tambah produknya hanyalah
industri yang dirancang dan dikembangkan atas basis teknologi yang kuat, dalam
pemanfaatan sumberdaya alam secara lebih produktif dan ekonomis, serta
memperhatikan aspek kelestarian lingkungan.
Usaha
mengurangi
dampak
negatif
terhadap
lingkungan,
dan
pengembangan sumber energi alternatif termasuk bioenergi terus diupayakan dan
dilakukan. Bioenergi adalah energi terbarukan yang berasal dari biomasa.
Biomasa merupakan materi hasil proses fotosintesis, tetapi biomasa juga dapat
dihasilkan dari hewan misalkan kulit dan kotoran yang mengandung
mikroorganisme. Energi terbarukan dihasilkan dari sumberdaya yang tidak pernah
15
Universitas Sumatera Utara
habis, sumber energi terbarukan meliputi matahari, angin, bumi, air, biomasa dan
energi dari limbah (Caddet, 1998).
Sumber daya alam sangat penting dalam menunjang produksi tanaman
perkebunan, satu diantaranya adalah perkebunan kelapa sawit dan pengolahannya
serta limbah yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan nilai tambah bagi
industri kelapa sawit. Untuk industri kelapa sawit ini memerlukan bahan baku
yang diperoleh dari perkebunan (Plantation) yaitu Tandan Buah Segar (TBS)
yang mempunyai kualitas dan kuantitas yang memenuhi persyaratan seperti
rendamen buah,kotoran,nilai sortasi panen, indeks sortasi panen, buah yang
busuk, buah yang akan diproses, temperatur dan tekanan.
Dalam tahapan proses pengolahan minyak kelapa sawit yaitu tahapan
perebusan, pembantingan, penghancuran, pengempaan, klarifikasi dan pemecahan
biji,untuk setiap 1 ton minyak kelapa sawit menghasilkan 2,5 ton limbah cair.
Oleh sebab itu dalam tahapan proses tersebut, air sangat dibutuhkan dan dalam
jumlah yang besar. Hasil sampingan proses produksi tersebut berasal dari air
kondensat rebusan 36% (150-175 kg/ton Tandan Buah Segar), air drab klarifikasi
60% (350-40 kg/tonTandan Buah Segar) dan hidrosiklon 4% (100-150 kg/ton
Tandan Buah Segar) (Loebis dan Tobing 1992, Ahuat 2005).
Sedangkan untuk Indonesia ditaksir pengolahan minyak kelapa sawit pada
tahun 2010 diperkirakan mencapai 64000 juta ton, yang berarti menghasilkan
limbah cair sekitar 32257-37633 juta ton dan dapatdiolah menjadi biomassa, yang
salah satunya adalah POME (Palm Oil Mill Effluent) yang menghasilkan biogas.
Potensi produksi biogas dari seluruh limbah cair tersebut kurang lebih adalah
Universitas Sumatera Utara
sebesar 1075 juta m3. Nilai kalor (heating value) biogas rata – rata berkisar antara
4700 – 6000 kkal/m3 ( 20 – 24 MJ/m3),(Okwute dan Chai. 1997).
Manajemen bisnis yang menggabungkan efisiensi ekonomi dan ekologi
atau lebih dikenal dengan ekoefisiensi merupakan salah satu solusi dari krisis
ekonomi yang berkepanjangan. Prinsip ekoefisiensi adalah memanfaatkan
pelayanan ekologi lingkungan sebagai masukan produksi sehingga biaya produksi
menjadi lebih rendah, meningkatkan keuntungan dan daya saing terhadap industri
lain yang sejenis.
Saat ini bisnis yang berkembang di Sumatera Utara adalah produk
unggulan di sektor pertanian dibidang perkebunan kelapa sawit. PT Perkebunan
Nusantara III Kebun Rambutan adalah salah satu pengelola industri perkebunan
kelapa sawit milik pemerintah berskala besar, pemodalan yang kuat, penggunaan
teknologi maju, sistem pengolahan modern, jangkauan pemasaran yang luas dan
adaptif terhadap perubahan-perubahan ke arah kemajuan untuk memenuhi
kebutuhan pasar. Sedangkan PT London Sumatera Kebun Bagerpang juga
merupakan pabrik pengolahan kelapa sawit yang berskala besar. Kedua pengelola
Industri kelapa sawit tersebut menghasilkan limbah cair industri yang berlimpah,
sehingga memiliki potensi yang berbahaya jika limbah tersebut tidak ditangani
dengan benar.
Salah satu strategi kunci yang diyakini mampu meningkatkan daya saing
adalah dengan perbaikan–perbaikan teknologi, baik pada tingkat on-farm
maupuan off-farm, termasuk yang berkaitan dengan pengelolahan limbah. Di
samping itu, dukungan kebijakan pemerintah yang kondusif juga sangat penting
Universitas Sumatera Utara
dalam meningkatkan daya saing industri kelapa sawit Indonesia. Tuntutan akan
teknologi baru serta kebijakan yang kondusif bersifat dinamis sehingga penelitian
limbah menjadi salah satu kunci untuk meningkatkan daya saing industri kelapa
sawit Indonesia (Said, 2000).
Melihat perkembangan harga minyak sawit di pasaran internasional yang
cenderung membaik, industri minyak sawit akan menjadi andalan devisa masa
depan. Untuk bisa bersaing di pasar global, perkembangan dan persyaratan
perdagangan internasional perlu diantisipasi. Namun, seperti dua sisi mata uang
yang tidak dapat dipisahkan, dampak positif dari perkembangan sektor
agroindustri umumnya dan perkebunan kelapa sawit khususnya, juga diikuti oleh
dampak negatif terhadap lingkungan akibat dihasilkannya limbah cair, padat dan
gas dari kegiatan kebun dan pabrik kelapa sawit (PKS) PTPN III Kebun
Rambutan dan PT Lonsum Kebun Bagerpang. Untuk itu tindakan pencegahan dan
penanggulangan dampak negatif dari kegiatan perkebunan kelapa sawit dan
pabrik kelapa sawit (PKS) PTPN III Kebun Rambutan dan PT Lonsum Kebun
Bagerpang harus dilakukan dan sekaligus meningkatkan dampak positifnya.
Kenyataan menunjukkan bahwa sejak masalah lingkungan hidup mulai
diangkat ke permukaan, Indonesia memiliki berbagai macam program yang
berkaitan dengan lingkungan yang tidak mencapai sasaran secara optimal. Hal ini
disebabkan antara lain oleh pendekatannya yang bersifat “pemaksaan” melalui
berbagai peraturan perundang-undangan dengan ancaman sanksi. Belajar dari hal
tersebut, dewasa ini telah terjadi perkembangan pemikiran dimana limbah yang
dulunya dikategorikan sebagai produk samping yang menimbulkan masalah dan
Universitas Sumatera Utara
selayaknya harus ditanggulangi (end of pipe), saat ini dianggap sebagai indikator
tidak efisiensinya proses produksi. Pemikiran inilah yang mendorong perubahan
strategi penanganan limbah. Upaya mengatasi masalah pencemaran tersebut
berkembang ke arah pendekatan mengolah limbah yang terbentuk (end of pipe
treatment). Maka dilakukan pengolahan pada perusahaan dengan model Clean
Technology. Pendekatan ini terfokus pada pengolahan dan pembuangan limbah
untuk mencegah pencemaran dan kerusakan lingkungan. Namun pada
kenyataannya pencemaran dan kerusakan lingkungan tetap terjadi dan cenderung
terus berlanjut, karena dalam prakteknya pendekatan melalui pengolahan limbah
menghadapi berbagai kendala, seperti:
a. Bersifat reaktif, yaitu bereaksi setelah limbah terbentuk
b. Tidak efektif dalam memecahkan masalah pencemaran lingkungan karena
mengolah limbah hanyalah mengubah bentuk limbah dan memindahkannya
dari satu media ke media lain.
c. Biaya investasi dan operasi pengolahan dan pembuangan limbah biasanya
mahal, yang mengakibatkan biaya proses produksi meningkat dan harga jual
produk juga naik. Hal ini yang menjadi salah satu alasan pengusaha untuk
tidak memasang alat pengolahan limbah atau mengoperasikannya sekedarnya
saja.
d. Peraturan perundang-undangan yang menetapkan persyaratan limbah yang
boleh dibuang setelah dilakukan pengolahan pada umumnya cenderung untuk
dilanggar bila pengawasan dan penegakan hukum lingkungan tidak efektif
dijalankan. (Hadiwardjo, 2005)
Universitas Sumatera Utara
1.2.
Identifikasi Masalah
Industripengolahan Kelapa Sawit adalah Industri yang sangat strategis.
Hal ini didukung dengan banyaknya kebutuhan bahan baku untuk industri hilir
(produk hilir).
Kajian yang disajikan meliputi penyebab atau faktor yang sangat
berpengaruh terhadap Industri Kelapa Sawit meliputi bahan baku (Tandan Buah
Segar). Hal ini sangat ditentukan varietas buah, kematangan buah dan
pendistribusian ke pabrik, untuk menjamin dan menjaga kualitas buah maka
faktor asam lemak bebas harus terkendali dengan baik. Kenyataan sering terjadi
buah harus menunggu waktu untuk diproses (buah menginap). Maka akan sangat
berpengaruh terhadap kualitas minyak (produk). Kualitas buah dan waktu
kedatangan buah adalah merupakan faktor penentu mutu minyak yang dihasilkan.
Faktor utama yang sangat berpengaruh dalam pengolahan kelapa sawit
ialah air dan energi. Air digunakan untuk umpan boiler yang harus memenuhi
persyaratan-persyaratan teknis, yaitu tekanan dan temperatur. Energi dibutuhkan
untuk menggerakkan proses produksi pada pabrik. Dalam hal untuk mencapai
kualitas minyak yang baik, harus diperhatikan juga mutu produk kelapa sawit
yang terdiri dari mutu minyak sawit seperti kadar air, kadar kotoran, kadar asam
lemak bebas, bilangan ion, dan mutu inti sawit yang terdiri dari kadar air, kadar
minyak, kadar asam lemak bebas, mutu inti (inti utuh, inti pecah dan kotoran serta
perubahan warna) dan kehilangan minyak dapat terjadi karena tertinggal pada air
rebusan, tandan kosong, fiber hasil press, biji dan sludge. Limbah cair pabrik
kelapa sawit sangat dipengaruhi oleh pH, suhu, minyak gemuk, padatan total,
Universitas Sumatera Utara
BOD dan COD. Baku mutu limbah untuk industri ini terdiri dari BOD, COD,
TSS, minyak dan lemak, total nitrogen dan pH. Pengolahan limbah cair pabrik
kelapa sawit dapat dijadikan energi terbarukan seperti dapat menghasilkan gas
metana yang dapat digunakan untuk energi listrik. Hal ini dapat mengakibatkan
dampak positif terhadap lingkungan.
Upaya produksi bersih pada pabrik kelapa sawit berkelanjutan terhadap
pengolahan limbah cair perlu pendekatan secara terpadu yang dapat dilakukan
dengan membuat suatu model pengolahan limbah cair dengan pendekatan Sistem
Dinamis. Model ini dapat digunakan sebagai alat kontrol dan mengevaluasi
keluaran disetiap tahapan proses dalam upaya produksi bersih yang berkelanjutan.
1.3.
Perumusan Masalah
Proses pengolahan pada pabrik kelapa sawit bersifat linearcontinoussecara
stochastic dinamis (as Closely, as Possibly). Dalam proses pengolahan tersebut
berawal dari tandan buah segar yang datang dari estate atau kebun, dimana tandan
buah segar ini berbeda tingkat kematangannya. Setelah itu tandan buah segar
tersebut diproses sehingga menghasilkan crude palm oil (CPO), palm kernel dan
limbah. Dalam proses produksi ini produk yang dihasilkan mengalami losses dan
mempengaruhi rendemen, dimana losses dipengaruhi oleh proses produksinya
sedangkan rendemen dipengaruhi oleh tingkat kematangan buah dan lama
tidaknya buah didiamkan. Limbah yang dihasilkan terbagi dua yaitu limbah padat
dan limbah cair (POME). Dimana POME ini salah satu kandungannya adalah
metana. Kandungan metana yang besar pada POME dipengaruhi oleh tingkat
Universitas Sumatera Utara
asam lemak bebas dari tandan buah segar, sedangkan kadar asam lemak bebas ini
dipengaruhi oleh kematangan buah, kerusakan buah dan lama tidaknya buah
didiamkan. Seperti halnya CPO, mutu dan jumlah limbah sangat dipengaruhi atau
ditentukan oleh setiap tahapan proses pengolahan kelapa sawit.
Perkembangan industri minyak kelapa sawit
yang
cukup pesat
memberikan dampak akan peningkatan produksi limbah cair pabrik minyak
kelapa sawit yang memberikan dampak pencemaran lingkungan, tanah, air dan
udara dengan emisi metana yang potensial. Emisi metana tersebut dari sisi potensi
produksi biogas dapat digunakan menjadi energi terbarukan dan upaya
mendukung program pemerintah yang berhubungan dengan pasokan energi serta
teknologi bersih bagi industri yang dapat meningkatkan keuntungan kompetitif di
pasar. Untuk melihat input dan output pada pengolahan produksi bersih pabrik
kelapa sawit dapat dilihat pada Gambar 1.
Input tidak dikehendaki
• Kondisi Panen Di kebun
dan kematangan buah
• Pengangkutan ke
pabrik
• Harga Input dan Output
• Standart Kualitas mutu
panen
Input dikehendaki
• Luas Pemanenan
• Jumlah TBS (Tandan
buah segar)
• Target Produksi
• Kapasitas PKS (Pabrik
Kelapa Sawit)
• Clean Technology
• Tenaga Kerja
Input basis Lingkungan
• ISO 14000
• Kesesuaian lahan
• Green Production
• CER (certificate emision
reduction) dan CDM
(Clean Development
Mechanism)
Rancangan sistem
pengelolaan produksi
bersih dan pemanfaatan
limbah cair pabrik kelapa
sawit menjadi biogas
untuk energi listrik
(Renewable energy)
Output yang diharapkan
• Produktivitas pabrik
yang berkelanjutan
• Kerusakan Lahan
Minimum
• Pencemaran air, tanah,
dan udara minimum
• Pencapaian
Kesejahteraan
• Multiplier efect terhadap
sistem produksi
• Arus informasi,
teknologi pengelolaan
baik
Output yang tidak diharapkan
• Produktivitas kebun tidak
berkelanjutan
• Pencemaran air, udara, dan
tanah tinggi
• Kesejahteraan mengalami
degradasi
Umpan balik Sistem
Perencanaan
Gambar 1. Diagram Input-Output dalam Pengelolaan Produksi Bersih
(Cleaner Production) Pabrik Kelapa Sawit dan Pemanfaatan
Limbah Cair Menjadi Energi Terbarukan
Sumber: (I gusti putu Wigena dkk. 2010)
Universitas Sumatera Utara
1.4.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :
1. Membangun model pengolahan limbah cair dengan pendekatan sistem dinamis
dalam upaya produksi bersih pada produksi kelapa sawit berkelanjutan.
2. Mengkaji aliran material dan energy balance pada cleaner production.
3. Mengukur emisi biogas dalam kolam limbah cair pabrik kelapa sawit dan
menguji kualitas limbah cair.
4. Mengkaji limbah cair pabrik kelapa sawit untuk produksi biogas yang layak
diaplikasikan untuk energi terbarukan
1.5.
Kerangka Pemikiran
Dalam pengolahan minyak dan inti menghasilkan dua jenis yaitu limbah
padat dan limbah cair. Limbah cair yang dihasilkan mengandung BOD dan COD
tinggi yaitu 20.000 dan 40.000 mg/l, TSS, minyak dan lemak, Nitrogen dan pH.
Proses pengolahan minyak dan inti ini juga sangat membutuhkan air, uap
dan energi listrik. Energi listrik ini dari power plant, dimana power plant ini
berasal dari power generation plant sedangkan uap dan air sangat berpengaruh
positif terhadap pengolahan minyak dan inti karena uap dan air ini diperlukan
dalam proses tersebut. Untuk keperluan air ini bisa diperoleh dari pengolahan air
(water threatment) dan uap diperoleh dari boiler.
Dari keadaan tersebut dapat diketahui bahwa dalam proses pengolahan
minyak dan inti di pabrik kelapa sawit, dapat menghasilkan limbah yang
berbahaya terhadap lingkungan jika di buang langsung ke lingkungan dan
Universitas Sumatera Utara
membutuhkan energi demi berlangsungnya kegiatan proses pengolahan minyak
dan inti. Dari keadaan inilah mengambil suatu inisiatif untuk memanfaatkan
limbah cair yang mengandung biogas yaitu CH4 dan CO2 sebagai bahan baku
dalam power generation plant. Sehingga limbah cair yang berasal dari pengolahan
minyak dan inti setelah kandungan biogasnya dimanfaatkanmenjadi energi listrik.
Dengan penerapan konsep seperti ini maka pembangunan berkelanjutan pabrik
kelapa sawit dapat menerapkan teknologi yang bersih dan ramah lingkungan.
Kontrol yang terencana pada proses produksi di pabrik kelapa sawit dapat
menurunkan “losses” maka fungsi dan pengaruh “material balance” dan “energy
balance” harus setara dan seimbang pada proses produksi yang dilaksanakan.
Limbah cair pabrik kelapa sawit walaupun berdampak negatif dapat dijadikan
bahan baku untuk dijadikan energi terbarukan. Hal ini disebabkan limbah cair
pabrik kelapa sawit (palm oil mill effluent) mengandung biogas. Kerangka
pemikiran penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2.
Plantation
Tandan Buah Segar
Minyak Sawit Mentah
Produksi Minyak Kelapa Sawit
Limbah Padat
Limbah Cair
Biogas
LCPMKS
SLUDGE
Pupuk Cair Organik
Renewable Energy
Multiplayer effect
(produksi bersih)
Gambar 2. Kerangka Pemikiran
Universitas Sumatera Utara
1.6.
Lingkup Penelitian
Adapun yang menjadi ruang lingkup dari penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Pabrik yang menjadi sampel pengamatan adalah pabrik kelapa sawit yang
dikelola oleh pemerintah dan swasta.
2. Pengukuran limbah cair dimana terdapat gas (CH4) yang menjadi subjek
penelitian untuk menjadi energi yang terbarukan.
3. Upaya memperoleh value added dalam pemanfaatan limbah cair.
4. Integrasi sistem pengolahan pabrik kelapa sawit dan pengolahan limbah.
Sebagai rumusan masalah adalah:
1. Bagaimana model pengolahan limbah cair yang sesuai atau tepat dalam upaya
produksi bersih pada produksi kelapa sawit berkelanjutan
2. Bagaimana aliran material dan energy balance pada cleaner production
3. Berapa banyak emisi biogas dalam kolam limbah cair pabrik kelapa sawit dan
bagaimana kualitas hasil pengolahan limbah cair.
4. Berapa produksi biogas limbah cair pabrik kelapa sawit yang layak
diaplikasikan untuk energi terbarukan
1.7.
Hipotesis Penelitian
Model pengolahan limbah cair dengan pendekatan sistem dinamis dapat
digunakan sebagai upaya mencapai produksi bersih pada pabrik kelapa sawit
berkelanjutan.
Universitas Sumatera Utara
Dengan menggunakan model pengolahan kelapa sawit dapat dilakukan
berbagai analisis sebagai bahan evaluasi maupun optimisasi pengolahan kelapa
sawit untuk melihat perbedaan kondisi yang berpengaruh pada pengolahan limbah
anaerob sehingga mendapatkan multiplayer effect terhadap lingkungan.
1.8.
Manfaat Penelitian
Melihat penerapan produksi bersih (cleanerproduction) di pabrik kelapa
sawit, melalui pengelolaan dan pemanfaatan limbah cair pabrik kelapa sawit yang
berdasarkan kaidah lingkungan yang berlaku dalam menuju pabrik kelapa sawit
yang lestari.
Biogas dari POME dapat dimanfaatkan menjadi energi terbarukan yang
dimanfaatkan ke pabrik dan lingkungan sekitarnya. Akibatnya nilai kesejahteraan
(welfare condition) dapat terpenuhi sehingga penerapan produksi bersih ramah
lingkungan dapat tercapai (green product). Selain itu, penenitian ini juga
memberikan kontribusi terhadap ilmu pengetahuan dan implementasi teknologi
tepat guna di daerah-daerah sumber biomas, dengan potensi energi terbarukan
yang melimpah dan tidak tercemari.Manfaat dari penelitian dapat dilihat pada
Gambar 3.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3. Manfaat Penelitian
Biogas adalah gas yang dihasilkan dengan proses biologis dalam kondisi
anaerobik. Gas yang dihasilkan berupa karbon dioksida dan metan. Komposisi
rata-ratanya adalah 60-70% gas metan, 20-40% gas karbondioksida antara 0,20,3% hidrogen sulfida, dan gas lainnya. Disamping aspek pengolahan limbah cair
pabrik kelapa sawit, produksi energi juga merupakan hal yang penting bagi pabrik
kelapa sawit. Jika biogas yang dihasilkan dari proses pengolahan limbah cair
pabrik kelapa sawit ini seluruhnya digunakan untuk mesin genset, maka dapat
dihasilkan tenaga listrik sebesar 26kWh per ton tandan buah segar, sedangkan
kebutuhan spesifik per ton tandan buah segar diperkirakan 15-17 kWh.
1.8.
Novelty
Kebaharuan yang ditemukan yaitu mendapatkan model yang dapat
mengevaluasi dan memprediksi setiap tahapan proses pengolahan sawit dari
Universitas Sumatera Utara
proses awal hingga menghasilkan energi. Konsep ini memiliki falsafah dasar
dimana proses industri seharusnya tidak menghasilkan limbah karena limbah
tersebut dapat menjadi bahan baku untuk diolah menjadi energi terbarukan bagi
industri tersebut. Adanya perkembangan industri baru ini diharapkan juga mampu
memberikan perkembangan dari segi ekonomi (Eco IndustryPark).
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pengembangan agroindustri berbasis teknologi dimaksudkan untuk
mewujudkan agroindustri yang memiliki daya saing secara berkesinambungan.
Kesinambungan daya saing tersebut ditempuh melalui peningkatan nilai tambah
yang dilakukan antara lain melalui peningkatan efisiensi proses produksi,
peningkatan kualitas produk, serta penciptaan produk baru. Hal demikian dapat
dicapai melalui pengembangan dan pemanfaatan teknologi. Dengan demikian
maka peningkatan daya saing dan nilai tambah tidak dapat dilepaskan dari proses
pengembangan dan pemanfaatan teknologi secara berkelanjutan. Artinya industri
yang dapat meningkatkan daya saing dan nilai tambah produknya hanyalah
industri yang dirancang dan dikembangkan atas basis teknologi yang kuat, dalam
pemanfaatan sumberdaya alam secara lebih produktif dan ekonomis, serta
memperhatikan aspek kelestarian lingkungan.
Usaha
mengurangi
dampak
negatif
terhadap
lingkungan,
dan
pengembangan sumber energi alternatif termasuk bioenergi terus diupayakan dan
dilakukan. Bioenergi adalah energi terbarukan yang berasal dari biomasa.
Biomasa merupakan materi hasil proses fotosintesis, tetapi biomasa juga dapat
dihasilkan dari hewan misalkan kulit dan kotoran yang mengandung
mikroorganisme. Energi terbarukan dihasilkan dari sumberdaya yang tidak pernah
15
Universitas Sumatera Utara
habis, sumber energi terbarukan meliputi matahari, angin, bumi, air, biomasa dan
energi dari limbah (Caddet, 1998).
Sumber daya alam sangat penting dalam menunjang produksi tanaman
perkebunan, satu diantaranya adalah perkebunan kelapa sawit dan pengolahannya
serta limbah yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan nilai tambah bagi
industri kelapa sawit. Untuk industri kelapa sawit ini memerlukan bahan baku
yang diperoleh dari perkebunan (Plantation) yaitu Tandan Buah Segar (TBS)
yang mempunyai kualitas dan kuantitas yang memenuhi persyaratan seperti
rendamen buah,kotoran,nilai sortasi panen, indeks sortasi panen, buah yang
busuk, buah yang akan diproses, temperatur dan tekanan.
Dalam tahapan proses pengolahan minyak kelapa sawit yaitu tahapan
perebusan, pembantingan, penghancuran, pengempaan, klarifikasi dan pemecahan
biji,untuk setiap 1 ton minyak kelapa sawit menghasilkan 2,5 ton limbah cair.
Oleh sebab itu dalam tahapan proses tersebut, air sangat dibutuhkan dan dalam
jumlah yang besar. Hasil sampingan proses produksi tersebut berasal dari air
kondensat rebusan 36% (150-175 kg/ton Tandan Buah Segar), air drab klarifikasi
60% (350-40 kg/tonTandan Buah Segar) dan hidrosiklon 4% (100-150 kg/ton
Tandan Buah Segar) (Loebis dan Tobing 1992, Ahuat 2005).
Sedangkan untuk Indonesia ditaksir pengolahan minyak kelapa sawit pada
tahun 2010 diperkirakan mencapai 64000 juta ton, yang berarti menghasilkan
limbah cair sekitar 32257-37633 juta ton dan dapatdiolah menjadi biomassa, yang
salah satunya adalah POME (Palm Oil Mill Effluent) yang menghasilkan biogas.
Potensi produksi biogas dari seluruh limbah cair tersebut kurang lebih adalah
Universitas Sumatera Utara
sebesar 1075 juta m3. Nilai kalor (heating value) biogas rata – rata berkisar antara
4700 – 6000 kkal/m3 ( 20 – 24 MJ/m3),(Okwute dan Chai. 1997).
Manajemen bisnis yang menggabungkan efisiensi ekonomi dan ekologi
atau lebih dikenal dengan ekoefisiensi merupakan salah satu solusi dari krisis
ekonomi yang berkepanjangan. Prinsip ekoefisiensi adalah memanfaatkan
pelayanan ekologi lingkungan sebagai masukan produksi sehingga biaya produksi
menjadi lebih rendah, meningkatkan keuntungan dan daya saing terhadap industri
lain yang sejenis.
Saat ini bisnis yang berkembang di Sumatera Utara adalah produk
unggulan di sektor pertanian dibidang perkebunan kelapa sawit. PT Perkebunan
Nusantara III Kebun Rambutan adalah salah satu pengelola industri perkebunan
kelapa sawit milik pemerintah berskala besar, pemodalan yang kuat, penggunaan
teknologi maju, sistem pengolahan modern, jangkauan pemasaran yang luas dan
adaptif terhadap perubahan-perubahan ke arah kemajuan untuk memenuhi
kebutuhan pasar. Sedangkan PT London Sumatera Kebun Bagerpang juga
merupakan pabrik pengolahan kelapa sawit yang berskala besar. Kedua pengelola
Industri kelapa sawit tersebut menghasilkan limbah cair industri yang berlimpah,
sehingga memiliki potensi yang berbahaya jika limbah tersebut tidak ditangani
dengan benar.
Salah satu strategi kunci yang diyakini mampu meningkatkan daya saing
adalah dengan perbaikan–perbaikan teknologi, baik pada tingkat on-farm
maupuan off-farm, termasuk yang berkaitan dengan pengelolahan limbah. Di
samping itu, dukungan kebijakan pemerintah yang kondusif juga sangat penting
Universitas Sumatera Utara
dalam meningkatkan daya saing industri kelapa sawit Indonesia. Tuntutan akan
teknologi baru serta kebijakan yang kondusif bersifat dinamis sehingga penelitian
limbah menjadi salah satu kunci untuk meningkatkan daya saing industri kelapa
sawit Indonesia (Said, 2000).
Melihat perkembangan harga minyak sawit di pasaran internasional yang
cenderung membaik, industri minyak sawit akan menjadi andalan devisa masa
depan. Untuk bisa bersaing di pasar global, perkembangan dan persyaratan
perdagangan internasional perlu diantisipasi. Namun, seperti dua sisi mata uang
yang tidak dapat dipisahkan, dampak positif dari perkembangan sektor
agroindustri umumnya dan perkebunan kelapa sawit khususnya, juga diikuti oleh
dampak negatif terhadap lingkungan akibat dihasilkannya limbah cair, padat dan
gas dari kegiatan kebun dan pabrik kelapa sawit (PKS) PTPN III Kebun
Rambutan dan PT Lonsum Kebun Bagerpang. Untuk itu tindakan pencegahan dan
penanggulangan dampak negatif dari kegiatan perkebunan kelapa sawit dan
pabrik kelapa sawit (PKS) PTPN III Kebun Rambutan dan PT Lonsum Kebun
Bagerpang harus dilakukan dan sekaligus meningkatkan dampak positifnya.
Kenyataan menunjukkan bahwa sejak masalah lingkungan hidup mulai
diangkat ke permukaan, Indonesia memiliki berbagai macam program yang
berkaitan dengan lingkungan yang tidak mencapai sasaran secara optimal. Hal ini
disebabkan antara lain oleh pendekatannya yang bersifat “pemaksaan” melalui
berbagai peraturan perundang-undangan dengan ancaman sanksi. Belajar dari hal
tersebut, dewasa ini telah terjadi perkembangan pemikiran dimana limbah yang
dulunya dikategorikan sebagai produk samping yang menimbulkan masalah dan
Universitas Sumatera Utara
selayaknya harus ditanggulangi (end of pipe), saat ini dianggap sebagai indikator
tidak efisiensinya proses produksi. Pemikiran inilah yang mendorong perubahan
strategi penanganan limbah. Upaya mengatasi masalah pencemaran tersebut
berkembang ke arah pendekatan mengolah limbah yang terbentuk (end of pipe
treatment). Maka dilakukan pengolahan pada perusahaan dengan model Clean
Technology. Pendekatan ini terfokus pada pengolahan dan pembuangan limbah
untuk mencegah pencemaran dan kerusakan lingkungan. Namun pada
kenyataannya pencemaran dan kerusakan lingkungan tetap terjadi dan cenderung
terus berlanjut, karena dalam prakteknya pendekatan melalui pengolahan limbah
menghadapi berbagai kendala, seperti:
a. Bersifat reaktif, yaitu bereaksi setelah limbah terbentuk
b. Tidak efektif dalam memecahkan masalah pencemaran lingkungan karena
mengolah limbah hanyalah mengubah bentuk limbah dan memindahkannya
dari satu media ke media lain.
c. Biaya investasi dan operasi pengolahan dan pembuangan limbah biasanya
mahal, yang mengakibatkan biaya proses produksi meningkat dan harga jual
produk juga naik. Hal ini yang menjadi salah satu alasan pengusaha untuk
tidak memasang alat pengolahan limbah atau mengoperasikannya sekedarnya
saja.
d. Peraturan perundang-undangan yang menetapkan persyaratan limbah yang
boleh dibuang setelah dilakukan pengolahan pada umumnya cenderung untuk
dilanggar bila pengawasan dan penegakan hukum lingkungan tidak efektif
dijalankan. (Hadiwardjo, 2005)
Universitas Sumatera Utara
1.2.
Identifikasi Masalah
Industripengolahan Kelapa Sawit adalah Industri yang sangat strategis.
Hal ini didukung dengan banyaknya kebutuhan bahan baku untuk industri hilir
(produk hilir).
Kajian yang disajikan meliputi penyebab atau faktor yang sangat
berpengaruh terhadap Industri Kelapa Sawit meliputi bahan baku (Tandan Buah
Segar). Hal ini sangat ditentukan varietas buah, kematangan buah dan
pendistribusian ke pabrik, untuk menjamin dan menjaga kualitas buah maka
faktor asam lemak bebas harus terkendali dengan baik. Kenyataan sering terjadi
buah harus menunggu waktu untuk diproses (buah menginap). Maka akan sangat
berpengaruh terhadap kualitas minyak (produk). Kualitas buah dan waktu
kedatangan buah adalah merupakan faktor penentu mutu minyak yang dihasilkan.
Faktor utama yang sangat berpengaruh dalam pengolahan kelapa sawit
ialah air dan energi. Air digunakan untuk umpan boiler yang harus memenuhi
persyaratan-persyaratan teknis, yaitu tekanan dan temperatur. Energi dibutuhkan
untuk menggerakkan proses produksi pada pabrik. Dalam hal untuk mencapai
kualitas minyak yang baik, harus diperhatikan juga mutu produk kelapa sawit
yang terdiri dari mutu minyak sawit seperti kadar air, kadar kotoran, kadar asam
lemak bebas, bilangan ion, dan mutu inti sawit yang terdiri dari kadar air, kadar
minyak, kadar asam lemak bebas, mutu inti (inti utuh, inti pecah dan kotoran serta
perubahan warna) dan kehilangan minyak dapat terjadi karena tertinggal pada air
rebusan, tandan kosong, fiber hasil press, biji dan sludge. Limbah cair pabrik
kelapa sawit sangat dipengaruhi oleh pH, suhu, minyak gemuk, padatan total,
Universitas Sumatera Utara
BOD dan COD. Baku mutu limbah untuk industri ini terdiri dari BOD, COD,
TSS, minyak dan lemak, total nitrogen dan pH. Pengolahan limbah cair pabrik
kelapa sawit dapat dijadikan energi terbarukan seperti dapat menghasilkan gas
metana yang dapat digunakan untuk energi listrik. Hal ini dapat mengakibatkan
dampak positif terhadap lingkungan.
Upaya produksi bersih pada pabrik kelapa sawit berkelanjutan terhadap
pengolahan limbah cair perlu pendekatan secara terpadu yang dapat dilakukan
dengan membuat suatu model pengolahan limbah cair dengan pendekatan Sistem
Dinamis. Model ini dapat digunakan sebagai alat kontrol dan mengevaluasi
keluaran disetiap tahapan proses dalam upaya produksi bersih yang berkelanjutan.
1.3.
Perumusan Masalah
Proses pengolahan pada pabrik kelapa sawit bersifat linearcontinoussecara
stochastic dinamis (as Closely, as Possibly). Dalam proses pengolahan tersebut
berawal dari tandan buah segar yang datang dari estate atau kebun, dimana tandan
buah segar ini berbeda tingkat kematangannya. Setelah itu tandan buah segar
tersebut diproses sehingga menghasilkan crude palm oil (CPO), palm kernel dan
limbah. Dalam proses produksi ini produk yang dihasilkan mengalami losses dan
mempengaruhi rendemen, dimana losses dipengaruhi oleh proses produksinya
sedangkan rendemen dipengaruhi oleh tingkat kematangan buah dan lama
tidaknya buah didiamkan. Limbah yang dihasilkan terbagi dua yaitu limbah padat
dan limbah cair (POME). Dimana POME ini salah satu kandungannya adalah
metana. Kandungan metana yang besar pada POME dipengaruhi oleh tingkat
Universitas Sumatera Utara
asam lemak bebas dari tandan buah segar, sedangkan kadar asam lemak bebas ini
dipengaruhi oleh kematangan buah, kerusakan buah dan lama tidaknya buah
didiamkan. Seperti halnya CPO, mutu dan jumlah limbah sangat dipengaruhi atau
ditentukan oleh setiap tahapan proses pengolahan kelapa sawit.
Perkembangan industri minyak kelapa sawit
yang
cukup pesat
memberikan dampak akan peningkatan produksi limbah cair pabrik minyak
kelapa sawit yang memberikan dampak pencemaran lingkungan, tanah, air dan
udara dengan emisi metana yang potensial. Emisi metana tersebut dari sisi potensi
produksi biogas dapat digunakan menjadi energi terbarukan dan upaya
mendukung program pemerintah yang berhubungan dengan pasokan energi serta
teknologi bersih bagi industri yang dapat meningkatkan keuntungan kompetitif di
pasar. Untuk melihat input dan output pada pengolahan produksi bersih pabrik
kelapa sawit dapat dilihat pada Gambar 1.
Input tidak dikehendaki
• Kondisi Panen Di kebun
dan kematangan buah
• Pengangkutan ke
pabrik
• Harga Input dan Output
• Standart Kualitas mutu
panen
Input dikehendaki
• Luas Pemanenan
• Jumlah TBS (Tandan
buah segar)
• Target Produksi
• Kapasitas PKS (Pabrik
Kelapa Sawit)
• Clean Technology
• Tenaga Kerja
Input basis Lingkungan
• ISO 14000
• Kesesuaian lahan
• Green Production
• CER (certificate emision
reduction) dan CDM
(Clean Development
Mechanism)
Rancangan sistem
pengelolaan produksi
bersih dan pemanfaatan
limbah cair pabrik kelapa
sawit menjadi biogas
untuk energi listrik
(Renewable energy)
Output yang diharapkan
• Produktivitas pabrik
yang berkelanjutan
• Kerusakan Lahan
Minimum
• Pencemaran air, tanah,
dan udara minimum
• Pencapaian
Kesejahteraan
• Multiplier efect terhadap
sistem produksi
• Arus informasi,
teknologi pengelolaan
baik
Output yang tidak diharapkan
• Produktivitas kebun tidak
berkelanjutan
• Pencemaran air, udara, dan
tanah tinggi
• Kesejahteraan mengalami
degradasi
Umpan balik Sistem
Perencanaan
Gambar 1. Diagram Input-Output dalam Pengelolaan Produksi Bersih
(Cleaner Production) Pabrik Kelapa Sawit dan Pemanfaatan
Limbah Cair Menjadi Energi Terbarukan
Sumber: (I gusti putu Wigena dkk. 2010)
Universitas Sumatera Utara
1.4.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :
1. Membangun model pengolahan limbah cair dengan pendekatan sistem dinamis
dalam upaya produksi bersih pada produksi kelapa sawit berkelanjutan.
2. Mengkaji aliran material dan energy balance pada cleaner production.
3. Mengukur emisi biogas dalam kolam limbah cair pabrik kelapa sawit dan
menguji kualitas limbah cair.
4. Mengkaji limbah cair pabrik kelapa sawit untuk produksi biogas yang layak
diaplikasikan untuk energi terbarukan
1.5.
Kerangka Pemikiran
Dalam pengolahan minyak dan inti menghasilkan dua jenis yaitu limbah
padat dan limbah cair. Limbah cair yang dihasilkan mengandung BOD dan COD
tinggi yaitu 20.000 dan 40.000 mg/l, TSS, minyak dan lemak, Nitrogen dan pH.
Proses pengolahan minyak dan inti ini juga sangat membutuhkan air, uap
dan energi listrik. Energi listrik ini dari power plant, dimana power plant ini
berasal dari power generation plant sedangkan uap dan air sangat berpengaruh
positif terhadap pengolahan minyak dan inti karena uap dan air ini diperlukan
dalam proses tersebut. Untuk keperluan air ini bisa diperoleh dari pengolahan air
(water threatment) dan uap diperoleh dari boiler.
Dari keadaan tersebut dapat diketahui bahwa dalam proses pengolahan
minyak dan inti di pabrik kelapa sawit, dapat menghasilkan limbah yang
berbahaya terhadap lingkungan jika di buang langsung ke lingkungan dan
Universitas Sumatera Utara
membutuhkan energi demi berlangsungnya kegiatan proses pengolahan minyak
dan inti. Dari keadaan inilah mengambil suatu inisiatif untuk memanfaatkan
limbah cair yang mengandung biogas yaitu CH4 dan CO2 sebagai bahan baku
dalam power generation plant. Sehingga limbah cair yang berasal dari pengolahan
minyak dan inti setelah kandungan biogasnya dimanfaatkanmenjadi energi listrik.
Dengan penerapan konsep seperti ini maka pembangunan berkelanjutan pabrik
kelapa sawit dapat menerapkan teknologi yang bersih dan ramah lingkungan.
Kontrol yang terencana pada proses produksi di pabrik kelapa sawit dapat
menurunkan “losses” maka fungsi dan pengaruh “material balance” dan “energy
balance” harus setara dan seimbang pada proses produksi yang dilaksanakan.
Limbah cair pabrik kelapa sawit walaupun berdampak negatif dapat dijadikan
bahan baku untuk dijadikan energi terbarukan. Hal ini disebabkan limbah cair
pabrik kelapa sawit (palm oil mill effluent) mengandung biogas. Kerangka
pemikiran penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2.
Plantation
Tandan Buah Segar
Minyak Sawit Mentah
Produksi Minyak Kelapa Sawit
Limbah Padat
Limbah Cair
Biogas
LCPMKS
SLUDGE
Pupuk Cair Organik
Renewable Energy
Multiplayer effect
(produksi bersih)
Gambar 2. Kerangka Pemikiran
Universitas Sumatera Utara
1.6.
Lingkup Penelitian
Adapun yang menjadi ruang lingkup dari penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Pabrik yang menjadi sampel pengamatan adalah pabrik kelapa sawit yang
dikelola oleh pemerintah dan swasta.
2. Pengukuran limbah cair dimana terdapat gas (CH4) yang menjadi subjek
penelitian untuk menjadi energi yang terbarukan.
3. Upaya memperoleh value added dalam pemanfaatan limbah cair.
4. Integrasi sistem pengolahan pabrik kelapa sawit dan pengolahan limbah.
Sebagai rumusan masalah adalah:
1. Bagaimana model pengolahan limbah cair yang sesuai atau tepat dalam upaya
produksi bersih pada produksi kelapa sawit berkelanjutan
2. Bagaimana aliran material dan energy balance pada cleaner production
3. Berapa banyak emisi biogas dalam kolam limbah cair pabrik kelapa sawit dan
bagaimana kualitas hasil pengolahan limbah cair.
4. Berapa produksi biogas limbah cair pabrik kelapa sawit yang layak
diaplikasikan untuk energi terbarukan
1.7.
Hipotesis Penelitian
Model pengolahan limbah cair dengan pendekatan sistem dinamis dapat
digunakan sebagai upaya mencapai produksi bersih pada pabrik kelapa sawit
berkelanjutan.
Universitas Sumatera Utara
Dengan menggunakan model pengolahan kelapa sawit dapat dilakukan
berbagai analisis sebagai bahan evaluasi maupun optimisasi pengolahan kelapa
sawit untuk melihat perbedaan kondisi yang berpengaruh pada pengolahan limbah
anaerob sehingga mendapatkan multiplayer effect terhadap lingkungan.
1.8.
Manfaat Penelitian
Melihat penerapan produksi bersih (cleanerproduction) di pabrik kelapa
sawit, melalui pengelolaan dan pemanfaatan limbah cair pabrik kelapa sawit yang
berdasarkan kaidah lingkungan yang berlaku dalam menuju pabrik kelapa sawit
yang lestari.
Biogas dari POME dapat dimanfaatkan menjadi energi terbarukan yang
dimanfaatkan ke pabrik dan lingkungan sekitarnya. Akibatnya nilai kesejahteraan
(welfare condition) dapat terpenuhi sehingga penerapan produksi bersih ramah
lingkungan dapat tercapai (green product). Selain itu, penenitian ini juga
memberikan kontribusi terhadap ilmu pengetahuan dan implementasi teknologi
tepat guna di daerah-daerah sumber biomas, dengan potensi energi terbarukan
yang melimpah dan tidak tercemari.Manfaat dari penelitian dapat dilihat pada
Gambar 3.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3. Manfaat Penelitian
Biogas adalah gas yang dihasilkan dengan proses biologis dalam kondisi
anaerobik. Gas yang dihasilkan berupa karbon dioksida dan metan. Komposisi
rata-ratanya adalah 60-70% gas metan, 20-40% gas karbondioksida antara 0,20,3% hidrogen sulfida, dan gas lainnya. Disamping aspek pengolahan limbah cair
pabrik kelapa sawit, produksi energi juga merupakan hal yang penting bagi pabrik
kelapa sawit. Jika biogas yang dihasilkan dari proses pengolahan limbah cair
pabrik kelapa sawit ini seluruhnya digunakan untuk mesin genset, maka dapat
dihasilkan tenaga listrik sebesar 26kWh per ton tandan buah segar, sedangkan
kebutuhan spesifik per ton tandan buah segar diperkirakan 15-17 kWh.
1.8.
Novelty
Kebaharuan yang ditemukan yaitu mendapatkan model yang dapat
mengevaluasi dan memprediksi setiap tahapan proses pengolahan sawit dari
Universitas Sumatera Utara
proses awal hingga menghasilkan energi. Konsep ini memiliki falsafah dasar
dimana proses industri seharusnya tidak menghasilkan limbah karena limbah
tersebut dapat menjadi bahan baku untuk diolah menjadi energi terbarukan bagi
industri tersebut. Adanya perkembangan industri baru ini diharapkan juga mampu
memberikan perkembangan dari segi ekonomi (Eco IndustryPark).
Universitas Sumatera Utara