Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit Melalui Proses Pirolisis Cepat Dengan Kapasitas Produksi 12.000 Ton Tahun
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil
Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Melalui Proses Pirolisis Cepat
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar belakang
Selama ini Indonesia menggunakan BBM (Bahan Bakar Minyak) sebagai
sumber daya energi primer secara dominan dalam perekonomian nasional.Pada saat
ini bahan bakar minyak (BBM) yang ada di pasaran disintesis dari produk petrokimia
yang menggunakan bahan baku berasal dari minyak bumi. Ketersediaan minyak
bumi sangat terbatas dan merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui,
sehingga harganya akan semakin meningkat. Indonesia yang saat ini bukan sebagai
negara pengekspor minyak bumi diperkirakan juga akan mengimpor bahan bakar
minyak, karena produksi dalam negeri tidak dapat lagi memenuhi permintaan
domestik yang meningkat cepat akibat pertumbuhan penduduk dan industri. Untuk
itu perlu dilakukan upaya penghematan serta upaya pengalihan bahan bakar minyak
dari bahan yang berasal dari minyak bumi menjadi sumber energi yang dapat
diperbarui (www.indobiofuel.com, 2006).
Gambar 1.1 Peta Cadangan Minyak Bumi di Indonesia
(Ditjen Migas, 2010)
Dari gambar 1.1 dapat dilihat bahwa pada tahun 2010 cadangan minyak bumi
terbesar terdapat pada wilayah Sumatera Tengah (49,4%), Jawa Timur (13,2%),
TONI RIZKI ARUAN
080405010
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Universitas Sumatera Utara
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil
Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Melalui Proses Pirolisis Cepat
Sumatera Selatan (11,2%) dan Kalimantan (8,6%) dari total cadangan minyak bumi
(Ditjen migas, 2010).
Salah satu sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui adalah
pemanfaatan biomassa menjadi bio oil.Bio oil merupakan salah satu alternatif yang
dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti BBM. Bio oil adalah bahan bakar
cair bewarna gelap beraroma seperti asap dan di produksi dari biomassa, seperti
kayu, kulit kayu atau biomassa lainnya yang mengandung sellulosa. Pengembangan
bio-oil sangat efektif digunakan sebagai pensubstitusi solar dan dapat menggantikan
posisi bahan bakar hidrokarbon dalam industri, seperti untuk mesin pembakaran,
boiler, mesin diesel statis, dan gas turbin.
Bio oil dapat diperoleh dari biomassa yang berperan sebagai sumber daya
alam yang terbarukan. Bahan baku untuk biooil pada dasarnya adalah bahan yang
mengandung selulosa. Bahan baku tersebut diantaranya kayu, kulit kayu, kertas,
bagas dan bahan-bahan lain. Bahan yang memiliki kandungan lignin yang tinggi
seperti kulit kayu cenderung menghasilkan rendemen biooil yang rendah (60-65%).
Bahan baku dengan kandungan selulosa yang tinggi, cenderung menghasilkan
rendemen biooil yang lebih tinggi (75-93 %)(Winanti dan Masfuchah,2011).
Biomassa yang digunakan untuk memproduksi bio oil dapat diperoleh dari
limbah pertanian, hutan, perkebunan, industri, dan rumah tangga.Negara-negara
tropis seperti Indonesia umumnya memiliki biomassa yang berlimpah.Sekitar 250
milyar ton per tahun dihasilkan dari biomassa hutan dan limbah pertanian. Limbah
pertanian secara umum berasal dari perkebunan kelapa sawit, tebu, kelapa serta sisa
panen dan lain-lainnya yang mencapai kira-kira 40 milyar ton per tahun
(Saputradkk., 2007).
Perkebunan kelapa sawit salah satu agribisnis yang cukup besar dan
mempunyai pasar yang sangat baik di dunia karena hasil produksinya yaitu minyak
goreng.Perkebunan kelapa sawit Indonesia merupakan perkebunan nomor dua
terbesar di dunia setelah Malaysia.
Pengembangan perkebunan kelapa sawit di Indonesia berjalan sangat pesat.
Pada tahun 1968, luas areal baru 120.000 ha dan menjadi 5,16 juta ha pada tahun
2005 dan pada tahun 2006 diperoyeksikan mencapai 6,046 juta ha. Komposisi
TONI RIZKI ARUAN
080405010
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Universitas Sumatera Utara
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil
Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Melalui Proses Pirolisis Cepat
pengusahaan kelapa sawit juga berubah yaitu dari sebelumnya hanya perkebunan
besar, tetapi saat ini telah mencakup perkebunan rakyat (PR) dan perkebunan besar
swasta (PBS).Sumatera mendominasi ketiga jenis pengusahaan, sedangkan
Kalimantan dan Sulawesi menjadi lokasi pengembangan perkebunan swasta dan
perkebunan rakyat (Lembaga Riset Perkebunan Indonesia, 2007).
Sumatera Utara memiliki perkebunan kelapa sawit yang luas, sehingga
potensi tandan kosong kelapa sawit sangat besar untuk dimanfaatkan sebagai bahan
baku produksi bio oil karena tandan kosong kelapa sawit sangat melimpah jumlah
nya karena selama ini hanya diolah dengan cara pembakaran untuk menghasilkan
abu. Oleh karena itu dipilih tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan baku bio oil.
Limbah padat yang berasal dari pengolahan kelapa sawit berupa tandan
kosong kelapa sawit, cangkang atau tempurung, serat, lumpur, dan bungkil. Dalam 1
ha lahan pertanaman kelapa sawit akan dihasilkan limbah sekitar 6,75 ton limbah
tandan kosong kelapa sawit dan 22 ton limbah pelepan kelapa sawit. Setiap
pengolahan 1 ton tandan buah segar akan menghasilkan limbah padat berupa tandan
kosong kelapa sawit sebanyak 200 – 250 kg (CV. Meori Agro, 2012).
Biomassa atau produk samping yang dihasilkan dari tanaman dan pengolahan
kelapa sawit untuk setiap satu satuan luas tanaman kelapa sawit (ha) dalam setahun
adalah 10,011 metrik kg bahan kering seperti terlihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 1.1 Produk samping tanaman dan olahan kelapa sawit untuk setiap hektar
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Biomassa
Daun tanpa lidi
Pelepah
Tandan kosong
Serat perasan
Lumpur sawit
Bungkil kelapa sawit
Total biomassa
(Umar, 2009)
Segar (kg)
1.430
6.292
3.680
2.880
4.704
560
19.546
Bahan Kering
(%)
46.18
26.07
92.10
93.11
24.07
91.83
373.36
Bahan Kering
(kg)
658
1.640
3.386
2.681
1.132
514
10.011
TONI RIZKI ARUAN
080405010
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Universitas Sumatera Utara
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil
Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Melalui Proses Pirolisis Cepat
1.2
Perumusan Masalah
Potensi bio oil yang mempunyai kegunaan sebagai bahan bakar alternatif
yang dapat menggantikan peran bahan bakar fosil harus terus ditingkatkan produksi
nya agar Indonesia mempunyai suatu bahan bakar alternatif yang dapat dibuat dari
bahan-bahan yang banyak terdapat di Indonesia. Oleh karena itu diperlukan suatu
usaha agar produksibio oil dapat dipenuhi dengan cara mendirikan pabrik bio oil.
Penggunaan bio oil sangat luas karena setelah bio oil di upgrade maka
akandidapatkan produk berupa bahan bakar minyak bio misalnya bio kerosene,
biodiesel dan lain-lain dan juga dapat digunakan sebagai pensubstitusi bahan bakar
solar yang dapat diaplikasikan sebagai bahan bakar kendaraan. Perancangan pabrik
bio oil ini menggunakan bahan baku utama tandan kosong kelapa sawit, yang
diperoleh dari limbah hasil produksi kelapa sawit oleh perusahaan pengolahan kelapa
sawit. Pemilihan bahan baku ini didasarkan atas pertimbangan bahwa tandan kosong
kelapa sawit sangat melimpah jumlahnya di Indonesia ini dan belum dimanfaatkan
dengan baik. Pembuatan bio oil akan menggunakan proses pirolisis cepat (fast
pyrolisis).Proses pirolisis cepat biomassa dari tandan kosong kelapa sawit ini
merupakan alternatif untuk menghasilkan bio oil yang bersifat renewable. Dan
permintaan bio oil di perdagangan dunia sangat tinggi, sehingga terbuka
kemungkinan untuk mengekspor produk ini keluar negeri. Dengan terpenuhinya
kebutuhan bio oil di Indonesia, maka akan berdampak pada berkurangnya
pengeluaran negara, meningkatnya perekonomian nasional dan meningkatnya
kesejahteraan masyarakat.
1.3
Tujuan Perancangan
Tujuan perancangan pabrik bio oil dengan proses pirolisis cepat tandan
kosong kelapa sawit adalah untuk mengaplikasikan ilmu teknik kimia yang meliputi
neraca massa, neraca energi, spesifikasi peralatan, operasi teknik kimia, utilitas dan
bagian ilmu teknik kimia lainnya, juga untuk memenuhi aspek ekonomi dalam
pembiayaan pabrik sehingga memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik
bio oil dengan proses pirolisis cepat tandan kosong kelapa sawit.
TONI RIZKI ARUAN
080405010
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Universitas Sumatera Utara
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil
Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Melalui Proses Pirolisis Cepat
1.4
Ruang Lingkup Perancangan
Ruang lingkup dari perancangan pabrik bio oil adalah seperti berikut :
a. Penanganan umpan (feed handling)
b. Pengecilan ukuran dan pengeringan (resizing and drying)
c. Proses pirolisis cepat (fast pyrolysis process)
d. Proses pendinginan mendadak (quenching)
e. Proses pemurnian bio oil(finishing)
1.5
Manfaat Perancangan
Manfaat atau kontribusi yang diberikan oleh pabrik bio oil dengan proses
pirolisis cepat tandan kosong kelapa sawit adalah seperti berikut ini.
a. Sebagai bahan acuan untuk penelitian-penelitian dan perancangan selanjutnya
tentang proses pembuatan bio oil melalui proses pirolisis cepat.
b. Sebagai bahan aplikasi bagi mahasiswa dari teori-teori yang di dapat dalam
perkuliahan.
c. Membuka pemikiran mahasiswa dan masyarakat terhadap perkembangan
sains dan teknologi dibidang proses pirolisis biomassa.
TONI RIZKI ARUAN
080405010
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Universitas Sumatera Utara
Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Melalui Proses Pirolisis Cepat
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar belakang
Selama ini Indonesia menggunakan BBM (Bahan Bakar Minyak) sebagai
sumber daya energi primer secara dominan dalam perekonomian nasional.Pada saat
ini bahan bakar minyak (BBM) yang ada di pasaran disintesis dari produk petrokimia
yang menggunakan bahan baku berasal dari minyak bumi. Ketersediaan minyak
bumi sangat terbatas dan merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui,
sehingga harganya akan semakin meningkat. Indonesia yang saat ini bukan sebagai
negara pengekspor minyak bumi diperkirakan juga akan mengimpor bahan bakar
minyak, karena produksi dalam negeri tidak dapat lagi memenuhi permintaan
domestik yang meningkat cepat akibat pertumbuhan penduduk dan industri. Untuk
itu perlu dilakukan upaya penghematan serta upaya pengalihan bahan bakar minyak
dari bahan yang berasal dari minyak bumi menjadi sumber energi yang dapat
diperbarui (www.indobiofuel.com, 2006).
Gambar 1.1 Peta Cadangan Minyak Bumi di Indonesia
(Ditjen Migas, 2010)
Dari gambar 1.1 dapat dilihat bahwa pada tahun 2010 cadangan minyak bumi
terbesar terdapat pada wilayah Sumatera Tengah (49,4%), Jawa Timur (13,2%),
TONI RIZKI ARUAN
080405010
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Universitas Sumatera Utara
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil
Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Melalui Proses Pirolisis Cepat
Sumatera Selatan (11,2%) dan Kalimantan (8,6%) dari total cadangan minyak bumi
(Ditjen migas, 2010).
Salah satu sumber energi alternatif yang dapat diperbaharui adalah
pemanfaatan biomassa menjadi bio oil.Bio oil merupakan salah satu alternatif yang
dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti BBM. Bio oil adalah bahan bakar
cair bewarna gelap beraroma seperti asap dan di produksi dari biomassa, seperti
kayu, kulit kayu atau biomassa lainnya yang mengandung sellulosa. Pengembangan
bio-oil sangat efektif digunakan sebagai pensubstitusi solar dan dapat menggantikan
posisi bahan bakar hidrokarbon dalam industri, seperti untuk mesin pembakaran,
boiler, mesin diesel statis, dan gas turbin.
Bio oil dapat diperoleh dari biomassa yang berperan sebagai sumber daya
alam yang terbarukan. Bahan baku untuk biooil pada dasarnya adalah bahan yang
mengandung selulosa. Bahan baku tersebut diantaranya kayu, kulit kayu, kertas,
bagas dan bahan-bahan lain. Bahan yang memiliki kandungan lignin yang tinggi
seperti kulit kayu cenderung menghasilkan rendemen biooil yang rendah (60-65%).
Bahan baku dengan kandungan selulosa yang tinggi, cenderung menghasilkan
rendemen biooil yang lebih tinggi (75-93 %)(Winanti dan Masfuchah,2011).
Biomassa yang digunakan untuk memproduksi bio oil dapat diperoleh dari
limbah pertanian, hutan, perkebunan, industri, dan rumah tangga.Negara-negara
tropis seperti Indonesia umumnya memiliki biomassa yang berlimpah.Sekitar 250
milyar ton per tahun dihasilkan dari biomassa hutan dan limbah pertanian. Limbah
pertanian secara umum berasal dari perkebunan kelapa sawit, tebu, kelapa serta sisa
panen dan lain-lainnya yang mencapai kira-kira 40 milyar ton per tahun
(Saputradkk., 2007).
Perkebunan kelapa sawit salah satu agribisnis yang cukup besar dan
mempunyai pasar yang sangat baik di dunia karena hasil produksinya yaitu minyak
goreng.Perkebunan kelapa sawit Indonesia merupakan perkebunan nomor dua
terbesar di dunia setelah Malaysia.
Pengembangan perkebunan kelapa sawit di Indonesia berjalan sangat pesat.
Pada tahun 1968, luas areal baru 120.000 ha dan menjadi 5,16 juta ha pada tahun
2005 dan pada tahun 2006 diperoyeksikan mencapai 6,046 juta ha. Komposisi
TONI RIZKI ARUAN
080405010
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Universitas Sumatera Utara
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil
Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Melalui Proses Pirolisis Cepat
pengusahaan kelapa sawit juga berubah yaitu dari sebelumnya hanya perkebunan
besar, tetapi saat ini telah mencakup perkebunan rakyat (PR) dan perkebunan besar
swasta (PBS).Sumatera mendominasi ketiga jenis pengusahaan, sedangkan
Kalimantan dan Sulawesi menjadi lokasi pengembangan perkebunan swasta dan
perkebunan rakyat (Lembaga Riset Perkebunan Indonesia, 2007).
Sumatera Utara memiliki perkebunan kelapa sawit yang luas, sehingga
potensi tandan kosong kelapa sawit sangat besar untuk dimanfaatkan sebagai bahan
baku produksi bio oil karena tandan kosong kelapa sawit sangat melimpah jumlah
nya karena selama ini hanya diolah dengan cara pembakaran untuk menghasilkan
abu. Oleh karena itu dipilih tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan baku bio oil.
Limbah padat yang berasal dari pengolahan kelapa sawit berupa tandan
kosong kelapa sawit, cangkang atau tempurung, serat, lumpur, dan bungkil. Dalam 1
ha lahan pertanaman kelapa sawit akan dihasilkan limbah sekitar 6,75 ton limbah
tandan kosong kelapa sawit dan 22 ton limbah pelepan kelapa sawit. Setiap
pengolahan 1 ton tandan buah segar akan menghasilkan limbah padat berupa tandan
kosong kelapa sawit sebanyak 200 – 250 kg (CV. Meori Agro, 2012).
Biomassa atau produk samping yang dihasilkan dari tanaman dan pengolahan
kelapa sawit untuk setiap satu satuan luas tanaman kelapa sawit (ha) dalam setahun
adalah 10,011 metrik kg bahan kering seperti terlihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 1.1 Produk samping tanaman dan olahan kelapa sawit untuk setiap hektar
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Biomassa
Daun tanpa lidi
Pelepah
Tandan kosong
Serat perasan
Lumpur sawit
Bungkil kelapa sawit
Total biomassa
(Umar, 2009)
Segar (kg)
1.430
6.292
3.680
2.880
4.704
560
19.546
Bahan Kering
(%)
46.18
26.07
92.10
93.11
24.07
91.83
373.36
Bahan Kering
(kg)
658
1.640
3.386
2.681
1.132
514
10.011
TONI RIZKI ARUAN
080405010
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Universitas Sumatera Utara
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil
Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Melalui Proses Pirolisis Cepat
1.2
Perumusan Masalah
Potensi bio oil yang mempunyai kegunaan sebagai bahan bakar alternatif
yang dapat menggantikan peran bahan bakar fosil harus terus ditingkatkan produksi
nya agar Indonesia mempunyai suatu bahan bakar alternatif yang dapat dibuat dari
bahan-bahan yang banyak terdapat di Indonesia. Oleh karena itu diperlukan suatu
usaha agar produksibio oil dapat dipenuhi dengan cara mendirikan pabrik bio oil.
Penggunaan bio oil sangat luas karena setelah bio oil di upgrade maka
akandidapatkan produk berupa bahan bakar minyak bio misalnya bio kerosene,
biodiesel dan lain-lain dan juga dapat digunakan sebagai pensubstitusi bahan bakar
solar yang dapat diaplikasikan sebagai bahan bakar kendaraan. Perancangan pabrik
bio oil ini menggunakan bahan baku utama tandan kosong kelapa sawit, yang
diperoleh dari limbah hasil produksi kelapa sawit oleh perusahaan pengolahan kelapa
sawit. Pemilihan bahan baku ini didasarkan atas pertimbangan bahwa tandan kosong
kelapa sawit sangat melimpah jumlahnya di Indonesia ini dan belum dimanfaatkan
dengan baik. Pembuatan bio oil akan menggunakan proses pirolisis cepat (fast
pyrolisis).Proses pirolisis cepat biomassa dari tandan kosong kelapa sawit ini
merupakan alternatif untuk menghasilkan bio oil yang bersifat renewable. Dan
permintaan bio oil di perdagangan dunia sangat tinggi, sehingga terbuka
kemungkinan untuk mengekspor produk ini keluar negeri. Dengan terpenuhinya
kebutuhan bio oil di Indonesia, maka akan berdampak pada berkurangnya
pengeluaran negara, meningkatnya perekonomian nasional dan meningkatnya
kesejahteraan masyarakat.
1.3
Tujuan Perancangan
Tujuan perancangan pabrik bio oil dengan proses pirolisis cepat tandan
kosong kelapa sawit adalah untuk mengaplikasikan ilmu teknik kimia yang meliputi
neraca massa, neraca energi, spesifikasi peralatan, operasi teknik kimia, utilitas dan
bagian ilmu teknik kimia lainnya, juga untuk memenuhi aspek ekonomi dalam
pembiayaan pabrik sehingga memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik
bio oil dengan proses pirolisis cepat tandan kosong kelapa sawit.
TONI RIZKI ARUAN
080405010
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Universitas Sumatera Utara
Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Bio Oil
Dengan Bahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit
Melalui Proses Pirolisis Cepat
1.4
Ruang Lingkup Perancangan
Ruang lingkup dari perancangan pabrik bio oil adalah seperti berikut :
a. Penanganan umpan (feed handling)
b. Pengecilan ukuran dan pengeringan (resizing and drying)
c. Proses pirolisis cepat (fast pyrolysis process)
d. Proses pendinginan mendadak (quenching)
e. Proses pemurnian bio oil(finishing)
1.5
Manfaat Perancangan
Manfaat atau kontribusi yang diberikan oleh pabrik bio oil dengan proses
pirolisis cepat tandan kosong kelapa sawit adalah seperti berikut ini.
a. Sebagai bahan acuan untuk penelitian-penelitian dan perancangan selanjutnya
tentang proses pembuatan bio oil melalui proses pirolisis cepat.
b. Sebagai bahan aplikasi bagi mahasiswa dari teori-teori yang di dapat dalam
perkuliahan.
c. Membuka pemikiran mahasiswa dan masyarakat terhadap perkembangan
sains dan teknologi dibidang proses pirolisis biomassa.
TONI RIZKI ARUAN
080405010
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Universitas Sumatera Utara