BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik - Prarancangan Pabrik Zeolit Dari Coal Ash Dan Natrium Hidroksida Kapasitas 60.000 Ton/Tahun

BAB I PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik PT Pupuk Kalimantan Timur (PKT) memiliki unit reboiler batubara sebagai

  salah satu komponen pendukung utilitas pabrik. Reboiler tersebut menghasilkan limbah yaitu coal ash dan memerlukan penanganan yang tepat dengan biaya seminimal mungkin atau bahkan menghasilkan keuntungan. Prarancangan pabrik zeolit ini merupakan studi kasus yang terjadi di PT PKT guna menangani limbah batubara sekaligus memberikan penghasilan tambahan dari penjualan produk yang dihasilkan.

  Batubara merupakan bahan organik dapat terbakar (terdiri dari unsur utama karbon, hidrogen, dan oksigen) yang terbentuk akibat proses sedimentasi tanaman dalam lapisan batuan yang dibantu oleh tekanan dan temperatur tinggi dalam waktu lama. Di Indonesia batubara adalah salah satu sumber energi yang memiliki potensi besar dengan ketersediaannya cukup melimpah dan diperkirakan sekitar 67% tersebar di Sumatera, 32% di Kalimantan dan sisanya tersebar di Pulau Jawa, Sulawesi dan Irian Jaya. Dengan kualitas batubara yang baik, jumlah yang besar, serta tingginya tingkat produksi saat ini, batubara dapat menjadi sumber energi bagi Indonesia selama ratusan tahun. Bahan bakar fosil (batubara) tetap menjadi sumber pamasok utama, meskipun pilihan terhadap sumber daya energi telah meluas kepada sumber-sumber yang bersih dan dapat diperbaharui, seperti tenaga surya, air, ombak dan panas bumi (Suyartono, 2004).

  

commit to user Pada tahun 2000, peranan batubara dalam penyediaan energi nasional mencapai sekitar 9%, kamudian pada tahun 2010 mencapai 19,23% dan diperkirakan pada tahun 2020 akan mencapai 39,6%. Sebaliknya, peran BBM dalam penyediaan energi primer secara bertahap terus menurun, dari 68% pada tahun 1992/1993 dan pada tahun 2020 menjadi 37% (Handbook of Energy and

  

Economy Statistic , 2011). Salah satu perolehan energi dari batubara adalah dengan

  proses pembakaran di dalam tungku pembakaran (furnace) yang berpotensi menghasilkan limbah batubara (coal ash). Semakin meningkatnya pemakaian batubara, maka beban lingkungan juga akan semakin berat sehingga perlu diantisipasi dengan teknologi pengolahan dan pemanfaatan limbah batubara.

  Zeolit sintetis dapat dibedakan berdasar kandungan Si menjadi tiga jenis yaitu zeolit sintetis dengan kadar Si rendah, sedang dan tinggi. Zeolit kadar Si rendah mengandung banyak Al, berpori dan mempunyai nilai ekonomi tinggi karena efektif digunakan untuk pemisahan dengan kapasitas besar, adsorben dan aditif pupuk. Zeolit sintetis dengan kadar Si sedang mempunyai perbandingan Si/Al = 1

• – 3. Zeolit sintetis dengan kadar Si tinggi, sangat higroskopis dan menyerap molekul non polar sehingga baik digunakan sebagai katalisator asam untuk hidrokarbon dan memiliki perbandingan Si/Al sampai dengan 20.

  Melalui proses direct hydrothermal single step akan menghasilkan zeolit yang cocok digunakan di bidang pertanian seperti, aditif pupuk dan perbaikan struktur tanah (Fansuri, 2008). Adanya kandungan SiO

  2 (40%

  2 O

  3

• – 65%) dan Al (25%
• – 40%) pada coal ash maka melalui suatu teknologi proses tertentu dapat

  

commit to user dihasilkan produk yang dapat dimanfaatkan oleh industri pertanian. Mineral dari limbah batubara ini diproduksi dengan penambahan senyawa basa (NaOH) pada

  coal ash sehingga menghasilkan senyawa Na

  2 O.Al

  2 O 3 .2SiO 2 (zeolite).

  Penggunaan zeolit dan pupuk dengan rasio tertentu dapat menghemat penggunaan pupuk 30%

• – 40% karena nutrisi pupuk tidak terserap secara efisien akibat terlarut melalui resapan air dan cuaca panas. Zeolit akan mengikat sementara pupuk kemudian melepaskan secara bertahap sesuai kebutuhan tanaman karena daya ikat zeolit terhadap pupuk lebih kecil dari daya serap akar tanaman (Salisbury, et. al, 1996). Ketersediaan limbah batubara sebagai bahan baku pembuatan zeolit yang cukup tinggi di Indonesia menambah peluang didirikannya industri ini sekaligus sebagai salah satu bentuk pengolahan coal ash menjadi produk bernilai ekonomi.

I.2 Kapasitas Perancangan

  Pertimbangan utama dalam penentuan kapasitas pabrik adalah jumlah bahan baku coal ash yang harus ditangani. Pertimbangan berikutnya adalah jumlah permintaan produk saat ini. Bahan baku pada pabrik ini adalah coal ash dari PT Pupuk Kaltim yang terdiri dari campuran fly ash dan bottom ash. Coal ash merupakan limbah pada PT. Pupuk Kaltim yang dihasilkan oleh kettle reboiler batubara sebesar 49.500 ton/tahun. Jumlah ini cukup besar dan bisa menimbulkan masalah lingkungan cukup serius, sehingga pengolahan yang tepat diperlukan agar tidak mencemari lingkungan dan bahkan mendatangkan keuntungan.

  Permintaan zeolit yang ada saat ini melebihi produksi zeolit dunia sebesar 15%

• – 20%. Total konsumsi zeolit seluruh dunia adalah sebesar 3 juta ton per tahun dengan Cina sebagai pengguna terbesar (65%) diikuti Kuba (15%).

  

commit to user Produksi zeolit Indonesia berkisar 30.000

• – 60.000 ton per tahun (tekmira, 2005) dan banyak digunakan sebagai adsorben, wastewater treatment, aditif semen pozzolan dan aditif bahan pertanian dan peternakan.

  Kalimantan Timur memiliki luas perkebunan kelapa sawit seluas 368.504 Ha. Tipikal kebutuhan pupuk kelapa sawit adalah 4,8 ton/Ha/tahun. Dari tipikal tesebut didapatkan kebutuhan total pupuk untuk perkebunan kelapa sawit di Kalimantan Timur sebanyak 1,77 juta ton/Ha/tahun (Booklet Indonesian Palm Oil

  

Downstream Industry , 2012). Persoalan yang masih membelit industri pupuk

  nasional adalah belum optimalnya produksi pupuk sehingga terjadi ketimpangan antara permintaan dan penawaran. Tabel I.1 menunjukkan data produksi dan permintaan pupuk anorganik di Indonesia sampai tahun 2011 dalam juta ton per tahun (Kementerian Perindustrian, 2011)

  Tabel I.1 Data produksi dan permintaan pupuk anorganik Indonesia Jenis Produksi Permintaan Selisih

  Urea 8,05 9,30 1,25 ZA 0,65 1,60

  0.95 NPK 5,89 8,80

  2.91 SP-36 1,00 4,50

  3.50 Tabel I.1 menunjukkan kesenjangan antara produksi dan permintaan pupuk di Indonesia cukup besar yaitu 8,61 juta ton per tahun. Dengan adanya prarancangan pabrik zeolit berbasis limbah batubara diaplikasikan sebagai aditif penggunaan pupuk, diharapkan mampu berperan dalam mengurangi defisit kebutuhan pupuk anorganik karena meningkatkan efisiensi pemupukan sampai sebesar 40%.

  

commit to user Dengan mempertimbangkan data primer dari PT. Pupuk Kaltim, kekurangan suplai pupuk serta perhitungan proses, maka diputuskan kapasitas pabrik akan didirikan sebesar 60.000 ton/tahun.

I.3 Penentuan Lokasi Pabrik

  Lokasi pabrik berada di Kawasan Industri Bontang yang merupakan salah satu kawasan industri terbesar di Indonesia. Pertimbangan pemilihan lokasi dipaparkan pada Tabel I.2 dan peta lokasi dapat dilihat pada Gambar I.1.

  Tabel I.2 Faktor pemilihan lokasi pabrik

  Kriteria Deskripsi

  Persediaan dan Coal ash diambil dari PT. Pupuk Kaltim dengan akses bahan baku produksi mencapai 49.500 ton/tahun atau 150 ton/hari. Persediaan dan

   Kebutuhan listrik pabrik dapat dipasok oleh akses utilitas pembangkit milik PT Pupuk Kaltim berkapasitas 38 MW. Selain itu, Perusahaan Listrik Negara (PLN) memiliki rencana membangun PLTGU berkapasitas 2x75 MW di Bontang. Kebutuhan utilitas lain tersedia cukup baik karena kawasan ini termasuk wilayah industri yang berkembang pesat. Rencana pemasaran

   Luas lahan perkebunan kelapa sawit sebesar 368.504 produk Ha, dan tipikal kebutuhan pupuk sebesar 4,8 ton/Ha/tahun. Kebutuhan total pupuk di Kalimantan Timur mencapai 1,77 juta ton/Ha/tahun dan merupakan potensi pasar produk zeolit.

   Kota Bontang memiliki dermaga untuk distribusi produk secara lokal ke Indonesia timur atau bahkan internasional seperti ke Singapura dan Malaysia. Fasilitas pendukung Infrastruktur seperti akses telekomunikasi, kesehatan, fasiltias sanitasi, jalan, dermaga, listrik, air, dan pendidikan sudah tersedia dengan baik, mapan, dan siap mendukung aktivitas produksi. Lain-lain

   Kondisi politik dan sosial di Bontang cukup stabil dan sistem birokrasi mendukung proses industri.  Berdasar data dari Badan Pusat Statistik (BPS) 2012, penduduk Bontang berjumlah 154.604 orang, hal ini berpotensi mendukung sumber daya manusia bagi pabrik.

  

commit to user Gambar I.1 Peta lokasi pabrik (Google map, 2013)

  I.4 Tinjauan Pustaka

  I.4.1 Macam-Macam Proses Pengolahan Coal Ash

  Pengolahan coal ash ramah lingkungan (environment-friendly) mulai banyak dilakukan. Teknologi yang umum digunakan adalah mengubah coal ash menjadi adsorben atau menggunakannya sebagai bahan isian (filler). Beberapa teknologi pemanfaatan coal ash dapat dilihat pada Tabel I.3.

  

commit to user

• – Rp. 3.920,00/ton)
• – 105

   Mengurangi emisi SO

  C)

  o

  1. Menghasilkan produk dengan kegunaan fleksibel (pengolahan limbah, adsorben, pengolahan tanah, dan pupuk)

  Dari lima proses pengolahan coal ash dipilih proses zeolitization dengan alasan sebagai berikut:

   Cenderung memperlukan jenis coal ash khusus

  Bahan aditif  Dapat menghemat bahan baku utama  Prosesnya mudah

  coal ash khusus

   Cenderung memerlukan jenis

   Dapat menghemat bahan baku utama  Prosesnya mudah

   Tidak dapat diaplikasikan ke masyarakat secara langsung Bahan isian (filler)

  Desulfurizer )

  (bahan isian Flue Gas

  2

  Desulfurizing agent

  

commit to user

  C

  Tabel I.3 Teknologi pemanfaatan coal ash Metode Kelebihan Kekurangan

  Zeolitization

   Kegunaan produknya lebih fleksibel  Biaya pengolahannya murah (Rp. 1.960,00/ton

   Aplikasinya dapat langsung ke masyarakat.  Prosesnya hanya membutuhkan kondisi temperatur antara 95

  o

  o

  C

  C  Membutuhkan alat - alat relatif mahal

  Pengolahan menjadi pupuk

  potassium silicate

   Aplikasinya dapat langsung ke masyarakat.  Memiliki pasar yang bagus karena permintaan pupuk meningkat

   Prosesnya membutuhkan kondisi temperatur sangat tinggi mencapai 900

  o

I.4.2 Alasan Pemilihan Proses

2. Suhu proses relatif rendah (95 – 105

• – 40% karena mencegah hilangnya nutrisi akibat terlarut melalui resapan air dan cuaca panas. Zeolit akan mengikat sementara pupuk kemudian melepaskan secara bertahap sesuai kebutuhan tanaman karena daya ikat zeolit terhadap pupuk lebih kecil dari daya serap akar tanaman.

  Berukuran kurang dari 0,075 mm (jenis bituminous)

  Ferri Oksida (Fe

  2 O 3 ) : 23,32%

  ) : 37,84% Aluminium trioksida (Al

  2

  Memiliki komposisi sebagai berikut: Silikon dioksida (SiO

  Sifat Kimia (PKT, 2012)

  3 Wujud : butiran halus berbentuk bola padat atau berongga

  Densitas : 2100

  I.6.1 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku 1. Coal Ash Sifat F isika (Kikuchi, 1999)

  I.6 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk

  Zeolit banyak digunakan sebagai adsorben, senyawa pengolahan air, aditif semen pozzolan dan aditif pupuk. Campuran zeolit dan pupuk dengan rasio tertentu dapat menghemat penggunaan pupuk 30%

  I.5 Kegunaan Produk

  Produk dapat langung diaplikasikan kepada masyarakat dan mendorong industri strategis Indonesia.

• – 3000 kg/m

  

commit to user

3.

  2 O 3 ) : 27,80% Kalsium oksida (CaO) : 6,69% Magnesium oksida (MgO) : 1,91% Sulfur dioksida (SO

  3 ) : 1,54%

  Hilang Pijar (LOI) : 5,82% Pozzolanic Activity Indeks dengan PC 7 hari : 78,80% 2.

   Natrium Hidroksida (NaOH) Sifat Fisika (Perry, 2007)

  Berat Molekul : 40 gram/mol

  

o

  Titik didih : 1390 C pada tekanan 1 atm

  

o

  Titik leleh : 318,4 C

  o

  Titik beku : -85 C Densitas : 2,13 gram/mL Berwarna putih

  Sifat Kimia (Perry, 2007) Mudah larut dalam air.

• Tidak larut dalam aseton.
• Higroskopis - 3.

   Asam Klorida Sifat Fisika (Perry, 2007)

  Berat Molekul : 36,5 gram/mol

  commit to user

• Merupakan oksidator kuat
• Dapat membakar materi organik jika ada kontak
• Mengalami ionisasi sempurna dalam air
• Mempunyai ikatan kovalen polar

  

commit to user

  Titik leleh : -111

  o

  C Titik didih : -85

  

o

  C Densitas : 1,181 gram/mL

  Sifat Kimia (Fessenden, 1997)

I.6.2 Sifat Fisika dan Kimia Produk 1. Zeolit (Perry, 2007) Sifat Fisika

  Berat Molekul : 524,44 gram/mol Warna : putih atau tidak berwarna Bentuk : kristal triclinic

  Specific gravity : 2,61

  Titik leleh : 1100 C Tidak larut dalam air.

  Sifat Kimia

  Memiliki komposisi kimia: SiO

  2 (42,3%), Al

  2 O 3 (35,9%), NaO (21,8%)