PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN PUPUK CAIR DARI PENGOLAHAN LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN KONSEP ZERO EMISI DENGAN KAPASITAS 45 TON TBS JAM SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan

  

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN PUPUK CAIR DARI PENGOLAHAN

LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN

KONSEP ZERO EMISI DENGAN KAPASITAS 45 TON

TBS /JAM

  

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan

Ujian Sarjana Teknik Kimia

DISUSUN OLEH:

VONI ZULIANA

  

NIM: 070405031

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

  

2012

KATA PENGANTAR

  Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, ridho dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Pupuk Cair dari Pengolahan

  

Limbah Cair Kelapa Sawit Menggunakan Konsep Zero Emisi dengan

Kapasitas 45 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 Bapak Dr.Eng. Ir. Irvan, MSi selaku dosen Pembimbing I dan sekaligus Ketua Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dari awal penyusunan hingga selesainya tugas akhir ini.

  Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Bambang Trisakti , MT selaku dosen pembimbing II dan telah banyak membantu dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

  Penulis juga menyampaikan terima kasihnya kepada: 1. Ibu Ir. Renita Manurung, MT. selaku Koordinator Tugas Akhir.

  2. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara 3. Orang Tua yang telah banyak berkorban dan memberikan didikan serta do’a untuk penulis.

  4. Seluruh staf pengajar dan pengurus administrasi Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara.

  5. Partner penulis Michael Vincent, terima kasih banyak atas kerja samanya.

  6. Abang, Kakak, Teman dan Adek stambuk lainnya atas setiap informasi, saran dan dukungan yang diberikan dalam penyusunan tugas akhir ini.

  7. 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, Juni 2012 Penulis

  (VONI ZULIANA)

  

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 akan selanjutnya akan mengalami proses purifikasi sebelum disintesa menjadi senyawa kimia baru yang secara luas dibutuhkan dalam kehidupan manusia yaitu listrik sebagai sumber energi, sedangkan pupuk cair dengan penambahan senyawa yang sesuai dapat digunakan sebagai nutrisi untuk tanaman. Selama ini limbah cair kelapa sawit hanya diolah untuk dapat dibuang ke lingkungan sesuai standard baku mutu lingkungan, padahal limbah cair ini dapat menjadi produk yang bernilai secara ekonomi yaitu pupuk cair.

  Pra rancangan pabrik pembuatan Pupuk Cair ini direncanakan menghasilkan produk dengan kapasitas 536.501,1346 kg/hari dan beroperasi selama 365 hari dalam satu tahun.

  Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di Perbaungan, Sumatera Utara dengan luas areal 3.400 m

  2

  . 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 214.682.313.008  Total Biaya Produksi : Rp 85.775.864.228  Hasil Penjualan : Rp 806.412.168.336  Laba Bersih : Rp 476.008.795.217  Profit Margin (PM) : 89 %  Break Even Point (BEP) : 11 %  Return on Investment (ROI) : 58,4 %  Pay Out Time (POT) : 1,7 tahun  Return on Network (RON) : 34,4 %  Internal Rate of Return (IRR) : 48 % Dari hasil evaluasi ekonomi dapat disimpulkan bahwa Pabrik Pembuatan Pupuk Cair ini layak untuk didirikan

  

DAFTAR ISI

  Hal KATA PENGANTAR .................................................................................................. i

  INTISARI .................................................................................................................... iii DAFTAR ISI ............................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ..................................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................... xi

  BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... I-1

  1.1 Latar Belakang ................................................................................... I-1

  1.2 Rumusan Masalah .............................................................................. I-2

  1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ............................................................ I-2

  1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik .......................................................... I-3

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ II-1

  2.1 Pengertian Limbah Cair ................................................................... II-1

  2.2 Sejarah Pupuk Organik Cair............................................................. II-2

  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

  2.4 Tahapan Metabolisme dalam Degradasi Anarobik .......................... II-8

  2.4.1 Hidrolisis ................................................................................. II-8

  2.4.2 Asidogenesis ............................................................................ II-8

  2.4.3 Asetogenesis ............................................................................ II-9

  2.4.3 Metagenesis ............................................................................. II-9

  2.5 Palm Oill Mill Effluent (POME) .................................................... II-10

  2.6 Pengaruh Sistem Recycle Terhadap Proses Pengolahan POME .... II-12

  2.7 Deskripsi Proses dan Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk ............. II-13

  Biogas dari Hasil Fermentasi Thermofilik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Sistem Recycle ................................................. II-13

  2.7.2 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk....................................... II-14

  2.8.2.1 Ferro Klorida (FeCl

  2 ) ................................................. II-14

  2.8.2.2 Natrium Karbonat (NaHCO

  3 ) .................................... II-14

  2.8.2.3 Nikel (II) Klorida (NiCl

  2 ) .......................................... II-15

  2.8.2.4 Kobalt (II) Klorida (CoCl

  2 )........................................ II-15

  2.8.2.5 Metana (CH

  4 ) ............................................................. II-15

  2.8.2.6 Karbondioksida (CO ) ............................................... II-16

  2 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-3

  BAB IV NERACA ENERGI ............................................................................... IV-1

  4.1 Tangki Neutraliser (M-112) ............................................................ IV-1

  4.2 Tangki Pencampur (M-122) ............................................................ IV-1

  4.3 Fermentor (R-210/R-220) ............................................................... IV-1

  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 NaHCO Screw Conveyor (T-01) .................................................... V-2

  3

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

  2

  5.5 Tangki Neutralisasi (M-01) .............................................................. V-2

  5.6 Pompa Neutralisasi (P-02) ............................................................... V-3

  5.7 Pompa Sedimentasi (P-05) ............................................................... V-3

  5.8 Pompa Sedimentasi (P-06) ............................................................... V-3

  5.9 Tangki Pencampur (M-02) ............................................................... V-4

  5.10 Pompa Umpan Fermentor I (P-04) ................................................. V-4

  5.11 Fermentor I (R-01) ......................................................................... V-5

  5.12 Pompa Umpan Reaktor Floating Roof (P-03) ................................ V-5

  5.13 Bioreaktor Floating roof (R-02) ..................................................... V-6

  5.14 Tangki Sedimenatsi (RC-01/02) .................................................... V-7

  5.15 Water Trap(DT-01) ........................................................................ V-7

  5.18 Desulfuriser (D-01) ........................................................................ V-8

  5.19 Generator (GE-01) ......................................................................... V-8

  5.19.1 Kompresor ........................................................................... V-8

  5.19.1 Turbin .................................................................................. V-9

  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-13

  BAB VII UTILITAS ........................................................................................... VII-1

  7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ................................................................ VII-1

  7.3 Kebutuhan Listrik.......................................................................... VII-2

  7.6 Limbah Pabrik Pembuatan Biogas ................................................ VII-4

  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 ................................................................................................. xi

  

DAFTAR TABEL

Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Intrumentasi pada Pra-Rancangan Pabrik

  o

  Tabel LB.1 Nilai Kontribusi Unsur Atom ........................................................... LB-1 Tabel LB.2 Kapasitas Panas Beberapa Senyawa Pada 298,25

Tabel 9.3 Proporsi Gaji Karyawan per 1 shift .................................................... IX-9Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ............................................... IX-8Tabel 9.1 Pembagian Shift Karyawan ............................................................... IX-8Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ...................................................................... VIII-8Tabel 7.4 Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit ......................................... VII-4Tabel 7.3 Kebutuhan Daya pada Unit Proses .................................................. VII-3Tabel 7.2 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan ..................................... VII-2Tabel 7.1 Kebutuhan Uap ................................................................................ VII-1

  Pembuatan Biogas Sebagai sumber energi Listrik ............................ VI-8

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

  C ....................... 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-7Gambar 2.2 Flowsheet Proses Pembuatan Gas Hidrogen dari Biogas ................. II-17Gambar 6.1 Sebuah Loop Pengendalian ................................................................ VI-3Gambar 6.2 Suatu Proses Terkendali ..................................................................... VI-3Gambar 6.3 Instrumentasi pada Pompa ................................................................. VI-9Gambar 6.4 Instrumentasi pada Tangki Cairan ..................................................... VI-9Gambar 6.5 Instrumentasi pada Tangki Cairan ................................................... VI-10Gambar 6.6 Instrumentasi pada tangki fermentasi .............................................. VI-10Gambar 6.7 Instrumentasi pada Floating Roof .................................................... VI-11Gambar 6.8 Instrumentasi pada Tangki Pengendapan ........................................ VI-11Gambar 6.9 Instrumentasi pada Drain tank ......................................................... VI-12Gambar 6.10 Instrumentasi pada Tangki Desulfurisasi ......................................... VI-12Gambar 6.11 Generator ......................................................................................... VI-13Gambar 6.12 Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik ................................................. VI-14Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik Biogas .............................................................. VIII-5Gambar 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