22
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id commit to user 1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Indonesia merupakan negara kepulauan yang menyebabkan ketidakmerataan distribusi energi listrik, sehingga masih banyak daerah belum mendapatkan pasokan listrik. Usaha pemerintah dalam pemecahan masalah tersebut adalah melalui program penyediaan 10 GW listrik pada tahun 2010 dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan bakar batubara. Tetapi cadangan bahan bakar batubara tersebut semakin menipis sehingga diperlukan pemecahan salah satunya dengan substitusi sumber energi fosil (misalnya: batubara) dengan sumber energi terbarukan khususnya biomassa, tenaga air dan tenaga angin. Salah satu contoh pemanfaatan biomassa sebagai sumber energi terbarukan adalah dengan mengolah limbah cair pabrik kelapa sawit menjadi biometana yang dapat digunakan untuk bahan bakar pembangkit listrik menggantikan batu bara dan gas alam (Affandi, 2008). Selain itu, penggunaan bahan bakar minyak bumi selama ini menyebabkan tingginya tingkat pencemaran lingkungan melalui emisi yang dihasilkan, seperti CO 2 , NO x , SO x , dll. Hal ini terkait langsung dengan isu dunia mengenai pemanasan global sebagai akibat dari efek rumah kaca. Untuk itu, diversifikasi dan penguasaan teknologi merupakan yang faktor penting disamping kesadaran akan kelestarian lingkungan (Witono, 2009).

BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan negara kepulauan yang menyebabkan

ketidakmerataan distribusi energi listrik, sehingga masih banyak daerah belum

mendapatkan pasokan listrik. Usaha pemerintah dalam pemecahan masalah

tersebut adalah melalui program penyediaan 10 GW listrik pada tahun 2010

dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan

bakar batubara. Tetapi cadangan bahan bakar batubara tersebut semakin

menipis sehingga diperlukan pemecahan salah satunya dengan substitusi

sumber energi fosil (misalnya: batubara) dengan sumber energi terbarukan

khususnya biomassa, tenaga air dan tenaga angin. Salah satu contoh

pemanfaatan biomassa sebagai sumber energi terbarukan adalah dengan

mengolah limbah cair pabrik kelapa sawit menjadi biometana yang dapat

digunakan untuk bahan bakar pembangkit listrik menggantikan batu bara dan

gas alam (Affandi, 2008).

Selain itu, penggunaan bahan bakar minyak bumi selama ini

menyebabkan tingginya tingkat pencemaran lingkungan melalui emisi yang

dihasilkan, seperti CO2, NOx, SOx, dll. Hal ini terkait langsung dengan isu

dunia mengenai pemanasan global sebagai akibat dari efek rumah kaca.

Untuk itu, diversifikasi dan penguasaan teknologi merupakan yang faktor

penting disamping kesadaran akan kelestarian lingkungan (Witono, 2009).

Page 2: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

2

Biogas adalah gas produk akhir pencernaan atau degradasi anaerobik

bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri anaerobik dalam lingkungan bebas

oksigen atau udara. Salah satu bahan organik yang dapat difermentasi

menjadi biogas adalah Limbah Cair Kelapa Sawit (POME). Komponen

terbesar (penyusun utama) biogas dari POME adalah metana (CH4, 54 – 70

%-vol), karbon dioksida (CO2, 31 – 46 %-vol), dan sebagian kecil H2S (670-

2500ppmv) (Tong & Jaafar, 2005).

Produksi biometana dengan bahan limbah cair pabrik kelapa sawit

memberikan berbagai keuntungan diantaranya pengurangan jumlah bahan

organik yang menjadi indikator pencemaran lingkungan, serta mengurangi

kandungan racun dalam limbah.

Selama ini biometana hanya dikenal sebagai bahan bakar untuk

keperluan rumah tangga khususnya memasak saja. Padahal biometana juga

bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi pembangkit listrik. Kebutuhan

biometana akan semakin meningkat seiring dengan konsumsi listrik di

Indonesia yang setiap tahunnya terus meningkat karena peningkatan

pertumbuhan ekonomi nasional. Oleh karena itu pendirian pabrik

biomethana sangat diperlukan untuk memenuhi sebagian besar

kebutuhan listrik industri dan sebagai sumber energi yang diharapkan dapat

membuka lapangan kerja baru. Listrik yang dihasilkan selain bisa digunakan

untuk kepentingan industri juga bisa digunakan untuk listrik rumah tangga

karena sebagian besar listrik rumah tangga di sekitar pabrik kelapa sawit

masih disuplai dari generator dengan bahan bakar solar.

Page 3: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

3

1.2 Kapasitas Pabrik

Dalam pemilihan kapasitas pabrik biometana ada pertimbangan yang

perlu diperhatikan yaitu ketersediaan bahan baku yang berupa limbah cair

pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil pengolahan kelapa

sawit PT Perkebunan Nusantara VIII (PTPN VIII), pabrik kelapa sawit (PKS)

Kertajaya, Kabupaten Lebak, Provinsi Banten yang merupakan salah satu

sentra pengembangan kelapa sawit nasional di Indonesia. Pada tahun 2013

PTPN VIII PKS Kertajaya mengolah Tandan Buah Segar kelapa sawit

sebanyak 80 tonTBS/jam (www.industri.kontan.co.id). Kapasitas pabrik

pengolahan limbah cair kelapa sawit yang pernah ada di Indonesia untuk

produksi listrik sebesar 45 ton TBS/jam di PTPN V Tandun, Riau

(www.riaupos.co.id).

Untuk 1 TBS kelapa sawit dapat dihasilkan sekitar 0,56 m3 Limbah Cair

Kelapa Sawit (LCKS). Sedangkan dari 1 m3 LCKS dapat dihasilkan 28,3 m3

biogas dengan kandungan metana sebesar 62,5% (Tong & Jaafar, 2005).

Dengan mempertimbangkan faktor - faktor diatas pabrik Biometana

direncanakan hanya mengolah POME dari hasil pengolahan 45 ton TBS/jam,

dengan kebutuhan bahan baku Limbah Cair Kelapa Sawit dari PTPN VIII

PKS Kertajaya sebesar 25,2 m3/jam sehingga di dapatkan kapasitas pabrik

Biometana sebesar 3.530.000 Nm3/tahun.

1.3 Lokasi Pabrik

Penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan dan

kelangsungan dari industri, baik pada masa sekarang maupun pada masa

Page 4: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

4

yang akan datang karena hal ini berpengaruh terhadap faktor produksi dan

distribusi dari pabrik yang didirikan. Pemilihan yang tepat mengenai lokasi

pabrik harus memberikan suatu perhitungan biaya produksi dan distribusi

yang minimal serta pertimbangan sosiologi, yaitu pertimbangan dalam

mempelajari sikap dan sifat masyarakat di sekitar lokasi pabrik.

Berdasarkan faktor-faktor tersebut maka pabrik pembuatan

biometana sebagai sumber energi listrik ini direncanakan berlokasi di

Kabupaten Lebak, Provinsi Banten. Dasar pertimbangan dalam pemilihan

lokasi pabrik ini adalah:

a. Bahan Baku

Suatu pabrik sebaiknya berada di daerah yang dekat dengan sumber

bahan baku. Bahan baku berupa POME direncanakan diperoleh dari

pabrik kelapa sawit milik PTPN VIII PKS Kertajaya di Kabupaten Lebak,

Propinsi Banten yang menghasilkan POME sebanyak 44,8 m3/jam.

Kebutuhan POME untuk pabrik biometana ini sebanyak 25,2 m3/jam

sehingga dapat tercukupi.

b. Transportasi Bahan Baku

Lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik ini merupakan

kawasan perkebunan kelapa sawit dan bersebelahan dengan pabrik kelapa

sawit, sehingga distribusi bahan baku dapat berjalan dengan lancar yaitu

dengan menggunakan pompa yang akan terhubung dengan pabrik

pengolahan limbah cair kelapa sawit.

Page 5: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

5

c. Kebutuhan Tenaga Listrik dan Bahan Bakar

Dalam pendirian suatu pabrik, tenaga listrik dan bahan bakar adalah

faktor penunjang yang paling penting. Kebutuhan tenaga listrik untuk

operasi awal pabrik dapat diperoleh dari Perusahaan Listrik Negara

(PLN) wilayah Banten. Sedangkan untuk seterusnya pabrik akan

menggunakan listrik yang akan dihasilkan sendiri.

d. Kebutuhan air

Air merupakan kebutuhan penting bagi suatu pabrik kimia, baik

untuk keperluan proses maupun untuk keperluan lainnya. Sumber air

proses dapat diperoleh dengan mengambil air dari sungai Ciujung di

dekat PKS Kertajaya.

e. Tenaga Kerja

Tenaga kerja merupakan modal untuk pendirian suatu pabrik.

Dengan ditambahnya plant di PTPN VIII diharapkan dapat menyerap

tenaga kerja potensial yang cukup banyak di daerah tersebut. Tenaga

kerja di daerah ini meliputi tenaga kerja terdidik maupun tidak terdidik

serta tenaga kerja terlatih maupun tidak terlatih.

f. Pemasaran Produk

Biometana yang dihasilkan akan digunakan sebagai bahan bakar

pembangkit listrik. Tabel 1.1 memperlihatkan proyeksi kenaikan

kebutuhan listrik di Jawa dan Sumatera. Dengan pertimbangan tersebut

pabrik biometana lebih menjanjikan untuk didirikan di Pulau Jawa.

Page 6: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

Tabel 1.1 Proyeksi Kebutuhan Listrik di Pulau Jawa dan Lainnya

Tahun

Pulau Jawa

2014

2015

2016

2017

2018

Berikut peta lokasi pendirian pabrik :

Lokasi Pabrik Biomethana

Proyeksi Kebutuhan Listrik di Pulau Jawa dan Lainnya

Sektor Industri (TWh) Sektor Rumah Tangga

Pulau Jawa Pulau Sumatera Pulau Jawa Pulau Sumatera

145 29 50

150 30 55

160 34 60

170 36 70

180 39 80

(Muchlis & Permana, 2004)

Berikut peta lokasi pendirian pabrik :

Lokasi Pabrik Biomethana PKS Kertajaya

Gambar 1.1 Lokasi Pabrik Biometana

6

Proyeksi Kebutuhan Listrik di Pulau Jawa dan Lainnya

Sektor Rumah Tangga (TWh)

Pulau Sumatera

12

14

16

17

19

(Muchlis & Permana, 2004)

Page 7: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

7

1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1 Limbah cair

Limbah cair yang dihasilkan oleh Pabrik Minyak Kelapa Sawit

(PMKS) berasal dari air kondensat pada proses sterilisasi, air dari proses

klarifikasi, air hydrocyclone, dan air pencucian. Jumlah air pembuangan

tergantung pada system pengolahan, kapasitas olah pabrik dan keadaan

peralatan klarifikasi. Limbah cair PMKS mengandung bahan organik yang

relatif tinggi dan tidak bersifat toksik karena tidak menggunakan bahan

kimia dalam proses ekstraksi minyak (Subdit Pengelolaan Lingkungan

Direktorat Pengolahan Hasil Pertanian DITJEN PPHP, 2006)

Tabel 1.2 Karakteristik Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit

Parameter Nilai

pH 4,5

Suhu (oC) 55

BOD (g/l) 25

COD (g/l) 56,635

Minyak (g/l) 4,330

Total Suspended Solid/ C50H90O6(g/l) 19,610

Air (% wt) 95,5

(Arthur & Glover, 2012)

Page 8: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

8

Tabel 1.3 Komposisi Fatty Acid Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit

Fatty Acid % massa

Capric acid 4,29

Lauric acid 9,22

Myristic acid 12,66

Palmitic acid 29,38

Heptadecanoid acid 1,39

10-heptadecanoic acid 1,12

Stearic acid 11,41

Oleic acid 8,54

Lenoleic acid 4,72

Linolenic acid 4,72

Arachidic acid 7,56

Eicosatrienoic acid 1,49

Arachidonic acid 1,12

Eicosapentaeonic acid 0,36

Behenic acid 2,62

(Ahmad et al., 2011)

1.4.2 Biometana

Biometana merupakan biogas dengan kadar metana (CH4) yang

tinggi, sedangkan karbondioksida (CO2) terdapat dalam jumlah yang

sedikit. Biogas didapat dari hasil penguraian material organik seperti

kotoran hewan, kotoran manusia, tumbuhan oleh bakteri pengurai

Page 9: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

9

metanogen pada sebuah biodigester. Proses penguraian material organik

terjadi secara anaerob (tanpa oksigen). Sedangkan untuk mendapatkan

biometana perlu dilakukan proses pemurnian.

Bakteri yang berperan dalam pembentukan biogas adalah bakteri

pendegradasi, bakteri pembentuk asam, bakteri asetogen dan bakteri

pembentuk gas metana. Bakteri pendegradasi terdiri atas bakteri

selulolitik, bakteri proteolitik, dan lipolitik. Bakteri-bakteri ini akan

mengubah protein, selulosa, dan lemak menjadi asam amino, glukosa, dan

asam lemak. Bakteri pembentuk asam akan berperan dalam fermentasi

hasil hidrolisis menjadi asam-asam lemak volatil, seperti asam butirat,

propionat, laktat, asetat, dan alkohol. Bakteri asetogen berperan dalam

mengoksidasi hasil fermentasi asam menjadi asam asetat, CO2, dan

hidrogen yang menjadi substrat bakteri metana. Bakteri pembentuk gas

metana berperan dalam merombak asam asetat menjadi metan dan CO2

oleh kelompok bakteri metanogen asetotrofik, serta hidrogen dan CO2

menjadi metana dan air oleh kelompok bakteri metanogen hidrogenotrofik

(Fitria, 2011).

1.4.3 Langkah-Langkah Pembentukan Biogas

Secara umum, langkah-langkah pembentukan biogas ada 3 yaitu :

1. Hidrolisis

Pada langkah pertama, bahan organik secara enzimatis diuraikan

oleh enzim ekstraselular (selulosa, amilase, proteinase, dan lipase)

Page 10: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

10

mikroorganisme. Bakteri mendekomposisi rantai panjang karbohidrat,

protein dan lemak menjadi bagian yang lebih pendek. Sebagai contoh,

polisakarida diubah menjadi monosakarida. Protein dibagi menjadi

peptida dan asam amino.

2. Asidogenesis

Pada tahap ini produk yang telah dihidrolisa dikonversikan

menjadi asam lemak volatil, alkohol, aldehid, keton, amonia,

karbondioksida, air dan hidrogen oleh bakteri pembentuk asam. Asam

– asam organik yang terbentuk adalah asam asetat, asam propionat,

asam butirat dan asam valerat.

3. Asetogenesis

Asam lemak volatil dengan empat atau lebih rantai karbon tidak

dapat digunakan secara langsung oleh metanogen. Asam-asam organik

ini dioksidasi terlebih dahulu menjadi asam asetat dan hidrogen oleh

bakteri asetogenik penghasil hidrogen melalui proses yang disebut

asetogenesis. Asetogenesis juga temasuk pada produksi asetat dari

hidrogen dan karbon dioksida oleh asetogen dan homoasetogen.

Kadang-kadang proses asidogenesis dan asetogenesis dikombinasikan

sebagai satu tahapan saja.

4. Pembentukan Metana

Pada akhirnya gas metana diproduksi dengan dua cara. Pertama

adalah mengkonversikan asetat menjadi karbon dioksida dan metana

oleh organisme asetropik dan cara lainnya adalah dengan mereduksi

Page 11: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

11

karbon dioksida dengan hidrogen oleh organisme hidrogenotropik.

Metanogen yang dominan digunakan pada reaktor biogas adalah

Methanobacterium, Methanothermobacter, Methanobrevibacter,

Methanosarcina, dan Methanosaeta

(Deublien & Steinhauser, 2008)

1.4.4 Parameter Fermentasi

Pada dasarnya efisiensi produksi biogas sangat dipengaruhi oleh

berbagai faktor meliputi : suhu, derajat keasaman (pH), konsentrasi asam-

asam lemak volatil, nutrisi (terutama nisbah karbon dan nitrogen), zat

racun, waktu retensi hidrolik, kecepatan bahan organik, dan konsentrasi

amonia.

1. Alkalinitas

Alkalinitas limbah cair dapat dihasilkan dari hidrokarbon, karbonat

(CO32-) dan bikarbonat (HCO3

-) yang berikatan dengan kalsium,

magnesium, kalium dan amonia. Alkalinitas limbah cair membantu

mempertahankan pH agar tidak mudah berubah yang disebabkan oleh

penambahan asam. Selain itu, alkalinitas juga mempengaruhi

pengolahan zat-zat kimia dan biologi serta dibutuhkan sebagai nutrisi

bagi mikroba. Kadar alkalinitas diperoleh dengan menitrasi sampel

dengan larutan standar asam dan diperoleh hasil dalam satuan mg/L

CaCO3.

Page 12: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

12

2. pH

Konsentrasi ion-hidrogen merupakan kualitas parameter yang

penting di dalam limbah cair. pH dapat diartikan sebagai eksistensi dari

kehidupan mikroba di dalam limbah cair (biasanya bernilai 6 - 9).

Limbah cair memiliki pH yang sulit diatur karena adanya proses

pengasaman pada limbah cair.

3. Nutrisi

Nutrisi bagi pertumbuhan mikroba dalam limbah cair umumnya

adalah nitrogen dan fosfor (NP). Untuk mendapatkan sludge yang kecil

pada proses anaerobik, maka diperlukan kadar NP yang cukup. Oleh

karena itu, penambahan N dan/atau P yang dibutuhkan tergantung dari

substrat dan nilai dari SRT (Solid Retention Time). Biasanya jumlah

nutrisi yang dibutuhkan seperti NP dan sulfur (S) pada rentang 10-13, 2-

2,6 dan 1-2 mg/100 mg limbah. Namun, agar metanogenesis yang terjadi

maksimum, konsentrasi NPK biasanya 50, 10, dan 5 mg/L. Kandungan

N dapat diperoleh dari berbagai macam senyawa, salah satunya

CO(NH2)2 (Urea).

(Deublien & Steinhauser, 2008)

1.4.5 Pengolahan Limbah Cair Kelapa Sawit (POME)

Proses pengolahan POME menjadi biogas biasanya memakai

proses fermentasi anaerob dan aerob. Fermentasi anaerob berarti selama

proses fermentasi tidak ada udara yang masuk di dalam reaktor.

Sedangkan fermentasi aerob berarti selama proses fermentasi ada udara

Page 13: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

13

yang masuk di dalam reaktor. Fermentasi anaerob dan aerob memiliki

beberapa keuntungan dan kerugian, yang ditunjukkan pada tabel 1.4 :

Tabel 1.4 Keuntungan dan Kerugian Fermentasi Anaerobik

1.4.6 Nilai Potensial Biogas

Biogas yang bebas pengotor (H2O, H2S, CO2, dan partikulat

lainnya) dan telah mencapai kualitas pipeline adalah setara dengan gas

alam. Dalam bentuk ini, gas dapat digunakan sama seperti penggunaan gas

alam. Pemanfaatannya pun telah layak sebagai bahan baku pembangkit

listrik, pemanas ruangan, dan pemanas air. Jika dikompresi, biogas dapat

menggantikan gas alam terkompresi yang digunakan pada kendaraan. Di

Indonesia nilai potensial pemanfaatan biogas ini akan terus meningkat

Fermentasi Anaerob Fermentasi Aerob

Keuntungan Penggunaan energi

rendah (tidak ada

aerasi)

Proses relative cepat

Menghasilkan

produk metana

(CH4) lebih banyak.

Efektif untuk

menangani limbah

beracun

Kerugian Pengolahan

memerlukan waktu

yang lama

Memerlukan energi

yang besar (perlu

proses aerasi)

Start up lambat Produk metana (CH4)

yang dihasilkan sedikit

Page 14: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

14

karena adanya jumlah bahan baku biogas yang melimpah dan rasio antara

energi biogas dan energi minyak bumi yang menjanjikan. Berdasarkan

sumber Departemen Pertanian, nilai kesetaraan biogas dengan sumber

energi lain ditunjukkan pada tabel 1.5 :

Tabel 1.5 Kesetaraan Biogas dengan sumber lain

Bahan Bakar Jumlah

Biogas 1 m3

Elpiji 0,46 kg

Minyak tanah 0,62 liter

Minyak solar 0,52 liter

Bensin 0,8 liter

Gas kota 1,5 m3

Kayu bakar 3,5 kg

Tabel 1.6 menunjukan perbandingan penggunaan biomethana dan bahan

bakar lain untuk bahan bakar pembangkit listrik.

Tabel 1.6 Konversi energi listrik biomethana dengan sumber lain

Bahan Bakar Jumlah Konversi ke listrik (kWh)

Biomethane (97% methane) 1 Nm3 9,67

Gas Alam 1 Nm3 11

Bensin 1 liter 9,06

Diesel 1 liter 9,8

(Hudde, 2010)

Page 15: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

15

1.4.7 Macam – macam Proses Pembuatan Biogas

Macam – macam proses pembuatan biogas ada tiga, yaitu :

1. Proses Phsycrophillic

Proses pembuatan biogas secara Phsycrophilic berjalan pada suhu rendah

yaitu 10 oC. Bakteri yang bekerja pada proses ini ditemukan di daerah

subtropis.

2. Proses Mesophillic

Proses pembuatan biogas secara Mesophillic berlangsung pada suhu 10-

50oC. Bakteri yang bekerja pada proses ini ditemukan di daerah tropis.

3. Proses Thermophilic

Proses pembuatan biogas secara Thermophilic berlangsung pada suhu 50-

80oC. Bakteri yang bekerja pada proses ini ditemukan di daerah tambang

minyak yang berasal dari perut bumi.

(Siregar, 2009)

1.4.8 Pemilihan Proses

Proses yang dipilih dalam pembuatan biomethana pada pabrik ini adalah

proses Thermophilic. Pemilihan proses ini didasarkan pada jika sistem

tangki tertutup dan proses biologis menggunakan bakteri thermophilic

reaksi biologis akan berlangsung lebih cepat bila dibandingkan dengan

menggunakan bakteri mesophilic (Subdit Pengelolaan Lingkungan

Direktorat Pengolahan Hasil Pertanian DITJEN PPHP, 2006).

Page 16: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

16

1.5 Kegunaan Produk

Komponen utama dari biometana adalah metana (CH4) sehingga

dapat digunakan sebagai sumber energi alternatif. Contohnya untuk bahan

bakar memasak dan pembangkit listrik. Selain itu limbah dari pembuatan

biogas dapat digunakan sebagai pupuk organik baik cair maupun padat.

1.6 Sifat Fisis dan Kimia

1.6.1 Bahan Baku

Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit

Karakteristik Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit :

Parameter : Nilai

pH : 4,5

Suhu (oC) : 55

BOD (g/l) : 25

COD (g/l) : 56,635

Minyak (g/l) : 4,330

Total Suspended Solid (g/l) : 19,610

Air (%wt) : 95,5

(Arthur & Glover, 2012)

Asumsi yang dipakai:

Minyak yang terdapat dalam POME merupakan CPO.

Sumber bahan organik yang terdegradasi menghasilkan metana

dianggap sebagai total suspended solid.

Page 17: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

17

1.6.2 Produk

Karakteristik kandungan Biomethana

a. Gas Metana (CH4)

Sifat Fisis

Berat molekul : 16,04 g/mol

Titik didih : -161,4 oC

Titik leleh : -182,6 oC

Suhu Swanyala : 537 oC

(Perry, 2007)

Sifat Kimia

Reaksi pembakaran sempurna gas metana menghasilkan gas karbon

dioksida dan uap air

CH4 + O2 CO2 + H2O

Reaksi halogenasi gas metana menghasilkan klorometan dan HCl

CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl

(Fessenden, 1989)

b. Gas Karbon Dioksida (CO2)

Sifat Fisis

Berat molekul : 44,01 g/mol

Titik didih : -78,5 oC

Titik leleh : -56,6 oC pada 5,2 atm

(Perry,2007)

Page 18: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

18

Sifat Kimia

Karbon dioksida bereaksi dengan natrium hidroksida membentuk

natrium karbonat

NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O

(Vogel,1985)

1.6.3 Bahan Pembantu

1.6.3.1 Ferro Klorida (FeCl2)

Sifat Fisis

Berat molekul : 126,7 gr/mol

Titik lebur : 677 oC

Kelarutan dalam air : 64,4 gr/100 ml pada 10 oC

105,7 gr/100 ml pada 100 oC

Densitas : 3,16 gr/cm3

Specific gravity : 2,7

(Perry,2007)

Sifat Kimia

Larut dalam aseton

Tidak larut dalam etil eter

Bahan yang korosif sehingga harus disimpan dalam ruang tertutup

Agen flokulan dalam pengolahan air limbah buangan

(Perry,2007)

Page 19: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

19

1.6.3.2 Natrium Hidroksida (NaOH)

Sifat Fisis

Berat Molekul : 40 gram/mol

Titik didih : 1390 oC pada tekanan 1 atm

Titik leleh : 318,4 oC

Titik beku : -85 oC

Densitas : 2,13 gram/mL

Berwarna putih

(Perry,2007)

Sifat Kimia

Mudah larut dalam air.

Tidak larut dalam aseton.

Higroskopis

(Perry, 2007)

1.6.3.3 Nickel (II) Chloride (NiCl2)

Sifat Fisis

Berat molekul : 129,599 gr/mol

Titik lebur : 973 OC (1.246,15 K)

Specific gravity : 3,544

Kelarutan dalam air : 87,6 g / 100 ml pada 100 C

Berwarna padatan kuning

(Perry,2007)

Page 20: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

20

Sifat Kimia

Tidak tahan panas karena akan terdekomposisi

Reaktif terhadap asam

Bahan tidak korosif

(Vogel,1985)

1.6.3.4 Cobalt (II) Chloride (CoCl2)

Sifat Fisis

Berat molekul : 129,839 gr/mol

Titik lebur : 1049 OC ( 1.322,15 K)

Specific gravity : 3,356

Kelarutan dalam air : 105 g / 100 ml pada 96 C

Berwarna padatan biru

(Perry,2007)

Sifat Kimia

Tidak larut dalam ammonia

Bersifat higroskopis

Tidak bersifat korosif

(Perry,2007)

1.6.3.5 Urea (H2NCONH2)

Sifat Fisis

Berat molekul : 60,07 gr/mol

Titik lebur : 132,7 0C

Densitas : 1,323 gr/cm3

Page 21: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

21

Kelarutan dalam air : 100 gr/100 ml pada 17 0C

Tingkat keasaman (pKa) : 0,18

Berupa padatan berwarna putih

(Perry,2007)

Sifat Kimia

Bersifat higroskopis

Larut dalam metanol

Tidak korosif terhadap stainless steel 304 dan 316

(Vogel,1985)

Page 22: BAB I Pendahuluan - digilib.uns.ac.id... · dengan berbagai macam cara terutama pendirian pembangkit listrik berbahan ... pabrik kelapa sawit. Limbah cair ini diperoleh dari hasil

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user