PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN PROSES FERMENTASI OLEH : ARTHANI ROSYIDA EVI ANGGRAINI
(2308 030 070) (2308 030 078)
Dosen Pembimbing Prof. Dr. Ir. Suprapto, DEA NIP. 19600624 198701 1 001 INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER © 2011
Meningkatnya kebutuhan bahan bakar • International Energy Agency 2006 •kebutuhan minyak mencapai 34%.
Keterbatasan Cadangan Energi fosil •BPS EW 2005 •Tahun 1984 mencapai 9,6 milyar barrel,dan 2004 menjadi 4,7 milyar barrel
Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit
Peluang Bioetanol sebagai bahan bakar alternatif • Tahun 2010 kebutuhan mencapai 2,8 juta kilo liter
Prospek tandan kosong kelapa sawit di Indonesia • Luas lahan PKS di Indonesia 2005 mencapai 5,5 juta Ha •Produksi kelapa sawit 12,7 juta ton •Produksi TKKS sebesar 2,3 juta ton.
Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses kimia dan biologi Kegunaan Bioethanol - Dalam Industri Kimia - Bidang Kedokteran, Farmasi dan Laboratorium - Bahan Bakar Alternatif Kendaraan Bermotor
Bahan – bahan berpati
Bahan Baku Pembuatan Bioetanol
Bahan – bahan yang mengandung gula
Bahan-bahan berserat (selulosa)
Bahan Baku Berserat (sellulosa)
Tandan Kosong Kelapa Sawit Komposisi
Kadar %
Selulosa
40
Hemiselulosa
24
Lignin
21
Abu
15
Pertimbangan Pemilihan Lokasi : Lokasi yang dekat dengan perairan sehingga dapat memudahkan transportasi dan kebutuhan utilitas pabrik Lokasi dengan produksi kelapa sawit terbesar
Lima Propinsi produksi kelapa sawit terbesar di Indonesia tahun 2005 : Produksi
Produksi Kelapa Sawit
Produksi TKKS
juta Ha
559 ribu ton
128 ribu ton
Sumatera Utara
964,3 ribu Ha
400 ribu ton
92 ribu ton
Sumatera Selatan
532,4 ribu Ha
250 ribu ton
57,5 ribu ton
Kalimantan Barat
466,9 ribu Ha
200 ribu ton
46 ribu ton
Jambi
466,7 ribu Ha
200 ribu ton
46 ribu ton
Riau
Luas Area
1,3
Lima kota produksi kelapa sawit terbesar di Riau tahun 2003 :
Kota Kuantan Singingi Indragiri Hulu Kampar Pelalawan Siak
Produk Kelapa Sawit 732.675 Ton 627.206 Ton 520.648 Ton 481.658 Ton 420.031 Ton
Lokasi Pabrik Bioetanol Kuantan Singigi
Penentuan Kapasitas produksi : Produksi bioetanol Tahun
Jumlah Import Bioetanol
Jumlah Eksport Bioetanol
(liter/tahun)
%
(liter /tahun)
%
(liter / tahun)
%
2003
158.388.000
19,06
506.717.560
16,23
506.276.550,1
19,53
2004
160.686.000
19,33
581.539.694,5
18,62
511.397.955,6
19,73
2005
167.984.000
20,21
671.448.405,5
21,5
521.522.008,9
20,12
2006
169.752.000
20,42
680.088.933
21,78
523.547.530
20,2
2007
174.328.000
20,97
682.819.776
21,87
529.565.340
20,42
Rata-rata
166.227.600
518.461.876,9
624.522.873,8
Kapasitas Produksi Nasional (Produksi Bioethanol + Import Bioethanol)-
(Eksport Bioethanol)
(166.227.600 + 624.522.873,8) (518.461.876,9) 272.000.000 liter/tahun Bioethanol 99,6%
Kapasitas Produksi Pabrik Bioethanol 54.000.000 liter/tahun bioethanol 99,6% 150.000 liter/hari bioethanol 99,6%
20 % dari kapasitas produksi nasional
Tabel Perbandingan Uraian proses : Parameter
Indirect Hydration
Direct Hydration
Fermentasi
Aspek Teknis
a. Proses b. Konversi
c. Yield
Kontinyu
Kontinyu
Batch
95 %
95%
95 %
90-95 %
95%
95%
100
250-300
32
1-3,5
5-8
1
-
-
48
Kondisi Operasi
a. Suhu (0C)
b. Tekanan (atm) c. Waktu Operasi
(jam)
Uraian Proses Terpilih Proses pembuatan bioethanol dari limbah tandan kosong kelapa sawit dengan proses fermentasi dilakukan melalui tahap :
1. Prehidrolisa. 2. Hidrolisa. 3. Fermentasi. 4. Distilasi dan Dehidrasi.
Reaksi yang Terjadi : • Reaksi Pre-Hidrolisa H2SO4 4,4%
(C5H8O4) n + n H2O
n (C5H10O5)
• Reaksi Hidrolisa H2SO4 8%
(C6H10O5)n +
n H2O → n C6H12O6
• Reaksi Fermentasi S..cereviseae
2C6H12O6 + H2O
C2H5OH + CH3COOH+ 2CO2 +2C3H8O3
SPESIFIKASI PERALATAN TANGKI PRE-HIDROLISA (R-110) Fungsi : untuk menghidrolisa hemiselulosa menjadi xylose menggunakan katalis asam sulfat 4,4%. Jumlah = 2 Bentuk = tangki silinder, tutup atas dan bawah berbentuk standart dished head Type reaktor = reaktor batch
• • • • •
= 540,84036 ft3 = 432,67 ft3 = 7,715 ft = 11,573 ft = 8,6034ft
Volume reaktor Volume liquida Diameter shell Tinggi reaktor Tinggi liquida
d1 th
hd ts
Hs pb lb Da Ds hd th
d2
Keterangan : Ds : Diameter shell Hs : Tinggi shell hd : Tinggi dish th : Tebal dish d1 : Diameter inlet air d2 : Diameter outlet Da : Diameter impeler pb : panjang blade lb : lebar blade
• Pengaduk : Tipe = Three Blade Tipe Propeller Jumlah = 1 buah Diameter = 2,4 ft = 0,7315 m = 28,8 in Putaran = 400 rpm Power motor = 2,35 HP
• Jaket : Tebal jaket = 0,1893 in Jarak shell dengan jaket = 2 in OD = 97,87625 in
UTILITAS Keseluruhan air yang dibutuhkan (yang diambil dari air sungai) : Air sanitasi = 84 m3 / hari Air pendingin = 90.107,87 m3/hari Air boiler = 1.760,6 m3/hari Air proses = 1.368,07 m3/hari
Jadi, keseluruhan air yang dibutuhkan : = (84 + 90.107,87+1.760,6 +1.368,07) m3/hari = 93.320,54 m3/hari
KESEHATAN DAN KESELAMATAN KERJA •Memakai alat pelindung kepala atau safety helmet. •Memakai alat pelindung kaki atau sepatu karet. •Memakai alat pelindung tangan atau sarung tangan. •Memakai alat pelindung pernapasan atau masker
INSTRUMENTASI ALAT
SISTEM INSTRUMENTASI Level Indikator
Reaktor Pre-Hidrolisa dan
Temperatur Controller (TC)
Reaktor Hidrolisa
Tangki Sterilisasi Tangki Stater dan Fermentor
Level Indikator
Level Indikator
PENGOLAHAN LIMBAH • Limbah cair berasal dari proses distilasi berupa “Bottom Product” dan RVF yaitu sebesar 1.128.420,253 kg/hari
• Limbah padat berasal dari RVF sebanyak 1.192.211,405 kg/hari • Limbah gas berupa CO2 berasal dari stater dan fermentor sebesar 104.179,29 kg/hari
Limbah Gas Gas CO2 Bisa digunakan untuk pembuatan dry ice.
Limbah Padat
slurry
Bisa digunakan sebagai Pupuk Organik
lignin
Disuplay ke industri perekat.
Limbah Cair • Netralisasi Menggunakan larutan (Ca(OH)2) • Sedimentasi Endapan CaSO4 yang terbentuk dipisahkan dengan cara sedimentasi
Activated Sludge Activated Sludge
Lagoon
Aerasi
Penambahan Nutrient
Filtrat
Sungai
Clarifier
Lumpur Aktif
KESIMPULAN • Rencana Operasi Pabrik Bioethanol ini direncanakan beroperasi secara semi continue selama 330 hari operasi/ tahun dan 24 jam/ hari. • Kapasitas Produksi. Kapasitas produksi pabrik ini sebesar 150.000 lt/hari bioethanol 99,6%.
• Bahan Baku Bahan baku utama pabrik ini adalah tandan kosong kelapa sawit. Bahan baku utama yang diperlukan 1.250.000 kg/hari.
• Proses Proses yang digunakan pada pabrik ini adalah proses fermentasi menggunakan hidrolisa asam kuat (H2SO4),
• Utilitas Keseluruhan air yang dibutuhkan : 93.320,54 m3/hari • Pengolahan Limbah Netralisasi Sedimentasi Activated Sludge Aerob
