Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf

PRA RANCANGAN PABRIK

PEMBUATAN BIOGAS DARI LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT SEBAGAI SUMBER ENERGI LISTRIK DENGAN KAPASITAS 237.600 MWh/TAHUN

TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Ujian sarjana Teknik Kimia

OLEH :

FITRI MEIDINA HARAHAP 050405038

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.


KATA PENGANTAR Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan anugerah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Biogas sebagai Sumber Energi Listrik dengan Kapasitas 237.600 MWh/tahun. Tugas Akhir ini dikerjakan sebagai syarat

untuk kelulusan dalam sidang sarjana. Selama mengerjakan Tugas akhir ini penulis begitu banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini perkenankanlah perkenankanla h penulis mengucapkan mengucapka n terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Eng Ir. Irvan, Msi sebagai Dosen Pembimbing I yang telah membimbing dan memberikan masukan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Hendra S. Ginting, ST, MT sebagai Dosen Pembimbing II yang telah memberikan arahan selama menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Ibu Ir. Renita Manurung MT selaku Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU. 4. Bapak Dr. Eng Ir. Irvan, MSi sebagai Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia FT USU. 5. Dan yang paling istimewa Orang tua penulis yaitu Ibunda Hj. Syafriani Lubis dan Alm. Ayahanda yang tidak pernah lupa memberikan motivasi dan semangat kepada penulis. 6. Dosen Penguji Tugas Akhir yaitu Ibu Dr. Ir Fatimah dan Bapak Amir Husain ST, MT 7. Abang dan adik-adik tercinta yang selalu mendoakan dan memberikan semangat. 8. Teman-teman stambuk ‘05 tanpa terkecuali. Thanks buat kebersamaan dan semangatnya. 9. Teman

seperjuangan

Riki

Handoko

sebagai

partner

penulis

dalam

penyelesaian Tugas Akhir ini. Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

10. Serta pihak-pihak yang telah ikut membantu penulis namun tidak tercantum namanya. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan pada penulisan berikutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Medan, 1 Juni 2009 Penulis

Fitri Meidina Harahap 050405038


INTI SARI Pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik diperoleh melalui reaksi fermentasi di dalam reaktor tangki berpengaduk. Pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 237.600 MWh/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Lokasi pabrik yang direncanakan direncanaka n adalah di Kotamadya Tebing Tinggi, Kecamatan Rambutan, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 14.427 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 155 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur dan bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik, adalah : Modal Investasi

: Rp 171.141.022.601,-

Biaya Produksi Produks i per tahun

: Rp 133.682.862.272,-

Hasil Jual Produk per tahun

: Rp 196.911.000.000,-

Laba Bersih per tahun

: Rp

Profit Margin

: 32 %

Break Event Point Point

: 55,56 %

Return of Investment Investment

: 26,73 %

Pay Out Time

: 3,74 tahun

Return on Network Network

: 44,56 %

Internal Rate of Return

: 50,24 %

45.751.880.460,-

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik ini layak untuk didirikan.


DAFTAR ISI Kata Pengantar Pengantar................................. ................................................. ................................ ................................. ............................. ............ i Intisari Intisari ................................. ................................................. ................................. ................................. ................................ ....................... ....... iii Daftar Isi.................................... ..................................................... ................................. ................................ ................................. ................... iv Daftar Tabel.................................. .................................................. ................................. ................................. ............................... ............... ix Daftar Gambar Gambar ................................. ................................................. ................................ ................................. ............................. ............ x BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. I-1 1.1 Latar Belakang Belakang ............................... ............................................... ................................. ............................. ............ I-1 1.2 Rumusan Rumusan Permasalahan Permasalahan ........................................... ........................................................... .................... .... I-2 1.3 Tujuan Perencanaan Pabrik .......................................................... I-2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................... II-1 2.1 Pengertian Pengertian Biogas ........................... ........................................... ................................. ............................. ............ II-1 2.2 Sejarah Sejarah Biogas ........................ ........................................ ................................. ................................. .................... .... II-2 2.3 Langkah-langkah Pembentukan Biogas ....................................... II-3 2.4 Kegunaan Kegunaan Biogas .................... .................................... ................................. ................................. .................... .... II-5 2.5 Deskripsi Proses Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biogas sebagai Sumber Energi Listrik ..................................................... II-6 2.6 Sifat-sifat Reaktan, Bahan, dan Produk Pembantu......................... II-7 2.6.1 Limbah Cair Kelapa Kelapa Sawit ................... ......... ................... ................... ................... .............. ..... II-7 2.6.2 Metana (CH4) ................................ ................................................ ................................ ....................... ....... II-8 2.6.3 Karbondioksida (CO2) ................................ ................................................ .......................... .......... II-9 2.6.4 Natrium Bikarbonat (NaHCO3) ................................. ............................................. ............ II-10 2.6.5 Urea (H2 NCONH2) ................................ ................................................ ............................... ............... II-10 2.6.6 Natrium Hidroksida (NaOH) ................... ......... ................... ................... ................... ........... .. II-11 BAB III NERACA MASSA.......................................................................... III-1 3.1 Mix ................................. ................................................. ................................ ................................. ............................. ............ III-1 3.2 Tangki Pencampuran NaHCO3 (M-101) ...................................... ...................................... III-1 3.2 Tangki Pencampuran Nutrisi (M-102).......................................... III-2 3.4 Reaktor Fermentasi (R-101)......................................................... III-2 3.5 Generator Generator (GG-101) (GG-101) ............................... ................................................ ................................. .................... .... III-2 BAB IV NERACA ENERGI ........................................................................ IV-1 Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

4.1 Reaktor Fermentasi (R-101)......................................................... IV-1 4.2 Generator (GG-101) .................................................................... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN .......................................................... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI PERALATAN ................................................ VI-1 6.1 Instrumentasi Instrumentasi ............................... ................................................ ................................. ............................... ............... VI-1 6.1.1 Pengukur Temperatur ............................................................ VI-2 6.1.2 Pengukuran Tekanan dan Kevakuman ................................... VI-2 6.1.3 Pengukuran Laju Aliran ......................................................... VI-2 6.1.4 Pengukuran Tinggi Permukaan Cairan ................................... VI-3 6.1.5 Syarat Perencanaan Pengendalian .......................................... VI-5 BAB VII UTILITAS ..................................................................................... VII-1 7.1 Kebutuhan Kebutuhan Air ...................................... ...................................................... ................................ ....................... ....... VII-2 7.2 Kebutuhan Kebutuhan Listrik .............................. .............................................. ................................ .......................... .......... VII-2 7.3 Kebutuhan Bahan Bakar .............................................................. VII-3 7.4 Limbah Pabrik Pembuatan Biogas ............................................... VII-3 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK...................................... VIII-1 8.1 Landasan Landasan Teori ............................... ............................................... ................................. ............................. ............ VIII-1 8.1.1 Faktor Primer Primer ............................... ............................................... ................................ .......................... .......... VIII-1 8.1.2 Faktor Sekunder Sekunder ........................ ........................................ ................................. ............................. ............ VIII-2 8.2 Lokasi pabrik ....................... ........................................ ................................. ................................ ....................... ....... VIII-4 8.3 Tata Letak pabrik ......................................................................... VIII-6 8.4 Perincian Luas Tanah .................................................................. VIII-9 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN MANAJEMEN PERALIHAN ................... ......... ............. ... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan .......... . ................... ................... ................... ................... ................... ................ ...... IX-1 9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ........................................................ IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsional................................................ IX-2 9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan da n Staf ................... .......... ................... ................... .............. ..... IX-3 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsional Dan Staf ................................. IX-3 9.2 Manajemen Manajemen Perusahaan Perusahaan ................................ ................................................ ............................... ............... IX-3 9.3 Bentuk Hukum dan Badan Usaha ................................................ IX-5 9.4 Uraian Tugas, Wewenang Dan Tanggung Jawab ......................... IX-6 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS) ................... .......... ................... ............. ... IX-6 Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

9.4.2 Direktur Direktur ............................... ............................................... ................................ ................................. ................... IX-6 9.4.3 Sekretaris Sekretaris.......................................... ........................................................... ................................. .................... .... IX-7 9.4.4 Manajer Pemasaran ................................................................ IX-7 9.4.2 Manajer Keuangan ................................................................. IX-7 9.4.5 Manajer Manajer Personalia Personalia ................................. ................................................. ............................... ............... IX-7 9.4.6 Manajer Manajer Produksi................................. ................................................. ................................. ................... IX-7 9.4.7 Manajer Manajer Teknik Teknik ................................ ................................................. ................................. .................... .... IX-8 9.4.8 Kepala Bagian Pembelian dan Penjualan................................ IX-8 9.4.9 Kepala Bagian Pembukuan Pe mbukuan dan Perpajakan Perpa jakan ................... ......... ................... ......... IX-8 9.4.10 Kepala Bagian Kepegawaian dan Humas ............................. IX-9 9.4.11 Kepala Bagaian Mesin dan Listrik ....................................... IX-9 9.4.12Kepala Bagian Proses ........................................................... IX-9 9.4.13 Kepala Bagian Utilitas ......................................................... IX-9 9.5 Sistem Kerja ................................................................................ IX-9 9.5.1 Karyawan Non-Shift ................................ ................................................ ............................... ............... IX-9 9.5.2 Karyawan Shift ............................... ............................................... ................................ ....................... ....... IX-10 9.6 Jumlah Karyawan Dan Tingkat Pendidikan ................................. IX-11 9.7 Sistem Sistem Penggajian Penggajian ................................ ................................................ ................................ ....................... ....... IX-12 9.8 Kesejahteraan karyawan .............................................................. IX-13 BAB X ANALISA EKONOMI ..................................................................... X-1 10.1 Modal Investasi Investasi ............................... ............................................... ................................ .......................... .......... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap/ Fixed Capital Investmen (FCI) ........ X-1 10.1.2 Modal Kerja/ Working Capital (WC) ................................... X-3 10.1.3 Biaya Tetap (BPT)/ Fixed Cost (TC) ................... ......... ................... ................. ........ X-3 10.1.4 Biaya Variable (BV)/ Variable Cost (VC) ................... ......... ................... ......... X-4 X-4 10.2 Total Penjualan (Total sales) ...................................................... X-5 10.3 Perkiraan Rugi/ Laba Usaha....................................................... X-5 10.4 Analisa Aspek Ekonomi ............................................................ X-5 10.4.1 Profit Margin (PM) .............................................................. X-5 10.4.2 Break Evan Point (BEP) ...................................................... X-6 10.4.3 Return On Investmen (ROI) ................................................. X-6 10.4.4 Pay Out Time (POT) ............................................................ X-7 Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

10.4.5 Return On Network (RON) .................................................. X-7 10.4.6 Internal Rate Of Of Return (IRR) ................... ......... ................... ................... ................ ...... X-7 BAB XI KESIMPULAN............................................................................... XI-1 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... XI LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA .................. ......... ................... ................ ...... LA-1 LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ................... .......... ................... ................ ...... LB-1 LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN PE RHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN .................. ......... ......... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ................... ......... ................... .............. ..... LE-1 LE-1


DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Komposisi Biogas ......................................................................... II-1 Tael 2.2 Karakteristik Limbah Cair Cair Kelapa Kelapa Sawit... Sawit............. ................... ................... ................... ......... II-7 Tabel 2.3Karakteristik Metana ...................................................................... II-8 Tabel 2.4 Karakteristik CO2 ................................ ................................................ ................................ .......................... .......... II-9 Tabel 2.5 Karakteristik NaHCO3 ................................. ................................................. ................................. ................... II-10 Tabel 2.6 Karakteristik Urea ......................................................................... II-10 Tabel 2.6 Karakteristik FeCl2 ................................. ................................................. ................................ ....................... ....... II-11 Tabel 3.1 Neraca Massa Pada Mix ................... .......... ................... ................... ................... ................... .............. ..... III-1 Tabel 3.2 Tangki Pencampuran NaHCO3 (M-101) ................................. ........................................ ....... III-1 Tabel 3.3 Tangki Pencampuran Nutrisi (M-102) ........................................... III-2 Tabel 3.4 Reaktor Fermentasi (R-101) .......................................................... III-2 Tabel 3.5 Generator (GG-101) ...................................................................... III-2 Tabel 4.1 Reaktor Fermentasi (R-101) .......................................................... IV-1 Tabel 4.2 Generator (GG-101) ...................................................................... IV-1 Tabel 6.1 Daftar Penggunan Instrumentasi Pada Pra-Rancangan Pabrik Pembuatan Biogas dari Limbah Cair Kelapa Sawit sebagai Sumber Kebutuhan Kebutuhan Listrik Listrik ................................. ................................................. ................................ .......................... .......... VI-9 Tabel 7.1 Pemakaian Air Untuk Berbagai Kebutuhan.................................... VII-2 Tabel 7.2 Kandungan Bahan Kimia Air Tanah Rambutan ............................. VII-2 Tabel 7.3 Sifat Fisika Air Tanah Rambutan ................................................... VII-3 Tabel 7.4 Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit yang sudah terfermentasikan ................................. ................................................. ................................ ................................. ................................. .................... .... VII-8 Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik .......................................................... VIII-9 Tabel 9.1 Jadwal Kerja Karyawan Shift ............................... ............................................... .......................... .......... IX-11 Tabel 9.1 Jumlah Karyawan Dan Kualifikasi ....................... .............. ................... ................... .............. ..... IX-11 Tabel 9.3 Gaji Karyawan .............................................................................. IX-12 LA-22 Tabel LB.1 Tabel Konstribusi Unsur Atom ............................................................LB-1 Tabel LB.2 Kapasitas panas Padatan ........................................................................LB-2 Tabel LB.3 Konstribusi gugus dengan Metode Benson et al .......................... LB-2 Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

ix

Tabel LB.4 Data Data Kapasitas Panas ................... ......... ................... ................... ................... ................... ................... ......... LB-3 Tabel LB.5 Panas Reaksi Pembentukan ........................................................ LB-4 Tabel LB.6 Panas Masuk Reaktor ................................................................. LB-5 Tabel LB.7 Panas Masuk Generator .............................................................. LB-7 Tabel LD.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Sa rana Lainnya ............................ LD -2

Tabel LD.2 LD.2 Harga Indeks Marshall dan Swift... Swift............ ................... ................... ................... ................ ...... LD -3 Table LD.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ................................................. LD -6 Tabel LD.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Utilitas dan Pengolahan Pengo lahan Limbah ........ LD -6 Tabel LD.5 Biaya SaranaTransportasi ........................................................... LD -9 Tabel LD.6 Perincian Gaji Pegawai .............................................................. LD -12 Tabel LD.7 Perincian Biaya Kas ................................................................... LD -14 Tabel LD.8 Perincian Modal Kerja................................................................ LD-15 Tabel LD.9 Aturan Depresi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000 ................................ ................................................. ................................. ............................... ............... LD-16 Tabel LD.10. Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UURI No. 17 Tahun 2000.................................... .................................................... ................................ .......................... .......... LD-17 Tabel LD.11Data Perhitungan Per hitungan Interval Rate of Return Retu rn (IRR) .................. ......... ................ ....... LD-25


x

DAFTAR GAMBAR Gambar 6.1 Sebuah loop pengendalian.......................................................... VI-3 Gambar 6.2 Suatu Proses Terkendali ............................................................. VI-4 Gambar 6.3 Instrumentasi pada pompa.......................................................... VI-9 Gambar 6.4 Instrumentasi pada tangki cairan ................................................ VI-10 Gambar 6.5 Instrumentasi pada reaktor ......................................................... VI-10 Gambar 6.6 Instrumentasi pada Blower ............................... ............................................... .......................... .......... VI-11 Gambar 6.7 Instrumentasi pada Generator ..................................................... VI-11 Gambar 6.9 Tingkat kerusakan suatu pabrik .................................................. VI-12 Gambar 8.1 Tata letak Pabrik ........................................................................ VIII-10 Gambar 9.1 Struktur organisasi pabrik pembuatan benzen dari Toluena dan Hidrogen H idrogen dengan proses hidrodealkilasi (HDA) ( HDA) ..... IX-14


BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pembangkit listrik sangat diperlukan untuk menggerakkan roda pembangunan di semua bidang. Pada saat sumber energi suatu pembangkit melimpah, di saat itu pula biaya pembangkitan akan murah. Begitu juga sebaliknya, pada saat sumber energi mulai berkurang, maka di saat itu pula biaya pembangkitan akan menjadi mahal. Konsumsi listrik Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan peningkatan pertumbuhan pertu mbuhan ekonomi nasional. Kebutuhan listrik untuk masyarakat maupun industri diperkirakan belum akan tercukupi (Antara, 2008). Untuk itu, perlu dilakukan pencarian sumber baru untuk mencukupi kebutuhan listrik. Salah satu sumber energi yang dapat digunakan untuk mencukupi kebutuhan listrik adalah biogas. Selama ini biogas dikenal hanya dimanfaatkan sebagai bahan bakar keperluan keper luan rumah tangga khususnya untuk memasak saja, padahal biogas bisa juga dimanfaatkan sebagai sumber energi energ i pembangkit generator generato r listrik. Biogas sebenarnya sudah mulai dimanfaatkan sejak beberapa puluh tahun yang lalu, namun tidak banyak digunakan oleh masyarakat. Biogas yang dikenal masyarakat lebih banyak dihasilkan d ihasilkan dar i pengolahan pengo lahan kotoran koto ran ternak atau kotoran k otoran manusia. Sebenarnya biogas juga bisa dihasilkan dari biomassa yang lain. Gas metana (CH4) yang merupakan komponen utama biogas adalah gas yang dihasilkan dari perombakan anaerobik senyawa-senyawa organik, seperti limbah cair kelapa sawit. Secara alami gas ini dihasilkan pada kolam-kolam pengolahan limbah cair Pabrik Kelapa Sawit (PKS). Limbah cair yang ditampung di dalam kolam-kolam terbuka akan melepaskan gas metan (CH4) dan karbon dioksida (CO2). Kedua gas ini merupakan emisi gas penyebab efek rumah kaca yang berbahaya bagi lingkungan. Selama ini kedua gas tersebut dibiarkan saja menguap ke udara. Berdasarkan penelitian, limbah cair kelapa sawit termasuk sumber energi alternatif (biogas) yang besar konversinya yaitu sebesar 20 m3 biogas/m3 limbah cair (Asian Palm Oil, 2007). Konversi listrik sekitar 6 kWh/ m3 biogas (Green indonesia, indones ia, 2008.


1.2 Perumusan Masalah

Konsumsi listrik Indonesia setiap tahunnya terus meningkat sejalan dengan peningkatan pertumbuhan pertu mbuhan ekonomi ekono mi nasional. Untuk itu, perlu dicari solusi untuk menanggulangi kebutuhan listrik di Indonesia. Limbah cair kelapa sawit yang selama ini belum dimanfaatkan dapat digunakan sebagai sumber kebutuhan listrik. Untuk itu, perlu dibuat suatu pra rancangan pabrik untuk mengolah limbah cair kelapa sawit menjadi gas metana sebagai sumber kebutuhan listrik. Produk utama dari proses ini adalah listrik.

1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik

Ada beberapa tujuan pembuatan pra rancangan pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber kebutuhan listrik, listrik, yaitu : 1. Untuk memberikan informasi awal tentang kelayakan pendirian pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber kebutuhan listrik. 2. Untuk memberikan informasi tentang perkiraan tata rancangan pabrik pembuatan biogas dari dar i limbah cair kelapa sawit. 3. Untuk memperkirakan total biaya yang diperlukan serta tata letak pabrik yang akan didirikan.

1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik

Manfaat dari pra rancangan pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit adalah agar dapat menerapkan ilmu teknik kimia yang telah didapatkan selama kuliah seperti neraca massa, neraca energi, utilitas, proses perancangan dan perencanaan pabrik kimia. Dengan dibuatnya pra rancangan pabrik pembuatan biogas ini, maka mahasiswa dapat memahami kegunaan dari ilmu yang selama ini dipelajari dan didapatkan di kuliah.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Biogas

Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh oleh aktifitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik bahan-bahan organik termasuk termasuk diantaranya diantaranya kotoran manusia kotoran manusia dan hewan, dan hewan, limbah limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik yang biodegradable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah

metana dan karbon dan karbon dioksida (Anonim, 2008). Metana dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi energ i yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dibandingka n dengan karbon dioksida. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan dilepaska n lagi ke atmosfer tidak akan menambah jumlah karbon di atmosfer bila dibandingkan dengan denga n pembakaran bahan bakar fosil (Anonim, 2008). 2008) . Komposisi biogas yang dihasilkan dari hasil fermentasi kotoran hewan dapat dilihat pada Tabel 2.1 : Tabel 2.1 Komposisi Biogas Komponen

%

Metana (CH4)

55-75

Karbon dioksida (CO2)

25-45

Nitrogen (N 2)

0-0,3

Hidrogen (H2)

1-5

Hidrogen sulfida (H2S)

0-3

Oksigen (O2)

0,1-0,5

(Hermawan,dkk, 2007)


2.2 Sejarah Biogas

Gas metana terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik (tanpa udara) oleh bakteri metana atau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik (biomassa) sehingga terbentuk gas metana (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas. Sebetulnya di tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat (Karo-karo, Tanpa Tahun). Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah Alessandro

Volta

(1776),

sedangkan

Willam

Henry

pada

tahun

1806

mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai metana. Becham (1868), murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), memperlihatkan asal mikrobiologis dari pembentukan metana (Karo-karo, Tanpa Tahun). Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman dan Perancis melakukan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit pembangkit biogas bioga s dengan denga n memanfaatkan limbah pertanian. Selama Se lama Perang Dunia II banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga BBM (Bahan Bakar Minyak) semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun 1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alat pencerna anaerobik pertama per tama dibangun pada tahun t ahun 1900 (Karo-karo, (Karo-ka ro, Tanpa Tahun). Negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan Papua Niugini, telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat pembangkit biogas dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan bagian-bagian pokok pok ok terdiri atas pencerna (digester), (d igester), lubang pemasukan pemasuka n bahan baku


dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio yang terbentuk (Karo karo, Tanpa Tahun).

2.3 Langkah-Langkah Pembentukan Biogas

Secara umum, langkah-langkah pembentukan biogas ada 3 yaitu : 1. Hidrolisis

Pada tahap hidrolisis, bahan organik di enzimatik secara eksternal oleh enzim ekstraselular (selulose, amilase, protease dan lipase) mikroorganisme. Bakteri memutuskan rantai panjang karbohidrat komplek, protein dan lipida menjadi senyawa rantai pendek. Sebagai contoh polisakarida diubah menjadi monosakarida sedangkan protein diubah menjadi peptida dan asam amino (Amaru, 2004). 2. Asidifikasi

Pada tahap ini bakteri menghasilkan asam, mengubah senyawa rantai pendek hasil proses pada tahap hidrolisis menjadi asam asetat (CH3COOH), hidrogen (H2) dan karbondioksida (CO2). Bakteri tersebut merupakan bakteri anaerobik yang dapat tumbuh dan berkembang pada keadaan asam. Untuk menghasilkan asam asetat, bakteri tersebut memerlukan oksigen dan karbon yang diperoleh dipero leh dari oksigen yang terlarut dalam larutan. Pembentukan asam pada kondisi anaerobik tersebut penting untuk pembentuk gas metana oleh mikroorganisme pada proses selanjutnya. Selain itu bakteri tersebut juga mengubah senyawa yang bermolekul rendah menjadi alkohol, asam organik, asam amino, karbondioksida, H2S, dan sedikit gas metana (Amaru, 2004). 3. Pembentukan Metana

Pada tahap ini bakteri metanogenik mendekomposisikan senyawa dengan berat molekul rendah menjadi senyawa dengan berat molekul tinggi. Sebagai contoh bakteri ini menggunakan hidrogen, CO2 dan asam asetat untuk membentuk metana dan CO2. Bakteri penghasil asam dan gas metana bekerjasama secara simbiosis. Bakteri penghasil asam membentuk keadaan atmosfir yang ideal untuk bakteri penghasil metana. Sedangkan bakteri pembentuk gas metana menggunakan asam yang dihasilkan bakteri penghasil asam. Tanpa adanya proses simbiotik tersebut, akan menciptakan kondisi toksik bagi mikroorganisme penghasil asam (Amaru, 2004). Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

2.4 Kegunaan Biogas

Biogas memiliki kandungan energi tinggi yang tidak kalah dari kandungan energi dalam bahan bakar fosil. Nilai kalori dari 1 m3 biogas sekitar 6000 watt jam, setara dengan setengah liter minyak diesel. Oleh karena itu biogas sangat cocok menggantikan minyak tanah, LPG, butana, batu bara, dan bahan bakar fosil lainnya. Biogas mengandung 75% metana. Semakin tinggi kandungan metana dalam bahan bakar, semakin besar kalor yang dihasilkan. Oleh karena itu, biogas juga memiliki karakteristik yang sama dengan gas alam. Sehingga jika biogas diolah dengan benar, biogas bisa digunakan untuk menggantikan gas alam. Dengan demikian jumlah gas alam bisa dihemat. Limbah biogas dapat digunakan sebagai pupuk. Limbah biogas, yaitu kotoran ternak yang telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya akan unsure-unsur yang sangat dibutuhkan tanaman. Bahkan, unsur-unsur tertentu seperti protein, selulosa, dan lignin tidak bisa digantikan oleh pupuk kimia. Dengan demikian kita juga bisa mengurangi anggaran untuk membeli pupuk (Can, 2008).

2.5 Deskripsi Proses Pra Rancangan Pabrik Biogas dari Limbah Cair Kelapa Sawit

Mikroorganisme sebagai inokulum terlebih dahulu dimasukkan ke dalam reaktor (R-101) dengan rasio perbandingan volume dengan air sebesar 1:1. Setelah itu, POME ditampung di dalam kolam penampungan, kemudian di alirkan sebagian ke dalam tangki pencampuran nutrisi (M-102) untuk memudahkan proses penambahan nutrisi ke dalam reaktor, karena nutrisi berupa padatan jadi harus dilarutkan terlebih dahulu ke dalam POME agar memudahkan proses penambahan ke dalam reaktor, jika nutrisi di tambahkan langsung ke dalam rekator, maka kondisi reaktor akan sulit dijaga agar tetap di dalam kondisi anaerobik. Sebagian POME dialirkan ke tangki pencampur NaHCO3 (M-101), penambahan senyawa NaHCO3 dilakukan untuk menetralkan pH di dalam rekator, karena proses fermentasi berlangsung dengan baik dalam pH 6-8, sehingga perlu ditambahkan senyawa yang dapat menetralkan pH di dalam reaktor. Dan sisa POME dimasukkan langsung ke dalam reaktor, suhu di dalam reaktor adalah 37 0C, dimana bakteri yang digunakan adalah bakteri mesofillik . Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Reaksi yang terjadi di dalam fermentasi POME: 1. Proses Hidrolisis: C6H12O6

2CH3CH2COOH + O 2

C6H12O6

CH3CH2CH2COOH + CH 3COOH + O 2

2. Proses Asidogenesis 2CH3CH2CH2COOH + SO 4-2 CH3CH2COOH + 3H2O

4CH3COOH + H 2S CH3COOH + HCO3- + 2H+ + 6H2 2CH3COOH + 4H+

CH3CH2CH2COOH + 2H2O 3. Proses Metanogenesis HCO3- + 4H2 + 2H+ CH3COOH

2CH4 + 6H2O CH4 + CO2

Dari reaktor, akan dihasilkan biogas dan sisa POME yang sudah terfermentasikan. Reaktor sisa POME akan dialirkan menuju sending pond , sedangkan gas yang dihasilkan adalah metana (CH4), karbon dioksida (CO2), Hidrogen sulfida (H2S), oksigen (O2) dan Hidrogen (H2). Gas hasil fermentasi POME ini akan dialirkan ke generator, dimana biogas akan dibakar di dalam combusition chamber di dalam generator, kemudian panas yang dihasilkan akan menggerakkan

turbin dan akan menghasilkan listrik sebagai produk utama.


2.6 Sifat-sifat Reaktan, Bahan, dan Produk Pembantu 2.6.1 Limbah Cair Kelapa Sawit

Sebagai bahan utama yang difermentasikan menjadi biogas adalah limbah cair Pabrik Kelapa Sawit (PKS) dengan karakteristik sebagai berikut : Tabel 2.2 Karakteristik limbah cair kelapa sawit No.

Parameter

Satuan

Nilai

1.

pH

-

7,13

2.

TS

mg/L

21.000

3.

VS

mg/L

14.000

4.

BOD

mg/L

8.000

5.

CODcr

mg/L

15.000

6.

NH4-N

mg/L

500

7.

VFA

mg/L

50 50

8.

Asam Asetat

mg/L

0

9.

Asam Proponiat Propo niat

mg/L

0

10.

n-Hex

mg/L

4.300

11.

C

%

34,3

12.

H

%

4,68

13.

N

%

3,53

14.

S

%

-

15.

P

%

-

16.

COD:N:P

-

-

(Yoshimassa, 2009)


II-8

2.6.2 Metana (CH4)

Metana merupakan komponen unsur terbesar (70%) di dalam biogas, dengan karakteristik sebagai berikut : Tabel 2.3 Karakteristik metana (CH4) Karakteristik

Nilai

Berat Molekul

16,043 g/mol

Temperatur kritis

-82,7oC

Tekanan kritis

45,96 bar

Fasa padat : Titik cair

-182,5oC

Panas laten

58,68 kJ/kg

Fasa cair : Densitas cair

500 kg/m3

Titik didih

-161,6oC

Panas laten uap

510 kJ/kg

Fasa gas : Densitas gas

0,71 kg/m3

Faktor kompresi

0,998

Spesifik graviti

0,55

Spesifik volume

1,48 m3/kg

CP

0,035 kJ/mol.K

CV

0,027 kJ/mol.K

Viskositas

0,0001027 poise

Kelarutan

0,054 vol/vol

(Gas encyclopaedia1, 1 Maret 2009)


II-9

2.6.3 Karbondioksida (CO2)

Karbondioksida merupakan salah satu komponen di dalam biogas yaitu sebesar 30%, dengan karakteristik sebagai berikut : Tabel 2.4 Karakteristik Karbondioksida (CO2) Karakteristik

Nilai

Berat Molekul

44,01 g/mol

Temperatur kritis

31 oC

Tekanan kritis

73,825 bar

Fasa padat : Densitas padatan

1562 kg/m3

Panas laten

196,104 kJ/kg

Fasa cair : Densitas cair

1032 kg/m3 o

Titik didih

-78,5 C

Panas laten uap

571,08 kJ/kg

Tekanan uap

58,5 bar

Fasa gas : Densitas gas

1,96 kg/m3

Faktor kompresi

0,9942

Spesifik graviti

1,521

Spesifik volume CP CV Viskositas Kelarutan

0,547 m3/kg 0,037 kJ/mol.K 0,028 kJ/mol.K 0,0001372 poise 1,7163 vol/vol

(Gas encyclopaedia2, 2009)


II-10

2.6.4 Natrium Bikarbonat (NaHCO3)

Natrium bikarbonat merupakan penetral pe netral pH, dengan karakteristik karakt eristik sebagai berikut : Tabel 2.5 Karakteristik Bikarbonat (NaHCO3) Karakteristik

Nilai

Berat molekul

84,0079 gr/mol

Titik lebur

50 oC (323 K)

Densitas

2,159 gr/cm3

Kelarutan dalam air

7,89 g / 100 ml pada 18oC

Tingkat kebasaan (pK b)

-2,43

Berwarna padatan putih

-

Merupakan senyawa ampoterik ampoter ik

-

Bersifat endotermis

-

Tidak berbau

-

(Wikipedia1, 2009)

2.6.5 Urea ((H2NCONH2)

Urea merupakan zat nutrisi yaitu sumber nutrisi bagi mikroba, dengan karakteristik sebagai berikut : Tabel 2.6 Karakteristik Urea ((H2 NCONH2) Karakteristik

Nilai

Berat molekul

60,07 g/gmol

Titik lebur

132,7- 135 ºC

Densitas

1,323 gr/cm3

Kelarutan dalam air

108 gr/100 ml pada 20 oC 733 gr/100 ml pada 100 oC

Tingkat keasaman (pKa)

0,18

Tingkat kebasaan (pK b)

13,82

Berupa padatan berwarna putih

-

Kristal berbentuk prismatik

-

(Wikipedia2, 2009)


II-11

2.6.6 Feeri Klorida (FeCl2)

Ferri klorida merupakan zat additif yaitu sumber nutrisi bagi mikroba, dengan karakteristik sebagai berikut : Tabel 2.7 Karakteristik Ferri Klorida (FeCl2) Karakteristik

Nilai

Berat molekul

126,751 gr/mol

Titik lebur

677 0C

Kelarutan dalam air

64,4 gr/100 ml pada 10 0C 105,7 gr/100 ml pada 100 0C

Densitas Agen flokulan dalam pengolahan air limbah buangan

3,16 gr/cm3 -

Tidak larut dalam tetrahidrofuran tetrahidro furan

-

Merupakan padatan paramagnetik

-

(Wikipedia3, 2009)


BAB III NERACA MASSA Basis perhitungan

: 1 hari operasi

Jumlah POME

: 6.000 m3/hari

Kapasitas produksi produks i biogas

: 142 ton/hari

Kapasitas produksi produks i listrik

: 720 MWh/hari

Waktu kerja per tahun

: 330 hari

Satuan operasi

: kg/hari

3.1

Mix

Tabel 3.1 Neraca Massa pada Mix Alur keluar

Alur masuk (kg/hari)

Komponen

(kg/hari)

Alur 1

Alur 2

Alur 8

Alur 9

Alur 10

POME

2.926.500

2.926.500

135.000

12.000

6.000.000

NaHCO3

-

-

Urea

-

-

FeCl2

-

-

Total

2.926.500

2.926.500

7.500

-

7.500

-

1.680

1.680

-

900

900

14.580

6.010.080

142.500


III-2

3.2

Tangki Pencampuran NaHCO3 (M-101)

Tabel 3.2 Neraca Massa pada Tangki Pencampuran NaHCO3 (M-101)

Komponen

3.3

Alur keluar


(kg/hari)

Alur 3

Alur 5

Alur 8

POME

135.000

-

135.000

NaHCO3

-

7.500

7.500

Total

135.000

7.500

142.500

Tangki Pencampuran Nutrisi (M-102)

Tabel 3.3 Neraca Massa pada Tangki Pencampuran Nutrisi (M-102) Alur keluar


Komponen

(kg/hari)

Alur 4

Alur 6

Alur 7

Alur 9

POME

12.000

-

-

12.000

Urea

-

1.680

-

1.680

FeCl2

-

-

900

900

Total

12.000

1.680

900

14.580


3.4

Reaktor Fermentasi (R-101)

Tabel 3.4 Neraca Massa pada Reaktor Fermentasi (R-101) Alur masuk (kg/hari)

Komponen

POME

Alur keluar (kg/hari)

Alur 10

Alur 39

Alur 41

6.000.000

5.858.010,84

-

NaHCO3

7.500

7.500

-

Urea

1.680

1.680

-

FeCl2

900

900

-

3.5

CH4

-

-

51.120

CO2

-

-

88.200

O2

-

-

858

H2

-

-

107,16

H2S

-

-

1.704

Total

6.010.080

5.868.090,84

141.989,16

Generator (GG-101)

Tabel 3.5 Neraca Massa pada Generator (GG-101) Komponen


Alur keluar (kg/hari)

Alur 42

Alur 43

Alur 44

CH4

51.120

-

-

CO2

88.200

-

228.780

H2S

1.704

-

-

H2

107,16

O2

858

249.291,51

42.406,58

N2

-

937.810,93

937.810.93

SO2

-

-

3.207,53

H2O

-

-

116.886,53

118.710,24

1.329.091,6

Total

141.989,16


BAB V SPESIFIKASI SPESIFIKASI PERALATAN

5.1 Screening (SC)

Fungsi

: Menyaring partikel-partikel padat yang besar

Jenis

: Bar Screen Screen

Jumlah

: 1 unit

Bahan

: Stainless steel

Kondisi operasi

:

-

Temperatur

: 280C

-

Tekanan

: 1 atm : 2,04 m2

Luas

5.2 Pompa Screening (J-101)

Fungsi

: Memompa POME dari screening menuju bak penampun

Bentuk

: Pompa sentrifugal

Bahan konstruksi konstruks i

: Commercial Commercial steel

Jumlah

: 3 unit

Daya motor

: 6,535 hp

5.3 Bak Penampung (BP-101)

Fungsi

: Menampung limbah cair kelapa sawit

Bentuk

: Persegi panjang


: Beton kedap air

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 7.200 m3

Kondisi operasi -

Temperatur

: 280C

-

Tekanan

: 1 atm


Panjang

: 38,619 m

Lebar

: 19,625 m

Tinggi

: 9,8125 m

5.4 Gudang Penyimpanan NaHCO3 (G-111)

Fungsi Bentuk

: Menyimpan bahan baku NaHCO3 untuk kebutuhan 7 hari V-1 tutup limas sisi empat : Prisma siku-siku dengan

Bahan

: Beton

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 29,180 m3

Kondisi operasi -

Temperatur

: 280C

-

Tekanan

: 1 atm

Kondisi fisik -

Panjang

: 3,8788 m

-

Lebar

: 3,8788 m

-

Tinggi

: 1,9394 m

5.5 Gudang Penyimpanan Urea (G-112)

Fungsi

: Menyimpan bahan baku urea untuk kebutuhan 7 hari

Bentuk

: Prisma siku-siku dengan tutup limas sisi empat

Bahan

: Beton

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 10,667 m3

Kondisi operasi -

Temperatur

: 280C

-

Tekanan

: 1 atm

Kondisi fisik -

Panjang

: 2,744 m

-

Lebar

: 2,744 m

-

Tinggi

: 1,387 m


5.6 Gudang Penyimpanan FeCl2 (G-113)

Fungsi

: Menyimpan bahan baku FeCl2 untuk kebutuhan 7 hari

Bentuk


Bahan

: Beton

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 5,714 m3

Kondisi operasi -

Temperatur

: 280C

-

Tekanan

: 1 atm

Kondisi fisik -

Panjang

: 2,252 m

-

Lebar

: 2,252 m

-

Tinggi

: 1,126 m

5.7 Bucket Elevator Elevator (B-101)

Fungsi

: Mengangkut NaHCO3 dari gudang penyimpanan NaHCO3 (G-111) ke tangki pencampuran NaHCO3 (M-101)

Jenis

: Spaced-Bucket Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Centrifugal-Discharge Elevator

Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur

: 280C

- Tekanan

: 1 atm

Daya motor

: 0,14872 hp


Fungsi

: Mengangkut urea dari gudang penyimpanan urea (G-112) ke tangki pencampuran nutrisi (M-102)

Jenis

Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Centrifugal-Discharge Elevator : Spaced-Bucket

Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

- Temperatur

: 280C

- Tekanan

: 1 atm

Daya

: 0,05785 hp


Fungsi

: Mengangkut FeCl2 dari gudang penyimpanan FeCl2 (G-113) ke tangki pencampuran nutrisi (M-102)

Jenis

Spaced-Bucket Centrifugal-Discharge Centrifugal-Discharge Elevator : Spaced-Bucket

Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur

: 280C

- Tekanan

: 1 atm

Daya

: 0,039104 hp

5.10 Tangki Pencampuran NaHCO3 (M-101)

Fungsi

: Mencampurkan POME dengan NaHCO3 sebelum diumpankan ke reaktor

Jenis

: Tangki berpengaduk

Bentuk

: Silinder vertikal

Bahan

: Beton

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 161,169 m3

Kondisi operasi -

Temperatur

: 280C

-

Tekanan

: 1 atm

Kondisi fisik - Silinder -

Diameter

: 5,154 m

-

Tinggi

: 7,731 m

Jenis pengaduk

: Flat 6 blade turbin impeller

Jumlah baffle

: 4 buah


Kecepatan

: 0,5 rps

Daya motor

: 19,980 hp

5.11 Tangki Pencampuran Nutrisi (M-102)

Fungsi

: Mencampurkan POME dengan nutrisi yaitu FeCl2 dan urea sebelum diumpankan ke reaktor

Jenis


Bentuk

: Silinder vertikal

Bahan

: Beton

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 14,947 m3

Kondisi operasi -

Temperatur

: 280C

-

Tekanan

: 1 atm


Diameter

: 2,333 m

-

Tinggi

: 3,4995 m

Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Kecepatan

: 0,5 rps

Daya motor

: 0,419 hp

5.12 Pompa Reaktor (J-104)

Fungsi

: Memompa POME dari bak penampung (BP-101) menuju splitter

Bentuk

: Pompa Pompa sentrifugal



Jumlah

: 2 unit


Daya motor

: 7,500 hp

5.13 Pompa Mixer (J-106)

Fungsi

: Memompa POME dari bak penampung (BP-101) menuju tangki pencampuran

Bentuk

: Pompa sentrifugal



Jumlah

: 1 unit

Daya motor

: 0,43 hp

5.14 Pompa Pencampuran NaHCO3 (J-107)

Fungsi

: Memompa campuran POME dan NaHCO3 (M-101) dari tangki pencampuran NaHCO3 menuju splitter

Bentuk

: Pompa sentrifugal


: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Daya motor

: 0,0240 hp

5.15 Pompa Pencampuran Nutrisi (J-108)

Fungsi

: Memompa campuran POME dan nutrisi (M-102) dari tangki pencampuran nutrisi menuju splitter

Bentuk

: Pompa sentrifugal



Commercial steel : Commercial

Jumlah

: 1 unit

Daya motor

: 0,019 hp

5.16 Reaktor Fermentasi (R-101)

Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi

Tipe

impeller : Tangki berpengaduk kontinu flat 6 blade turbin impeller

Bentuk

: Silinder tegak vertikal dengan tutup tutu p ellipsoidal


: Beton kedap air

Kapasitas

: 3.359 m3

Jumlah

: 15 unit

Kondisi operasi -

Temperatur

: 370C

-

Tekanan

: 1 atm


Diameter

: 13,691 m

-

Tinggi

: 20,537 m

- Tutup -

Diameter

: 13,691 m

-

Tinggi

: 2,282 m

Jenis pengaduk


Jumlah baffle

: 4 buah

Kecepatan

: 0,1 rps

Daya motor

: 19,964 hp

5.17 Blower (JB-101)

Fungsi

: Memompa biogas dari reaktor reakto r fermentasi (R-101) menuju generator (GG-101)


Jenis

: Blower sentrifugal sentrifugal


: Carbon steel

Kondisi operasi -

Temperatur

: 28 ºC

-

Tekanan

: 1 atm

Jumlah

: 1 unit

Daya motor

: 54,69 hp

5.18 Generator (G-101)

Fungsi

: Mengubah biogas menjadi energi listrik

Kompo Kompo nen

: Kompresor, ruang pembakaran dan expander

Kompresor

Fungsi

: Menaikkan tekanan udara luar menuju ruang pembakaran

Jenis

: Centrifugal Compressor Compressor

Jumlah

: 1 unit

Daya

: 24.138.393 hp

Turbin gas

Fungsi

: Menurunkan tekanan campuran dari ruang pembakarn

Jenis

: Centrifugal Expander

Jumlah

: 1 unit

Daya

: -36.027.613 hp

5.19 Seeding Pond (BP-102) (BP-102) Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Fungsi

: Menampung ampas dari reaktor fermentasi

Bentuk

: Persegi panjang


: Beton kedap air

Jumlah

: 1 unit

Kapasitas

: 7.028,64 m3

Kondisi operasi -

Temperatur

: 280C

-

Tekanan

: 1 atm

Panjang

: 38,31 m

Lebar

: 19,155 m

Tinggi

: 9,5775 m


BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA

6.1 Instrumentasi

Instrumentasi adalah suatu alat yang dipakai di dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya proses agar diperoleh hasil sesuai dengan yang diharapkan. Dalam suatu pabrik kimia, pemakaian instrumen merupakan suatu hal yang sangat penting karena dengan adanya rangkaian instrumen tersebut maka operasi semua peralatan yang ada di dalam pabrik dapat dimonitor dan dikontrol dengan cermat, mudah dan efisien, sehingga kondisi operasi selalu berada dalam kondisi yang diharapkan. Namun pada dasarnya, tujuan pengendalian tersebut adalah agar kondisi proses di pabrik pa brik mencapai tingkat kesalahan (error ) yang paling minimum sehingga produk dapat dihasilkan d ihasilkan secara optimal (Perry, 1999). 1999) . Fungsi instrumentasi adalah sebagai pengontrol, penunjuk (indicator), pencatat (recorder) , dan pemberi tanda bahaya (alarm). Instrumentasi bekerja dengan tenaga mekanik atau tenaga listrik dan pengontrolannya dapat dilakukan secara manual atau otomatis. Instrumen digunakan dalam industri kimia untuk mengukur variabel – variabel proses seperti temperatur, tekanan, densitas, viskositas, panas spesifik, konduktifitas, pH, kelembaman, titik embun, tinggi cairan (liquid level) , laju alir, komposisi, dan moisture content . Instrumen – instrumen tersebut

mempunyai

tingkat

batasan

operasi

sesuai

dengan

kebutuhan

pengolahan

(Timmerhaus, 2004). Variabel – variabel proses yang biasanya dikontrol/diukur oleh instrumen adalah (Considine,1985) : 1. Variabel utama, seperti temperatur, tekanan, laju alir, dan level cairan. 2. Variabel tambahan, seperti densitas, viskositas, panas spesifik, konduktivitas, pH, humiditas, titik embun, komposisi kimia, kandungan kelembaban, dan variabel lainnya. Secara umum, kerja dari alat – alat instrumentasi dapat dibagi dua bagian yaitu operasi secara manual dan operasi secara otomatis. Penggunaan instrumen pada suatu peralatan proses bergantung pada pertimbangan ekonomis dan sistem peralatan Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

VI-1

VI-2

itu sendiri. Pada pemakaian alat – alat instrumentasi juga harus ditentukan apakah alat – alat itu dipasang pada peralatan proses (manual control) atau disatukan dalam suatu ruang kontrol yang dihubungkan dengan bagian peralatan (automatic control ) (Perry,1999). Menurut sifatnya konsep dasar pengendalian proses ada dua jenis, yaitu :

− Pengendalian secara manual Tindakan pengendalian yang dilakukan oleh manusia. Sistem pengendalian ini merupakan sistem yang ekonomis karena tidak membutuhkan begitu banyak instrumentasi dan instatalasinya. Namun pengendalian ini berpotensi tidak praktis dan tidak aman karena sebagai pengendalinya adalah manusia yang tidak lepas dari kesalahan.

− Pengendalian secara otomatis Berbeda dengan pengendalian secara manual, pengendalian secara otomatis menggunakan instrumentasi sebagi pengendali proses, namun manusia masih terlibat sebagai otak pengendali. Banyak pekerjaan manusia dalam pengendalian secara manual diambil alih oleh instrumentasi sehingga membuat sistem pengendalian ini sangat praktis dan menguntungkan. Hal – hal yang diharapkan dari pemakaian alat – alat instrumentasi adalah:

− Kualitas produk dapat diperoleh sesuai dengan yang diinginkan − Pengoperasian sistem peralatan lebih mudah − Sistem kerja lebih efisien − Penyimpangan yang mungkin terjadi dapat diketahui dengan cepat Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam instrumen – instrumen adalah (Timmerhaus, 2004) : 1.

Range yang diperlukan untuk pengukuran

2.

Level instrumentasi

3.

Ketelitian yang dibutuhkan

4.

Bahan konstruksinya

5.

Pengaruh pemasangan instrumentasi pada kondisi proses


VI-3

6.1.1 Tujuan Pengendalian

Tujuan perancangan sistem pengendalian dari pabrik biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik adalah sebagai keamanan operasi pabrik yang mencakup :

− Mempertahankan variabel – variabel proses seperti temperatur dan tekanan tetap berada dalam rentang operasi yang aman dengan harga toleransi yang kecil.

− Mendeteksi situasi berbahaya kemungkinan terjadinya kebocoran alat, karena komponen zat yang digunakan pada pabrik biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik ini sangat mudah terbakar. Pendeteksian dilakukan dengan menyediakan alarm dan sistem penghentian operasi secara otomatis (automatic automati c shut down systems) .

− Mengontrol setiap penyimpangan operasi agar tidak terjadi kecelakaan kerja maupun kerusakan pada alat proses. Untuk pengukuran nilai variabel proses di atas dapat digunakan sebuah penganalisis (analyzer). SET POINT ELEMEN PENGENDALI ELEMEN PENGUKURAN

ELEMEN PENGENDALI

ELEMEN PRIMER PROSES

GANGGUAN Gambar 6.1 Sebuah loop Pengendalian

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa dalam proses terdapat variabel proses yang diantisipasi diant isipasi oleh elemen primer sebagai sebaga i nilai perubahan proses pro ses misalnya naik turunnya level suatu tangki, tinggi rendahnya temperatur, cepat lambatnya aliran fluida, dan tinggi rendahnya tekanan dalam suatu tangki. Variabel proses ini bersifat relatif atau dalam kondisi berubah – ubah. Sensor diterjemahkan sebagai harga Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

VI-4

pengukuran. Untuk lebih leb ih jelasnya, gambar di bawah ini merupakan merupaka n suatu contoh aktual dari suatu proses yang terkendali.

SUPLAI LEVEL CONTROLER CONTROLER

LEVEL TRANSMITTER

h

CONTROL

Gambar 6.2 Suatu Proses Terkendali

Pada dasarnya sistem pengendalian terdiri dari (Considine,1985) : a. Elemen Primer ( Primary Primary Element)

Elemen Primer berfungsi untuk menunjukkan kualitas dan kuantitas suatu variabel proses dan menerjemahkan nilai itu dalam bentuk sinyal dengan menggunakan transducer sebagai sensor. Ada banyak sensor yang digunakan tergantung variabel proses yang ada.

− Sensor untuk temperatur, yaitu bimetal, thermocouple , termal mekanik, dll. − Sensor untuk tekanan, yaitu diafragma, cincin keseimbangan, dll. − Sensor untuk level, yaitu pelampung, elemen radioaktif, perbedaan tekanan, dll. − Sensor untuk aliran atau flow, yaitu orifice, nozzle dll.

b. Elemen Pengukuran ( Measuring Measuring Element)

Elemen Pengukuran berfungsi mengonversikan segala perubahan nilai yang dihasilkan elemen primer yang berupa sinyal ke dalam sebuah harga pengukuran yang dikirimkan transmitter ke ke elemen pengendali.

− Tipe Konvensional Tipe ini menggunakan prinsip perbedaan kapasitansi.

− Tipe Smart Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

microprocessor elektronic sebagai pemroses sinyal. VI-5 Tipe smart menggunakan menggunakan microprocessor

c. Elemen Pengendali (Controlling Element)

Elemen pengendali berfungsi menerima sinyal dari elemen pengukur yang kemudian dibandingkan dengan set point di di dalam pengendali (controller ). ). Hasilnya berupa sinyal koreksi koreks i yang akan dikirim ke elemen e lemen pengendali menggunakan menggunaka n processor (computer , microprocessor ) sebagai pemroses sinyal pengendalian. Jenis elemen pengendali yang digunakan tergantung pada variabel prosesnya. Untuk variabel proses yang lain misalnya : a. Temperatur menggunakan Temperature Controller (TC) (TC) b. Tekanan menggunakan Pressure Controller (PC) (PC) c. Aliran/ flow (FC) flow menggunakan Flow Controller (FC) d. Level menggunakan Level Controller (LC) Controller (LC)

d. Elemen Pengendali Akhir

Elemen pengendali akhir berperan mengonversikan sinyal yang diterimanya menjadi sebuah tindakan korektif terhadap proses. Umumnya industri menggunakan control valve dan pompa sebagai elemen pengendali akhir.

1. Control valve Control valve mempunyai tiga elemen penyusun, yaitu:

yang berfungsi untuk mengatur posisi actuator . − Positioner yang

− Actuator Valve Actuator Valve berfungsi mengaktualisasikan sinyal pengendali (valve). Ada dua jenis actuator valve actuator valve berdasarkan prinsip kerjanya yaitu : a. Actuator spring Actuator spring/per. Actuator ini menggunakan spring/per sebagai penggerak piston actuator .

aksi ganda (double acting) b. Actuator aksi Untuk menggerakkan piston, actuator ini ini menggunakan tekanan udara yang dimasukkan ke rumah actuator .


− Valve, merupakan elemen pengendali proses. Ada banyak tipe valve VI-6 berdasarkan bentuknya seperti butterfly valve, valve bola, dan valve segmen. 2. Pompa Listrik Listr ik Elemen pompa terdiri dari dua bagian, yaitu : Pompa. − Actuator Pompa. Sebagai actuator pompa pompa adalah motor listrik. Motor listrik mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik yang menggerakkan motor.

−

Pompa listrik berfungsi memindahkan/menggerakkan fluida baik itu zat cair, gas dan padat.

Secara garis besar, fungsi instrumentasi adalah sebagai berikut : 1. Penunjuk (indicator ) 2. Pencatat (recorder ) 3. Pengontrol (regulator ) 4. Pemberi tanda bahaya (alarm) Adapun instrumentasi yang digunakan di pabrik biogas ini ini mencakup : 1. Pressure Controller (PC) (PC) Adalah alat/instrumen yang dapat digunakan sebagai alat pengatur tekanan atau pengukur tekanan atau at au pengubah sinyal dalam bentuk be ntuk gas menjadi sinyal mekanis. Pengatur tekanan dapat dilakukan dengan mengatur jumlah uap/gas yang keluar dari suatu alat dimana tekanannya ingin dideteksi. Prinsip kerja : Pressure control (PC) akibat tekanan uap keluar akan membuka/menutup

diafragma valve. Kemudian valve memberikan sinyal kepada PC untuk mengukur dan mendeteksi tekanan pada set point .


VI-7

2. Flow Controller (FC) (FC) Adalah alat/instrumen yang bisa digunakan untuk mengatur kecepatan aliran fluida dalam pipa line atau unit proses lainnya. Pengukuran kecepatan aliran fluida dalam pipa biasanya diatur dengan mengatur output dari dari alat, yang mengakibatkan fluida mengalir dalam pipa line. Prinsip kerja : Kecepatan aliran diatur oleh regulating valve dengan mengubah tekanan discharge dari pompa. Tekanan discharge pompa melakukan bukaan/tutupan valve dan FC menerima sinyal untuk mendeteksi dan mengukur kecepatan aliran

pada set point . 3. Level Controller (LC) Controller (LC) Adalah alat/instrumen yang dipakai untuk mengatur ketinggian (level) cairan dalam suatu alat dimana cairan tersebut bekerja. Pengukuran tinggi permukaan cairan dilakukan dengan operasi dari sebuah control valve, yaitu dengan mengatur rate cairan masuk atau keluar proses. Prinsip kerja : Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan

pada set point . Alat sensing yang digunakan umumnya pelampung atau transducer diafragma untuk mendeteksi dan menunjukkan tinggi permukaan cairan dalam alat dimana cairan bekerja. Proses pengendalian pada pabrik ini menggunakan feedback control configuration karena selain biayanya relatif lebih murah, pengaturan sistem

pengendaliannya menjadi lebih sederhana. Konfigurasi ini mengukur secara sec ara langsung variabel yang ingin dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi. Tujuan pengendalian ini adalah untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan pada level yang diinginkan (set point ). ).


VI-8

Sinyal output yang dihasilkan oleh pengendali oleh pengendali feedback ini berupa pneumatic signal yaitu dengan menggunakan udara tekan. Tipe pengendali feedback yang digunakan pada perancangan ini, yaitu :

1. Jenis – P (Proportional) , digunakan untuk mengendalikan tekanan gas. 2. Jenis – PI (Proportional Integral), digunakan untuk mengendalikan laju alir ( flow flow), ketinggian (level) cairan, dan tekanan zat cair. 3. Jenis – PID (Proportional Integral Derivative), digunakan untuk mengendalikan temperatur.

6.1.2 Syarat Perancangan Pengendalian

Beberapa syarat penting yang harus diperhatikan dalam perancangan pabrik antara lain : 1. Tidak boleh terjadi konflik antar unit, di mana terdapat dua pengendali pada satu aliran. 2. Penggunaan supervisory computer control untuk mengkoordinasikan tiap unit pengendali. 3. Control valve yang digunakan sebagai elemen pengendali akhir memiliki opening position 70 %.

4. Dilakukan pemasangan check valve pada mixer dan pompa dengan tujuan untuk menghindari fluida fluida kembali ke ke aliran sebelumnya. Check valve yang dipasangkan pada pipa tidak boleh lebih dari satu dalam one dependent line . Pemasangan check valve diletakkan setelah pompa. 5. Seluruh pompa yang digunakan dalam proses diletakkan di permukaan tanah dengan pertimbangan syarat safety dari kebocoran. 6. Pada perpipaan yang dekat dengan alat utama dipasang flange dengan tujuan untuk mempermudah pada saat maintenance.


VI-9

Tabel 6.1 Daftar penggunaan instrumentasi pada pra rancangan pabrik pembuatan biogas sebagai sumber kebutuhan k ebutuhan listrik No

Nama alat

Jenis instrumen

Kegunaan

1

Pompa

FC

Mengontrol laju alir cairan dalam pipa

2

Tangki pencampuran

FC

Mengontrol laju alir cairan dalam tangki

LC

Mengontrol ketinggian bahan dalam tangki

3

Reaktor fermentasi

4

Blower

5

Generator

Mengontrol ketinggian cairan dalam

LC

reaktor

FC

Mengontrol laju alir gas dalam blower

PC

Menontrol tekanan dalam blower

PC

Mengontrol tekanan dalam generator generato r

TC

Mengontrol suhu dalam generator generato r

Contoh jenis-jenis instrumentasi yang digunakan pada pra rancangan pabrik pembuatan biogas dari dar i limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi e nergi listrik : 1. Pompa

Variabel yang dikontrol pada pompa adalah laju aliran ( flow flow rate). Untuk mengetahui laju aliran pada pompa dipasang flow control (FC). Jika laju aliran pompa lebih besar dari yang diinginkan diing inkan maka secara secar a otomatis katup pengendali p engendali (control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan katup. FC

Gambar 6.3 Instrumentasi pada pompa


VI-10

2.

Tangki pencampuran (cairan)

Pada tangki ini dilengkapi dengan Level Controller Controller (LC) yang berfungsi untuk mengontrol ketinggian cairan di dalam tangki. Jumlah aliran fluida diatur oleh control valve. Kemudian rate fluida melalui valve ini akan memberikan sinyal

kepada LC untuk mendeteksi tinggi permukaan pada set point .

LC FC

Gambar 6.4 Instrumentasi pada tangki cairan

3. Reaktor Fermentasi

Reaktor fermentasi adalah alat tempat berlangsungnya reaksi kimia antara bahan-bahan yang digunakan. Dalam pabrik ini, reaktor merupakan tempat bereaksinya limbah cair kelapa sawit menghasilkan biogas dan produk sampingnya. Untuk mengendalikan ketinggian cairan dalam reaktor digunakan level controller (LC) dengan tujuan agar tidak terjadi kelebihan muatan.

LC

Gambar 6.6 Instrumentasi pada reaktor


VI-11

4. Blower

Untuk mengetahui laju aliran gas pada blower dipasang flow control (FC). Jika laju aliran blower lebih besar dari yang diinginkan maka secara otomatis katup pengendali (control valve) akan menutup atau memperkecil pembukaan katup sedangkan tekanan dalam blower diatur oleh pressure control (PC). FC

PC

Gambar 6.7 Instrumentasi pada blower

5.

Generator

Komponen dalam generator terdiri dari tiga komponen utama, yaitu turbin, ruang bakar dan kompresor. Kompresor akan menghisap udara kemudian akan dialirkan ke ruang bakar. Dalam ruang bakar terjadi proses pembakaran antara udara yang termampatkan dengan biogas. Gas hasil pembakaran akan dialirkan ke dalam turbin. Turbin akan mengubah energi energ i mekanis menjadi listrik. Bahan bakar Udara pendingin Ruang bakar

Motor Untuk start Generator listrik

Kompresor

Turbin

Udar Udara a sega segarr

Gas Gas beka bekas s

Gambar 6.8 Generator

6.2 Keselamatan Kerja Pabrik

Aktivitas masyarakat umumnya berhubungan dengan resiko yang dapat mengakibatkan kerugian pada badan atau usaha. Karena itu usaha – usaha keselamatan merupakan tugas sehari – hari yang harus dilakukan oleh seluruh karyawan. Keselamatan kerja dan keamanan pabrik merupakan faktor yang perlu Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

VI-12

diperhatikan secara serius. Dalam hubungan ini bahaya yang dapat timbul dari mesin, bahan baku dan produk, sifat zat, serta keadaan tempat kerja harus mendapat perhatian yang serius sehingga dapat dikendalikan dengan baik untuk menjamin kesehatan karyawan. Perusahaan yang lebih besar memiliki divisi keselamatan tersendiri. Divisi tersebut mempunyai tugas memberikan penyuluhan, pendidikan, petunjuk – petunjuk, dan pengaturan pengat uran agar kegiatan kerja ker ja sehari – hari berlangsung aman a man dan bahaya – bahaya yang akan aka n terjadi dapat diketahui sedini mungkin, sehingga dapat dihindarkan (Bernasconi, 1995) Statistik menunjukkan bahwa angka kecelakan rata – rata dalam pabrik kimia relatif tidak begitu tinggi. Tetapi situasi beresiko memiliki bentuk khusus, misalnya reaksi kimia yang berlangsung tanpa terlihat dan hanya dapat diamati dan dikendalikan berdasarkan akibat yang akan ditimbulkannya. Kesalahan – kesalahan dalam hal ini dapat mengakibatkan kejadian yang fatal (Bernasconi, 1995).

Dari 330 peristiwa

300

28 2

Hanya kerusakan benda

Cedera ringan Cedera berat sampai cedera mematikan

Gambar 6.9 Tingkat kerusakan di suatu pabrik

Kerusakan (badan atau benda) dapat terjadi secara tiba – tiba tanpa dikehendaki dan diduga sebelumnya. Keadaan atau tindakan yang bertentangan dengan aturan keselamtan kerja dapat memancing bahaya yang akut dan mengakibatkan terjadinya kerusakan. Untuk menjamin keselamatan kerja, maka dalam perencanaan suatu pabrik perlu diperhatikan beberapa hal, yaitu : Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

VI-13

Lokasi pabrik

− Sistem pencegahan kebocoran − Sistem perawatan − Sistem penerangan − Sistem penyimpanan material dan perlengkapan − Sistem pemadam kebakaran Disamping itu terdapat beberapa peraturan dasar keselamatan kerja yang harus diperhatikan pada saat bekerja di setiap pabrik – pabrik kimia, yaitu:

− Tidak boleh merokok atau makan − Tidak boleh minum minuman keras (beralkohol) selama bertugas Bahaya dan tindakan – tindakan yang tidak memperhatikan keselamatan akan mengakibatkan kerusakan. Yang menjamin keselamatan kerja sebetulnya adalah pengetahuan mengenai bahaya sedini mungkin, sehingga pencegahan dapat diupayakan sebelum bahaya tersebut terjadi. Berikut ini upaya – upaya pencegahan terhadap bahaya – bahaya yang mungkin terjadi pada pra – rancangan pabrik biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik dapat dilakukan dengan cara : 1. Pencegahan terhadap kebakaran`

− Memasang sistem alarm pada tempat yang strategis dan penting, seperti power station, laboratorium dan ruang proses.

− Mobil pemadam kebakaran harus selalu dalam keadaan siap siaga di fire station.

ditempatkan di daerah storage , proses, dan perkantoran. − Fire hydrant ditempatkan

− Fire extinguisher disediakan pada bangunan pabrik untuk memadamkan api yang relatif kecil.

− Smoke detector ditempatkan pada setiap sub – stasiun listrik untuk mendeteksi kebakaran melalui asapnya.

2. Memakai peralatan perlindungan diri Di dalam pabrik disediakan peralatan perlindungan diri, seperti :

− Pakaian pelindung Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

VI-14

Pakaian luar dibuat dari bahan – bahan seperti katun, wol, serat, sintetis, dan asbes. Pada musim panas sekalipun tidak diperkenankan bekerja dengan keadaan badan atas terbuka.

− Sepatu pengaman Sepatu harus kuat dan harus dapat melindungi kaki dari bahan kimia dan panas. Sepatu pengaman bertutup baja dapat melindungi kaki dari bahaya terjepit. Sepatu setengah tertutup atau bot dapat dipakai tergantung pada jenis pekerjaan yang dilakukan. dilakuk an.

− Topi pengaman Topi yang lembut baik dari plastik maupun dari kulit memberikan perlindungan terhadap percikan – percikan bahan kimia, terutama teruta ma apabila bekerja dengan pipa – pipa yang letaknya lebih tinggi dari kepala, maupun tangki-tangki serta peralatan lain yang dapat bocor.

− Sarung tangan Dalam menangani beberapa bahan kimia yang bersifat korosif, maka para operator diwajibkan menggunakan sarung tangan untuk menghindari hal – hal yang tidak diinginkan.

− Masker Berguna untuk memberikan perlindungan terhadap debu – debu yang berbahaya ataupun uap bahan ba han kimia agar tidak t idak terhirup (Bernasconi, 1995). 3. Pencegahan terhadap bahaya mekanis

− Sistem ruang gerak karyawan dibuat cukup luas dan tidak menghambat kegiatan kerja karyawan.

− Alat-alat dipasang dengan penahan yang cukup kuat − Peralatan yang berbahaya seperti ketel uap bertekanan tinggi, reaktor bertekanan tinggi dan tangki gas bertekanan tinggi, harus diberi pagar pengaman

4. Pencegahan terhadap bahaya listrik

− Setiap instalasi dan alat – alat listrik harus diamankan dengan pemakaian sekering atau pemutus hubungan arus listrik secara otomatis lainnya. Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

VI-15

− Sistem perkabelan listrik harus dipasang secara terpadu dengan tata letak pabrik, sehingga jika ada perbaikan dapat dilakukan dengan mudah

− Memasang papan tanda bahaya yang jelas pada daerah sumber tegangan tinggi

− Kabel-kabel listrik yang letaknya berdekatan dengan alat – alat yang beroperasi pada suhu tinggi t inggi harus diisolasi secara secar a khusus

− Setiap peralatan atau bangunan yang menjulang tinggi harus dilengkapi dengan penangkal petir yang dibumikan (Bernasconi, 1995). 5. Menerapkan nilai – nilai disiplin bagi karyawan

− Setiap karyawan bertugas sesuai dengan pedoman-pedoman yang diberikan dan mematuhi setiap peraturan dan ketentuan yang diberikan.

− Setiap kecelakaan kerja atau kejadian yang merugikan segera dilaporkan ke atasan.

− Setiap karyawan harus saling mengingatkan akan perbuatan yang dapat menimbulkan bahaya.

− Setiap ketentuan dan peraturan harus dipatuhi. 6. Penyediaan poliklinik di lokasi pabrik Poliklinik disediakan untuk tempat pengobatan akibat terjadinya kecelakaan secara tiba – tiba, misalnya menghirup gas beracun, patah tulang, luka terbakar pingsan/syok dan da n lain sebagainya.

Apabila terjadi kecelakaan kerja, seperti terjadinya kebakaran pada pabrik, maka hal-hal yang harus dilakukan adalah : a. Mematikan seluruh kegiatan pabrik, baik mesin maupun listrik. b. Mengaktifkan alat pemadam kebakaran, dalam hal ini alat pemadam kebakaran yang digunakan disesuaikan dengan jenis kebakaran yang terjadi, yaitu (Bernasconi, 1995) :

−

Instalasi pemadam dengan air Untuk kebakaran yang terjadi pada bahan berpijar seperti kayu, arang, kertas, dan bahan berserat. Air ini dapat disemprotkan dalam bentuk kabut. Sebagai sumber air, biasanya digunakan air tanah yang dialirkan


VI-16

melalui pipa – pipa yang dipasang pada instalasi – instalasi tertentu di sekitar areal pabrik. Air dipompakan dengan menggunakan pompa yang bekerja dengan instalasi listrik tersendiri, sehingga tidak terganggu apabila listrik pada pabrik dimatikan ketika kebakaran terjadi.

−

Instalasi pemadam dengan CO2 CO2 yang digunakan berbentuk cair dan mengalir dari beberapa tabung gas yang bertekanan yang disambung secara seri menuju nozel – nozel. Instalasi ini digunakan untuk kebakaran dalam ruang tertutup, seperti pada tempat tangki penyimpanan penyi mpanan dan juga pemadam pada instalasi listrik.


BAB VII UTILITAS

Utilitas merupakan unit penunjang utama dalam memperlancar jalannya proses produksi dalam sebuah pabrik. Oleh karena itu, segala sarana dan prasarananya

harus

dirancang

sedemikian

rupa

sehingga

dapat

menjamin

kelangsungan operasi pabrik tersebut. Berdasarkan kebutuhannya, utilitas pada pabrik pembuatan biogas dari kelapa sawit sebagai sumber energi listrik adalah sebagai berikut: 1. Kebutuhan air 2. Kebutuhan listrik 3. Kebutuhan bahan bakar 4. Unit pengolahan limbah limbah

7.1 Kebutuhan Air

Dalam proses produksi, air memegang peranan penting baik untuk kebutuhan air proses maupun kebutuhan domestik. Pada pabrik pembuatan biogas ini tidak diperlukan air proses karena di dalam proses pembuatannya tidak memerlukan air. Kebutuhan air domestik pada pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik adalah sebagai berikut: Air untuk berbagai kebutuhan, dapat dilihat pada Tabel 7.1 di bawah ini Kebutuhan air domestik untuk tiap orang/shift adalah 100 liter/hari

(Metcalf, 1991)

100 liter/har liter/harii = 4,16 liter/ liter/jam jam ×1 kg/liter = 4,16 kg/jam kg/jam ρair =

1000 kg/m3 = 1 kg/liter

Jumlah karyawan = 155 orang Total air domestik dan kantor = 4,16 × 155 = 644,8 kg/jam = 645 kg/jam


VII-1

VII-2

Tabel 7.1 Pemakaian air untuk berbagai kebutuhan Jumlah air

Kebutuhan

(kg/jam)

Domestik dan kantor

645

Laboratorium

50

Kantin dan tempat ibadah

100

Poliklinik

50

Total

845

Sehingga total kebutuhan air yang memerlukan pengolahan adalah : 845 kg/jam Densitas air (ρair ) pada temperatur 280C adalah 996,24 kg/m3 (Geankoplis, 2003)

Debit air, Q = (845 kg/jam)/(996,24 kg/m3) = 0,848 m3/jam = 20,36 m3/hari. Sumber air untuk pabrik pembuatan biogas ini berasal dari Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Kotamadya Tebing Tinggi.

7.2 Kebutuhan Listrik

Perincian kebutuhan listrik diperkirakan sebagai berikut: 1. Unit Proses

= 5500 hp

2. Ruang kontrol dan laboratorium

= 30 hp

3. Penerangan dan kantor kanto r

= 30 hp

4. Bengkel

= 40 hp

5. Perumahan

= 120 hp

Total kebutuhan listrik

= 5500 + 3 + 30 + 30 + 40 + 120 = 5723 hp × 0,7457 kW/hp = 4267,64 kW

Efisiensi generator 80 %, maka Daya output generator

= 4267,64 / 0,8 = 5334,55 kW

Untuk perancangan dipakai 10 unit gas generator AC 600 kW, 220-240 Volt, 50 Hertz, 3 fase. (1 unit pakai dan 1 unit cadangan).


VII-3

7.3 Kebutuhan Bahan Bakar Bakar

Bahan bakar yang digunakan untuk pembangkit tenaga listrik (generator) adalah minyak solar karena minyak solar efisien dan mempunyai nilai bakar yang tinggi. Keperluan Bahan Bakar Generator Nilai bahan bakar solar

= 19860 Btu/lbm

(Perry, 1997)

Densitas bahan bakar solar

= 0,89 kg/l

Daya output generator

= 5334,55 kW

Daya generator generato r yang dihasilkan

= 5334,55 kW × (0,9478 Btu/detik)/kW × 3600 detik/jam = 18.201.911 Btu/jam

Jumlah bahan bakar

= (18.201.911 Btu/jam)/19860Btu/lbm) × (0,45359 kg/lbm) = 415,72 kg/jam

Kebutuhan solar

= (415,72 kg/jam) / (0,89 kg/liter) = 467,10 liter/jam

7.4 Limbah Pabrik Pembuatan Biogas

Limbah dari suatu pabrik harus diolah sebelum dibuang ke badan air atau atmosfer, karena limbah tersebut mengandung bermacam-macam zat yang dapat membahayakan alam sekitar maupun manusia itu sendiri. Demi kelestarian lingkungan hidup, maka setiap pabrik harus mempunyai unit pengolahan limbah. Sumber-sumber limbah pabrik biogas meliputi : 1. Limbah proses berupa limbah cair yang diolah menjadi pupuk cair. Adapun karakteristik limbah cair kelapa sawit adalah sebagai berikut: Tabel 7.4 Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit No.

Parameter

Satuan

Nilai

1.

pH

-

7,13

2.

TS

mg/L

21.000

3.

VS

mg/L

14.000

4.

BOD

mg/L

8.000


VII-4

5.

CODcr

mg/L

15.000

6.

NH4-N

mg/L

500

7.

VFA

mg/L

50 50

8.

Asam Asetat

mg/L

0

9.

Asam Proponiat Propo niat

mg/L

0

10.

n-Hex

mg/L

4.300

11.

C

%

34,3

12.

H

%

4,68

13.

N

%

3,53

14.

S

%

-

15.

P

%

-

16.

COD:N:P

-

-

(Yoshimassa, 2008)

2. Limbah domestik dan kantor Limbah ini mengandung bahan organik sisa pencernaan yang berasal dari kamar mandi di lokasi pabrik, serta limbah dari kantin berupa limbah padat dan cair.

3. Limbah laboratorium Limbah yang berasal dari laboratorium ini mengandung bahan-bahan kimia yang digunakan untuk menganalisa mutu bahan baku yang dipergunakan dan mutu produk yang dihasilkan, serta yang dipergunakan dipergunaka n untuk penelitian dan pengembangan proses. p roses. Limbah laboratorium la boratorium termasuk ter masuk kategori kategor i limbah B3 (Bahan (Baha n Berbahaya dan Beracun) sehingga dalam penanganannya harus dikirim ke pengumpul limbah B3 sesuai dengan Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 18 Tahun 1999 Tentang Pengelolaan Limbah Bahan Berbahaya dan Beracun. Dalam pengelolaan limbah B3 dikirim ke PPLI Cileungsi, Bogor, Indonesia. Perhitungan untuk Sistem Pengolahan Limbah Diperkirakan jumlah air buangan pabrik : 1. Pencucian peralatan pabrik = 20 liter/jam liter/jam 2. Limbah domestik dan kantor Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

VII-5

Diperkirakan air buangan tiap orang untuk : - domestik

= 10 liter/hari

(Metcalf, 1991)

- kantor

= 20 liter/hari

(Metcalf, 1991)

Jumlah karyawan

= 155 orang

Jadi, jumlah limbah domestik dan kantor adalah = 155 × ((10 + 20) liter/hari × (1 hari / 24 jam)) = 193,75 liter/jam 3.

Laboratorium 20 liter/jam Total air buangan pabrik 30 + 193,75 +20 = 243,75 liter/jam


BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK

8.1

Landasan Teori

Lokasi suatu pabrik dapat mempengaruhi kedudukan pabrik dalam persaingan. Penentuan lokasi pabrik yang tepat tidak semudah yang diperkirakan, banyak faktor yang dapat mempengaruhinya. Idealnya, lokasi yang dipilih harus dapat memberikan

keuntungan untuk untuk jangka jangka panjang dan dapat memberikan memberikan

kemungkinan untuk memperluas pabrik. Lokasi pabrik yang baik akan menentukan hal-hal sebagai berikut: 1. Kemampuan untuk melayani konsumen. 2. Kemampuan untuk mendapatkan bahan mentah yang berkesinambungan dan harganya sampai di tempat relatif murah. 3. Kemudahan untuk mendapatkan tenaga karyawan. Oleh karenanya pemilihan tempat bagi berdirinya suatu pabrik harus memperhatikan beberapa faktor yang berperan yaitu faktor utama dan faktor khusus.

8.1.1 Faktor utama

a. Bahan baku Suatu pabrik sebaiknya berada di daerah yang dekat dengan sumber bahan baku dan daerah pemasaran sehingga transportasi dapat berjalan dengan lancar. Hal-hal yang perlu diperhatikan mengenai bahan baku adalah :

• Lokasi sumber bahan baku • Besarnya kapasitas sumber bahan baku dan berapa lama sumber tersebut dapat diandalkan pengadaannya

• Cara mendapatkan bahan baku tersebut dan cara transportasi • Harga bahan baku serta biaya pengangkutan • Kemungkinan mendapatkan sumber bahan baku yang lain b. Tenaga listrik dan bahan baku Dalam pendirian suatu pabrik, tenaga listrik dan bahan bakar adalah faktor penunjang yang paling penting. Hal-hal yang perlu diperhatikan diperhat ikan dalam pengadaan tenaga listrik dan bahan bakar adalah : Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

VIII-1

VIII-2

• Kemungkinan pengadaan tenaga listrik dan bahan bakar di lokasi pabrik untuk saat sekarang dan masa yang akan datang

• Harga bahan bakar tersebut c. Sumber air Air merupakan kebutuhan penting bagi suatu pabrik industri kimia, baik itu untuk keperluan proses maupun untuk keperluan lainnya. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penyediaan air adalah : a. Kapasitas sumber air b. Kualitas sumber air c. Jarak sumber air dari lokasi pabrik d. Pengaruh musim terhadap kemampuan penyediaan air sesuai dengan kebutuhan rutin pabrik d. Iklim alam sekitarnya Hal-hal yang perlu diperhatikan pada faktor ini adalah : a. Keadaan lingkungan alam yang sulit akan memperbesar biaya konstruksi pembangunan pabrik pabr ik b. Keadaan angin, kecepatan dan arahnya c. Kemungkinan terjadinya gempa d. Pengaruh alam terhadap perluasan di masa mendatang e. Daerah pemasaran Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemasaran adalah : a. Daerah pemasaran produk b. Pengaruh dan jumlah saingan yang ada c. Kemampuan daya serap pasar d. Jarak pemasaran dari lokasi pabrik dengan daerah yang dituju e. Sistem pemasaran yang dipakai

8.1.2 Faktor khusus

a. Transportasi Fasilitas-fasilitas yang perlu diperhatikan :

•

Jalan raya yang dapat dilalui mobil dan angkutan darat lainnya

•

Sungai atau laut yang dapat dilalui perahu maupun kapal


VIII-3

•

Pelabuhan laut dan lapangan udara yang terdekat dengan lokasi pabrik

b. Tenaga kerja Masalah tenaga kerja sangat berpengaruh di dalam kelangsungan suatu pabrik/perusahaan. Hal-hal Ha l-hal yang perlu diperhatikan diperhat ikan :

•

Kemungkinan untuk mendapatkan tenaga kerja yang diinginkan

•

Pendidikan/keahlian tenaga kerja yang tersedia

•

Tingkat/penghasilan tenaga kerja disekitar lokasi pabrik

•

Adanya ikatan perburuhan (peraturan perburuhan)

•

Terdapatnya lokasi untuk lembaga training tenaga kerja

c. Limbah pabrik Buangan pabrik harus mendapat perhatian yang cermat, terutama dampaknya terhadap kesehatan masyarakat sekitar lokasi pabrik. Hal-hal yang perlu diperhatikan adalah :

•

Cara menangani limbah tersebut agar tidak menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan

•

Biaya yang diperlukan untuk menangani masalah polusi bagi lingkungan

d. Undang-Undang dan Peraturan-Peraturan Undang-undang dan peraturan-peraturan perlu diperhatikan dalam pemilihan lokasi pabrik, karena jika dalam pendirian suatu pabrik ada hal yang bertentangan dengan undang-undang dan peraturan-peraturan maka kelangsungan suatu pabrik terancam. e. Perpajakan dan asuransi Hal ini perlu diperhatikan agar jangan sampai pajak memberi beban yang berat bagi perusahaan. perusahaa n. Demikian pula untuk menjaga agar tidak terjadi kerugian kerug ian akibat kecelakaan terhadap pabrik seperti kebakaran, maka perusahaan sebaiknya diasuransikan. f. Pengontrolan terhadap bahaya banjir dan kebakaran Hal-hal yang perlu diperhatikan :

•

Lokasi pabrik harus jauh dari lokasi lokasi perumahan penduduk

•

Lokasi pabrik diusahakan tidak berada di lokasi rawan banjir


VIII-4

8.2

Lokasi Pabrik

Penentuan lokasi pabrik sangat menentukan kemajuan dan kelangsungan dari industri, baik pada masa sekarang maupun pada masa 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 mempelajar i sikap dan sifat masyarakat di sekitar lokasi pabrik. Berdasarkan faktor-faktor tersebut, maka Pabrik Pembuatan Biogas Sebagai Sumber Energi Listrik ini direncanakan berlokasi di daerah Kotamadya Tebing Tinggi, Kecamatan Rambutan Propinsi Sumatera Utara. Kotamadya Tebing Tinggi merupakan salah satu kota dengan banyak kegiatan baik itu di bidang perindustrian, ekonomi, dan pendidikan. Dasar pertimbangan dalam pemilihan lokasi pabrik ini adalah:

1. Bahan baku Suatu pabrik sebaiknya berada di daerah yang dekat dengan sumber bahan baku. Bahan baku direncanakan diperoleh dipero leh melalui pabrik-pabrik kelapa sawit yang ada di sekitar daerah Kotamadya Tebing Tinggi, Sumatera Utara.

2. Fasilitas transportasi Lokasi yang dipilih dalam rencana pendirian pabrik ini merupakan kawasan perkebunan kelapa sawit dan da n bersebelahan be rsebelahan dengan pabrik kelapa ke lapa sawit, s awit, sehingga se hingga distribusi bahan baku dapat berjalan dengan lancar, yaitu menggunakan pompa yang akan terhubung dengan kolam penampungan limbah cair kelapa sawit.

3. 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 Perusahaan Listrik Negara (PLN) wilayah Sumatera, sedangkan untuk seterusnya pabrik akan menggunakan sendiri listrik yang akan dihasilkan. Disamping itu juga digunakan generator diesel (apabila listrik mati) yang bahan bakarnya diperoleh dari Pertamina. Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

VIII-5

5. Kebutuhan air Air merupakan kebutuhan penting bagi suatu pabrik industri kimia, baik itu untuk keperluan proses maupun untuk keperluan lainnya. Berdasarkan monograf daerah tebing tinggi, sumber air dapat diperoleh dengan mengambil air dari air bawah tanah. Kebutuhan air ini berguna untuk proses, sarana utilitas, dan keperluan domestik.

6. Tenaga kerja Tenaga kerja merupakan modal untuk pendirian suatu pabrik. Dengan didirikannya pabrik di Kotamadya Tebing Tinggi ini diharapkan akan dapat menyerap tenaga kerja potensial yang cukup banyak terdapat di daerah tersebut. Tenaga kerja pada daerah ini meliputi tenaga kerja terdidik maupun tidak terdidik serta tenaga kerja yang terlatih maupun tidak terlatih. Tenaga kerja untuk pabrik ini direkrut dari : -

Perguruan tinggi lokal, masyarakat sekitar dan perguruan tinggi lainnya.

-

Tenaga ahli yang berasal dari daerah sekitar dan luar daerah.

7. Harga tanah dan bangunan Tanah yang tersedia untuk lokasi pabrik masih cukup luas, biaya tanah bangunan untuk pendirian pabrik relatif relat if terjangkau.

8. Kemungkinan perluasan dan ekspansi Ekspansi pabrik dimungkinkan karena tanah yang tersedia cukup luas dan di sekeliling pabrik belum banyak berdiri pabrik serta tidak mengganggu pemukiman penduduk.

9. Kondisi Iklim dan Cuaca Seperti kebanyakan daerah lain di Indonesia, maka kondisi cuaca dan iklim di sekitar lokasi pabrik relatif stabil. Untuk daerah ini belum pernah terjadi bencana alam yang berarti sehingga memungkinkan pabrik berjalan dengan lancar. Temperatur udara tidak pernah mengalami penurunan maupun kenaikan yang


VIII-6

cukup tajam dimana temperatur udara berada diantara 30 – 350C dan tekanan udara berkisar pada 760 mmHg dan kecepatan udaranya sedang.

10. Masyarakat di sekitar pabrik Sikap masyarakat diperkirakan akan mendukung pendirian pabrik Pembuatan Biogas Sebagai Sumber Energi Listrik ini karena selain akan menyediakan lapangan kerja bagi mereka, pabrik Pembuatan Biogas Sebagai Sumber Energi Listrik ini ramah lingkungan, karena limbah yang dihasilkan dapat digunakan kembali sebagi pupuk cair.

11. Perumahan Mengingat di daerah lokasi pabrik merupakan daerah padat industri, maka direncanakan untuk mendirikan fasilitas perumahan karyawan beserta lapangan olah raga (terbuka maupun tertutup) di sekitarnya sebagai salah satu daya tarik bagi karyawan yang akan bekerja di pabrik. Hal ini tentu akan meningkatkan biaya investasi perusa haan.

8.3

Tata Letak Pabrik

Tata letak pabrik adalah suatu perencanaan dan pengintegrasian aliran dari komponen-komponen produksi suatu pabrik, sehingga diperoleh suatu hubungan yang efisien dan efektif antara operator, peralatan dan gerakan material dari bahan baku menjadi produk. Tata letak suatu pabrik memainkan peranan yang penting dalam menentukan biaya konstruksi, biaya produksi, serta efisiensi dan keselamatan kerja. Oleh karena itu tata letak pabrik harus disusun secara cermat untuk menghindari kesulitan di kemudian hari. Suatu rancangan tata letak pabrik yang rasional mencakup penyusunan area proses, storage (persediaan) dan area pemindahan/area alternatif (area handling) pada posisi yang efisien efisie n dan dengan melihat fakto r-faktor sebagai berikut : 1. Urutan proses produksi dan kemudahan / aksebilitas operasi, jika suatu produk perlu diolah lebih lanjut maka pada unit berikutnya disusun berurutan sehingga sistem perpipaan dan penyusunan letak pompa lebih sederhana.


VIII-7

2. Pengembangan lokasi baru atau penambahan / perluasan lokasi yang telah ada sebelumnya. 3. Distribusi ekonomis dari fasilitas logistik (bahan baku dan bahan pelengkap), fasilitas utilitas (pengadaan air, tenaga listrik dan bahan bakar), bengkel untuk pemeliharaan / perbaikan alat a lat serta peralatan pendukung pend ukung lainnya. 4. Bangunan, menyangkut luas bangunan, kondisi bangunan dan konstruksinya yang memenuhi syarat. 5. Pertimbangan kesehatan, keamanan dan keselamatan seperti kemungkinan kebakaran/peledakan. 6. Masalah pembuangan limbah. 7. Alat-alat yang dibersihkan / dilepas pada saat shut down harus disediakan ruang yang cukup sehingga tidak mengganggu peralatan lainya. 8. Pemeliharaan dan perbaikan. 9. Fleksibilitas, dalam perencanaan tata letak pabrik harus dipertimbangkan kemungkinan perubahan dari proses / mesin, sehingga perubahan-perubahan yang dilakukan tidak memerlukan biaya yang tinggi. 10. Service area, seperti kantin, tempat parkir, ruang ibadah, dan sebagainya diatur sedemikian rupa sehingga tidak terlalu jauh dari tempat kerja. Jadi penyusunan tata letak peralatan proses, tata letak bangunan dan lain-lain akan berpengaruh secara langsung pada industri modal, biaya produksi, efisiensi kerja dan keselamatan kerja. Pengaturan tata letak pabrik yang baik akan memberikan beberapa keuntungan, seperti : 

Mengurangi jarak transportasi bahan baku dan produksi, sehingga mengurangi material handling.



Memberikan ruang gerak yang lebih leluasa sehingga mempermudah perbaikan mesin dan peralatan yang rusak atau di-blowdown.



Mengurangi ongkos produksi.



Meningkatkan keselamatan kerja.



Mengurangi kerja seminimum mungkin.



Meningkatkan pengawasan operasi dan proses agar lebih baik.


VIII-8

8.4

Perincian Luas Tanah

Luas tanah yang digunakan sebagai tempat berdirinya pabrik diuraikan dalam Tabel 8.1 berikut ini : Tabel 8.1 Perincian Luas Areal Pabrik No.

Jenis areal

2

Luas (m )

1.

Pos Keamanan

150

2.

Tempat Parkir

250

3.

Rumah Timbangan

4.

Bengkel

5.

Unit Pembangkit Listrik Listr ik

6.

Perkantoran

500

7.

Laboratorium

150

8.

Stasiun Operator

100

9.

Daerah Proses

10.

Unit Pengolahan Limbah

11.

Unit Pengolahan Air

1.000

12.

Areal Perluasan

1.000

13.

Gudang Bahan dan Pelengkap

14.

Kantin

75

15.

Poliklinik

80

16.

Perpustakaan

17.

Tempat Ibadah

18.

Taman

300

19.

Perumahan Karyawan

750

20.

Jalan

800

21.

Aula

200

22.

Pemadam Kebakaran

100

80 300

Total

1.000

5.500 200

500

100 80

13.115

Luas areal antara bangunan diperkirakan 10 % dari luas total = 1.312 m2 Sehingga luas areal seluruhnya adalah = 13.115 + 1.312 = 14.427 m2


VIII-9

12

17

18

16

15

21

20

10

2

2

6

N

11

22 20

W

E 2

8

7

5

13

S 9

1 3 19

19

12

4 1

18

Jalan Raya

Pabrik Kelapa Sawit

Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Pembuatan Biogas Sebagi Sumer Energi Listrik Keterangan Gambar : Tanpa skala No

Keterangan

No

Keterangan

1

Pos Keamanan

12

Daerah Perluasan

2

Parkir

13

Gudang Bahan dan Pelengkap

3

Rumah Timbangan

14

Kantin

4

Bengkel

15

Poliklinik

5

Unit Pembangkit Listrik

16

Perpustakaan

6

Perkantoran

17

Rumah Ibadah

7

Laboratorium

18

Taman

8

Stasiun operator

19

Perumahan karyawan

9

Daerah Proses

20

Jalan

10

Unit Pengolahan Limbah

21

Aula

11

Unit Pengolahan Air

22

Pemadam kebakaran


BAB X ANALISA EKONOMI

Untuk mengevaluasi kelayakan berdirinya suatu pabrik dan tingkat pendapatannya, maka dilakukan analisa perhitungan perhitu ngan secara teknik. tek nik. Selanjutnya perlu juga dilakukan analisa ana lisa terhadap aspek ekonomi eko nomi dan pembiayaannya. Dari Dar i hasil analisa tersebut diharapkan berbagai kebijaksanaan dapat diambil untuk pengarahan secara tepat. Suatu rancangan pabrik dianggap layak didirikan bila dapat beroperasi dalam kondisi yang memberikan keuntungan. Berbagai parameter ekonomi digunakan sebagai pedoman untuk menentukan layak tidaknya suatu pabrik didirikan dan besarnya tingkat pendapatan yang dapat diterima dari segi ekonomi. Parameter-parameter tersebut antara lain: 1. Modal investasi / Capital Investmen (CI) I nvestment t (CI) 2. Biaya produksi total / Total Cost (TC) (TC) 3. Marjin keuntungan / Profit Margin (PM) 4. Titik impas / Break Even Point (BEP) Point (BEP) 5. Laju pengembalian Modal / Return On Investment (ROI) Investment (ROI) 6. Waktu pengembalian Modal / Pay Out Time (POT) 7. Laju pengembalian internal / Internal Rate of Return Return (IRR)

10.1 Modal Investasi

Modal investasi adalah seluruh modal untuk mendirikan pabrik dan mulai menjalankan usaha sampai mampu menarik hasil penjualan. Modal investasi terdiri dari:

10.1.1 Modal Investasi Tetap / Fixed Capital Investment Investment (FCI)

Modal investasi tetap adalah modal yang diperlukan untuk menyediakan segala peralatan dan fasilitas manufaktur pabrik. Modal Moda l investasi tetap ini terdiri terd iri dari:

X-2 1. Modal Investasi Tetap Langsung (MITL) / Direct Fixed Capital Investment (DFCI), yaitu modal yang diperlukan untuk mendirikan bangunan pabrik, membeli dan memasang mesin, peralatan proses, dan peralatan pendukung yang diperlukan untuk operasi pabrik.

X-1 Modal investasi tetap langsung ini meliputi: -

Modal untuk tanah

-

Modal untuk bangunan


-

Modal untuk peralatan proses

-

Modal untuk peralatan utilitas

-

Modal untuk instrumentasi dan alat kontrol

-

Modal untuk perpipaan

-

Modal untuk instalasi listrik

-

Modal untuk insulasi

-

Modal untuk investaris kantor

-

Modal untuk perlengkapan kebakaran dan keamanan

-

Modal untuk sarana transportasi

Dari hasil perhitungan pada Lampiran D diperoleh modal investasi tetap langsung, MITL sebesar Rp 98.417.766.030,2. Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) / Indirect Fixed Capital Investment (IFCI), yaitu modal yang diperlukan pada saat pendirian pabrik

(construction overhead ) dan semua komponen pabrik yang tidak berhubungan secara langsung dengan operasi proses. Modal investasi tetap tak langsung ini meliputi: -

Modal untuk pra-investasi

-

Modal untuk engineering dan supervisi

-

Modal untuk biaya kontraktor (contractor’s contractor’s fee)

-

Modal untuk biaya tak terduga (contigencies)

Dari perhitungan pada Lampiran D diperoleh modal investasi tetap tak langsung, MITTL sebesar Rp 25.154.917.259,Maka total modal modal investasi tetap, MIT = MITL + MITTL = Rp 98.417.766.030,98.417.766.0 30,- + Rp 25.154.917.259,25.154.917.2 59,= Rp 123.572.683.289 ,-

10.1.2 Modal Kerja / Working (WC) Working Capital (WC)

Modal kerja adalah modal yang diperlukan untuk memulai usaha sampai mampu menarik keuntungan dari hasil penjualan dan memutar keuangannya. Jangka waktu pengadaan biasanya antara 3 – 4 bulan, tergantung pada cepat atau lambatnya hasil produksi yang diterima. Dalam perancangan ini jangka waktu pengadaan modal kerja diambil 3 bulan. Modal kerja ini meliputi: Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

X-3

-

Modal untuk biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Modal untuk kas Kas merupakan cadangan yang digunakan untuk kelancaran operasi dan jumlahnya tergantung t ergantung pada jenis usaha. Alokasi kas k as meliputi gaji gaj i pegawai, biaya administrasi umum dan pemasaran, pajak, dan biaya lainnya.

-

Modal untuk mulai beroperasi (start-up)

-

Modal untuk piutang dagang Piutang dagang adalah biaya yang harus dibayar sesuai dengan nilai penjualan yang dikreditkan. Besarnya dihitung berdasarkan lamanya kredit dan nilai jual tiap satuan produk. Rumus yang digunakan: PD =

IP 12

× HPT

Dengan: PD = piutang dagang IP

= jangka waktu yang diberikan (3 bulan)

HPT = hasil penjualan tahunan Dari hasil perhitungan pada Lampiran D diperoleh modal kerja, MK sebesar Rp 42.435.988.746,Maka, total modal investasi

= Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 123.572.683.289,- + Rp 47.568.339.312,= Rp 171.141.022.601,-

Modal investasi berasal dari: -

Modal sendiri/saham-saham sebanyak 60 % dari modal investasi total Dari Lampiran D diperoleh modal modal sendiri = Rp 102.684.613.560,-

-

Pinjaman dari bank sebanyak 40 % dari modal investai total Dari Lampiran Lampiran D diperoleh diperoleh pinjaman bank = Rp 68.456.409.040,68.456.409.040,-

Biaya Produksi Total (BPT) / Total Cost (TC)

Biaya produksi total merupakan semua biaya yang digunakan selama pabrik beroperasi. Biaya produksi pro duksi total meliputi: Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

X-4

10.1.3 Biaya Tetap (BT) / Fixed Fixed Cost (FC)

Biaya tetap adalah biaya yang jumlahnya tidak tergantung pada jumlah produksi, meliputi: meliput i: -

Gaji tetap karyawan

-

Depresiasi dan amortisasi

-

Pajak bumi dan bangunan

-

Bunga pinjaman bank

-

Biaya perawatan tetap

-

Biaya tambahan

-

Biaya administrasi umum

-

Biaya pemasaran dan distribusi

-

Biaya asuransi

Dari hasil perhitungan pada Lampiran D diperoleh biaya tetap, BT sebesar Rp 80.204.543.651,-

10.1.4 Biaya Variabel (BV) / Variable Cost (VC)

Biaya variabel adalah biaya yang jumlahnya tergantung pada jumlah produksi. Biaya variabel meliputi: -

Biaya bahan baku proses dan utilitas

-

Biaya karyawan tidak tetap/tenaga kerja borongan

-

Biaya pemasaran

-

Biaya laboratorium serta penelitian dan pengembangan (litbang)

-

Biaya pemeliharaan

-

Biaya tambahan

X-5

Dari hasil perhitungan pada Lampiran D diperoleh biaya variabel, BV sebesar Rp 54.619.276.632,Maka, biaya produksi produks i total, BPT

= Biaya Tetap + Biaya Variabel

= Rp Rp 79.063.585.640,- + Rp 54.619.276.632,54.619.276.632,= Rp 133.682.862.272,-


10.2 Total Penjualan (Total Sales)

Penjualan diperoleh dari hasil penjualan produk listrik yaitu sebesar Rp. 196.911.000.000,-

10.3 Perkiraan Rugi/Laba Usaha

Dari hasil perhitungan pada Lampiran D diperoleh: 1. Laba sebelum pajak

= Rp 63.544.278.417,-

2. Pajak penghasilan

= Rp. 17.792.397.957,-

3. Laba setelah pajak

= Rp 45.751.880.460,-

10.4 Analisa Aspek Ekonomi 10.4.1 Profit Margin (PM)

Profit Margin adalah persentase perbandingan antara keuntungan sebelum pajak penghasilan PPh terhadap t erhadap total penjualan. PM =

PM =

Laba sebelum pajak total penjualan

× 100 %

Rp 63.544.278.417 Rp 196.911.000.000

x 100%

= 32 % Dari hasil perhitungan diperoleh profit margin sebesar = 32 % maka pra rancangan pabrik ini memberikan keuntungan.

10.4.2 Break Even Point (BEP)

Break Even Point adalah keadaan kapasitas produksi pabrik pada saat hasil penjualan hanya dapat menutupi biaya produksi. produks i. Dalam keadaan ini pabrik pabr ik tidak untung dan tidak rugi. BEP =

BEP =

Biaya Tetap Total Penjualan − Biaya Variabel

× 100 %

Rp 79.063.585.640 Rp 196.111.000.000 - Rp 54.619.276.632

x 100%

= 55,56 % Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

X-6

Kapasitas produksi pada titik BEP = 132.021 Mw/tahun Mw/tahun Nilai penjualan pada t itik BEP = Rp 109.412.475.606,Dari data feasibilities, (Timmerhaus, 2004) -

BEP ≤ 50 %, pabrik layak ( feasible feasible)

-

BEP ≥ 70 %, pabrik kurang layak (infeasible).

Dari perhitungan diperoleh BEP = 55,56 %, maka pra rancangan pabrik ini layak.

10.4.3 Return on Investment (ROI)

Return on Investment adalah besarnya persentase pengembalian modal tiap tahun dari penghasilan bersih. ROI

=

ROI

=

Laba setelah pajak Total modal investasi Rp 45.751.880.460 Rp 171.141.022.601

× 100 %

x 100%

= 26,73 % Analisa ini dilakukan untuk mengetahui laju pengembalian modal investasi total dalam pendirian pabrik. Kategori resiko pengembalian modal tersebut adalah:

•

ROI ≤ 15 % resiko pengembalian modal rendah

•

15 ≤ ROI ≤ 45 % resiko pengembalian modal rata-rata

•

ROI ≥ 45 % resiko pengembalian modal tinggi

Dari hasil perhitungan diperoleh ROI sebesar 26,73 %, sehingga pabrik yang akan didirikan ini termasuk resiko laju pengembalian modal rata-rata. X-7

10.4.4 Pay Out Time (POT)

Pay Out Time adalah angka yang menunjukkan berapa lama waktu pengembalian modal dengan membandingkan besar total modal investasi dengan penghasilan bersih setiap tahun. Untuk itu, pabrik dianggap beroperasi beroperas i pada kapasitas penuh setiap tahun. POT

=

1 0,2673

x 1 tahun


POT

= 3,74 tahun

Dari harga di atas dapat dilihat bahwa seluruh modal investasi akan kembali setelah 3,74 tahun operasi.

10.4.5 Return on Network Network (RON)

Return on Network merupakan perbandingan laba setelah pajak dengan modal sendiri. RON =

RON =

Laba setelah pajak Modal sendiri

× 100 %

Rp 45.751.880.460 Rp 102.684.613.560

x 100%

RON = 44,57 %

10.4.6 Internal Rate of Return Return (IRR) Internal Rate of Return merupakan persentase yang menggambarkan

keuntungan rata-rata bunga pertahunnya dari semua pengeluaran dan pemasukan besarnya sama. Apabila IRR ternyata lebih besar dari bunga riil yang berlaku, maka pabrik akan menguntungkan tetapi bila IRR lebih kecil dari bunga riil yang berlaku maka pabrik dianggap rugi. Dari perhitungan perhitunga n Lampiran D diperoleh dipero leh IRR = 50,24 %, sehingga pabrik akan menguntungkan karena, IRR yang diperoleh lebih besar dari bunga pinjaman bank saat ini, sebesar 15 % (Bank Mandiri, 2009). 2009) .


KESIMPULAN Pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik diperoleh melalui reaksi fermentasi di dalam reaktor tangki berpengaduk. Pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik ini direncanakan akan berproduksi dengan kapasitas 237.600 MWh/tahun dan beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Lokasi pabrik yang direncanakan direncanaka n adalah di Kotamadya Tebing Tinggi, Kecamatan Rambutan, Sumatera Utara dengan luas tanah yang dibutuhkan sebesar 14.427 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan pabrik sebanyak 155 orang. Bentuk badan usaha yang direncanakan adalah Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur dan bentuk organisasinya adalah organisasi sistem garis. Hasil analisa terhadap aspek ekonomi pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik, adalah : Modal Investasi

: Rp 171.141.022.601,-

Biaya Produksi Produks i per tahun

: Rp 133.682.862.272,-

Hasil Jual Produk per tahun

: Rp 196.911.000.000,-

Laba Bersih per tahun

: Rp

Profit Margin

: 32 %

Break Event Point Point

: 55,56 %

Return of Investment Investment

: 26,73 %

Pay Out Time

: 3,74 tahun

Return on Network Network

: 44,56 %

Internal Rate of Return

: 50,24 %

45.751.880.460,-

Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber energi listrik ini layak untuk didirikan.


DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2009. Fermentasi Fermentasi Biogas. http://www.wikipedia.com/FermentasiBiogas. 1 Maret 2009. Antara. 2008. Listrik di Indonesia Indonesia. Berita Antara. 1 Maret 2009. Amaru. 2004. Teknologi Perancangan Digester . Tugas Akhir Mahasiswa. Asosiasi Asuransi jiwa Indonesia-AAJI.2007. Autoblitz. 2009. Harga Mobil http://www.autoblitz.com. 27 27 Mei 2009. Mobil. http://www.autoblitz.com. Asian Palm Oil. 2007. Palm Oil Mill Effluent . Journal Asian Palm Oil. 2007. Bank Indonesia. 2009. Penguatan Nilai Rupiah. 1 Mei 2009. Bank Mandiri. 2009. Cicilan Ringan KPR dan Kredit Usaha. Jakarta. Beritasumut.

2009.

Jual

Tanah

Tebing

Sumatera

Utara .

http://www.beritasumut.com. http://www.beritasumut. com. 27 Mei 2009. Bernasconi, G. 1995. Teknologi Kimia. Bagian 1 dan 2. PT. Pradnya Paramita. Jakarta. Brownell, L.E., Young E.H.. 1959. Process Equipment Design. Wiley Eastern Ltd. New Delhi. Can. 2008. Manfaat Biogas. Http://www.wordpress.Reallife.com. 1 Maret 2009. rd Considine, Douglas M. 1985. Instruments and Controls Handbook Handbook . 3 Edition. USA:

Mc.Graw-Hill, Inc. Crities, Ron dan George Tchobanoglous. 2004. Small and Decentralized Wastemanagement Systems. Singapore: Mc.Graw-Hill, Inc.

Degremont. 1991. Water Treatment Hadbook . 5 th Edition, New York: John Wiley & Sons. Gasencylopaedia1. 2009. Methane. http://www.gasencylopaedia.com/CH4. 1 Maret 2009. Gasencylopaedia2. 2009. Carbondioxid e. e. http://www.gasencylopaedia.com/CO2. 1 Maret 2009. Gasencylopaedia3. 2009. Hydrogen. http://www.gasencylopaedia.com/H2. 1 Maret 2009. Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

xi

xii

Gasencylopaedia4. 2009. Hydrogen Sulfide. http://www.gasencylopaedia.com/H2S. 1 Maret 2009. Gasencylopaedia5. 2009. Oxygen. http://www.gasencylopaedia.com/O2. 1 Maret 2009. Geankoplis, C.J.. 1997. Transport Processes and Unit Operations. 3

rd

editions.

rd

editions.

Prentice-Hall of India. New Delhi. Geankoplis, C.J.. 2003. Transport Processes and Unit Operations. 4 Prentice-Hall of India. New Delhi. Green Indonesia. 2009. Konversi Listrik. Listrik. http://www.greenindonesia.com. http://www.greenindonesia.com. 1 Maret 2009. Hermawan, Beni dkk. 2007. Teknologi Biogas. Tugas Akhir Mahasiswa. Universitas Lampung. Indonesia

Green

Watch.

2009.

Kebutuhan

Bahan

Bakar .

http:www.indonesiangreenwatch. 27 Mei 2009. Jagatmobil. 2009. Daftar Harga Mobil. http://www.jagatmobil.com. http://www.jagatmobil.com. 27 27 Mei 2009. Karo-karo. Tanpa Tahun. Sejarah Biogas. http://www.blogspot.Biogas.com. 1 Maret 2009. Kawamura. 1991. An Integrated Calculation of Wastewater Wastewater Engeneering Engeneering. John Willey and Sons. Inc. New York. Manulang, M. 1982. Dasar-dasar Dasar-dasar Marketing Modern. Edisi 1. Yogyakarta : Penerbit Liberty. Mc Cabe, W.L, Smith, J.M., 1983. Operasi Teknik Kimia. Jilid I, Edisi Keempat. Penerbit Erlangga, Jakarta. McCabe, W.L., Smith, J.M. 1999. Operasi Teknik Kimia. Edisi Keempat. Penerbit Erlangga. Jakarta. Metcalf dan Eddy, 1984. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse . McGraw-HillBook Company, New Delhi. Metcalf dan Eddy, 1991. Wastewater Engineering Treatment, Disposal, Reuse . McGraw-HillBook Company, New Delhi. Montgomery, Douglas C. 1992. Reka Bentuk dan Analisis Uji Kaji (Terjemahan). (Terjemahan). Kuala Lumpur: Lumpur: Penerbit Universiti Sains Malaysia Pulau Pinang. Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

xiii

Pajakonline. 2009. Pembagian Hasil. http://www.pajakonline.com. Hasil. http://www.pajakonline.com. 27 27 Mei 2009 Perry, Jhon H. (Ed). 1997. Perry’s Chemical Engeneers’ Handbook . Edisi Keenam, McGraw-Hill Book Company, New York. Perry, Jhon H. (Ed). 1999. Perry’s Chemical Engeneers’ Handbook . Edisi Ketujuh, McGraw-Hill Book Company, New York. PT. Prudential Life Assurance. 2007. Price Product List . Jakarta. PT. Bratachem chemical. 2007. Price Product List . Jakarta. Reklaitis, G.V., 1983. Introduction to Material and Energy Balance. McGraw-Hill Book Company, New York. Rusjdi, Muhammad. 1999. PPh Pajak Penghasilan. PT. Indeks Gramedia. Jakarta. Rusjdi, Muhammad. 2004. PPN dan PPnBM . PT. Indeks Gramedia. Jakarta. Turton, dkk, 2003. Analysis, Systhesis, and Design of Chemical Processes. 2nd edition. Pearson Education, Inc. Timmerhaus dan Ronald E.West. 1991. Plant Design and Economics for Chemical Engineer . 4th Edition. International Edition. Mc.Graw-Hill. Singapore.

Timmerhaus dan Ronald E.West. 2003. Plant Design and Economics for Chemical Engineer . 5th Edition. International Edition. Mc.Graw-Hill. Singapore.

Timmerhaus dan Ronald E.West. 2004. Plant Design and Economics for Chemical Engineer . 5th Edition. International Edition. Mc.Graw-Hill. Singapore.

Ulrich, Gael D.. 1984. A Guide to Chemical Engineer Engineering ing Process Design Economics Economics. Jhon Wiley and Sons Inc, USA. New York. Walas, Stanley M. 1988. Chemical Process Equipment . United States of America : Butterworth Publisher. Waluyo. 2000. Perubahan Perundangan-undangan Perpajakan Era Reformasi . Penerbit Salemba Empat. Jakarta. Wikipedia1. 2009. Natrium Bicarbonate. http://www.wikipedia.com/NaHCO3. 1 Maret 2009. Wikipedia2. 2009. Urea. http://www.wikipedia.com/Urea. Urea. http://www.wikipedia.com/Urea. 1 1 Maret 2009. Wikipedia3. 2009. FeCl2. hhtp://www.wikipedia.com/FeCl2. 1 Maret 2009. Yoshimassa, Tomiuchi. 2008. Methane Fermenter Fermenter . Fuji Electric Ltd. Co


LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA Basis perhitungan

: 1 hari operasi

Jumlah POME

: 6.000 m3/hari

Kapasitas produksi produks i listrik

: 720 MWh/hari

Waktu kerja per tahun

: 330 hari

Satuan operasi

: kg/hari

A.1

Penentuan Komposisi Bahan Baku

A.1.1 Komposisi POME

= 94% x 6.000 m3/hari

Air

(Asian Palm Oil, 2007)

= 5.640 m3/hari Volatil Solid = 5% x 6.000 m3/hari


= 300 m3/hari Abu

= 1% x 6.000 m3/hari


= 60 m3/hari

A.1.2 Komposisi Senyawa Tambahan

Rasio POME : NaHCO 3 : FeCl2 : Urea = 6.000.000 : 7.500 : 1.680 : 900 NaHCO3

: 7.500 kg/hari

Nutrisi

:

-

FeCl2

: 900 kg/hari

-

Urea

: 1.680 kg/hari


LA-1

LA-2

A.2

Perhitungan Neraca Massa

A.2.1 Mix

POME 9

Urea FeCl2 POME

8

NaHCO3

POME

POME

NaHCO3 Urea

10

2

FeCl2 POME

1

Neraca Massa Komponen:

•

: F10POME = F1POME + F2POME + F8POME +F9POME

POME

= 6.000.000 kg/hari

• NaHCO3

: F10 NaHCO3 =

F8 NaHCO3

•

Urea

: F10Urea

= F9Urea

= 1.680 kg/hari

•

FeCl2

: F10FeCl2

= F9FeCl2

= 900 kg/hari

= 7.500 kg/hari

Neraca Massa Total: F10

= F2 + F8 + F9 = F1POME + F2POME + F8POME + F8 NaHCO3 + F9POME + F9Urea + F9FeCl2 = 2.926.500 kg/hari + 2.926.500 kg/hari + 135.000 kg/hari + 7.500 kg/hari + 12.000 kg/hari + 1.680 kg/hari + 900 kg/hari kg/hari = 6.010.080 kg/hari


LA-3

A.2.2 Tangki Pencampuran NaHCO3 (M-101)

NaHCO NaHCO3

5

POME

3

POME

8

NaHCO NaHCO3


•

: F3POME = F8POME

POME

= 135.000 kg/hari

• NaHCO3 : F5 NaHCO3 = F8 NaHCO3 = 7.500 kg/hari Neraca Massa Total: F8

=

F3POME

=

135.000 kg/hari + 7.500 kg/hari

=

142.500 kg/hari.

+

F5 NaHCO3

A.2.4 Tangki Pencampuran Nutrisi (M-102)

FeCl2

7

Urea

POME

6

4

9

POME Urea FeCl2

Neraca Massa Komponen: Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

LA-4

•

POME

: F9POME = F4POME

= 12.000 kg/hari

•

Urea

: F9Urea = F6Urea

= 1.680 kg/hari

•

FeCl2

: F9FeCl2 = F7FeCl2

= 900 kg/hari

Neraca Massa Total : F9

=

F4POME

+

F6Urea

+ F7FeCl2

= 12.000 kg/hari + 1.680 kg/hari + 900 kg/hari = 14.580 kg/hari

A.2.5 Reaktor Fermentasi

CH4 CO2 H2S O2 H2

41

10 Reaktor Fermentasi

POME NaHCO3 Urea FeCl2

39

Ampas NaHCO3 Urea FeCl2

Kesetimbangan reaksi yang terjadi di dalam reaktor fermentasi : Reaksi:

POME

CH4(g) + CO2(g) + H2S(g) + O2(g) + H2(g)

6.000.000 kg/hari

Biogas

Dari literatur, persen biogas yang terbentuk adalah sebesar 2,35 % dari POME yaitu 141.989,16 kg/hari dan dari 1 m3 POME dapat dihasilkan 20 m3 biogas (Asian (As ian Palm Oil Ltd, Lt d, 2006). 2006) . Diasumsikan komposisi ko mposisi biogas yaitu CH4 60%, CO2 37,5%, H2 1 %, H2S 1 % dan O2 0,5% (Wetan, 2008) Data : Densitas CH4 = 0,71 kg/m3

(1 atm, 280C) (Gas Encyclopaedia 1, 2009)


LA-5

Densitas CO2 = 1,96 kg/m3

2 E ncyclopaedia dia , 2009) (1 atm, 280C) (Gas Encyclopae

3 Densitas H2 = 0,0893 kg/m3 (1 atm, 280C) (Gas Encyclopae E ncyclopaedia dia , 2009) 4 Densitas H2S = 1,42 kg/m3 (1 atm, 280C) (Gas Encyclopae E ncyclopaedia dia , 2009)

Densitas O2 = 1,43 kg/m3

5 (1 atm, 280C) (Gas Encyclopae E ncyclopaedia dia , 2009)


•

Ampas

: F39Ampas

= F10Ampas – r = 6.000.000 kg/hari – 141.989,16 kg/hari = 5.858.010,84 kg/hari

•

FeCl2

: F39FeCl2

• NaHCO3 : F39 NaHCO3

= F10FeCl2

= 900 kg/hari

= F10 NaHCO3

= 7.500 kg/hari = 1.680 kg/hari

•

Urea

: F39urea

= F10urea

•

CH4

: F39CH4

= 0,6 x 120.000 m3/hari = 72.000 m3/hari = 51.120 kg/hari

•

CO2

: F41CO2


•

H2

: F41H2

= 0,01 x 120.000 m3/hari = 1.200 m3/hari = 107,16 kg/hari

•

H2S

: F41H2S


•

O2

: F41O2

= 0,005 x 120.000 m3/hari = 600 m3/hari = 858 kg/hari

Neraca Massa Total: F39 + F41

= F10 = F10POME + F10 NaHCO3 + F10Urea + F10FeCl2 + F10POME = 6.000.000 kg/hari + 7.500 kg/hari + 1.680 kg/hari +900 kg/hari = 6.010.080 kg/hari


LA-6

A.2.6 Generator

CO2 O2

O2 N2

43

44

CH4

N2 SO2 H2O

CO2 H2S

42

45

Listrik

O2 H2

Kesetimbangan reaksi yang terjadi di dalam generator Reaksi: CH4(g) + 2O2(g)

CO2(g)+ 2H2O(g)

H2S(g) + 1,5O2(g)

H2O(g) + SO2(g)

2H2(g) + O2(g)

2H2O

H2O yang dihasilkan dalam bentuk steam. Data : Berat molekul (BM) CH4 = 16 kg/kmol

(Perry, 1997)

Berat molekul (BM) CO2 = 44 kg/kmol

(Perry, 1997)

Berat molekul (BM) O2 = 32 kg/kmol

(Perry, 1997)

Berat molekul (BM) H2S = 34 kg/kmol

(Perry, 1997)

Berat molekul (BM) H2 = 2 kg/kmol

(Perry, 1997)

Berat molekul (BM) H2O = 18 kg/kmol

(Perry, 1997)

Berat molekul (BM) SO2 = 64 kg/kmol

(Perry, 1997)

Dari literatur, di dapat bahwa 1 m3 biogas dapat menghasilkan 6 KWh listrik. Dalam hal ini berarti gas metana yang mengalami reaksi dengan oksigen akan menghasilkan energi listrik, sehingga dapat disimpulkan bahwa dari 60% gas metana dalam biogas dapat menghasilkan 6 KWh listrik Biogas (Biogas Support Program, Tanpa Tahun).

Neraca Massa Komponen : Satuan dalam kmol/hari. CH 4 mula − mula yang bereaksi =

51.120 kg/hari 16 kg/kmol

= 3.195 kmol/hari


LA-7

O 2 mula − mula yang bereaksi = 2 × CH 4 mula − mula yang bereaksi = 2 x 3.195 kmol/hari = 6.390 kmol/hari Seterusnya dapat dilihat pada kesetimbangan reaksi, Kesetimbangan reaksi I :

CH4(g) + 2O2(g)

CO2(g)+ 2H2O(g)

Mula-mula : 3.195

6.390

Bereaksi

: 3.195

6.390

3.195

6.390

Sisa

:

0

3.195

6.390

0

-

-

Kesetimbangan reaksi II :

H2S(g) + 1,5O2(g) Mula-mula : 50,12

75,17

Bereaksi

: 50,12

75,17

Sisa

:

0

0

H2O(g) + SO2(g) -

-

50,12

50,12

50,12

50,12

Kesetimbangan reaksi III :

2H2(g) + O2(g) Mula-mula : 53,58

26,79

Bereaksi

: 53,58

26,79

Sisa

:

•

CH4

-

: F44CH4

-

2H2O 53,58 53,58

= F42CH4 – (3.195 kmol/hari x 16 kg/kmol) = 51.120 kg/hari – 51.120 kg/hari = 0 kg/hari

•

CO2

: F44CO2

= F42CO2 + (3.195 kmol/hari x 44 kg/kmol) = 88.200 kg/hari + 140.580 kg/hari = 228.780 kg/hari

•

O2

: F44O2

= F43O2 + F42O2 –((6.390 + 75,17 +26,79) +26,7 9) kmol/hari x 32 kg/kmol) = 249.291,51 kg/hari+ 858 kg/hari – 206.884,95 kg/hari = 42.406,64 kg/hari

•

H2S

: F44H2S

= F42H2S – (50,12 kmol/hari k mol/hari x 34 kg/kmol) = 1.704 kg/hari – 1.704 kg/hari


LA-8

= 0 kg/hari

•

: F44H2

H2

= F42H2 – (53,58 kmol/hari x 2 kg/kmol) = 0 kg/hari

: F44 N2

• N2

= F43 N2 = 937.810,93 kg/hari

•

H2O

: F44H2O

= (6.390 + 50,12+ 53,58) kmol/hari x 18 kg/kmol = 116.886,53kg/hari

•

SO2

: F44SO2

= 50,12 kmol/hari x 64 kg/kmol = 3.207,53kg/hari

Neraca Komponen Total F44

= F42+ F43 = F42CH4+ F42CO2+ F42H2S + F42O2 + F42H2+ F43O2 + F43 N2 = 51.120 kg/hari+ 88.200 kg/hari + 1.704 kg/hari + 858 kg/hari + 107,16 kg/hari +249.291,51 kg/hari + 937.810,93 kg/hari = 1.329.091,6 kg/hari



LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN

LC.1 Screening (SC)

Fungsi

: Menyaring partikel-part ikel padat yang besar

Jenis

: Bar screen screen

Jumlah

: 1 unit

Bahan konstruksi konstruks i : Stainless steel Kondisi operasi

:

- Temperatur

= 28°C

- Densitas air (ρ)

= 1000 kg/m3

Laju alir massa (F)

= 6.000.000 kg/hari = 250.000 kg/jam

Laju alir volume (Q)

=

(Geankoplis, 1997)

250.000 kg/jam × 1 jam/3600 detik = 0,0694m3/detik 3 1.000 kg/m

Dari tabel 5.1 Physical Physical Chemical Treatment of Water and Wastewater Ukuran bar: Lebar bar = 5 mm Tebal bar = 20 mm mm; Slope Slope = 30° Bar clear spacing spacing = 20 mm; Direncanakan ukuran screening : Panjang screen

= 2 m = 2000 mm

Lebar screen

= 2 m = 2000 mm

Misalkan, jumlah bar = x Maka,

20x + 20 (x + 1) = 2000 40x = 1980 x = 49,5 ≈ 50 buah

Luas bukaan (A2) = 20(50 + 1) (2000) = 2.040.000 mm2 = 2,04 m2 Untuk pemurnian air limbah cair kelapa sawit menggunakan bar screen, diperkirakan Cd = 0,6 dan 30% screen tersumbat. Head loss (∆h) =

Q

2

2

2 g C d A 2

2

=

(0,0694) 2

2

2 (9,8) (0,6) (2,04)

2

= 1,64.10-4 m dari air = 0,00000164 mm dari air Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

LC-1

LC.2 Pompa Screening (J-102)

Fungsi

: Memompa POME dari screening menuju bak penampung

Bentuk

: Pompa Pompa sentrifugal



Jumlah

: 3 unit

Laju alir massa (F)

: 6.000.000 kg/hari. Jumlah pompa yang digunakan 3 unit, maka masing-masing laju alir massanya 2.000.000 kg/hari

Kondisi operasi

•

Tekanan (P)

: 1 atm

•

Temperatur (T)

: 280C

•

Laju alir massa

: 2.000.000 kg/hari = 51,032 lbm/detik

•

Densitas

: 1.000 kg/m3 = 62,43 lbm/ft3

•

Visko Visko sitas

: 0,87 cP = 0,58.10-3 lbm/ft.det

Perhitungan Laju alir volumetrik (Q) =

51,032 lbm/det 62,43 lbm/ft

3

= 0,817 ft 3 /hari

Perencanaan Diameter Pipa pompa : Untuk aliran turbulen (Nre >2100), De = 3,9 × Q0,45 × ρ0,13

(Walas, 1988)

Untuk aliran laminar , De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18 dengan : D = diameter optimum (in) Q = laju volumetrik (ft3/s)

(Walas, 1988)

ρ

= densitas (lbm/ft3)

µ

= visko visko sitas (cP)

Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Desain pompa : Di,opt

= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 3,9 (0,817 ft3/s )0,45 (62,43 lbm/ft3)0,13 = 6,10 in


Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal

: 8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 7,981 in = 0,665 ft

Diameter Luar (OD)

: 8,6250 in = 0,719 ft

Inside sectional sectional area

: 0,3474 ft2

Kecepatan linear, v =

Q

=

A

0,3817 ft 3 /s 0,3474 ft 2

Bilangan Reynold : NRe

=

= 2,352 ft/s

ρ × v × D µ

=

(62,43 lbm/ft 3 )(2,352 ft/det )(0,665 ft ) 0,00058 lbm/ft.s

= 1,67. 105 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6.10-5

(Geankoplis, 1997)

Pada NRe = 1,67. 105 dan ε/D = 0,000359 Dari Gambar 2.10-3, maka harga f = 0,007

(Geankoplis, 1997)

Friction loss : 2  A 2  v  1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 − A 1  2 × α × g c 

= 0,5 (1 − 0)

2 elbow 90° = hf = n.Kf.

v2

v2

= 1(2,0)

2 × gc ΔL × v

2(1)(32,174)

= 2(0,75)

2 × gc

1 check valve = hf = n.Kf.

2,352 2

2,352 2 2(32,174) 2,352 2

2(32,174)

= 0,0473 ft.lbf/lbm

= 0,129 ft.lbf/lbm

= 0,172 ft.lbf/lbm

2

Pipa lurus 30 ft = Ff = 4f D × 2 × gc

(30).(2,352 )2 = 4(0,007) (0,665).2.(32,174 )

= 0,1087 ft.lbf/lbm

2

1 Sharp edge exit = hex

2  A1  v   = 1 −   A 2  2 × α × g c


= (1 − 0)

2,352 2

= 0,0473 ft.lbf/lbm

2(1)(32,174)

Total friction loss : ∑ F

= 0,5045 ft.lbf/lbm

Dari persamaan Bernoulli :

(v 2α 1

2 2

)

− v1 + g(z 2 − z1 ) + 2

P2 − P1 ρ

+ ∑ F + Ws = 0

dimana :

(Geankoplis, 1997)

v1 = v2

P1 ≈ P2 = 101,325 kPa

∆P

= 0 ft.lbf /lbm

ρ

∆Z = 10 ft Maka : 0+

32,174 ft/det 2

(10 ft ) + 0 + 0,5045 ft.lbf/lbm + Ws = 0

32,174 ft.lbm / lbf .det 2

Ws = -10,594 ft.lbf/lbm Effisiensi pompa , η= 75 % = - η x Wp

Ws -10,505 Wp

= -0,75 x Wp

= 14,006 ft.lbf/lbm

Daya pompa po mpa : P = m x Wp = 51,032 lbm/det × 14,006 ft.lbf/lbm x

1hp 550ft.lbf/det

= 4,735 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor untuk ke -3 unit = 6,3135 hp

LC. 3

Bak Penampung (BP-101)

Fungsi


Bentuk

: Persegi panjang


: Beton kedap air

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Penyimpanan Temperatur

T = 280C


Tekanan operasi

P = 1 atm (101,325 kPa)

Kebutuhan perancangan

t = 1 hari

ρ limbah cair kelapa sawit = 1000 kg/m

3

Laju alir massa = 6.000.000 kg/hari Laju alir volumetrik =

6.000.000 kg/hari 1000 kg/m

3

= 6.000 m 3 /hari

Perhitungan ukuran bangunan Faktor kelonggaran = 20%

(Perry dan Green, 1999)

Volume bak (V b) = (1+0,2) x 6.000 m3 = 7.200 m3 Ukuran bak : Panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l) maka p = 2l Tinggi bak (t) = ½ x lebar bak (l) maka t = ½ l Maka : Volume bak (V) = p x l x t 7.200 m3

= 2l x l x ½ l

Lebar bak (l)

= 19,309 m

Dengan demikian, Panjang bak (p) = 38,619 m Tinggi bak (t)

= 10,625 m

Lebar bak (l)

= 9,6545 m

LC. 4 Gudang Penyimpanan NaHCO3 (G-111)

Fungsi

: Menyimpan bahan baku NaHCO3

Bentuk


Bahan

: Beton

Jumlah

: 1 unit

Lama penyimpanan

: 7 hari

Kondisi operasi

:

-

Temperatur (T)

= 280C

-

Tekanan (P)

= 1 atm

Densitas NaHCO3

: 2.159 kg/m3


Laju alir massa

: 7.500 kg/hari

Faktor kelonggaran

: 20%


A. Volume tangki Total massa bahan dalam tangki

= 7.500 kg/hari x 7 hari = 52.500 kg

Total volume dalam tangki Volume tangki, VT

=

52.500 kg 2159 kg/m

3

= 24,3168 m3

= (1+0,2) x 24,3168 m3 = 29,180 m3

Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 2 × tinggi (t) Volume gudang (V) = p × l × t = 2t × 2t × t = 4t Tinggi gudang (t) = 3

V

=3

29,180

4

3

= 1,9394 m

4

Panjang gudang (p) = lebar gudang (l) = 2 x 1,9394 m = 3,8788 m

LC. 5 Gudang Penyimpanan Urea (G-112) (G-11 2)

Fungsi

: Menyimpan bahan baku urea

Bentuk


Bahan

: Beton

Jumlah

: 1 unit

Lama penyimpanan

: 7 hari

Kondisi operasi

:

-

Temperatur (T)

= 280C

-

Tekanan (P)

= 1 atm

Densitas urea

: 1.323 kg/m3

Laju alir massa

: 1.680 kg/hari

Faktor kelonggaran

: 20%



= 1.680 kg/hari x 7 hari = 11.760 kg



=

11.760 kg 1.323 kg/m

3

= 8,8889 m3

= (1+0,2) x 8,8889 m3 = 10,667 m3

Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 2 × tinggi (t) 3 Volume gudang (V) = p × l × t = 2t × 2t × t = 4t

Tinggi gudang (t) = 3

V

=3

10,667

4

=1,387 m

4

Panjang gudang (p) = lebar gudang (l) = 2 x 1,387 = 2,774 m

LC. 6 Gudang Penyimpanan Penyimpanan FeCl FeCl2 (G-113)

Fungsi

: Menyimpan bahan baku FeCl2

Bentuk


Bahan

: Beton

Jumlah

: 1 unit

Lama penyimpanan

: 7 hari

Kondisi operasi

:

-

Temperatur (T)

= 280C

-

Tekanan (P)

= 1 atm

Densitas FeCl2

: 3.160 kg/m3

Laju alir massa

: 900 kg/hari

Faktor kelonggaran

: 20%



= 900 kg/hari x 7 hari = 6.300 kg


=

6.300 kg 3.160 kg/m 3

= 4,7619 m3

= (1+0,2) x 4,7619 m3 = 5,714 m3

Gudang direncanakan berukuran : panjang (p) = lebar (l) = 2 × tinggi (t) Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Volume gudang (V) = p × l × t = 2t × 2t × t = 4t Tinggi gudang (t) = 3

V

=3

5,714

4

4

3

= 1,126 m

Panjang gudang (p) = lebar gudang (l) = 2 x 1,126 m = 2,252 m

LC. 7 Bucket Elevator NaHCO3 (B-101)

Fungsi

: Mengangkut NaHCO3 dari gudang penyimpanan ke tangki pencampuran NaHCO3

Jenis


Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi : - Temperatur (T)

: 280C

- Tekanan (P)

: 1 atm

Laju bahan yang diangkut = 312,5 kg/jam Faktor kelonggaran, fk

= 12 %

(Tabel 28-8, Perry, 1999)

Massa bahan bahan yang digunakan = 7.500 kg/hari = 312,5 kg/jam Kapasitas

= 1,12 x 312,5 kg/ kg/ jam = 350 kg/jam = 0,35 ton/jam

Untuk bucket elevator kapasitas < 14 ton/jam, spesifikasi : (Tabel 21-8, Perry, 1999) - Tinggi elevator

= 25 ft = 7,62 m

- Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4¼) in

- Jarak antar bucket

= 12 in = 0,305 m

- Kecepatan bucket

= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s

- Kecepatan putaran

= 43 rpm

- Lebar belt

= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm

Perhitungan daya yang dibutuhkan (P): P = 0,07 m

0,63

(Timmerhaus, 2003)

ΔZ

Dimana: m

P

= daya (kW)

= laju alir massa (kg/s)

∆Z = tinggi tinggi elevator (m)

m = 312,5 kg/jam = 0,0868 kg/s Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

∆Z = 25 ft = 7,62 m

Maka : = 0,07 x (0,0868)0,63 x 7,62

P

= 0,1144 kW = 0,14872 hp

LC.8 Bucket Elevator Elevator Urea (B-102)

Fungsi

: Mengangkut urea dari gudang penyimpanan ke tangki pencampuran pencampura n nutrisi

Jenis


Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit


: 280C

- Tekanan (P)

: 1 atm

Laju bahan yang diangkut = 70 kg/jam Faktor kelonggaran, fk

= 12 %


Massa bahan bahan yang digunakan = 1.680 kg/hari = 70 kg/jam Kapasitas

= 1,12 x 70 kg/ kg/ jam = 78,4 kg/jam = 0,0784 ton/jam


= 25 ft = 7,62 m

- Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4¼) in


= 12 in = 0,305 m

- Kecepatan bucket

= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s

- Kecepatan putaran

= 43 rpm

- Lebar belt

= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm


0,63

(Timmerhaus, 2003)

ΔZ

Dimana: m

P

= daya (kW)



m = 70 kg/jam = 0,0194 kg/s Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

∆Z = 25 ft = 7,62 m

Maka : = 0,07 x (0,0194)0,63 x 7,62

P

= 0,0445 kW = 0,05785 hp

LC.9 Bucket Elevator Elevator FeCl2 (B-103)

Fungsi

: Mengangkut FeCl2 dari gudang penyimpanan ke tangki pencampuran nutrisi

Jenis


Bahan

: Malleable-iron

Jumlah

: 1 unit


: 280C

- Tekanan (P)

: 1 atm

Laju bahan yang diangkut = 37,5 kg/jam Faktor kelonggaran, fk

= 12 %


Massa bahan bahan yang digunakan = 900 kg/hari = 37,5 kg/jam Kapasitas

= 1,12 x 37,5 kg/ kg/ jam = 42 kg/jam = 0,042 ton/jam


= 25 ft = 7,62 m

- Ukuran bucket

= (6 x 4 x 4¼) in


= 12 in = 0,305 m

- Kecepatan bucket

= 225 ft/mnt = 68,6 m/mnt = 1,143 m/s

- Kecepatan putaran

= 43 rpm

- Lebar belt

= 7 in = 0,1778 m =17,78 cm


0,63

(Timmerhaus, 2003)

ΔZ

Dimana: m

P

= daya (kW)



m = 37,5 kg/jam = 0,01042 kg/s Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

∆Z = 25 ft = 7,62 m

Maka : = 0,07 x (0,01042)0,63 x 7,62

P

= 0,03008 kW = 0,039104 hp

LC. 10 Tangki Pencampuran NaHCO3 (M-101)

Fungsi

: Mencampur POME dan NaHCO3

Tipe


Bentuk

: Silinder vertikal

Bahan

: Beton

Waktu tinggal : 1 hari Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

-

Temperatur (T)

= 280C

-

Tekanan (P)

= 1 atm

Densitas campuran

: 1.061 kg/m3

Viskositas campuran : 0,824 cP Laju alir massa

: 142.500 kg/hari

Faktor kelonggaran

: 20%


A. Volume tangki Laju alir volumetrik

=

142.500 kg/hari 1061 kg/m

3

= 134,307 m3/hari

= τ x laju alir volumetrik = 1 hari x 134,307 m3/hari

Volume bahan

= 134,307 m3 Volume tangki, VT

= (1+0,2) x 134,307 m3 = 161,169 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3: 2 Volume silinder (Vs) = Vs

=

1 4

3 8

2

π Dt

H s (Hs : Dt = 3 : 2)

3

π Dt

Dt = 5,154 m Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Tinggi silinder (Hs) = 3 D t = 3/2 x 5,154 m = 7,731 m 2

B. Perancangan sistem pengaduk Jenis

: flat 6 blade turbin impeller

Baffle

: 4 buah

Kecepatan putaran (N) = 0,5 rps

(Geankoplis, 1997)

Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 3

J : Dt = 1 : 12

W : Da = 1: 5

L : Da = 1 : 4

(Mc Cabe, 1994 )

E : Da = 1 : 1

Jadi: 1.

Diameter impeller (Da) = 1/3 × Dt = 1/3 × 5,154 = 1,718 m

2.

Lebar baffle (J) = 1/12 x Dt = 1/12 x 5,154 = 0,430 m

3.

Lebar daun impeller (W) = 1/5 × Da = 1/5 × 1,718= 0,344 m

4.

Panjang daun impeller (L) = 1/4 x Da = 1/4 x 1,718 = 0,430 m

5.

Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 1,718 m

Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold ( NRe) N × D a × ρ 2

NRe =

=

0,5 × 1,718 2 × 1.061

µ

0,001

= 1.900.223

Dari tabel 3.4-5 (Geankoplis, 2003) diperoleh Np = 6. 6. N p × N × Da × ρ 3

P=

P=

5

gc

6 × 0,53 det 3 × 5,636 5 ft 5 × 66,238 lbm/ft 3 32,147 lbm.ft/lbf .det 2

(Mc Cabe, 1994)

= 8.791,118 ft⋅lbf /det = 15,984 hp

Karena efisiensi motor, η = 80 % Jadi, daya daya motor adalah = 19,980 hp hp Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

LC. 11 Tangki Pencampuran Nutrisi (M-101)

Fungsi

: Mencampur POME dan nutrisi yaitu FeCl2 dan urea

Tipe


Bentuk

: Silinder vertikal

Bahan

: Beton

Waktu tinggal : 1 hari Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

:

-

Temperatur (T)

= 280C

-

Tekanan (P)

= 1 atm

Densitas campuran

: 1.170,551 kg/m3

Viskositas campuran : 0,716 cP

A.

Laju alir massa

: 14.580 kg/hari

Faktor kelonggaran

: 20%


Volume tangki Laju alir volumetrik

=

14.580 kg/hari 1.170,551 kg/m

3

= 12,456 m3/hari

Volume bahan baha n = τ x laju alir volumetrik = 1 hari x 12,456 m3/hari = 12,456 m3 Volume tangki, VT

= (1+0,2) x 12,456 m3 = 14,947 m3

Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3: 2 Volume silinder (Vs) = Vs

=

1 4

3 8

2

π Dt

H s (Hs : Dt = 3 : 2)

π D 3t

Dt = 2,333 m Tinggi silinder (Hs) = 3 D t = 3/2 x 2,333 m = 3,4995 m 2

B. Perancangan sistem pengaduk Jenis



Baffle

: 4 buah

Kecepatan putaran (N) = 0,5 rps

(Geankoplis, 1997)

Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 3

J : Dt = 1 : 12

W : Da = 1: 5

L : Da = 1 : 4

(Mc Cabe, 1994 )

E : Da = 1 : 1

Jadi: 6.

Diameter impeller (Da) = 1/3 × Dt = 1/3 × 2,333 = 0,778 m

7.

Lebar baffle (J) = 1/12 x Dt = 1/12 x 2,333 = 0,194 m

8.

Lebar daun impeller (W) = 1/5 × Da = 1/5 × 0,778 = 0,156 m

9.

Panjang daun impeller (L) = 1/4 x Da = 1/4 x 0,778 = 0,194 m

10. Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 0,778 m Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold ( NRe) N × D a × ρ 2

NRe =

=

0,5 × 0,778 2 × 1.170,551

µ

0,001

= 494.315,811

Dari tabel 3.4-5 (Geankoplis, 2003) diperoleh Np = 6. 6. P=

P=

3 5 N p × N × Da × ρ

(Mc Cabe, 1994)

gc

6 × 0,53 det 3 × 2,5515 ft 5 × 73,078 lbm/ft 3 32,147 lbm.ft/lbf .det 2

= 184,319 ft⋅lbf /det = 0,335 hp

Karena efisiensi motor, η = 80 % Jadi, daya motor adalah = 0,419 hp

LC.12 Pompa Reaktor (J-105)

Fungsi

: Memompa POME dari bak penampung (BP-101) menuju splitter


Bentuk

: Pompa sentrifugal



Jumlah

: 2 unit

Laju alir massa (F)

: 5.853.000 kg/hari. Jumlah pompa yang digunakan 2 unit, maka masing-masing laju alir massanya 2.926.500 kg/hari

Kondisi operasi

•

Tekanan (P)

: 1 atm

•

Temperatur (T)

: 280C

•

Laju alir massa

: 2.926.500 kg/hari = 74,67731 lbm/detik

•

Densitas

: 1.000 kg/m3 = 62,43 lbm/ft3

•

Visko Visko sitas

: 0,87 cP = 0,58.10-3 lbm/ft.det


74,67731 lbm/det 62,43 lbm/ft

3

= 1,196 ft 3 /detik


(Walas, 1988)


(Walas, 1988)

ρ


µ



= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 3,9 (1,196 ft3/s )0,45 (62,43 lbm/ft3)0,13 = 7,24 in


: 8 in

Schedule number

: 40


Diameter Dalam (ID)

: 7,981 in = 0,665 ft

Diameter Luar (OD)

: 8,6250 in = 0,719 ft


: 0,3474 ft2


Q

=

A

1,196 ft 3 /s

= 3,4432 ft/s

0,3474 ft 2


=

ρ × v × D µ

=



(Geankoplis, 1997)

Pada NRe = 2,44. 105 dan ε/D = 0,000226916 Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis, maka harga f = 0,0058

(Geankoplis, 1997)


= 0,5 (1 − 0)


v2

2(1)(32,174)

= 2(0,75)

2 × gc


3,4432 2

v2

= 1(2,0)

2 × gc ΔL × v

3,4432 2 2(32,174) 3,4432 2

2(32,174)

= 0,0921 ft.lbf/lbm

= 0,2764 ft.lbf/lbm

= 0,3685 ft.lbf/lbm

2


(80).(3,4432 )2 = 4(0,0058) (0,665).2.(32,174)

= 0,5141 ft.lbf/lbm

2


2  A1  v  = 1 − A 2  2 × α × g c 

= (1 − 0) Total friction loss : ∑ F

3,4432 2 2(1)(32,174)

= 0,1842ft.lbf/lbm = 1,4353 ft.lbf/lbm



(v 2α 1

2 2

)

− v1 + g(z 2 − z1 ) + 2

P2 − P1 ρ

+ ∑ F + Ws = 0

dimana :

(Geankoplis, 1997)

v1 = v2

P1 ≈ P2 = 101,325 kPa

∆P

= 0 ft.lbf /lbm

ρ

∆Z = 40 ft Maka : 0+

32,174 ft/det 2 32,174 ft.lbm / lbf .det 2

(40 ft ) + 0 + 1,4353 ft.lbf/lbm + Ws = 0


Ws -41,435 Wp

= -0,75 x Wp

= 55,247 ft.lbf/lbm


1 hp 550 ft.lbf/det

= 7,500 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor untuk ke -2 unit = 7,500 hp

LC.13 Pompa Mixer (J-107)

Fungsi

: Memompa Memompa POME dari bak penampung (BP-101) menuju tangki pencampuran.

Bentuk

: Pompa sentrifugal



Jumlah

: 2 unit

Laju alir massa (F)

: 147.000 kg/hari

(Bab III, alur 3 dan 4)


•

Tekanan (P)

: 1 atm

•

Temperatur (T)

: 280C

•

Laju alir massa

: 147.000 kg/hari = 3,7594 lbm/detik

•

Densitas

: 1.000 kg/m3 = 62,43 lbm/ft3

•

Visko Visko sitas

: 0,87 cP = 0,58.10-3 lbm/ft.det



3

= 0,06008 ft 3 /detik


(Walas, 1988)


(Walas, 1988)

ρ


µ



= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 3,9 (0,06008 ft3/s )0,45 (62,43 lbm/ft3)0,13 = 1,88 in


: 1 1/2 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 1,61 in = 0,13416 ft

Diameter Luar (OD)

: 1,9 in = 0,158 ft


: 0,01414 ft2


Q A

=

0,06008 ft 3 /s 0,01414 ft 2


=

= 4,2491 ft/s

ρ × v × D µ

=




(Geankoplis, 1997)

Pada NRe = 6,0878. 104 dan ε/D = 0,0011248 Dari Gambar 2.10-3 Geankoplis, maka harga f = 0,0088

(Geankoplis, 1997)

Friction loss : 2  A 2  v 1 Sharp edge entrance = hc = 0,5 1 −  2 × α × g A 1  c 

= 0,5 (1 − 0)


v2

2(1)(32,174)

= 2(0,75)

2 × gc


4,24912

v2

= 1(2,0)

2 × gc ΔL × v

4,24912 2(32,174) 4,24912

2(32,174)

= 0,1403 ft.lbf/lbm

= 0,4209 ft.lbf/lbm

= 0,5612 ft.lbf/lbm

2


(80).(4,2491 )2 = 4(0,0088) (0,134).2.(32,174 )

= 5,8891 ft.lbf/lbm

2

2  A1  v  = 1 − A 2  2 × α × g c 


= (1 − 0)

4,24912 2(1)(32,174)


= 0,2806 ft.lbf/lbm = 7,2921 ft.lbf/lbm


(v 2α 1

2 2

)

− v1 + g(z 2 − z1 ) + 2

dimana :

P2 − P1 ρ

+ ∑ F + Ws = 0

(Geankoplis, 1997)

v1 = v2

P1 ≈ P2 = 101,325 kPa

∆P

= 0 ft.lbf /lbm

ρ

∆Z = 40 ft Maka : Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

0+

32,174 ft/det 2 32,174 ft.lbm / lbf .det

2

(40 ft ) + 0 + 7,2921ft.lbf/lbm + Ws = 0


Ws -47,292 Wp

= -0,75 x Wp

= 63,056 ft.lbf/lbm


1 hp 550 ft.lbf/det

= 0,43 hp Daya pompa adalah 0,43 hp.

LC. 14 Pompa Pencampuran NaHCO 3 (J-108)

Fungsi

: Memompa campuran POME dan NaHCO3 (M-101) dari tangki pencampuran NaHCO3 menuju splitter

Bentuk

: Pompa sentrifugal


: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

• Tekanan (P)

: 1 atm

• Temperatur (T)

: 280C

• Laju alir massa (F)

: 142.500 kg/hari = 3,6361 lbm/det

• Densitas campuran

: 1061 kg/m3 = 66,24 lbm/ft3

• Viskositas campuran

: 0,824 cP = 0,6.10-3 lbm/ft.det



3

= 0,0549 ft 3 /hari



(Walas, 1988)


(Walas, 1988)

ρ


µ



= 3,9 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 3,9 (0,0549 ft3/s )0,45 (66,24 lbm/ft3)0,13 = 1,822 in


: 2 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 2,067 in

= 0,1722 ft

Diameter Luar (OD)

: 2,375 in

= 0,1979 ft


: 0,02330 ft2


Q A


=

0,0549 ft 3 /s 0,02330 ft 2

=

=

= 2,3560 ft/s

ρ×v×D μ


= 48.545,9188 (Turbulen) Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6.10-5

(Geankoplis, 1997)

Pada NRe = 48.545,9188 dan ε/D = 0,00088 Dari Gambar 2.10-3, maka harga f = 0,0092

(Geankoplis, 1997)



= 0,5 (1 − 0)


v2 2 × gc


2,3560 2 2(1)(32,174)

= 2(0,75)

v2 2 × gc

ΔL × v

= 1(2,0)

2,3560 2 2(32,174) 2,3560 2 2(32,174)

= 0,0474 ft.lbf/lbm

= 0,1294 ft.lbf/lbm

= 0,1725 ft.lbf/lbm

2


(40).(2,3560 )2 = 4(0,0092) (0,1722).2.(32,174 )

= 0,7372 ft.lbf/lbm

2


2  A1  v   = 1 −   A 2  2 × α × g c

= (1 − 0)

2,3560 2 2(1)(32,174)


= 0,0474 ft.lbf/lbm = 1,1340 ft.lbf/lbm


(v 2α 1

2 2

)

− v1 + g(z 2 − z1 ) + 2

dimana :

P2 − P1 ρ

+ ∑ F + Ws = 0

(Geankoplis, 1997)

v1 = v2

P1 ≈ P2 = 101,325 kPa

∆P

= 0 ft.lbf /lbm

ρ

∆Z = 10 ft Maka : 0+


(10 ft ) + 0 + 1,1340 ft.lbf/lbm + Ws = 0


Ws -11,134 Wp

= -0,75 x Wp = 14,845 ft.lbf/lbm


Daya pompa po mpa : P

= m x Wp = 3,6361lbm/det × 14,845 ft.lbf/lbm x

1 hp 550ft.lbf/s

= 0,0240 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,0240 hp

LC. 15 Pompa Pencampuran Nutrisi (J-108)

Fungsi

: Memompa campuran POME dan nutrisi (M-102) dari tangki pencampuran adiktif menuju splitter

Bentuk

: Pompa sentrifugal


: Commercial steel

Jumlah

: 1 unit

Kondisi operasi

• Tekanan (P)

: 1 atm

• Temperatur (T)

: 280C

• Laju alir massa (F)

: 14.580 kg/hari = 0,37 lbm/det

• Densitas campuran

: 1170,55 kg/m3 = 73,0749 lbm/ft3

• Viskositas campuran

: 0,716 cP = 0,48.10-3 lbm/ft.det


0,37 lbm/det 73,0749 lbm/ft 3

= 0,0051 ft 3 /hari


(Walas, 1988)

De = 3,0 × Q0,36 × µ0,18

(Walas, 1988)

Untuk aliran laminar ,

dengan : D = diameter optimum (in) Q = laju volumetrik (ft3/s)

ρ


µ


Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa : Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Desain pompa : Di,opt

= 3 (Q)0,45 (ρ)0,13 = 3 (0,0051 ft3/s )0,45 (73,07488 lbm/ft3)0,13 = 0,487 in


: 3/8 in

Schedule number

: 40

Diameter Dalam (ID)

: 0,493 in

= 0,0411 ft

Diameter Luar (OD)

: 0,675 in

= 0,0562 ft


: 0,00133 ft2 Q


A

=


0,0051 ft 3 /s 0,00133 ft 2

=

=

= 3,828 ft/s

ρ×v×D μ


= 23.884,73 (Turbulen) Pada NRe = = 23.884,73 Dari Gambar 2.10-3, maka harga f = 0,0087

(Geankoplis, (Geankop lis, 1997)


= 0,5 (1 − 0) 2 elbow 90° = hf = n.Kf.

v2 v2

= 1(2,0)

2 × gc ΔL.v

2(1)(32,174)

= 2(0,0087)

2 × gc


3,828 2 3,828 2 2(32,174)

3,828 2 2(32,174)

= 0,125 ft.lbf/lbm = 0,342 0 ,342 ft.lbf/lbm = 0,455 ft.lbf/lbm

2


(50).(3,828 )2 = 4(0,0087) (0,0411).2.(32,174 )

= 9,644 ft.lbf/lbm


2


2  A1  v  = 1 − A 2  2 × α × g c 

= (1 − 0 )

3,828 2 2(1)(32,174)

= 0,125 ft.lbf/lbm ft.lbf/lbm


= 10,692 ft.lbf/lbm


(v 2α 1

2 2

)

− v1 + g(z 2 − z1 ) + 2

P2 − P1 ρ

dimana :

+ ∑ F + Ws = 0

(Geankoplis, 1997)

v1 = v2s

P1 ≈ P2 = 101,325 kPa

∆P

= 0 ft.lbf /lbm

ρ

∆Z = 10 ft Maka : 0+


(10 ft ) + 0 + 10,692 ft.lbf/lbm + Ws = 0


Ws -10,692

= -0,75 x Wp

Wp = 27,589 ft.lbf/lbm Daya pompa po mpa : P = m x Wp = 0,37 lbm/det × 27,589 ft.lbf/lbm x

1 hp 550 ft.lbf/s

= 0,014 hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,014 hp

LC.16 Reaktor Fermentasi (R-101)

Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi fermentasi

Tipe

impeller : Tangki berpengaduk dengan flat 6 blade turbin impeller

Bentuk

: Silinder tegak vertikal dengan tutup tutu p ellipsoidal


: Beton kedap air


Waktu tinggal

: 7 hari

Jumlah

: 15 buah

Kondisi operasi

:

-

Temperatur (T)

= 37 0C

-

Tekanan (P)

= 1 atm

Laju alir massa

: 6.010.080 kg/hari

Densitas campuran

: 1001,86 kg/m3

Viskositas campuran : 0,87 cP = 0,9.10-3 kg/m.s Faktor kelonggaran

: 20%



= 6.010.080 kg/hari x 7 hari = 42.070.560 kg


42.070.560 kg

=

1001,86 kg/m

3

= 41.992 m3

= (1+0,2) x 41.992 m3 = 50.391 m3

Tangki berjumlah 15 unit, maka volume masing-masing tangki = 3.359 m3 Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki (Hs : Dt) = 3: 2 Volume silinder (Vs) = Vs

=

1 4

3 8

2

π Dt

H s (Hs : Dt = 3 : 2)

π D 3t

Tutup tangki berbentuk ellipsoidal ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga : Tinggi head (H (Hh) = 1 D t

(Brownell dan Young, 1959)

6

Volume tutup (Vh) ellipsoidal=

π

=

π

=

π

2

4

Dt Hh

4

Dt ( 1 Dt ) 6 2

3

24

Dt

Vt = Vs + Vh Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Vt = 3π

8

Vt = 10π

3 Dt +

π

3

24

Dt

3

24

Dt

Dt = 13,691 m = 539,022 in Tinggi silinder (Hs) = 3 D t = 3/2 x 13,691 m = 20,537 m 2

Tinggi tutup ellipsoidal (Hh) = 1 D t = 1/6 x 3,098 m = 2,282 m 6

Tinggi tangki (HT) = Hs + Hh = 22,819 m Tinggi bahan dalam tangki

=

=

volume bahan dalam tangki × tinggi tangki volume tangki 55.990 × 22,819 67.188

= 19,016 m B. Perancangan sistem pengaduk Jenis


Baffle

: 4 buah

Kecepatan putaran (N) = 1/10 putaran/detik Efisiensi motor = 80 % Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt = 1 : 3

J : Dt = 1 : 12

W : Da = 1: 5

L : Da = 1 : 4

(Mc Cabe, 1994 )

E : Da = 1 : 1

Jadi: 1. Diameter impeller (Da) = 1/3 × Dt = 1/3 1/3 x 13,691 = 4,564 m 2. Lebar baffle (J) = 1/12 x Dt = 1/12 x 13,691 = 1,141 m 3. Lebar daun impeller (W) = 1/5 × Da = 1/5 × 4,564 = 0,193 m 4. Panjang daun impeller (L) = 1/4 x Da = 1/4 x 4,564 = 1,141 m 5. Tinggi pengaduk dari dasar (E) = Da = 4,564 m Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold ( NRe) N × D a × ρ 2

NRe =

=

0,066 × 4,564 2 × 1.001,86 0,001

µ

=1.597.354

Dari tabel 3.4-5 (Geankoplis, 2003) diperoleh Np = 6. 6. N p × N × Da × ρ 3

P=

P=

5

(Mc Cabe, 1994)

gc

6 × 0,066 3 det 3 × 14,9735 ft 5 × 63,546 lbm/ft 3 32,147 lbm.ft/lbf .det 2

= 2.549,960 ft⋅lbf /det = 4,718 hp

Karena efisiensi motor, η = 80 % Jadi, daya motor adalah = 5,898 hp

LC.17 Blower (JB-101)

Fungsi

: Memompa biogas dari reaktor reakto r fermentasi (R-101) menuju generator (GG-101)

Jenis

: Blower sentrifugal sentrifugal


: Carbon steel

Kondisi operasi

: 28 ºC dan 101,325 kPa

Laju alir gas

= 676,2825 kmol/jam

Laju alir alir volum gas Q =

676,2825 kmol/jam x 8,314 m 3 .kPa/kmol K x 301,15 K 101,325 kPa

= 16.711,07822 m3 /jam Daya blower dapat dapat dihitung dengan persamaan, P=

144 × efisiensi × Q

(Perry, 1997)

33000

Efisiensi blower , η = 80 % P=

144 × 0,8 × 16.711,0822 33000

= 54,69 hp

LC. 18 Generator (GG-101)

Fungsi

: Tempat berlangsungnya reaksi pembakaran pembakara n untuk menghasilkan listrik


Jenis

: Biogas generator

Bahan

: Low alloy steel steel

Generator terdiri dari : -

Kompresor

-

Combusition chamber

-

Turbin

Kompresor

Fungsi

: Menaikkan tekanan udara luar menuju ruang bakar

Jenis

: Centrifugal compressor

Jumlah

: 1 unit

Data: (1 atm, 28 0C)

Laju alir massa udara

= 1.187.102 kg/hari

Densitas udara

= 1126 kg/m3 = 70,294 lbm/ft lbm/ft3

Laju alir volumetrik (Q) =

49462,58 kg/jam 1126 kg/m

3

(1 atm, 28 0C)

= 43,9279 m 3 /jam

= 0,4309 ft3/detik = 37,231 ft3/hari = 25,854 ft3/menit Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De

= 3,9 (Q)0,45( ρ )0,13

(Timmerhaus,1991)

= 3,9 (0,4309 ft3/detik)0,45(70,294 lbm/ft3)0,13 = 4,64 in Dipilih material pipa commercial steel 5 inchi Sch 120 : Diameter dalam (ID) = 3,6240 in Diameter luar (OD)

= 5,5630 in

Luas penampang (A) = 0,9490 ft2 Tekanan masuk masuk (P1) =1 atm atm = 2116,224 lb/ft2 = 14,696 psia Tekanan keluar (P2) = 10 atm atm = 12.679,344 lb/ft2 = 88,716 psia Temperatur masuk

= 280C

Rasio spesifik (k)

= 1,4

k − 1   1,4 − 1    P  k  2     88,716  1,4 − 1 1,4 x 88,716 x 43,9270  k x P x Q  − 1   2    P   14,696 1             = Daya (P) = k − 1

1,4 − 1


P

= 19.310.714 hp

Jika efisiensi motor adalah 80 %, maka : 24.138.393 hp Turbin Gas

Fungsi

: Menurunkan tekanan gas dari ruang pembakaran

Jenis

: Centrifugal expander

Jumlah

: 1 unit

Data: Laju alir massa udara

= 1.187.102 kg/hari

(1 atm, 28 0C)

Laju alir massa biogas

= 141.989,16 kg/hari

(1 atm, 28 0C)

Laju alir massa total

= laju alir massa udara +laju alir massa biogas = 1.329.091,6 kg/hari = 55.378,82 kg/jam

Densitas gas

= 1.006,71 kg/m3 = 62,8473 lbm/ft3 (1 atm, 28 0C)

Laju alir volumetrik (Q) =

55.378,82 kg/jam 1006,71 kg/m

3

= 55,0094 m 3 /jam

= 0,5396 ft3/detik = 46.623,69 ft3/hari = 32,37757 ft3/menit Diameter pipa ekonomis (De) dihitung dengan persamaan : De

= 3,9 (Q)0,45( ρ )0,13

(Timmerhaus, 1991)

= 3,9 (0,5396 ft3/detik)0,45(62,8473 lbm/ft3)0,13 = 5,06 in Dipilih material pipa commercial steel 5 inchi Sch 120 : Diameter dalam (ID) = 3,6240 in Diameter luar (OD)

= 5,5630 in

Luas penampang (A) = 0,9490 ft2 Tekanan masuk masuk (P1) = 10 atm atm = 12.679,344 lb/ft2 = 88,716 psia Tekanan keluar (P2) = 1 atm = 2116,224 lb/ft lb/ft2 = 14,696 psia Temperatur keluar

= 207,9 0C

Rasio spesifik (k)

= 1,4

k − 1   1,4 − 1    P  k  − 1 1,4 × 14,696 x 55,0094 14,696  1,4 − 1 k x P x Q  2   2      P  88,716 1          =   Daya (P) = k − 1

P

1,4 − 1

= -28.966.091 hp


Jika efisiensi moto motorr adalah adalah 80 %, maka maka : -36.027.613 hp

LC.19 Seeding Pond (BP-102) (BP-102)

Fungsi


Bentuk

: Persegi panjang


: Beton kedap air

Jumlah

: 1 unit

Kondisi Penyimpanan Temperatur

T = 370C

Tekanan operasi

P = 1 atm (101,325 kPa)

Kebutuhan perancangan

t = 1 hari

Densitas campuran = 1001,86 kg/m3 Laju alir massa = 5.868.094,84 kg/hari Laju alir volumetrik =

5.868.094,84 kg/hari 1000 kg/m

3

(Bab III, alur 39)

= 5.857,20 m 3 /hari

Perhitungan ukuran bangunan Faktor kelonggaran = 20%


Volume bak (V b) = (1+0,2) x 5.857,20 m3 = 7.028,64 m3 Ukuran bak : Panjang bak (p) = 2 x lebar bak (l) maka p = 2l Tinggi bak (t) = ½ x lebar bak (l) maka t = ½ l Maka : Volume bak (V) = p x l x t 7.028,64 m3

= 2l x l x ½ l

Lebar bak (l)

= 19,155 m

Dengan demikian, Panjang bak (p) = 38,31 m Tinggi bak (t)

= 9,5775 m

Lebar bak (l)

= 19,155 m


LAMPIRAN D PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI

Dalam rencana pra rancangan pabrik pembuatan biogas dari limbah cair kelapa sawit sebagai sumber kebutuhan listrik digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun. Kapasitas maksimum adalah 237.600 Mw/tahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased purchasedequipment delivered (Timmerhaus et al, 2004).

Harga alat disesuaikan dengan nilai tukar dollar terhadap rupiah adalah : US$ 1 = Rp 10.370,- (Bank Indonesia, Mei 2009).

1.

Modal Investasi Tetap ( Fixed Fixed Capital Investment Investment)

1.1

Modal Investasi Tetap Langsung (MITL)

1.1.1

Modal untuk Pembelian Tanah Lokasi Pabrik

Luas tanah seluruhnya = 14.427 m2 Harga tanah pada lokasi lokasi pabrik berkisar Rp 150.000/m2 (Beritasumut, 2009) Harga tanah seluruhnya =14.427 m2 × Rp 150.000/m2= Rp. 2.163.975.000 ,Biaya perataan tanah diperkirakan 5% Biaya perataan tanah = 0,05 x Rp. 2.163.975.000,= Rp. 108.198.750 ,Biaya administrasi pembelian tanah diperkirakan 5 % Biaya administrasi administras i pembelian tanah = 0,05 x Rp. 2.313.975.000,= Rp. 108.198.750 ,Maka modal modal untuk pembelian tanah (A) adalah Rp. 2.380.372.500 ,-


LD-1

1.1.2

Harga Bangunan dan Sarana

Tabel LD.1 Perincian Harga Bangunan, dan Sarana Lainnya No

Nama Bangunan

Luas (m )

Harga

Jumlah (Rp)

2

(Rp/m )

1

Perkantoran

500

750.000

375.000.000

2

Laboratorium

150

1.000.000

150.000.000

3

Stasiun operator

100

400.000

40.000.000

4

Daerah Proses

5.500

1.000.000

5.500.000.000

5

Pembangkit listrik

400

750.000

300.000.000

6

Unit Pengolahan air

1.000

1.000.000

1.000.000.000

7

Unit Pengolahan limbah

200

500.000

100.000.000

8

Bengkel

300

300.000

90.000.000

9

Gudang bahan dan pelengkap

500

700.000

350.000.000

10

Kantin

75

300.000

22.500.000

11

Poliklinik

80

500.000

40.000.000

12

Perpustakaan

100

300.000

30.000.000

13

Tempat Ibadah

80

200.000

16.000.000

14

Taman

300

200.000

60.000.000

15

Perumahan Karyawan

750

750.000

562.500.000

16

Jalan

800

400.000

320.000.000

17

Pos keamanan

150

200.000

30.000.000

18

Pemadam Kebakaran

100

400.000

40.000.000

19

Parkir

250

1.000.000

500.000.000

20

Aula

200

150.000

37.500.000

21

Areal perluasan

1000

300.000

60.000.000

22

Areal antar bangunan

1312

200.000

16.000.000

14.427

-

10.101.900.000

TOTAL

Harga bangunan saja

= Rp. 8.636.129.838,-

Harga sarana

= Rp. 1.465.670.162 ,-

Total biaya bangunan bangunan dan sarana (B) = Rp. 10.101.900.000,Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

1.1.3

Perincian Harga Peralatan

Harga peralatan yang di impor ditentukan dengan (Timmerhaus et al, 2004) : m

X  I  Cx = Cy  2   x   X1   I y  dimana: Cx = harga alat pada tahun 2009 Cy = harga alat pada tahun dan kapasitas yang tersedia X1 = kapasitas alat yang tersedia X2 = kapasitas alat yang diinginkan Ix = indeks harga pada tahun 2009 Iy = indeks harga pada tahun yang tersedia m = faktor eksponensial untuk kapasitas (tergantung jenis alat) Untuk menentukan indeks harga pada tahun 2009 digunakan metode regresi koefisien korelasi: r =

[n ⋅ ΣX i ⋅ Yi − ΣX i ⋅ ΣYi ] (n ⋅ ΣX i 2 − (ΣX i )2 )× (n ⋅ ΣYi 2 − (ΣYi )2 )

(Montgomery, 1992)

Tabel LD.2 Harga Indeks Marshall dan Swift No.

Indeks (Yi) 895

Xi.Yi

Xi²

Yi²

1

Tahun (Xi) 1989

1780155

3956121

801025

2

1990

915

1820850

3960100

837225

3

1991

931

1853621

3964081

866761

4

1992

943

1878456

3968064

889249

5

1993

967

1927231

3972049

935089

6

1994

993

1980042

3976036

986049

7

1995

1028

2050860

3980025

1056784

8

1996

1039

2073844

3984016

1079521

9

1997

1057

2110829

3988009

1117249

10

1998

1062

2121876

3992004

1127844

11 12

1999 2000

1068 1089

2134932 2178000

3996001 4000000

1140624 1185921

13

2001

1094

2189094

4004001

1196836

14

2002

1103

2208206

4008004

1216609

Total

27937

14184

28307996

55748511

14436786

Sumber: Tabel 6-2, Timmerhaus et al, 2004 Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Data :

n = 14

∑Xi = 27937

∑Yi = 14184

∑XiYi = 28307996

∑Xi² = 55748511

∑Yi² = 14436786

Dengan memasukkan harga-harga pada Tabel LE – 2, maka diperoleh harga koefisien korelasi: r =

(14) . (28307996) –

(27937)(14184)

[(14). (55748511) – (27937)²] x [(14)(14436786) – (14184)² ]½ ≈ 0,98 = 1

Harga koefisien yang mendekati +1 menyatakan bahwa terdapat hubungan linier antar variabel X dan Y, sehingga persamaan regresi yang mendekati adalah persamaan regresi linier. Persamaan umum umum regresi linier, Y = a + b ⋅ X dengan:

Y

= indeks harga pada tahun yang dicari (2009)

X

= variabel tahun ke n – 1

a, b = tetapan persamaan regresi Tetapan regresi ditentukan oleh : b =

(Montgomery, 1992)

(n ⋅ ΣX i Yi ) − (ΣX i ⋅ ΣYi ) (n ⋅ ΣX i 2 ) − (ΣX i )2

ΣYi. ΣXi 2 − ΣXi. ΣXi.Yi a = n.ΣXi 2 − (ΣXi) 2 Maka : b = a=

14(28307996 ) − (27937 )(14184) 14(55748511) − (27937 )

2

=

53536 3185

= 16,8088

(14184)( )(55748511) − (27937 )(28307996 ) 103604228 =− = −32528,8 2 3185 14(55748511) − (27937 )

Sehingga persamaan regresi liniernya adalah: Y = a + b ⋅ X Y = 16,809X – 32528,8 Dengan demikian, harga indeks pada tahun 2009 adalah: Y = 16,809(2009) – 32528,8 Y = 1240,06154 Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Perhitungan harga peralatan menggunakan adalah harga faktor eksponsial (m) Marshall & Swift . Harga faktor eksponen ini beracuan pada Tabel 6-4, Timmerhaus

et al, 2004. Untuk alat yang tidak tersedia, faktor eksponensialnya dianggap 0,6 (Timmerhaus et al, 2004) Contoh perhitungan harga peralatan: a. Blower (JB-101)

Kapasitas blower , X2 = 4,642 m3. Harga kapasitas blower (X (X 1) 1 m³ adalah (Cy) US$ 48.000 dari tabel 6-4, Timmerhaus, 2004 dengan faktor eksponen untuk tangki adalah (m) 0,49. Indeks harga pada tahun 2002 (Iy) 1103. Indeks harga tahun 2009 (Ix) adalah 1240,06154. Maka estimasi harga blower untuk (X2) 4,642 m3 adalah : Cx = US$ 48.000 ×

4,642 1

0 , 49

x

1240,06154 1103

Cx = US$ 111.588.- = Rp. 1.157.170.352 ,-/unit Untuk harga alat impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya sebagai berikut: -

Biaya transportasi transport asi

= 5%

-

Biaya asuransi

= 1%

-

Bea masuk

= 15 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

Biaya gudang di pelabuhan pelabuha n

= 0,5 %

-

Biaya administrasi pelabuhan

= 0,5 %

-

Transportasi lokal

= 0,5 %

-

Biaya tak terduga

= 0,5 %

Total

= 43 %

Untuk harga alat non impor sampai di lokasi pabrik ditambahkan biaya : -

PPn

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

PPh

= 10 %

(Rusjdi, 2004)

-

Transportasi lokal

= 0,5 %

-

Biaya tak terduga

= 0,5 %

Total

= 21 %


Tabel LD.3 Estimasi Harga Peralatan Proses No.

1 2

Nama Alat

Kode

Unit Ket

*)

Harga / Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

Pompa screening

SC J-101

1 6

NI NI

135.525.847 211.079.029

3 4

Bak Penampung NaHCO3 Bucket Elevator NaHCO

BP-101 B-101

1 1

NI NI

150.000.000 53.779.976

1.266.474.176 150.000.000 53.779.976

5 6

Bucket Elevator Urea

B-102 B-103

1 1

NI NI

53.779.976 53.779.976

53.779.976 53.779.976

G-111

1

NI

75.000.000

75.000.000

G-112

1

NI

50.000.000

60.000.000

G-113

1

NI

40.000.000

40.000.000

M-101

1

NI

505.570.669

505.570.669

M-102

1

NI

75.647.300

75.647.300

J-107

6

NI

211.079.029

1.266.474.176

J-113

2

NI

83.955.624

167.911.247

J-115

2

NI

38.304.526

76.609.051

J-117

2

NI

16 17

Pompa Mixer Pompa Pencampuran NaHCO3 Pompa Pencampuran Nutrisi Reaktor Fermentasi Blower

R-101 JB-101

15 1

NI I

78.661.966 270.055.298 1.157.170.352

157.323.931 4.050.829.476 1.157.170.352

18

Generator

GG-101

1

I

7.000.000.000

7.000.000.000

Seeding Pond

BP-102

1

NI

150.000.000

150.000.000

Screening

7 8 9 10 11 12 13 14 15

Bucket Elevator FeCl2 Gudang Penyimpanan NaHCO3 Gudang Penyimpanan Urea Gudang Penyimpanan FeCl2 Tangki Pencampuran NaHCO3 Tangki Pencampuran Nutrisi Pompa Reaktor

135.525.847

Harga total

16.495.876.152

Import

8.157.170.352

Non import

8.338.705.800

Keterangan*) : I untuk peralatan impor, sedangkan N.I. untuk peralatan non impor.

Tabel LD.4 Estimasi Harga Peralatan Utilitas dan Pengolahan Limbah Limbah No.

Nama Alat

1 Generator

Kode

Unit

10

Ket*)

NI

Harga / Unit (Rp) Harga Total (Rp)

75.000.000

750.000.000


Harga total 750.000.000 Total harga peralatan tiba di lokasi pabrik ( purchased-equipmen purchased-equipmentt delivered ) adalah: = 1,43 x (Rp. 8.157.170.352,- ) + 1,21 x (Rp. 8.338.705.800,- + Rp. 750.000.000,-) =

Rp 22.662.087.621,-

Biaya pemasangan diperkirakan 50 % dari total harga peralatan (Timmerhaus 2004). Biaya pemasangan = 0,50 × Rp 22.662.087.621,= Rp 11.331.043.810,Harga peralatan + biaya pemasangan (C) : = Rp 22.662.087.621,- + Rp 11.331.043.810,= Rp 33.993.131.431,-

1.1.4

Instrumentasi dan Alat Kontrol

Diperkirakan biaya instrumentasi dan alat kontrol 40% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). 2004) . Biaya instrumentasi dan alat kontrol (D) = 0,4 × Rp 22.662.087.621,= Rp 9.064.835.048,1.1.5

Biaya Perpipaan

Diperkirakan biaya perpipaan 60% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya perpipaan (E)

= 0,6 × Rp 22.662.087.621,= Rp 13.597.252.573,-

1.1.6 Biaya Instalasi Listrik

Diperkirakan biaya instalasi listrik 20% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya instalasi listrik (F) = 0,2 × Rp 22.662.087.621,= Rp 4.532.417.524,1.1.7 Biaya Insulasi

Diperkirakan biaya insulasi 55% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004).


Biaya insulasi (G)

= 0,55 × Rp 22.662.087.621,= Rp 12.464.148.191,-

1.1.8 Biaya Inventaris Kantor

Diperkirakan biaya inventaris kantor 5% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya inventaris kantor (H)

= 0,05 0,0 5 × Rp 22.662.087.621.,= Rp 1.113.104.381,-

1.1.9

Biaya Perlengkapan Kebakaran dan Keamanan

Diperkirakan biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan 5% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, al, 2004). Biaya perlengkapan kebakaran dan keamanan ( I ) = 0,05 × Rp 22.662.087.621,= Rp 1.113.104.381,1.1.10 Sarana Transportasi

Untuk mempermudah pekerjaan, perusahaan memberi fasilitas sarana transportasi ( J ) seperti pada tabel berikut : Toyota Fortuner

: Rp. 359.600.000 / unit

(autoblitzshow, 2009)

Honda CR-V

: Rp. 272.000.000 / unit

(autoprices, 2009)

Bus Mitsubishi

: Rp. 330.000.000 / unit


Kijang Inova

: Rp. 254.300.000 / unit


Truk tangki Mitsubishi 110 PS : Rp. 330.000.000 / unit

(jagatmobil, 2009)

Truk tangki Mitsubishi


: Rp. 400.000.000 / unit

Tabel LE.5 Biaya Sarana Transportasi No.

Jenis Kendaraan

Unit

Tipe

Harga/ Unit (Rp)

Harga Total (Rp)

1

Mobil direktur

1

Toyota Fortuner

359.600.000

359.600.000

2

Mobil manajer

5

Honda CR-V

272.000.000

1.360.000.000

3

Bus karyawan

3

Bus Mitsubishi

330.000.000

990.000.000

4

Mobil karyawan

2

Kijang Inova

254.300.000

508.600.000

5

Truk Tr uk pengangkut bahan

20


330.000.000

6.000.000.000


6

Mobil pemadam kebakaran

2


400.000.000

Total

800.000.000 10.017.600.000

Total MITL = A + B + C + D + E + F + G + H + I + J = Rp 98.417.766.030,1.2 Modal Investasi Tetap Tak Langsung (MITTL) 1.2.1

Pra Investasi

Diperkirakan 7 % dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, al, 2004). Pra Investasi (K)

1.2.2

= 0,07 x Rp 22.662.087.621,= Rp 1.586.346.133 ,-

Biaya Engineering dan Supervisi

Diperkirakan 30% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, al, 2004). Biaya Engineering dan Supervisi (L) = 0,30 × Rp 22.662.087.621,= Rp 6.798.625.286,1.2.3

Biaya Legalitas

Diperkirakan 4% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004). Biaya Legalitas (M)

= 0,04 × Rp 22.662.087.621,= Rp 906.483.505,-

1.2.4

Biaya Kontraktor

Diperkirakan 30% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, al, 2004). Biaya Kontraktor (N)

= 0,30 × Rp 22.662.087.621,= Rp 6.798.625.286,-

1.2.5

Biaya Tak Terduga

Diperkirakan 40% dari total harga peralatan (Timmerhaus et al, 2004) . Biaya Tak Terduga (O)

= 0,40 0,40 × Rp 22.662.087.621,= Rp 9.064.835.048,-

Total MITTL = K + L + M + N + O = Rp. 25.154.917.259,Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Total MIT

= MITL + MITTL

= Rp 98.417.766.030,- + Rp. 25.154.917.259,= Rp 123.572.683.289,2

Modal Kerja

Modal kerja dihitung untuk pengoperasian pabrik selama 3 bulan (= 90 hari). 2.1

Persediaan Bahan Baku

2.1.1 Bahan baku proses 2.1.1 Bahan baku proses

1. NaHCO3 Kebutuhan

= 7.500 kg/hari

Harga

= Rp. 2.350,-/kg

Harga total

= 90 hari × 7.500 kg/hari x Rp. 2.350,-/kg

(PT. Bratachem, 2009)

= Rp 1.586.250.000,-

3. Urea Kebutuhan

= 1680 kg/hari

Harga

= Rp. 12.000,-/kg

Harga total

= 90 hari × 12.000 kg/hari x Rp. 1000,-/kg


= Rp 6.156.000.000,4. FeCl2 Kebutuhan

= 900 kg/hari

Harga

= Rp. 2.000,-/kg

Harga total

= 90 hari × 900 kg/hari x Rp. 2.000,-/kg


= Rp 162.000.000,-

2.1.2

Persediaan bahan baku utilitas

1. Solar Kebutuhan

= 476 liter/jam

Harga

= Rp. 5.300,-/liter

Harga total

= 90 hari x 476 liter/jam x Rp. 5.300,-/liter x 24 jam/hari

(Indonesia Green Watch, 2009)


= Rp 5.449.248.000,-

2.

Air Kebutuhan

= 845 kg/jam

Harga air

= Rp. 15.000/ kg air x 845 kg/jam x 24 jam = Rp. 304.200,-

Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 3 bulan (90 hari) adalah =

2.2

Rp 13.353.802.200,-

Kas

2.2.2 Gaji Pegawai

Tabel LE.6 Perincian Gaji Pegawai Jabatan

Direktur Sekretaris Manajer Pemasaran Manajer Keuangan Manajer Personalia Manajer Teknik Manajer Produksi Kepala Bagian Penjualan dan Pembelian Kepala Bagian Pembukuan dan Perpajakan Kepala Bagian Kepegawaian dan Humas Kepala Bagian Mesin dan Listrik Kepala Bagian Proses Kepala Bagian Utilitas Kepala Seksi Karyawan Produksi Produks i Karyawan Teknik Karyawan Keuangan dan Personalia Karyawan Pemasaran dan Penjualan Dokter Perawat Perwira Keamanan Petugas Keamanan Petugas Kebersihan Supir

Jumlah 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 12 60 30 7 7 1 2 1

12 7 3

Gaji/bulan (Rp) 25.000.000 4.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 4.000.000 3.500.000 3.500.000 3.500.000 3.500.000 4.000.000 2.000.000 3.500.000

Jumlah gaji/bulan (Rp) 25.000.000 4.000.000 7.000.000 7.000.000 7 .000.000 7.000.000 7.000.000 7.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 5.000.000 48.000.000 210.000.000 105.000.000 24.500.000 24.500.000 4.000.000 2.000.000 3.500.000 3 .500.000

2.000.000 1.800.000 1.700.000

16.000.000 12.600.000 5.100.000


Total

155

577.200.000

Total gaji pegawai selama 1 bulan = Rp 577.200.000,Total gaji pegawai selama 3 bulan = Rp 1.731.600.000,-

2.2.3

Biaya Administrasi Umum

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.731.600.000,1.731.600.000, = Rp 346.320.000,2.2.3. Biaya Pemasaran

Diperkirakan 20 % dari gaji pegawai = 0,2 × Rp 1.731.600.000,= Rp 346.320.000,2.2.4

Pajak Bumi dan Bangunan

Dasar perhitungan Pajak Bumi dan Bangunan (PBB) mengacu kepada Undang-Undang RI No. 20 Tahun 2000 Jo UU No. 21 Tahun 1997 tentang Bea Perolehan Hak atas Tanah dan Bangunan sebagai berikut: 

Yang menjadi objek pajak adalah perolehan hak atas tanah dan atas bangunan (Pasal 2 ayat 1 UU No.20/00).



Dasar pengenaan pajak adalah Nilai Perolehan Objek Pajak (Pasal 6 ayat 1 UU No.20/00).

 

Tarif pajak ditetapkan sebesar 5% (Pasal 5 UU No.21/97). Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak ditetapkan sebesar Rp. 30.000.000,- (Pasal 7 ayat 1 UU No.21/97).



Besarnya pajak yang terutang dihitung dengan cara mengalikkan tarif pajak dengan Nilai Perolehan Objek Kena Pajak (Pasal 8 ayat 2 UU No.21/97).

Maka berdasarkan penjelasan di atas, perhitungan PBB ditetapkan sebagai berikut : Wajib Pajak Pabrik Pembuatan Biogas sebagai Sumber Energi Listrik

Nilai Perolehan Objek Pajak

•

Tanah

Rp

2.380.372.500,-

•

Bangunan

Rp

8.636.129.838,-

Total NJOP

Rp

Nilai Perolehan Objek Pajak Tidak Kena Pajak Pa jak

Rp.

11.016.502.338,30.000.000,-


Nilai Perolehan Objek Pajak Kena Pajak Pa jak

Rp

11.046.502.338,-

Pajak yang Terutang (5% x NPOPKP)

Rp.

552.325.117,-

Tabel LE.7 Perincian Biaya Kas No.

Jenis Biaya

Jumlah (Rp)

1.

Gaji Pegawai

2. 3.

Administrasi Umum Pemasaran

346.320.000 346.320.000

4.

Pajak Bumi dan Bangunan

552.325.117

5

1.731.600.000

Total

2.976.565.117

2.3 Biaya Start – Up

Diperkirakan 12 % dari Modal Investasi Tetap (Timmerhaus et al, al, 2004). = 0,12 × Rp 123.572.683.289,= Rp 14.828.721.995,-

2.4 Piutang Dagang PD =

IP 12

× HPT

dimana:

PD

= piutang dagang

IP

= jangka waktu kredit yang diberikan (1 bulan)

HPT

= hasil penjualan tahunan

Penjualan : 1. Harga jual listrik Harga jual jual listrik

= Rp. 850/kWh

(plnbabel, 2009)

= 720.000 kWh/hari x Rp.850 /kWh x 330 hari = Rp. 201.960.000.000,-

Keuntungan 2,5 % diberikan kepada 20 PKS, maka

(Pajakonline, 2009)

= 0,025 x Rp. 201.960.000.000,= Rp. 5.049.000.000,Hasil penjualan total tahunan = Rp. 201.960.000.000 - Rp. 5.049.000.000 5.049.000.000 = Rp. 196.911.000.000 Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Piutang Dagang =

1 12

× Rp. 196.911.000.000,-

= Rp 16.409.250.000,Perincian modal kerja dapat dilihat pada tabel di bawah ini.

Tabel LE.8 Perincian Modal Kerja Kerja No.

Jumlah (Rp)

1.

Modal Bahan baku proses dan utilitas

2.

Kas

3.

Start up

14.828.721.995

4.

Piutang Dagang

16.409.250.000

13.353.802.200 2.976.565.117

Total

47.568.339.312

Total Modal Investasi = Modal Investasi Tetap + Modal Kerja = Rp 123.572.683.389,- + Rp 47.568.339.312,= Rp 171.141.022.601,-

Modal ini berasal dari: - Modal sendiri

= 60 % dari total modal investasi = 0,6 × Rp 171.141.022.601,= Rp 102.684.613.560,-

- Pinjaman dari Bank

= 40 % dari total modal investasi = 0,4 × Rp 171.141.022.601,= Rp 68.456.409.040,-

3.

Biaya Produksi Total

3.1 Biaya Tetap ( Fixed Fixed Cost = FC) 3.1.1

Gaji Tetap Karyawan

Gaji tetap karyawan terdiri dari gaji tetap tiap bulan ditambah 2 bulan gaji yang diberikan sebagai tunjangan, sehingga (P) Gaji total = (12 + 2) × Rp 577.200.000,- = Rp 8.080.800.000,Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

3.1.2

Bunga Pinjaman Bank

Bunga pinjaman bank adalah 15 % dari total pinjaman (Bank Mandiri, 2009). = 0,15 × Rp 68.456.409.040,-

Bunga bank (Q)

= Rp 10.268.461.356,-

3.1.3

Depresiasi dan Amortisasi

Pengeluaran untuk memperoleh harta berwujud yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun harus dibebankan sebagai biaya untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan melalui penyusutan (Rusdji, 2004). Pada perancangan pabrik ini, dipakai metode garis lurus atau straight line method . Dasar penyusutan menggunakan masa manfaat dan tarif penyusutan sesuai

dengan Undang-undang Republik Indonesia

No. 17 Tahun 2000 Pasal 11 ayat 6

dapat dilihat pada tabel di bawah ini. Tabel LE.9 Aturan depresiasi sesuai sesuai UU Republik Republik Indonesia No. 17 Tahun Tahun 2000 Kelompok Harta

Masa

Tarif

Berwujud

(tahun)

(%)

Beberapa Jenis Harta

1.Kelompok 1

4

25

Mesin kantor, perlengkapan, alat perangkat/ tools industri.

2. Kelompok 2

8

12,5

Mobil, truk kerja

3. Kelompok 3

16

6,25

Mesin industri kimia, mesin industri mesin

20

5

I. Bukan Bangunan

II. Bangunan Permanen

Bangunan sarana dan penunjang

Sumber : Waluyo, 2000 dan Rusdji, Rusdji, 2004 Depresiasi dihitung dengan metode garis lurus dengan harga akhir nol. D=

P−L

dimana: D

n = depresiasi per tahun

P

= harga awal peralatan

L

= harga akhir peralatan


n

= umur peralatan (tahun)

Tabel LE.10 Perhitungan Biaya Depresiasi sesuai UURI No. 17 Tahun 2000 Komponen

Biaya (Rp)

Bangunan Peralatan proses dan utilitas Instrumentrasi dan pengendalian proses Perpipaan Instalasi listrik Insulasi Inventaris kantor Perlengkapan keamanan dan kebakaran Sarana transportasi

8.636.129.838 22.662.087.621 9.064.835.048 13.597.252.573 4.532.417.524 12.464.148.191 1.113.104.381 1.113.104.381 10.017.600.000

Umur (tahun) 20

16 4 4 4 4 4 4 8

Depresiasi (Rp)

431.806.492 1.416.380.476 2.266.208.762 3.399.313.143 1.113.104.381 3.116.037.048 283.276.095 283.276.095 1.252.200.000

Total

13.581.602.493 Semua modal investasi tetap langsung (MITL) kecuali tanah mengalami penyusutan yang disebut depresiasi, sedangkan modal investasi tetap tidak langsung (MITTL) juga mengalami penyusutan yang disebut amortisasi. Pengeluaran untuk memperoleh harta tak berwujud dan pengeluaran lainnya yang mempunyai masa manfaat lebih dari 1 (satu) tahun untuk mendapatkan, menagih, dan memelihara penghasilan dapat dihitung dengan amortisasi dengan menerapkan taat azas (UURI Pasal 11 ayat 1 No. Tahun 2000). Para Wajib Pajak menggunakan tarif amortisasi untuk harta tidak berwujud dengan menggunakan masa manfaat kelompok masa 4 (empat) tahun sesuai pendekatan prakiraan harta tak berwujud yang dimaksud (Rusdji, (Rusdj i, 2004). Untuk masa 4 tahun, maka biaya amortisasi adalah 25 % dari MITTL. sehingga : Biaya amortisasi amort isasi

= 0,25 × Rp. 25.154.917.259,= Rp 6.288.729.315,-


Total biaya biaya depresiasi dan amortisasi amortisasi (R)

= Rp 13.581.602.493,- + Rp 6.288.729.315,= Rp 19.870.331.808,-

3.1.4

Biaya Tetap Perawatan

1. Perawatan mesin dan alat-alat proses Perawatan mesin dan peralatan dalam industri proses berkisar 2 sampai 20%, diambil 10% dari harga harga peralatan terpasang di pabrik (Timmerhaus et al, al, 2004). Biaya perawatan mesin

= 0,1 × Rp 33.993.131.431,= Rp 3.399.313.143,-

2. Perawatan bangunan Diperkirakan 10 % dari harga bangunan (Timmerhaus et al, al, 2004). Perawatan bangunan

= 0,1 × 8.636.129.838,= Rp 863.612.984,-

3. Perawatan kendaraan Diperkirakan 10 % dari harga kendaraan (Timmerhaus et al, al, 2004). Perawatan kenderaan

= 0,1 × Rp 10.017.600.000,= Rp 1.001.760.000,-

4. Perawatan instrumentasi dan alat kontrol Diperkirakan 10 % dari harga instrumentasi dan alat kontrol (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan instrumen

= 0,1 × Rp 9.064.835.048,= Rp 906.483.505,-

5. Perawatan perpipaan Diperkirakan 10 % dari harga perpipaan (Timmerhaus et al, al, 2004). Perawatan perpipaan

= 0,1 × Rp. 13.597.252.573,= Rp 1.359.725.257,-


6. Perawatan instalasi listrik Diperkirakan 10 % dari harga instalasi listrik (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan listrik

= 0.1 × Rp 4.532.417.524,= Rp 453.241.752,-

7. Perawatan insulasi Diperkirakan 10 % dari harga insulasi (Timmerhaus et al, al, 2004). Perawatan insulasi

= 0,1 × Rp 12.464.148.191,= Rp 1.246.414.819,-

8. Perawatan inventaris kantor Diperkirakan 10 % dari harga inventaris kantor (Timmerhaus et al, al, 2004). Perawatan inventaris kantor = 0,1 × Rp 1.113.104.381,= Rp 113.310.438 9. Perawatan perlengkapan kebakaran Diperkirakan 10 % dari harga perlengkapan perlengkap an kebakaran (Timmerhaus et al, 2004). Perawatan perlengkapan kebakaran = 0,1 × Rp 1.113.104.381,= Rp 113.310.438,Total biaya perawatan (S) 3.1.5

= Rp 9.457.172.337,-

Biaya Tambahan Industri ( Plant Plant Overhead Overhead Cost)

Biaya tambahan industri ini diperkirakan 20 % dari modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Plant Overhead Cost (T)

= 0,2 x

Rp 123.572.683.289,-

= Rp 24.714.536.658,3.1.6

Biaya Administrasi Umum

Biaya administrasi umum selama 3 bulan adalah Rp 346.320.000,Biaya administrasi administras i umum selama 1 tahun (U) = =

4 × Rp 346.320.000,Rp

1.385.280.000,-


3.1.7

Biaya Pemasaran dan Distribusi

Biaya pemasaran selama selama 3 bulan adalah Rp 346.320.000,Biaya pemasaran selama 1 tahun

= 4 × Rp 346.320.000,-,= Rp

1.385.280.000,-

Biaya distribusi diperkirakan 50 % dari biaya pemasaran, sehingga : Biaya distribusi

= 0,5 x Rp 1.385.280.000,-

Biaya pemasaran dan distribusi (V) = Rp 1.840.847.803,3.1.8

Biaya Laboratorium, Penelitan dan Pengembangan

Diperkirakan 5 % dari biaya tambahan industri (Timmerhaus et al, al, 2004). Biaya laboratorium laborator ium (W)

= 0,05 x Rp 24.714.536.658,= Rp 1.235.726.833,-

3.1.9

Hak Paten dan Royalti

Diperkirakan 1% dari modal modal investasi tetap (Timmerhaus et al, 2004). Biaya hak paten dan royalti (X) = 0,01 x Rp 123.572.683.289,= Rp 1.235.726.833,3.1.10 Biaya Asuransi

1. Biaya asuransi pabrik. adalah 3,1 permil dari modal investasi tetap langsung (Asosiasi Asuransi Jiwa Indonesia-AAJI, Indonesia-AAJI , 2007). = 0,0031 × Rp 123.572.683.289,= Rp. 387.251.716,-

2. Biaya asuransi karyawan. Premi asuransi = Rp. 351.000,-/tenaga kerja (PT. Prudential Life Assurance, 2007) Maka biaya asuransi karyawan

= 155 orang x Rp. 351.000,-/orang = Rp 54.405.000,-

Total biaya asuransi (Y)

= Rp 437.480.318,-

3.1.11 Pajak Bumi dan Bangunan

Pajak Bumi dan Bangunan Bangunan (Z) adalah Rp 552.325.117,552.325.117, Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Total Biaya Tetap = P + Q + R + S + T + U +V + W + X + Y + Z = Rp 79.063.585.640,-

3.2 Variabel 3.2.1

Biaya Variabel Bahan Baku Proses dan Utilitas per tahun

Biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 90 hari adalah Rp 8.059.784.606,Total biaya persediaan bahan baku proses dan utilitas selama 1 tahun = Rp 8.059.784.606,- x 330

90

= Rp 48.963.941.400,-

3.2.2

Biaya Variabel Tambahan 1. Perawatan dan Penanganan Lingkungan Diperkirakan 10 % dari biaya variabel bahan baku

Biaya perawatan lingkungan

= 0,1 × Rp 48.963.941.400,= Rp 4.896.384.140,-

2. Biaya Variabel Pemasaran dan Distribusi Diperkirakan 1% dari biaya variabel bahan baku Biaya variabel pemasaran

= 0,01 × Rp 48.963.941.400,= Rp 489.639.414,-

Total biaya variabel tambahan 3.2.3

= Rp 5.386.033.554,-

Biaya Variabel Lainnya

Diperkirakan 5 % dari biaya variabel tambahan = 0,05 × Rp 5.386.033.554,= Rp 269.301.678,Total biaya variabel = Rp 54.619.276.632,Fitri Meidina Harahap : Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Kelapa Sawit Sebagai Sumber Energi Listrik Dengan Kapasitas 237.600 Mwh/Tahun, 2009.

Total biaya produksi produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp. 79.063.585.640,- + Rp 54.619.276.632,-

= Rp 133.683.862,-

4

Perkiraan Laba/Rugi Perusahaan

4.1 Laba Sebelum Pajak (Bruto)

Laba atas penjualan

= total penjualan – total biaya produksi produks i = Rp. Rp. 196.911.000.000,- – Rp Rp 133.682.862.272,= Rp 63.228.137.728,-

Bonus perusahaan untuk karyawan 0,5% dari keuntungan perusahaan = 0,005 x Rp 63.228.137.728,= Rp 316.140.689,-

Pengurangan bonus atas penghasilan bruto sesuai dengan UURI No. 17/00 Pasal 6 ayat 1 sehingga : Laba sebelum pajak (bruto) = Rp 63.228.137.728,- + Rp 316.140.689,= Rp 63.544.278.417,-

4.2 Pajak Penghasilan

Berdasarkan UURI Nomor 36 Tahun Tahun 2008, 2008, Tentang Perubahan Keempat atas Undang-undang Nomor 7 Tahun 1983 Tentang Pajak Penghasilan adalah, maka pajak penghasilan yang harus dibayar adalah : 28% x Rp 63.544.278.278.417 ,-

= Rp. 17.792.397.957,-

Total PPh

= Rp. 17.792.397.957,-

4.3 Laba setelah pajak

Laba setelah pajak

= laba sebelum pajak – PPh = Rp 63.544.278.417,- – Rp. 17.792.397.957,-


= Rp 45.751.880.460,-

5

Analisa Aspek Ekonomi

5.1 Profit Margin Margin (PM)

PM =

PM =

Laba sebelum pajak total penjualan

× 100 %

Rp 63.544.278.417 Rp 196.911.000.000

x 100%

= 32 %

5.2 Break Even Even Point (BEP)

BEP =

Biaya Tetap Total Penjualan − Biaya Variabel

× 100 %

Rp 79.063.585.640

BEP =

Rp 196.111.000.000 - Rp 54.619.276.632

x 100%

= 55,56 % Kapasitas produksi produks i pada titik BEP

= 55,56 % × 237.600 Mw/tahun = 132.021 Mw/tahun

Nilai penjualan pada t itik BEP

= 55,56 % × Rp. 196.911.000.000 = Rp 109.412.475.606,-

5.3 Return on Investment Investment (ROI)

ROI

=

ROI

=

Laba setelah pajak Total modal investasi Rp 45.751.880.460 Rp 171.141.022.601

× 100 %

x 100%

= 26,733 %

5.4

Pay Out Time (POT)

POT

=

1 0,2673

x 1 tahun


POT

= 3,74 tahun

5.5 Return on Network Network (RON)

RON =

RON =

Laba setelah pajak Modal sendiri

× 100 %

Rp 45.751.880.460 Rp 102.684.613.560

x 100%

RON = 44,56 %

5.6 Internal Rate of Return Return (IRR)

Untuk menentukan nilai IRR harus digambarkan jumlah pendapatan dan pengeluaran dari tahun ke tahun yang disebut “Cash Flow”. Untuk memperoleh cash flow diambil ketentuan sebagai berikut: -

Laba kotor diasumsikan mengalami kenaikan 10 % tiap tahun

-

Masa pembangunan disebut tahun ke nol

-

Jangka waktu cash flow dipilih 10 tahun

-

Perhitungan dilakukan dengan menggunakan nilai pada tahun ke – 10

-

laba sesudah pajak ditambah penyusutan. Cash flow adalah laba Dari Tabel LE.11, diperoleh nilai IRR = 50,24 %


250.000.000.000 Biaya Tetap Biaya Variabel

200.000.000.000

Biaya Produksi ) p R ( a g r a H

Biaya Penjualan

150.000.000.000

100.000.000.000

50.000.000.000

0

10

20

30 40 50 60 70 Kapasitas produksi (%)

80

90

Gambar LD.1 Grafik BEP


1 00



250.000.000.000 Biaya Tetap Biaya Variabel

200.000.000.000

Biaya Produksi Biaya Penjualan

) p150.000.000.000 R ( a g r a 100.000.000.000 H

50.000.000.000

0

10

20

3 0 40 50 60 70 Kapasitas produksi (%)

80

90

10 0

Gambar E.1 Grafik Break Even Point (BEP) Point (BEP)






Pra Rancangan Pabrik Limbah Cair Sawit.pdf

Recommend Documents