Fokus pada penelitian ini adalah pada upaya pemanfaatan hasil samping menjadi input proses produksi. Limbah padat berupa TKKS, cangkang, dan serat dan limbah cair dapat dikonversi menjadi energi melalui serangkaian proses (dapat dilihat pada Bab 6). Perhitungan pemanfaatan hasil samping tersebut dapat dirubah pada model neraca massa sehingga perubahan input dan output yang bersifat dinamis. Konversi massa menjadi energi dapat memenuhi kebutuhan energi panas (31.287 Mcal steam) dan energi listrik (4.301 kWatt) dengan kelebihan listrik (4.273 kWatt). Temuan ini memberi kontibusi di beberapa bidang dan aplikasi sebagai berikut.
Perancangan Sistem Tertutup Pabrik Kelapa Sawit
Daur ulang biomassa dengan perhitungan massa dan energi membuktikan bahwa, proses produksi pabrik kelapa sawit dapat dinyatakan proses daur ulang hasil samping dengan net produksi CPO dan PKO. Semua hasil samping dapat dimanfaatkan menjadi sumber energi untuk mencukupi kebutuhan proses produksi dan mempunyai kelebihan energi yang dapat digunakan untuk keperluan lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa PKS dapat dikembangkan berbasis proses produksi tanpa limbah. Dengan demikian proses produksi pabrik kelapa sawit dapat dikatakan telah menerapkan proses produksi tertutup (Gambar 41).
Proses Produksi PKS Tandan Kosong Cangkang Serat POME Boiler 45 Ton TBS/ jam Pembangkit listrik
Surplus CPO & PKO
Gambar 41 Perancangan sistem tertutup pabrik kelapa sawit
Dari Gambar 41 dengan input X TBS maka dapat dibuat persamaan pada Tabel 18.
Tabel 18 Persamaan Model Sistem Tertutup Keterangan Output (kg) Kalori (cal) Steam (kg) Cangkang 0.27 X 101 X 0.128 X Serat 0.155 X 675 X 0.852 X Tandan Kosong 0.23 X 302 X 0.418 X POME 0.22 X 554 X 0.830 X CPO 0.19 X PKO 0.05 X
Berdasarkan Tabel 13 maka didapat persamaan untuk produksi listrik dari limbah padat 155 X dan limbah cair 0.03 X. Persamaan untuk kebutuhan listrik proses produksi adalah 16.17 X sehingga didapatkan surplus 138.83 X.
Perancangan Pabrik Kelapa Sawit Terintegrasi Pembangkit Listrik Modifikasi yang dilakukan antara pabrik konvensional dengan pabrik yang terintegrasi adalah pada input steam yang akan digunakan untuk proses produksi (Azis et al. 2015). Pabrik konvensional menggunakan boiler sebagai input steam, sedangkan pabrik terintegrasi menggunakan turbin sebagai input steam. Perhitungan penggunaan steam untuk generator listrik adalah steam yang dihasilkan oleh boiler dikurangi dengan steam yang dibutuhkan oleh proses produksi. Menurut Husain et al. (2003) efisiensi boiler untuk co-generation
pabrik kelapa sawit antara 61.4 dan 83.4% dengan rata-rata 72,4% sehingga pada perancangan menggunakan efisiensi 73%, sedangkan tekanan steam boiler tipe saturasi antara 18 dan 20.7 Bar dengan rata-rata 19.35 Bar sehingga pada perancangan menggunakan tekanan 20 Bar tipe saturasi. Debit POME 500 m3/hari menggunakan tangki fat pit dengan volume 200 m3 Hydraulic Residence Time (HRT) 5-12 jam, kolam pendingin dengan volume 5000 m3 HRT 10-20 hari, kolam aerobik dengan volume 15000 m3 HRT 20-50 hari dan application pool
Boiler TKKS
Cangkang Serat
Abu
Air Gas buang
Kolam Pendingin
POME Kolam anaerobik
Kolam aerobik Kolam aplikasi Pupuk tanaman Metana
Turbin
Steam Generator listrik
Back pressure receiver Steam tekanan rendah Proses Produksi Pabrik Kelapa Sawit Steam Listrik Listrik Air CPO & PKO
Gambar 42 Perancangan pabrik kelapa sawit terintegrasi dengan pembangkit listrik
Penerapan Produksi Bersih Pada Pabrik Kelapa Sawit
Penerapan produksi bersih berdasarkan emisi karbon hasil proses produksi yang menggunakan energi fosil, diataranya adalah bahan bakar diesel. Bahan bakar tersebut digunakan untuk menghidupkan peralatan proses produksi seperti inisiasi boiler, loading ramp dan peralatan listrik lainnya pada pabrik.
Kebutuhan bahan bakar solar untuk proses produksi CPO adalah 0,12 liter/ton TBS (Kasim 2009), sehingga untuk PKS dengan kapasitas 45 ton/jam TBS membutuhkan bahan bakar solar 5,4 liter/ jam. Menurut DEFRA (2015) 1 liter solar akan menghasilkan 2,6676 kg CO2e maka PKS tersebut akan menghasilkan 14,4 kg CO2e. CO2e adalah satuan yang digunakan untuk mengetahui potensi pemanasan global dari dampak gas rumah kaca. Pada tahun 2013 terdapat 608 unit PKS dan dengan kapasitas produksi 34.280 ton TBS/jam (Kementan, 2013). Berdasarkan hal tersebut maka PKS di Indonesia mempunyai potensi pemanasan global 91445.328 kg CO2e. Menurut Demerse (2007) emisi yang disebabkan oleh pembakaran bahan bakar fosil yang berkaitan dengan kandungan karbon, dapat dikenakan pajak atas emisi tersebut. Hal ini digunakan untuk mengurangi dampak pemanasan global dari efek gas rumah kaca. Nilai pajak yang diberikan untuk bahan bakar solar diesel adalah USD 0,032/ liter. Dengan menerapkan model sistem tertutup pada Pabrik Kelapa Sawit di Indonesia dapat menghemat Rp 15 353 929 728,-/ tahun.
Gas CH4 mempunyai potensi 21 kali lebih besar dibandingkan dengan gas CO2 untuk pemanasan global. Gas metana yang dihasilkan oleh POME adalah 9 kg/ton TBS (Damen dan Faaij 2006). Untuk pabrik kelapa sawit dengan kapasitas 45 ton TBS/ jam akan menghasilkan 405 kg dan kapasitas produksi di Indonesia 34.280 ton TBS/jam (Kementan, 2013) akan menghasilkan 308520 kg CO2e/jam,
2665612800 kg CO2e/ tahun. Nilai pajak yang diberikan untuk emisi gas metana adalah Rp 85 299 609,-/ tahun.
Penerapan produksi bersih pada Pabrik Kelapa Sawit tidak hanya mengurangi biaya produksi dari pembelian minyak diesel, tetapi juga mengurangi emisi karbon dari minyak tersebut dan pengurangan emisi dari yang digunakan kembali sebagai sumber energi. Untuk pembakaran biomassa tidak menambah stok karbon pada atmosfer (Holtsmark 2012).
Proses Produksi Pabrik Kelapa
Sawit Generator Diesel Listrik
Solar CO2 POME Limbah Cair Metana Polutan Tandan Kosong Serat Cangkang Limbah Padat Co-Generation
Gambar 43 Penerapan produksi bersih pabrik kelapa sawit Perancangan Agro Industri Mandiri Energi
Tahap pertama yang dilakukan adalah menganalisis komposisi dari bahan baku agro industri, hal ini dilakukan untuk mengetahui bahan yang mengandung energi (Greenfield dan Southgate 2003). Senyawa untuk sumber energi adalah serat, karbohidrat, minyak, lemak, alkohol, sedangkan senyawa yang sedikit mengandung energi adalah protein, gelatin dan asam organik (Merrill dan Watt 1973). Tahapan berikutnya adalah melakukan analisis neraca massa untuk menghitung output produk dan hasil samping. Perhitungan kebutuhan energi pada proses produksi dilakukan dan dibandingkan dengan hasil konversi pengolahan hasil samping menjadi energi, bila hasil samping sudah mencukupi bila tidak mencukupi maka energi ditambahkan dari produk yang mengadung energi.
Serat Minyak, Lemak Karbohidrat, gula, pati
Alkohol Analisis Komposisi Protein Gelatin Asam organik Analisis Neraca Massa Hitung konversi energi Hasil Samping Produk Kebutuhan proses produksi Mandiri Energi? Selesai Mulai Mempunyai potensi energi? YA TIDAK Dapat dikonversi menjadi energi? YA TIDAK YA TIDAK Keterangan: Garis gores dilaksanakan bila konversi hasil samping tidak mencukupi kebutuhan energi untuk proses produksi
Model Umum Sistem Tertutup Agro Industri
Berdasarkan model yang telah dibuat maka model ini dapat diterapkan untuk biomassa dengan bahan baku yang mengandung serat, karbohidrat, minyak. Beberapa komoditas yang dapat digunakan adalah padi, kentang, singkong, jagung (Pimentel 2009) kacang kedelai, bunga matahari, kelapa, jarak pagar, kemiri, tebu, karet.
Serat Minyak, Lemak Karbohidrat, gula, pati Alkohol Input Bahan Baku Proses Produksi Diolah menjadi energi Hasil Samping Produk Energi Hitung kebutuhan proses produksi Cukup untuk proses? Selesai Mulai YA TIDAK Energi Surplus? Net Produsen Energi dan Produk
YA Produsen Produk TIDAK Produk habis diolah? Bukan Produsen Energi dan Produk
YA TIDAK