INTEGRASI KINERJA EFISIENSI ENERGI PADA
TEKNOLOGI PROSES PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PKS
DI PT. PERKEBUNAN NUSANTARA IV KEBUN PABATU
T U G A S S A R J A N A
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat-syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh
AMANDA KWAYYIS RANGKUTI 110403090
D E P A R T E M E N T E K N I K I N D U S T R I
F A K U L T A S T E K N I K
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis sampaikan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
segala kasih Karunia-Nya serta kemurahan-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Laporan Tugas Sarjana ini. Tugas Sarjana merupakan salah satu
syarat akademis yang harus dipenuhi oleh mahasiswa Teknik Industri untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik.
Penulis melaksanakan Tugas Sarjana di PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun
Pabatu yang bergerak dalam bidang produksi minyak kelapa sawit (CPO). Tugas
Sarjana ini berjudul “Integrasi Kinerja Efisiensi Energi pada Teknologi Proses Pengolahan Limbah Cair PKS di PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu”.
Penulis menyadari bahwa laporan Tugas Sarjana ini masih jauh dari
kesempurnaan. Oleh sebab itu, penulis menerima secara terbuka setiap kritik dan
saran yang bersifat membangun dari semua pihak untuk perbaikan tulisan ini.
Medan, Desember 2015
Penulis
DAFTAR ISI
BAB HALAMAN
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
SERTIFIKAT EVALUASI TUGAS SARJANA ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
UCAPAN TERIMA KASIH ... v
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
ABSTRAK ... xviii
I PENDAHULUAN ... I-1
1.1. Latar Belakang ... I-1
1.2. Rumusan Masalah ... I-8
1.3. Tujuan dan Manfaat... I-8
1.4. Batasan dan Asumsi Penelitian ... I-9
II GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN ... II-1
2.1. Sejarah Umum Perusahaan ... II-1
DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB HALAMAN
2.4. Daerah Pemasaran ... II-3
2.5. Struktur Organisasi Perusahaan... II-3
2.6. Pembagian Tugas dan Tanggung Jawab ... II-5
2.7. Proses Produksi ... II-13
2.7.1. Standar Mutu Bahan Baku/Produk ... II-13
2.7.2. Bahan-bahan yang Digunakan... II-14
2.7.2.1. Bahan Baku ... II-14
2.7.2.2. Bahan Penolong ... II-15
2.7.3. Uraian Proses ... II-16
2.8. Waste Treatment... II-25
III LANDASAN TEORI ... III-1
3.1. Kelapa Sawit... III-1
3.2. Jenis dan Potensi Limbah kelapa Sawit ... III-2
3.2.1. Karakteristik Limbah Cair kelapa Sawit ... III-3
3.2.2. Pengenalan Limbah Cair Hasil Pengolahan Minyak
Kelapa Sawit ... III-5
3.2.3. teknologi Pengelolaan POME ... III-5
3.2.4. Pengolahan Limbah Cair Sebagai Sumber Energi ... III-6
3.3 Efisiensi Energi ... III-7
DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB HALAMAN
3.3.2. Pengukuran Efisiensi ... III-11
3.4 Pengukuran Kinerja ... III-13
3.4.1. Definisi ... III-13
3.4.2. Ukuran Kinerja ... III-15
3.4.3. Teknik Pengukuran Kinerja ... III-17
3.5. Key Performance Indicator ... III-19
3.5.1. pemilihan Ukuran-ukuran Kinerja ... III-20
IV METODOLOGI PENELITIAN ... IV-1
4.1. Tempat dan Waktu Penelitian ... IV-1
4.2. Jenis Penelitian ... IV-1
4.3. Objek Penelitian ... IV-1
4.4. Variabel Penelitian ... IV-2
4.5. Kerangka Konseptual Penelitian ... IV-3
4.6. Metode Pengumpulan Data dan Sumber Data ... IV-5
4.7. Instrumen Penelitian ... IV-6
4.8. Rancangan Penelitian ... IV-6
4.9. Pengolahan Data ... IV-9
V PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA ... V-1
DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB HALAMAN
5.1.1 Proses Produksi dan Aspek Lingkungan ... V-1
5.1.1.1. Proses Produksi ... V-1
5.1.1.2. Pengolahan Limbah Cair ... V-5
5.1.1.3. Konsumsi Sumber Daya Alam ... V-9
5.1.2 Analisis Aliran Material dan Energi ... V-11
5.1.2.1. Material Balance ... V-12
5.1.2.2. Energy Balance... V-18
5.1.2.3. Dampak Lingkungan ... V-21
5.1.3. Pengukuran Kinerja Teknologi Pengolahan Limbah
Cair ... V-22
5.2. Pengolahan Data ... V-34
5.2.1 Efisiensi Energi ... V-34
5.2.2 Perhitungan Efisiensi Tiap Kolam pada Teknologi
Pengolahan Limbah Cair dengan Sistem Kolam ... V-35
5.2.3 Pengukuran Kinerja Teknologi Pengolahan Limbah
Cair ... V-37
VI ANALISIS PEMECAHAN MASALAH ... VI-1
6.1 Analisis Konisi Proses Produksi Saat Ini ... VI-1
6.2 Analisis Aliran Material dan Energi ... VI-1
DAFTAR ISI (LANJUTAN)
BAB HALAMAN
6.4. Analisis Efisiensi Pengolahan Limbah Cair Menggunakan
Sistem Kolam ... VI-4
6.5 Analisis Hasil Pengukuran Kinerja Teknologi Pengolahan
Limbah Cair ... VI-7
6.6 Identifikasi untuk Mengurangi Kemungkinan Pencemaran ... VI-10
VII KESIMPULAN DAN SARAN ... VII-1
7.1 Kesimpulan ... VII-1
7.2 Saran ... VII-2
DAFTAR TABEL
TABEL HALAMAN 1.1. Luas Areal Kelapa Sawit Indonesia ... I-2
1.2. Sebaran Kelapa Sawit menurut Provinsi di Indonesia ... I-3
1.3. Jumlah Industri Pengolahan Kelapa Sawit di Sumatera ... I-4
1.4. Jenis Limbah Cair PTPN IV Kebun Pabatu... I-5
2.1. Spesifikasi Fraksi TBS... II-14
2.2. Parameter Penanganan Limbah ... II-25
3.1. Jenis, Potensi dan Pemanfaatan Limbah Pabrik Kelapa Sawit ... III-3
3.2. Komposisi Jumlah Air Limbah dari 1 Ton CPO ... III-3
3.3. Kualitas Limbah Cair (inlet) Pabrik Kelapa Sawit PKS ... III-4
5.1. Parameter Penanganan Limbah ... V-5
5.2. Energy Balance Proses Pengolahan pada PKS Pabatu ... V-19
5.3. Kriteria Karakteristik Limbah Cair PKS ... V-29
5.4. Kriteria Penilaian Kinerja Teknologi Sistem Kolam (outlet I) ... V-30
5.5. Kriteria Penilaian Kinerja Teknologi Sistem Kolam (outlet II) ... V-30
5.6. Kriteria parameter Mutu Buangan Sistem Kolam ... V-31
5.7. Kriteria Faktor Ekonomi Teknologi Pengolahan Limbah (Rp000) . V-32
5.8. Kriteria Faktor Sosial ... V-33
5.9. Kriteria Faktor Lingkungan ... V-34
5.10. Penilaian Kriteria Karakteristik Limbah Cair PKS... V-37
5.11. Penilaian Kriteria Penilaian Kinerja Teknologi Sistem Kolam
DAFTAR TABEL (LANJUTAN)
TABEL HALAMAN 5.12. Penilaian Kriteria Penilaian Kinerja Teknologi Sistem Kolam
(outlet II) ... V-38
5.13. Penilaian Kriteria parameter Mutu Buangan Sistem Kolam ... V-39
5.14. Hasil Penilaian Kriteria Faktor Ekonomi Pengolahan Limabah ... V-39
5.15. Kajian Faktor Sosial... V-40
5.16. Hasil Penilaian Kriteria Faktor Lingkungan ... V-41
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR HALAMAN
1.1 Produksi Minyak Sawit Global 2012/2013 ... II-2
1.2 Limbah Cair yang Siap dibuang ke Sungai Padang ... II-7
2.1. Struktur Organisasi PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun
Pabatu ... II-29
2.2 Tandan Buah Segar... II-15
2.3 Jembatan Timbang TBS ... II-17
2.4 Stasiun Penumpukan dan Pemindahan Buah ... II-17
2.5 Stasiun Perebusan ... II-18
2.6 Stasiun Penebah ... II-19
2.7 Stasiun Pengempaan ... II-20
2.8 Stasiun Pemurnian Minyak... II-21
2.9 Oil Purifier ... II-23
2.10 Blok Diagram Proses Pengolahan Kelapa Sawit ... II-24
3.1 Jenis Limbah Berdasarkan Tahap Proses Pabrik Kelapa
Sawit ... III-2
4.1 Kerangka Konseptual Penelitian ... IV-3
4.2 Blok Diagram Prosedur Penelitian ... IV-8
4.3 Blok Diagram Pengolahan Data ... IV-10
5.1 Diagram Alir pengolahan TBS PKS Kebun Pabatu ... V-2
5.2 Teknologi Penanganan Limbah Cair Sistem Kolam ... V-7
DAFTAR GAMBAR (LANJUTAN)
GAMBAR HALAMAN
5.4. Aliran Bahan pada Proses Thresher ... V-13
5.5. Aliran Bahan pada Proses Pengempaan ... V-14
5.6. Aliran Bahan pada Bak RO ... V-15
5.7. Aliran Bahan pada CST ... V-15
5.8. Aliran Bahan pada Proses Oil purifier dan Vacuum Drier ... V-16
5.9. Material Balance Pengolahan TBS PKS Kabun Pabatu ... V-17
5.10. Neraca Air Pengolahan TBS PKS Kebun Pabatu... V-18
5.11. Diagram Alir Energi Pengolahan TBS PKS Kebun Pabatu ... V-19
5.12. Energy Balance Proses Produksi Pabrik Kelapa Sawit ... V-20
5.13. Energy Balance Proses Produksi Pabrik Kelapa Sawit ... V-21
5.14. Struktur Penilaian Penanganan Limbah Cair PKS ... V-25
5.15. Arsitektur Model Penanganan Limbah Pabrik Kelapa Sawit . V-27
5.16. Rancangan Faktor Ekonomi, Sosial dan Lingkungan ... V-28
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN HALAMAN
1 Kuisioner Tertutup Penentuan Kriteria dan Variabel ... L-1
2 Kuisioner Tertutup Variabel Faktor Sosial... L-2
3 Form Tugas Akhir ... L-3
4 Surat Penjajakan ... L-4
5 Surat Balasan Pabrik... L-5
6 Surat Keputusan Tentang Tugas Sarjana Mahasiswa ... L-6
ABSTRAK
Pabrik kelapa sawit di Indonesia mengalami pertumbuhan yang tinggi selama 10 tahun terakhir. Semakin banyak pabrik kelapa sawit maka semakin banyak pula limbah kelapa sawit yang dihasilkan terutama limbah cair. Limbah cair merupakan hasil pengolahan minyak kelapa sawit yang paling banyak dalam suatu proses produksi yaitu sekitar 50% dari tiap ton TBS. Pengelolaan limbah cair di Pabrik Kelapa Sawit Kebun Pabatu milik PT. Perkebunan Nusantara IV belum optimal karena teknologi pengolahan limbah cair yang digunakan yaitu sistem kolam kurang baik dalam mengolah limbah cair sebelum dibuang ke sungai atau lingkungan masyarakat. Oleh karena itu perlu adanya suatu penilaian terhadapa teknologi pengolahan limbah cair yang ada saat ini untuk meningkatkan serta melakukan pemeliharaan terhadap kinerja efisiensi energi teknologi pengolahan limbah cair. Metode yang akan diadaptasi pada penelitian ini adalah integrasi dari perhitungan efisiensi energi pada teknologi pengolahan kelapa sawit, perhitungan efisiensi teknologi sistem kolam dan dilakukan penilaian kinerja terhadap teknologi pengolahan limbah cair yaitu teknologi sistem kolam. Dengan mengukur efisiensi energi yang digunakan pada proses produksi, didapati bahwa efisiensi energi pada proses produksi tergolong rendah yaitu 62,3% dan untuk penilaian kinerja, teknologi pengolahan limbah cair menggunakan sistem kolam menghasilkan kesimpulan kinerja “buruk” yaitu dengan deviasi 60,08%. Oleh karena itu diterapkanlah solusi untuk mengurangi kemungkinan pencemaran dengan menggunakan teknologi pengolahan limbah terpadu dengan memanfaatkan semua teknologi yang ada untuk pengolahan limbah. Teknologi pengolahan limbah yang baik yaitu Zero Waste Concept. Hal ini sangat potensial apabila diterapkan karena akan menghasilkan nilai tambah serta bermanfaat bagi masyarakat yang akan meminimisasi hasil buangan limbah cair ke lingkungan masyarakat.
Kata Kunci : Efisiensi Energi, Kinerja, Limbah Cair, Teknologi Pengolahan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Sub sektor perkebunan merupakan salah satu sub sektor dari sektor
pertanian yang dapat meningkatkan devisa negara dan menyerap tenaga kerja.
Pemerintah mengutamakan pada subsektor perkebunan, karena memiliki daya
tarik yang tinggi untuk diekspor ke negara maju (Soediono, 1989). Komoditas
yang termasuk komoditas sub sektor perkebunan meliputi kelapa sawit, kelapa,
karet, kopi dan teh.
Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas sub sektor perkebunan yang
merupakan komoditas ekspor yang dpata meningkatkan devisa negara. Komoditas
kelapa sawit yang dilihat dari volume ekspor, nilai ekspor, luas areal dan produksi
lima komoditas perkebunan menjadi yang tertinggi disbanding komoditas lain
(BPS, 2009). Untuk dunia, Indonesia menempati posisi pertama dalam melakukan
ekspor kelapa sawit.
Tanaman kelapa sawit saat ini tersebar di hampir seluruh provinsi di
Indonesia. Provinsi Riau pada tahun 2014 dengan luas areal 2,30 juta Ha
merupakan provinsi yang mempunyai perkebunan kelapa sawit terluas disusul
berturut-turut Provinsi Sumatera Utara seluas 1,39 juta Ha, Prov. Kalimantan
Tengah seluas 1,16 juta Ha dan Prov. Sumatera Selatan dengan luas 1,11 juta Ha
Dalam proses pengolahan tandan buah segar (TBS) menjadi minyak
kelapa sawit akan dihasilkan sisa produksi berupa limbah padat dan cair
(Sastrosaryono, 2003). Pada proses produksi minyak kelapa sawit, banyak limbah
yang dihasilkan dari produksi sebanyak pabrik itu sendiri (Kiichiro Hayashi,
2007). Setiap ton tandan buah segar (TBS) yang diolah di pabrik akan
menghasilkan 220 kg tandan kosong sawit (TKS), 670 kg limbah cair, 120 kg
serat, 70 kg cangkang, dan 30 kg kernel (Naibaho, 1995).
Tidak dapat dipungkiri bahwa dampak dari perkembangan pesat produksi
minyak sawit mentah ini tentu adanya limbah produksi yaitu limbah cair kelapa
sawit (POME), tandan kosong sawit, cangkang, dan serat. Beberapa limbah
seperti cangkang dan serat sudah dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Namun
limbah cair kelapa sawit dan tandan kosong sawit tidak dapat ditangani secara
optimal. Meski tidak beracun, limbah cair tersebut dapat menyebabkan
pencemaran lingkungan karena dibuang di kolam terbuka dan melepaskan
sejumlah besar gas metana dan gas berbahaya lainnya yang menyebabkan emisi
gas rumah kaca.
Limbah cair sendiri berasal dari hasil proses produksi pada kegiatan
perebusan, klarifikasi dan dari proses pengolahan inti. Pada proses perebusan,
limbah cair yang dihasilkan lebih kurang sebesar 36%, saat dalam proses
klarifikasi akan mengeluarkan limbah cair lebih kurang 60% dan dari proses
pengolahan inti mengeluarkan limbah cair sekitar 4% (Ansori, 2014). Oleh karena
itu, dapat dihitung bahwa tiap harinya, suatu pabrik pengolahan minyak kelapa
proses pengolahan POME, tetap menghasilkan kandungan bahan organic yang
signifikan dan tetap membutuhkan oksigen yang dikenal sebagai biochemical
oxygen demand (BOD) yang biasanya diukur dalam mg/l dan secara luas
ddigunakan sebagai indikasi dari kualitas organik POME (Madaki, 2013).
PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu saat ini memang sudah
memiliki pengolahan limbah dengan menggunakan beberapa kolam untuk
menetralisir parameter limbah yang masih terkandung dalam cairan limbah
sebelum dibuang ke perairan umum (sungai). POME bukan hanya limbah yang
dihasilkan selama proses oleh TBS, tetapi limbah yang paling mahal dan sulit
untuk dikelola oleh operator pabrik. Hal ini karena POME adalah limbah dengan
volume yang besar dalam ukuran ton yang dihasilkan dalam satu waktu (Madaki,
2013). Pabrik dituntut untuk harus memiliki penanganan limbah cair yang baik
terhadap lingkungan, yang murah dan memberikan nilai tambah terhadap
masyarakat ataupun pabrik.
Berdasarkan hasil audit energi yang dilakukan di PKS milik PT.
Perkebunan Nusantara IV, menunjukkan bahwa nilai konsumsi energi untuk
pengolahan CPO lebih kecil dibandingkan dengan PTPN VII dan PTPN VIII yaitu
13,4106 MJ untuk memproduksi tiap kg CPO pada kapasitas pengolahan 30 ton
TBS/jam (Kristen Natashia,2013). Beberapa tahun belakangan ini, limbah cair
yang dihasilkan oleh pabrik PKS Kebun Pabatu sempat beberapa kali mencemari
sungai Padang yang terdapat di Kabupaten Serdang Berdagai. Seperti yang
terdapat pada beberapa artikel surat kabar online seperti Medan Bisnis dan Sinar
sawit milik PKS Kebun Pabatu. Bahkan berdasarkan pH air yang diukur
menunjukkan nilai 9,45 untuk air sungai Padang yang berada didekat pembuangan
limbah PKS Kebun Pabatu sedangkan untuk wilayah Tebing Tinggi nilai pH nya
sekitar 8,4. Nilai ini menunjukkan adanya limbah cair pabrik yang mencemari
lingkungan sekitar pabrik terutama sungai yang menjadi akhir pembuangan
limbah cair tersebut.
Berdasarkan fenomena yang beberapa kali terjadi akibat limbah cair di
lingkungan pabrik PKS Kebun Pabatu, maka peneliti ingin mengetahui seberapa
baik kinerja dan efisiensi energi yang dimiliki pabrik dalam hal pengolahan
limbah cair. Salah satunya dengan melakukan penilaian terhadap teknologi
pengolahan limbah cair dengan cara mengetahui dan mengamati proses produksi
yang ada saat ini, material dan energy balance, dampak lingkungan yang terjadi,
konsumsi sumber daya, efisiensi energi serta melakukan penilaian terhadap
kinerja pengolahan limbah cair yang ada. Kinerja yang diukur berupa
kriteria-kriteria penggunaan teknologi pengolahan limbah yang ada saat ini. Pendekatan
ini dilakukan untuk mendapatkan informasi yang sesuai mengenai teknologi
pengolahan limbah yang ada di pabrik saat ini yang diharapkan telah baik.
Dengan hasil ini juga diharapkan pabrik dapat mengoptimalkan teknologi
pengolahan limbah dan mampu memelihara kinerja efisiensi energi pada proses
pengolahan kelapa sawit dengan menggunakan hasil limbah cair sebagai nilai
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan penjelasan pada latar belakang, maka dapat diketahui
masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah seberapa baik teknologi
pengolahan limbah cair di Pabrik PKS Kebun Pabatu dalam mengolah limbah cair
yang dihasilkan. Oleh karena itu perlu adanya pengukuran kinerja dan efisiensi
energi teknologi pengolahan limbah cair saat ini untuk mendapatkan informasi
serta penilaian mengenai teknologi pengolahan limbah cair tersebut agar dampak
buruk terhadap lingkungan dapat berkurang.
1.3. Tujuan dan Manfaat
Tujuan umum penelitian ini adalah mendapatkan informasi dan penilaian
terhadap seberapa baik teknologi pengolahan limbah cair yang ada dengan cara
mengintegrasikan hasil penilaian kinerja dan efisiensi energi pada teknologi
proses pengolahan limbah.
Tujuan khusus penelitian ini terdiri dari beberapa tujuan yaitu:
1. Menghitung efisiensi energi pengolahan minyak kelapa sawit di Kebun
Pabatu.
2. Menentukan kriteria dan variabel yang sesuai pada penilaian kinerja teknologi
pengolahan limbah cair sistem kolam.
3. Melakukan penilaian terhadap kinerja teknologi pengolahan limbah cair
sistem kolam di Kebun Pabatu.
4. Menghitung efisiensi kolam dalam mengolah limbah cair menggunakan sistem
Manfaat dalam melakukan penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Manfaat bagi mahasiswa
Meningkatkan kemampuan mahasiswa dalam mengaplikasikan teori yang
diperoleh selama kuliah dan meningkatkan wawasan dalam menganalisis dan
memecahkan masalah sebelum memasuki dunia kerja khususnya dalam hal
manajemen industri dan integrasi kinerja.
2. Manfaat bagi perusahaan.
Sebagai masukan bagi perusahaan berupa rekomendasi perbaikan dengan
memberikan analisis terhadap integrasi kinerja efisiensi energi.
3. Bagi Departemen Teknik Industri USU
Untuk mempererat hubungan kerja sama antara perusahaan dengan
Departemen Teknik Industri USU.
1.4. Batasan dan Asumsi Penelitian
Dalam melakukan penelitian, dilakukan beberapa pembatasan masalah
seperti:
1. Limbah yang diteliti ialah limbah cair hasil proses pengolahan CPO
2. Pendekatan penilaian dilakukan dengan menghitung efisiensi energi
pengolahan minyak kelapa sawit, menilai kinerja teknologi pengolahan limbah
cair sistem kolam serta menghitung efisiensi kolam teknologi pengolahan
limbah cair sistem kolam
3. Pengukuran kinerja menggunakan analisis penyimpangan variasi (%deviasi)
1. Proses dan aktivitas produksi tidak berubah selama penelitian berlangsung
2. Tidak ada penambahan mesin dan peralatan yang baru
3. Tidak terjadi rekonstruksi struktur organisasi perusahaan selama penelitian
BAB II
GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN
2.1. Sejarah Umum Perusahaan
PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu berasal dari Hak Konsensi
Pabatu Gunung Hataran dan Dolok Merawan milik Handless Vereninging
Amsterdam yang diambil alih dan dinasionalisasikan oleh pemerintah Indonesia
dari BOCM pada tahun 1957 dengan luas areal keseluruhan saat itu 6.173,53
hektar. Pada awalnya sampai dengan tahun 1938, Kebun Pabatu adalah
perkebunan tembakau yang dikonversi oleh BOCM menjadi perkebunan kelapa
sawit.
Berdasarkan Konstatering No.: 110/-PPT/B, Menteri Dalam Negeri Cq.
Direktorat Jenderal Agraria melalui Surat Keputusan No.: 19/HGU/DA/-1976
tanggal 26 Juni 1976, memberikan Hak Guna Usaha kepada PNP-VI Kebun
Pabatu atas areal seluas 5.770,07 hektar yang didasari atas pemeriksaan yang
dilakukan oleh Panitia B yang menetapkan bahwa areal tersebut bebas dari
pendudukan rakyat. Selisih kurang atas luasan areal HGU seluas 403,50 ha yakni
dari 6.173,53 ha menjadi 5.770,07 ha adalah setelah memperoleh izin pelepasan
Asset dari Menteri yang berwenang diperuntukkan guna rencana umum tata ruang
wilayah pemerintahan Kabupaten untuk kepentingan Masyarakat, seperti Sekolah
(SD, SLTP Negeri), PT. KAI, Puskesmas, Areal Pemerintahan Kota T.Tinggi dan
Namun dari perkembangan dan perubahan yang ada hingga saat ini,
berdasarkan Keputusan Kepala BPN RI dengan Surat No.: 40/HGU/BPN RI/2005
tgl. 19 April 2005, Keputusan Kepala BPN RI dengan Surat No.: 20-HGU-BPN
RI-2005 tgl. 29 Mei 2007, memberikan Hak Guna Usaha kepada PTPN-IV Unit
Kebun Pabatu atas areal seluas 5.754,04. Selisih kurang atas luasan areal HGU
seluas 16,03 ha yakni dari 5.770,07 ha menjadi 5.754,04 ha adalah setelah
memperoleh izin pelepasan Asset dari Menteri yang berwenang diperuntukkan
guna kepentingan Masyarakat (fasilitas umum dan akses jalan di Kampung Gaya
Baru Desa Naga Kasiangan Kec. T.Tinggi).
2.2. Ruang Lingkup Bidang Usaha
PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu, Tebing Tinggi adalah
perusahaan yang bergerak dalam bidang pengolahan kelapa sawit yang
menghasilkan Crude Palm Oil (CPO) dan Palm Kernel Oil (PKO). Kemudian
CPO dan PKO tersebut akan dijual kepada perusahaan yang membutuhkan
bahan-bahan tersebut yang akan diolah lebih lanjut seperti PT. Musim Mas, PT. SAN –
Belawan dan PT. PASIFIC PALMINDO.
2.3. Lokasi Perusahaan
PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu terletak di Jl. Medan-Tebing
Tinggi, Tebing Tinggi, Sumatera Utara yang berjarak 7 km dari Kota Tebing
2.4. Daerah Pemasaran
Pabrik pengolahan CPO PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu
dalam memasarkan produknya tidak menangani secara langsung khususnya
mencari pelanggan atau konsumen. PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu
mempunyai instansi khusus bagian pemasaran baik untuk kebutuhan dalam negeri
(lokal) maupun ekspor.
Pelaksanaan rencana penjualan atau pemasaran produk CPO PT.
Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu dan produk lainnya berdasarkan rencana
kerja dan anggaran perusahaan. Pengiriman produk dilakukan oleh pihak PT.
Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu dengan memakai jasa Perumka, dan
pihak ketiga dengan menggunakan mobil tangki.
2.5. Struktur Organisasi Perusahaan
Sturktur organisasi merupakan susunan yang terdiri dari fungsi-fungsi dan
hubungan-hubungan yang menyatakan keseluruhan kegiatan untuk mencapai
suatu sasaran. Secara fisik struktur organisasi dapat dinyatakan dalam bentuk
gambaran (bagan) yang memperlihatkan hubungan unit-unit organisasi dan
garis-garis wewenang yang ada.
Struktur organisasi pada PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu
berbentuk fungsional. Hubungan fungsional karena pembagian tugas yang
dilakukan berdasarkan fungsi yang membentuk hubungan fungsional. Setiap
BAB III
LANDASAN TEORI
3.1. Kelapa Sawit
Kelapa sawit merupakan tumbuhan tropis yang tergolong dalam famili
Palmae dan berasal dari Afrika Barat. Akan Tetapi, kelapa sawit dapat tumbuh di
luar daerah asalnya, termasuk di Indonesia. Hingga kini tanaman ini telah
diusahakan dalam bentuk perkebunan dan pabrik pengolahan kelapa sawit1.
Tanaman kelapa sawit (Elaeis guineensis) termasuk dalam kelas tanaman keras
dengan produk primer buah dari tanaman ini adalah minyak nabati dan sumber
vitamin A2. Kelapa sawit merupakan tanaman monokotil, yaitu batangnya tidak
mempunyai kambium dan umumnya tidak bercabang. Batang kelapa sawit
berbentuk silinder dengan diameter 20 - 75 cm. Tinggi maksimum yang ditanam
di perkebunan antara 15 – 18 m, sedangkan yang di alam mencapai 30 m.
Tanaman kelapa sawit rata-rata menghasilkan buah 20 – 22 tandan/tahun3.
Buah kelapa sawit terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian pertama
merupakan perikaprium yang terdiri dari epikaprium dan mesokaprium,
sedangkan yang kedua merupakan biji, yang terdiri dari endokaprium, endosperm,
dan lembaga atau embrio. Epikaprium adalah kulit buah yang keras dan licin,
sedangkan mesokaprium yaitu daging buah yang berserabut dan mengandung
1
Fauzi, Yan dan Y.E. Widyastuti. Kelapa Sawit : Budi Daya, Pemanfaatan Hasil dan Limbah, Analisis Usaha dan Pemasaran. Jakarta: Kampus Dinoyo (Seri
minyak dengan rendemen paling tinggi. Endokaprium merupakan tempurung
berwarna hitam dan keras. Endosperm atau disebut juga kernel merupakan
penghasil inti sawit, sedangkan lembaga atau embrio merupakan bakal tanaman4. I
Industri minyak kelapa sawit memproduksi dua hasil utama dari tandan
buah segar (TBS) yaitu Minyak Kelapa Sawit (CPO) dan Minyak Kernel Kelapa
Sawit (CPKO). CPO berasal dari mesokprium dan CPKO berasal dari endosperm
(kernel). Produksi hasil utama ini menghasilkan limbah setengah jadi. Limbah ini
berasal dari 70-75% TBS dan limbah utama yaitu tandan kosong, cangkang, serat
dan limbah cair serta air kondensat hasil perebusan (Otti V.I, 2014).
Biomassa Minyak Kelapa Sawit dari 1 ha kelapa Sawit
Cangkang 5,5% TBS = 1,1 ton
Berat kering: 85% cangkang basah = 0,94 ton
Pembuangan Serat
13,5% dari TBS = 2,71 ton Berat kering: 60% serat = 1,63 ton
TBK
22% TBS = 4,42 ton
Berat kering: 35% TBK = 1,55 ton TBS
Berat kering: 5% limbah cair = 0,67 ton
Sumber: Yau Chwan Kun (2013).
Gambar 3.1. Biomassa Minyak Kelapa Sawit yang Dihasilkan dari 1 Ha
3.2. Jenis dan Potensi Limbah Kelapa Sawit5
Jenis limbah kelapa sawit pada generasi pertama adalah limbah padat yang
terdiri dari Tandan Kosong, pelepah, cangkang dan lain-lain. Sedangkan limbah
cair yang terjadi pada in house keeping. Pada Tabel 3.1 terlihat potensi limbah
yang dapat dimanfaatkan sehingga mempunyai nilai ekonomi yang tidak sedikit.
Salah satunya adalah potensi limbah dapat dimanfaatkan sebagai sumber unsur
hara yang mampu menggantikan pupuk sintetis (Ure, TSP dan lain-lain).
Sterilisasi
· Inaktifasi enzim Lipase & oksidase
· Memisahkan buah dari tandan
Sumber: Thomas Mailinton (2007).
Gambar 3.2. Jenis Limbah Berdasarkan Tahap Proses Pabrik Kelapa Sawit
5 Pusat Penelitian Kelapa Sawit. Pedoman Pengelolaan Limbah Industri Kelapa Sawit. Ditjen
Tabel 3.1. Jenis, Potensi dan Pemanfaatan Limbah Pabrik Kelapa Sawit
Jenis Potensi per ton TBS (%)
Manfaat
Tandan kosong
23 Pupuk kompos, pulp kertas, papan partikel, energi
Wet Decanter Solid 4 Pupuk, kompos, makanan ternak
Cangkang 6,5 Arang, karbon aktif, papan partikel
Serabut (fiber) 13 Energi, pulp kertas, papan, partikel
Limbah cair 50 Pupuk, air irigasi
Air kondensat Air umpan broiler
Sumber: Tim PT. SP (2000)
3.2.1. Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit
Hampir seluruh air buangan PKS mengandung bahan organik yang dapat
mengalami degradasi. Oleh karenanya dalam pengelolaan limbah perlu diketa- hui
karakteristik limbah tersebut, antara lain yaitu :
1. Dari Balance sheet ekstraksi minyak kelapa sawit diketahui bahwa jumlah air
limbah yang dihasilkan dari 1 ton CPO yang diproduksi adalah 2,50 ton yang
terlihat pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2. Komposisi jumlah air limbah dari 1 ton CPO
No. URAIAN KAPASITAS
1. Air 2,35 ton
2. NOS (Non Oil Solid) 0,13 ton
3. Minyak 0,02 ton
Jumlah 2,50 ton
Efisiensi pabrik kelapa sawit dapat ditingkatkan dengan pemakaian Decanter
yang hanya menghasilkan limbah cair sekitar 0,3-0,4 ton untuk setiap 1 ton
TBS yang diolah, sehingga limbah cair yang dihasilkan dapat ditekan hanya
24 ton/jam atau 1,667 m3 per 1 ton CPO yang dihasilkan. Limbah cair yang
akan dihasilkan dari seluruh proses produksi minyak kelapa sawit
diperkirakan maksimal ± 60% dari seluruh tandan buah segar yang di- olah.
2. Berdasarkan hasil penelitian terhadap beberapa PKS milik PTP (dianggap
mewakili PKS pada umumnya) oleh Bank Dunia (2006) diketahui bahwa
kualitas limbah cair (inlet) yang dihasilkan berpotensi mencemari badan air
penerima limbah adalah seperti yang disajikan pada Tabel 3.3. berikut.
Tabel 3.3. Kualitas Limbah Cair (inlet) Pabrik Kelapa Sawit PKS
No. PARAMETER
LINGKUNGAN
SAT. LIMBAH CAIR BAKU MUTU
MENLH
KISARAN RATA-RATA
1. BOD mg/l 8.200 – 35.000 21.280 250
2. COD mg/l 15.103 - 65.100 34.720 500
3. TSS mg/l 1.330 - 50.700 31.170 300
4. Nitrogen Total mg/l 12 - 126 41 20
5. Minyak dan Lemak mg/l 190 - 14.720 3.075 30
6. PH - 3,3 - 4,6 4.0 6 - 9
Sumber: Dirjen Pertanian (2006)
3.2.2. Pengenalan Limbah Cair Hasil Pengolahan Minyak Kelapa Sawit
Limbah yang menjadi perhatian di PKS adalah limbah cair atau yang lebih
dikenal dengan POME (palm oil mill effluent). POME ialah air buangan yang
hidrosiklon, dan sludge separator. Setiap ton TBS yang diolah akan terbentuk
sekitar 0,6 hingga 1 m3 POME. POME kaya akan karbon organik dengan nilai
COD lebih 40 g/L dan kandungan nitrogen sekitar 0,2 dan 0,5 g/L sebagai
nitrogen ammonia dan total nitrogen. Sumber POME berasal dari unit pengolahan
yang berbeda, terdiri dari:
1. 60% dari total POME berasal dari stasiun klarifikasi
2. 36% dari total POME berasal dari stasiun rebusan
3. 4 % dari total POME berasal stasiun inti.
3.2.3. Teknologi Pengolahan POME
Secara konvensional pengolahan limbah cair pabrik kelapa sawit
dilakukan dengan sistem kolam yang terdiri dari kolam anaerobik dan aerobik
dengan total waktu retensi sekitar 90-120 hari (Wulfert et al., 2000). Keuntungan
dari cara ini antara lain adalah:
1. Sederhana
2. Biaya investasi untuk peralatan rendah
3. Kebutuhan energi rendah
Teknologi sistem kolam merupakan penanganan limbah cair pabrik kelapa
sawit (LCPKS) yang dianggap paling mudah dan murah bagi pabrik kelapa sawit
karena limbah diolah dengan menggunakan prinsip instalasi penanganan air
Recovery Tank Kolam Aerobik Kolam akhir
Sungai Deoiling Tank
Kolam pendinginan
Penetralan
Kolam Fakultatif
Kolam Anaerobik kedua
Kolam anaerobik pertama
Seedling Pond
S
umber: PPKS (2000)
Gambar 3.3. Teknologi Penanganan Limbah Cair Sistem Kolam
Akan tetapi bila ditelaah lebih lanjut, sistem kolam mempunyai beberapa
kerugian antara lain :
1. Kebutuhan areal untuk kolam cukup luas, yaitu sekitar 5 ha untuk pabrik
kelapa sawit (PKS) dengan kapasitas 30 ton TBS/jam.
2. Perlu biaya pemeliharaan untuk pembuangan dan penanganan lumpur dari
kolam. Untuk PKS yang menggunakan separator 2 fase, praktis semua lumpur
(sludge) yang berasal dari buah mengalir ke kolam. Padatan tersuspensi dari
lumpur ini tidak akan/sedikit didegradasi sehingga konsentrasinya akan
semakin meningkat dan akan mengendap di dasar kolam akan semakin
menurun sehingga waktu retensi limbah akan turun dan kapasitas
3. Hilangnya nutrisi. Semua nutrisi yang berasal dari limbah (N, P, K, Mg, Ca)
akan hilang pada waktu limbah dibuang ke sungai.
4. Emisi gas metana ke udara bebas. Hampir semua bahan organik terlarut dan
sebagian bahan organik tersuspensi didegradasi secara anaerobik menjadi gas
metana dan karbondioksida. Emisi gas metana ke udara bebas dapat
menyebabkan efek rumah kaca yang besarnya 20 kali lipat lebih tinggi
dibandingkan dengan karbon dioksida. Jumlah gas metan yang diproduksi
kolam limbah anaerobik sekitar 10 m3 setiap ton TBS diolah.
Dengan memperhatikan kerugian pada penggunaan sistem kolam, maka
perlu dikembangkan konsep alternatif pengolahan POME secara terpadu yaitu
Zero Waste Concept.
Pada tahap pertama, lumpur/padatan tersupsensi dipisahkan dengan dekanter
atau dissolved air floatation dengan tujuan :
1. Mengurangi kandungan COD, BOD, nitrogen dan pasir
2. Mengurangi masalah pada proses pengolahan berikutnya seperti foaming,
sedimentasi dan penyumbatan pipa outlet reaktor karena adanya lumpur.
Setelah lumpur dipisahkan, limbah cair yang kandungan utamanya adalah
padatan terlarut di pompakan ke reaktor anaerobik, dimana akan terjadi :
1. Perombakan bahan organik menjadi biogas
2. Proses perombakan terjadi dalam waktu yang singkat dengan kinerja yang
tinggi
Apabila energi menjadi faktor yang penting, fraksi lumpur dapat diolah
secara anaerobik dalam reaktor anaerobik berpengaduk untuk produksi biogas.
Lumpur yang sudah diolah dapat digunakan sebagai pupuk bersama dengan
limbah cair untuk memanfaatkan nutrisinya. Lumpur juga dapat dikeringkan
dengan drum drier untuk dijadikan pakan ternak. Pemanfaatan lain dari lumpur
adalah untuk produksi kompos bersama-sama dengan tandan kosong sawit.
Lumpur dicampur dengan TKS yang telah dirajang dan dibiarkan beberapa
minggu sampai menjadi kompos. Dengan cara ini akan terjadi penguapan air pada
lumpur. Tumpukan kompos ini harus dibalik secara periodik agar proses
Serat, cangkang Limbah Cair Tandan kosong
Kompos
Air
Sumber: PPKS (2014)
Gambar 3.4. Zero Waste Concept
Limbah materi dari produksi kelapa sawit seperti itu diproduksi dalam jumlah
besar dengan sedikit utilisasi. Secara umum tandan buah segar mengandung 21%
kelapa sawit, 6-7% palm kernel, 14-15% serat, 6-7% cangkang dan 23 % kosong
adalah 45 juta ton pada 2009 ( Fao, 2013). Dunia memperkirakan produksi sawit
dari cangkangnya adalah 10 juta ton per tahun.
Saat ini, kelapa sawit menggunakan cangkang dengan batu bara sebagai
pembangkit listrik tenaga panas untuk menghasilkan listrik dan panas. Penguatan
tak beraspal dari permukaan jalan di kebun ini juga sangat umum untuk utilisasi
minyak sawit mentah ( Shell Mekhilef , et al., 2010). Hal kecil lain yang menarik
yaitu menggunakan minyak sawit dari utilisasi cangkang sebagai langkah nyata
untuk mengurangi berat. Hasil studi mengindikasikan bahwa beton dibuat dengan
campuran itu akan 19 % lebih ringan daripada campuran normal (Shafigh Reel, et
al., 2013).
3.2.4. Pengolahan Limbah Cair Sebagai Sumber Energi
Terdapat beberapa teknologi pengelolaan POME selain sistem kolam
terbuka. Adapun teknologi itu diantaranya adalah:
1. Pengelolaan aerob dengan menggunakan kolam aerobic (aerobic pond).
Teknologi ini digunakan untuk menghindari terbentuknya gas metan.
Teknologi ini jarang digunakan karena memerlukan tenaga yang besar untuk
menggerakkan aerator.
2. Teknologi pengeringan (drying process), teknologi ini tidak sesuai karena
memerlukan biaya dan energi yang besar untuk menguapkan air dalam
3. Aplikasi tanah (land application), sistem ini tidak disarankan karena
memerlukan biaya yang cukup besar. Selain itu teknologi ini masih
memerlukan kolam tanpa udara dan masih menghasilkan gas metan.
4. Penggunaan tandan kosong kelapa sawit menjadi kompos, POME digunakan
sebagai bahan penyiram pada proses pengomposan tandan kosong kelapa
sawit. Teknologi ini bagus untuk dilaksanakan. Teknologi ini memerlukan
sedikit investasi yang tinggi tetapi mendapat keuntungan dengan hasil
penjualan kompos.
5. Penggunaan POME untuk menghasilkan energi. Teknologi untuk
menghasilkan energi adalah dengan cara menangkap gas metana. Teknologi
penangkapan gas metana ada yang membangun tangki (biogas reactor) baru
yang berada diatas permukaan atau dengan menutup kolam limbah yang ada
dengan menggunakan penutup dengan bahan parasut tebal (coveredlagoon).
Selain menghasilkan gas Metana sebagai energi, saat ini POME juga dilaporkan
dapat menghasilkan gas Hidrogen sebagai energi. POME menghasilkan gas
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu yang
bergerak dibidang pengolahan kelapa sawit. Pabrik ini berlokasi di Jl.
Medan-Tebing Tinggi, Medan-Tebing Tinggi, Sumatera Utara. Waktu penelitian dilakukan pada
bulan Agustus hingga September 2015.
4.2. Jenis Penelitian
Jenis penelitian yang dilakukan di PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun
Pabatu tergolong penelitian deskriptif yaitu suatu jenis penelitian yang bertujuan
untuk memaparkan temuan-temuan praktis untuk keperluan pengambilan
keputusan. Penelitian deskriptif menggunakan data-data yang dikumpulkan
dengan teknik wawancara yang didukung oleh schedule questionaire ataupun
interview guide. Penelitian deskriptif ini bersifat studi kasus dengan tujuan untuk
mengumpulkan informasi secara langsung dari kondisi pengolahan minyak kelapa
sawit dan teknologi pengolahan limbah cair PKS di PT. Perkebunan Nusantara IV
Kebun Pabatu.
4.3. Objek Penelitian
Objek penelitian yaitu teknologi pengolahan limbah cair hasil produksi PKS
4.4. Kerangka Konseptual Penelitian
Untuk melakukan sebuah penelitian, maka diperlukan adanya sebuah
perancangan kerangka berpikir agar langkah-langkah penelitian lebih sistematis.
Penelitian ini diawali dengan menganalisa proses produksi yang saat ini ada pada
perusahaan dengan mempertimbangkan segala aspek mulai dari langkah proses
produksinya, pengolahan limbah yang dilakukan terutama limbah cair dan juga
konsumsi terhadap sumber daya alam. Setelah pengumpulan data mengenai
ketersediaan proses produksi tersebut, maka dianalisislah aliran material dan
aliran energy yang terkandung pada proses produksi dengan menghitung mass
balance dan energy balance serta mengevaluasi dampak lingkungan dari proses
produksi CPO tersebut. Setelah diketahui semua aspek mengenai energi maka
dilakukan pembuatan penilaian mengenai kinerja pada proses pengolahan limbah
cair kelapa sawit dalam hal menghasilkan limbah cair. Kemudian dilakukan
pengintegrasian dari hasil penilaian efisiensi energi yang secara aktual terlaksana
di pabrik tersebut dengan teori-teori yang telah dibuat oleh para pakar. Dengan
metode dan data yang ada peneliti membuat rancangan pemecahan masalah.
Teknologi Pengolahan
Gambar 4.1. Kerangka Konseptual Penelitian
4.5. Variabel Penelitian
Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Proses Produksi
Variabel proses produksi merupakan variabel independen. Variabel proses
produksi menyatakan bagaimana proses produksi pengolahan minyak kelapa
sawit yang ada saat ini di pabrik.
2. Konsumsi Sumber Daya Alam
Variabel konsumsi sumber daya alam merupakan variable independen.
Variabel konsumsi sumber daya alam menyatakan apa-apa saja sumber daya
yang digunakan dalam proses produksi.
3. Teknologi Pengolahan Limbah Cair PKS
Variabel teknologi pengolahan limbah cair PKS merupakan variabel
teknologi-teknologi yang diterapkan pada pengolahan limbah cair PKS di
pabrik ini.
4. Aliran Material dan Energi
Variabel aliran material dan energi merupakan variable independen. Variabel
aliran material dan energi menyatakan bagaimana aliran yang terjadi pada
material dalam bentuk material balance dan energy balance.
5. Dampak Lingkungan
Variabel dampak lingkungan merupakan variable independen. Variabel
dampak lingkungan menyatakan seberapa sering limbah cair mengakibatkan
dampak terhadap lingkungan selama ini.
6. Efisiensi Energi
Variabel efisiensi energi adalah variabel dependen. Variabel ini menyatakan
efisiensi energi pada proses pengolahan minyak kelapa sawit yang dalam hal
menghasilkan limbah dan efisiensi pengolahan limbah cair pabrik.
7. Kinerja Teknologi Pengolahan Limbah Cair
Merupakan variabel dependen. Variabel ini menyatakan seberapa baik kinerja
yang telah didapat berdasarkan kriteria-kriteria dalam teknologi proses
pengolahan limbah cair di pabrik ini.
8. Efisiensi Kolam Pengolahan Limbah Cair
Merupakan variabel dependen. Variabel ini menyatakan seberapa baik kolam
4.6. Metode Pengumpulan Data dan Sumber Data
Pada penelitian ini metode pengumpulan data yang dilakukan adalah sebagai
berikut:
1. Teknik observasi, yaitu melakukan pengamatan langsung pada objek penelitian
berupa penyebaran kuesioner tertutup dan melalui pengamatan secara langsung
terhadap objek yang akan diteliti yang akan dilakukan pada awal penelitian dan juga
dilakukan untuk penilaian kinerja dan efisiensi energi.
2. Teknik kepustakaan, yaitu mencatat dan mempelajari teori-teori yang berhubungan
dengan pemecahan masalah dari berbagai buku yang sesuai dengan permasalahan
yang diamati di PKS Kebun Pabatu.
Data yang dikumpulkan ada dua jenis yaitu:
a. Data primer yaitu data yang diperoleh langsung dari pabrik kelapa sawit PT.
Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu, baik secara pengamatan, peninjauan
ataupun pengukuran pada proses produksi dan proses penanganan limbah
pabrik kelapa sawit. Data primer ini yaitu data kinerja pengolahan limbah cair
untuk melakukan perbandingan nilai dalam penilaian kinerja teknologi
pengolahan limbah cair dan pengukuran dimensi kolam limbah.
b. Data sekunder berupa data yang diperoleh melalui badan-badan yang
melakukan pengumpulan data, pusat penelitian kelapa sawit (PPKS), studi
pustaka dan publikasi hasil penelitian. Data sekunder ini digunakan sebagai
4.7. Instrumen Penelitian
Variabel-variabel yang digunakan dalam penilaian kinerja teknologi
pengolahan limbah cair sistem kolam didasarkan pada penelitian terdahulu
mengenai parameter penilaian pada teknologi pengolahan limbah cair sistem
kolam dan diobservasi kembali menggunakan kuisioner. Observasi dilakukan
dengan memberikan kuesioner, kuesioner yang digunakan berdasarkan bentuknya
yakni kuesioner tertutup (kuesioner rating scale) untuk penentuan kriteria dan
variabel yang sesuai untuk penilaian kinerja teknologi pengolahan limbah cair
sistem kolam.
Kuesioner tertutup ini dibuat berdasarkan hasil penelitian sebelumnya,
dimana peneliti telah banyak mengetahui mengenai variabel penilaian kinerja
tetapi peneliti harus bertanya kembali kepada pakar mengenai kriteria dan variabel
tersebut apakah telah sesuai atau tidak. Penilaian pada kuesioner tertutup
menggunakan skala dikotomis yakni untuk mengelompokkan objek kedalam dua
kelompok yang tidak overlapping. (Sukaria Sinulingga, 2011).
4.8. Rancangan Penelitian
Penelitian dilaksanakan dengan mengikuti langkah-langkah sebagai berikut:
1. Tahap awal penelitian yaitu studi pendahuluan untuk mengidentifikasi dan
menganalisis langkah proses produksi yang saat ini dijalankan oleh
perusahaan, teknologi terapan untuk pengolahan limbah cair PKS di pabrik,
dan informasi pendukung yang diperlukan serta studi literatur tentang metode
2. Tahapan selanjutnya adalah mengidentifikasi nilai-nilai yang menjadi input
dan output pada perhitungan efisiensi energi.
3. Selanjutnya menetapkan tujuan yaitu untuk mendapatkan suatu integrasi
mengenai kinerja pada efisiensi energi untuk teknologi pengolahan limbah
antara implementasi aktual di pabrik dan solusi yang diberikan nantinya.
4. Tahapan selanjutnya adalah pengumpulan data yang diperoleh dari hasil
pengamatan langsung maupun yang diminta pada pihak perusahaan.
5. Tahapan berikutnya yaitu melakukan pengolahan data yang telah diperoleh
untuk memecahkan permasalahan yang terjadi di dalam proses
pengintentegrasian antara proses produksi dan teknologi pengolahan limbah
untuk mendapatkan suatu penilaian terhadap teknologi pongolahan limbah
cair.
6. Hasil yang diperoleh dari pengolahan data tersebut kemudian dilakukan
analisis dan evaluasi untuk dilakukan perbaikan atau implementasi dari
metode yang akan digunakan.
7. Kemudian dilakukan kesimpulan dan saran dari hasil penelitian yang
Identifikasi Masalah
Integrasi Kinerja Efisiensi Energi Teknologi Pengolahan
Limbah Cair PKS
Studi Literatur
- Proses Produksi CPO & Limbah Cair - Pengolahan Limbah Cair Sistem Kolam
Gambaran Permasalahan
Pengumpulan Data Primer
-Energy Balance Pengolahan CPO - kriteria dan variabel penilaian kinerja pengolahan limbah cair sistem kolam
- dimensi kolam limbah cair
Pengumpulan Data Sekunder
- Teknologi Pengolahan limbah cair yang digunakan
- konsumsi sumber daya - kapasitas pabrik
- Nilai ideal untuk tiap kriteria penilaian kinerja pengolahan limbah cair sistem kolam
Pengolahan Data
-perhitungan efisiensi energi teknologi pengolahan minyak kelapa
sawit penghasil limbah cair
- perhitungan efisiensi kolam pengolahan limbah cair -penilaian kinerja teknologi pengolahan limbah cair
Analisis Pemecahan Masalah:
Melakukan pengintegrasian antara praktik yang selama ini di perusahaan dengan literatur hasil
-Kondisi Proses Produksi CPO saat ini - Teknologi pengolahan limbah cair
PKS Kebun Pabatu saat ini
4.9. Pengolahan Data
Pengolahan data yang dilakukan dalam penelitian ini meliputi penyajian
perhitungan efisiensi energi pada teknologi pengolahan limbah cair PKS untuk
mengetahui efisiensi yang terjadi pada teknologi tersebut dalam bentuk
persentase. Setelah didapat persentase efisiensi energinya, dihitung juga efisiensi
kolam untuk pengolahan limbah cair sat ini. Setelah itu, maka dilakukan penilaian
terhadap kinerja teknologi pengolahan limbah cair yang menggunakan
kriteria-kriteria yang berhubungan dengan proses pengolahan limbah cair dari faktor
internal dan dari faktor sosial, ekonomi serta lingkungan. Setelah didapat hasil
dari penilaian teknologi diatas, maka dilakukan integrasi efisiensi energi yang
dilihat dari kebutuhan industri mengenai pengolahan limbah cair PKS dan
Pengumpulan data
- Konsumsi energi listrik dan bahan bakar - Volume Kolam limbah yang digunakan - Kapasitas kolam limbah yang diharapkan
- Penentuan Kriteria dan variabel pada penilaian kinerja teknologi
penilaian kinerja teknologi pengolahan limbah cair pada pabrik menggunakan persen deviasi (penyimpangan) antara
data empirik dengan keadaan pabrik
Pengintegrasian hasil penilaian teknologi pengolahan limbah cair berdasarkan kinerja efisiensi energi teknologi
pengolahan limbah cair
Perhitungan Efisiensi Energi proses produksi serta material balance
Mulai
Selesai
Perhitungan Efisiensi kolam pengolahan limbah cair saat ini
BAB V
PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
5.1. Pengumpulan Data
5.1.1. Proses Produksi dan Aspek Lingkungan
PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu adalah perkebunan tembakau
yang dikonversi oleh BOCM menjadi perkebunan kelapa sawit sejak tahun 1938.
PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu terletak di Jl. Medan-Tebing Tinggi,
Tebing Tinggi, Sumatera Utara yang berjarak 7 km dari Kota Tebing Tinggi dan
87 km dari Kota Medan. Kapasitas produksi pabrik ini adalah 30 ton TBS/ jam.
Pabrik ini mengungkapkan bahwa telah menerapkan teknologi bersih karena
limbah cair yang dihasilkan tidak langsung dibuang ke sungai melainkan
diendapkan dan jernihkan dengan bakteri anaerob melalui sistem kolam.
5.1.1.1. Proses Produksi
Proses produksi CPO memiliki lima proses yang paling utama yaitu
pemilihan TBS, perebusan, penebahan, ekstraksi minyak dan pemurnian minyak.
Air dan energi yang besar sangat dibutuhkan pada proses produksi penghasil CPO
dari kelapa sawit. Dibawah ini ditujukkan diagram alir pengolahan TBS dan
ddiagram alir energi pada pengolahan TBS yang ditunjukkan pada Gambar 5.9.
dan 5.10. Serta pada Gambar 5.11. ditunjukkan mass balance dari proses
Perebusan
Sumber : PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu
Gambar 5.1. Diagram Alir Pengolahan TBS PKS Kebun Pabatu
Langkah-langkah dari proses produksi pengolahan TBS yaitu sebagai
berikut:
1. Stasiun Penerimaan Buah ( Fruit Reception Station), Penumpukan dan
menerima Tandan Buah Segar dan Setelah melalui jembatan timbang
kemudian truk langsung ke loading rampuntuk melakukan bongkar muatan
TBS. Buah sawit yang sudah disortasi kemudian dituang ke penampungan
buah (fruit hoppers).
2. Stasiun Perebusan. Tandan buah segar yang berada dalam lory rebusan
diangkut dari Stasiun Penerimaan Buah dengan bantuan transfer carrier yang
bergerak pada jaringan rel. Lory rebusan ini selain sebagai alat angkut juga
sebagai wadah untuk merebus buah. Lory rebusan ini berisi penuh dan merata
dengan kapasitas rata-rata 2,5 ton/lory.
3. Stasiun Penebah. Pada stasiun penebah, buah dituang dari lori ke rebusan ke
automatic feeder dengan menggunakan hosting crane, automatic feeder ini
berfungsi untuk menampung serta mengatur pemasakan buah ke dalam alat
penebah (threser/stripper drum) dalam threser, buah yang masih melekat pada
tandan akan lepas dan dipisahkan dengan menggunakan prinsip
bantingan.Alat penebah ini berupa drum yang terpasang secara horizontal dan
berputar dengan kecepatan ± 23 rpm.
4. Stasiun Pengempaan (Screw Press). Stasiun pengempaan adalah stasiun
pertama dimulainya pengambilan minyak dari buah dengan jalan melumat dan
mengempal. Pada stasiun ini dilakukan 2 tahap pengolahan yaitu :
a. Pengadukan (digesting). Brondolan yang dihasilkan pada proses
penebah,dialirkan ke dalam digeste. Peralatan ini digunakan untuk
melumatkan brondolan sehingga daging buah (pericrape) terpisah dari biji
b. Pengempaan (pressing)
Massa adukan yang berasal dari alat pengaduk (digester) dialirkan ke
dalam alat pengempa (screw press) yang berfungsi untuk mengempa
massa adukan sehingga terjadi pemisahan antara massa padat (biji, serat
dan kotoran) dengan cairan minyak kasar.Tekanan kempa yang
dibutuhkan 50-60 kg/cm2. Alat pengempa yang digunakan adalah jenis
kempa ulir ganda (doublescrew press) alat ini terdiri dari sebuah silinder
(press cylinder) yang berlubang-lubang yang didalamnya terdapat 2 buah
ulir (feet screw dan main screw) yang berputar yang berlawan arah dengan
kecepatan yang sama.
5. Stasiun Pemurnian Minyak, berfungsi untuk mendapatkan minyak sawit
mentah (CPO) yang sudah dimurnikan dari impurities atau kotoran lainnya.
Stasiun pemurnian minyak adalah stasiun terakhir untuk pengolahan minyak
sawit mentah (CPO).Pemurnian minyak bertujuan agar tidak terjadi penurunan
mutu akibat adanya reaksi hidrolisis dan oksidasi. Pada stasiun
pemurnian/klarifikasi minyak, terjadi beberapa tahapan proses yaitu
pengenceran, Sand Trap Tank, ayakan getar, Crude oil tank, dan Oil Setling
tank.
6.Oil purifier danPengeringan Minyak. Alat purifier ini sering disebut oil
centrifuge yang berfungsi memurnikan minyak dari kotoran-kotoran. Prinsip
kerja dari alat ini memisahkan fraksi yang BJ > atau = 1 artinya FM dan
minyak berada dalam 1 fraksi sedangkan kotoran tergolong dalam fraksi berat.
menurun kemampuan untuk memurnikan minyak. Minyak yang masih
mengandung air 0,6 - 1,0% perlu dikeringkan agar air tersebut tidak lagi
berfungsi sebagai bahan pereaksi dalam reaksi hidrolisis. Pengeringan ini
dapat dilakukan dengan panas dalam udara terbuka, pemanasan dalam ruangan
tertutup dan dalam ruangan hampa.
5.1.1.2. Pengolahan Limbah Cair
Industri pengolahan hasil pertanian merupakan salah industri yang
menghasilkan air limbah yang dapat mencemari lingkungan kegiatan terpadu yang
meliputi kegiatan pengurangan (minimization), segregasi (segregation),
penanganan (handling), pemanfaatan dan pengolahan limbah. Parameter yang
digunakan dalam penanganan limbah-limbah tersebut sesuai dengan Kepmen
No.KEP-51/MENLH/10/1995 seperti pada tabel 5.1.
Tabel 5.1. Parameter Penanganan Limbah
Parameter Satuan Kadar Maksimum
pH 6 – 9
BOD mg/l 100
COD mg /l 350
Total Suspended Solide (TSS) mg/l 250
Amonia (N-NH3) mg/l 50
Oil/Grease mg/l 25
Jenis limbah yang dihasilkan dari produksi PT Perkebunan Nusantara IV
Kebun Pabatu adalah :
a. Raw sludge merupakan buangan dari pengolahan di stasiun pemurnian yang di
tampung di fat – fit.
b. Aluminium Sulfat dan soda ash dilarutkan kedalam air injeksi untuk
menetralisir PH dan menangkap/ mengendapkan partikel lumpur dalam air
dan sisa ( blow down) yang dibuang ke parit.
c. Sulfuric Acid dan caustic soda dilarutkan dan kemudian ddigunakan sebagai
regenerant untuk mengaktifkan senyawa polimer (resin) pada
Deriminimalizerplant filtrat dibuang keparit setelah melalui proses
pengenceran pembilasan.
d. Aqua Chemical yang dilarutkan kedalam air ketel melalui injeksi untuk
mencegah Scalling dan korosi pada pipa – pipa boiler, carry over atau
foaming pada produksi uap dimana blow down di buang keparit limbah.
e. Limbah beracun dan berbahaya berupa Oil/ Grease bekas oli pelumas mesin –
mesin produksi, dibersihkan bila ada yang tumpah dilantai produksi sehingga
tidak mencelakai pekerja di bagian produksi dan wadah bekas bahan kimia
dibuang / ditimbun di dalam tanah.
Sistem pengendalian limbah cair pada PT. Perkebunan Nusantara IV
Kebun Pabatu menggunakan beberapa kolam untuk menetralisir parameter limbah
yang masih terkandung dalam cairan limbah sebelum dibuang ke perairan umum
Recovery Tank Kolam Aerobik Kolam akhir
Sungai Deoiling Tank Kolam Fakultatif
Kolam Anaerobik kedua Kolam anaerbik
pertama
Gambar 5.2. Teknologi Penanganan Limbah Cair Sistem Kolam
Jumlah limbah cair yang dihasilkan rata-rata sekitar 60% dari kapasitas
pabrik. Pabrik Kelapa Sawit PT. Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu
mempunyai kapasitas sebesar 30 ton TBS/jam. Jadi bila kapasitas pabrik 30 ton
TBS/ jam, maka jumlah limbah cairnya sekitar 18 ton/jam. Pabrik kelapa sawit
PTPN IV Kebun Pabatu beroperasi selama 22 jam setiap harinya, maka jumlah
limbah cair adalah 396 m3/hari.
Pada perhitungan efisiensi tiap kolam, dibutuhkan dimensi kolam untuk
menghitung volume kolam. Dimensi masing-masing kolam yaitu:
1. Kolam Fat-pit (Recovery Tank): - Panjang : 17,5 m
- Lebar : 7,5 m
- Tinggi : 2,5 m
- Volume : 328 m3
Waktu tinggal pada saat ini (Tr) =
2. Kolam Deoiling Pond : - Panjang : 67 m
- Tinggi : 3 m
- Volume : 5574 m3
Waktu tinggal pada saat ini (Tr) =
3. Kolam anaerobic pertama:- Panjang : 67 m
- Lebar : 139 m
- Tinggi : 5,5 m
- Volume : 47496 m3
Waktu tinggal pada saat ini (Tr) =
4. Kolam anaerobic kedua: - Panjang : 50 m
- Lebar : 100 m
- Tinggi : 5,5 m
- Volume : 25000 m3
Waktu tinggal pada saat ini (Tr) =
5. Kolam fakultatif : - Panjang : 140 m
- Lebar : 70 m
- Tinggi : 2,5 m
- Volume : 22540 m3
Waktu tinggal pada saat ini (Tr) =
6. Kolam aerobic : - Panjang : 130 m
- Lebar : 40 m
- Tinggi : 2,0 m
- Volume : 9360 m3
7. Kolam Final Pond : - Panjang : 20,9 m
- Lebar : 9,5 m
- Tinggi : 1,5 m
- Volume : 245 m3
Waktu tinggal pada saat ini (Tr) =
5.1.1.2. Konsumsi Sumber Daya Alam
Konsumsi sumber daya alam yang menjadi masukan bagi proses
produksi pengolahan minyak kelapa sawit dipabrik ini ialah:
1. Permintaan bahan baku. Bahan baku yang diperlukan pada proses ini adalah
TBS, alumunium sulfat, solar, listrik dan air. Aluminium Sulfat dan soda ash
dilarutkan kedalam air injeksi untuk menetralisir PH dan menangkap/
mengendapkan partikel lumpur dalam air dan sisa ( blow down) yang dibuang
ke parit.
2. Permintaan listrik. Listrik adalah sumber yang paling utama dari energi untuk
proses produksi dan dan aktivitas industry (Tavares, 2013). Total konsumsi
energi untuk seluruh mesin pada pabrik ini berkisar 17-19 kWh/ ton TBS
dengan rata-rata konsumsi energi perhari ialah 5000 kWh. Sumber daya listrik
yang digunakan PKS Pabatu ialah dari PLN dan turbin generator (genset). 1
kWh ialah 860 kkal, maka untuk konsumsi listrik sekitar 4.300.000 kkal/hari.
3. Permintaan bahan bakar. Bahan bakar yang digunakan ialah yang digunakan
untuk menjalankan genset. Terdapat juga bahan bakar lain yang digunakan
rata-rata ialah 8763 kg/jam atau sekitar 210.312 kg/hari. Nilai Kalori untuk
cangkang ialah 3600 kkal/kg dan serat 2340 kkal/kg. Campuran untuk
cangkang dan serat yaitu 25:75 maka nilai kalori bakarnya yaitu 2655 kkal/kg
(Sihombing, 2014).
4. Permintaan persediaan air. Pada proses produksi banyak menggunakan air
yang telah difiltrasi dan koagulasi menggunakan Alumunium sulfat dan soda
ash di stasiun klarifikasi. Rata-rata konsumsi air sebesar 400-450 m3/ hari. Air
pada pabrik biasanya digunakan sebagai air pendingin genset untuk listrik,
untuk perebusan dan penguapan penebahan,untuk pengekstraksian untuk
memisahkan minyak dari serat dan lain sebagainya.
Sedangkan konsumsi sumber daya alam yang menjadi hasil atau
keluaran dari proses produksi pengolahan minyak kelapa sawit dipabrik ini
ialah:
1. Produk (Minyak Kelapa Sawit). Rata-rata kapasitas produksi di pabrik ini
ialah 30 ton TBS/ jam. Pada 22 jam operasi, akan memproses sekitar 660 ton
TBS/ hari, dengan rata-rata total pendapatan akhir ialah 132 ton CPO yang
dihasilkan.
2. Limbah cair. Sumber utama terdapatnya limbah cair yaitu dari proses
perebusan dan proses pemisahan minyak. Kombinasi limbah cair dari proses
produksi menghasilkan endapan yang berisi zat organic yang tinggi. Hasil
yang ditunjukkan setelah melalui proses analisis yaitu BOD dan COD akan
biasanya rata-rata sekitar 60% dari kapasitas pabrik. Jadi bila kapasitas pabrik
30 ton TBS/ jam, maka jumlah limbah cairnya sekitar 18 ton/ jam.
3. Limbah padat dan bahan setengah jadi. Limbah padat dan bahan setengah jadi
yang dihasilkan di pabrik ini ialah tandan kosong, serat, dan cangkang.Tandan
kosong yang dihasilkan rata-rata sebesar 75 ton/ hari. Limbah padat ini dapat
digunakan kembali sebagai bahan bakar boiler, pupuk untuk kelapa sawit
ataupun dijual ke pihak lain. Masalah yang terjadi dipabrik ini mengenai
limbah padat ialah mengenai penyimpanan dan penganannya yang memakan
lahan yang cukup luas.
4. Polusi Udara. Polusi dan asap dihasilkan dari pembakaran ataupun asap boiler
pada proses yang menggunakan limbah padat sebagai bahan bakarnya. Pabrik
kelapa sawit ini biasanya menggunakan serat dan cangkang untuk dijadikan
bahan bakar boiler uap dan sebagai pembangkit tenaga listrik. Hal-hal inilah
yang membantu pabrik menurunkan kadar pencemaran karena serat kelapa
sawit tidak terlalu terbuang karena digunkan untuk bahan bakar serta untuk
limbah cair sendiri sebelum ddibuang ke sungai, dilakukan teknologi
pengolaman untuk menurunkan kadar COD dan BOD dalam limbah cair
tersebut.
5.1.2. Analisis Aliran Material dan Energi
Analisis aliran material dan energi pada subbab ini mengacu pada proses
tersebut seperti pada stasiun perebusan danstasiun klarifikasi atau pemurnian
minyak.
5.1.2.1. Material balance
Material balance hanya berdasarkan aliran dari berat kering untuk
semua bahan baku yang ada dalam proses produksi termasuk hasil CPO, bahan
setengah jadi yang akan diolah kembali dan limbah padat yang berdasarkan 22,5
ton TBS. Data yang dapat dikumpulkan pada pengolahan kelapa sawit di PT.
Perkebunan Nusantara IV Kebun Pabatu adalah sebagai berikut:
1. TBS sebesar 22.500 kg (22,5 ton) setiap satu perebusan. Diperoleh dari 1 lori
berisi 2,5 ton TBS, satu perebusan berisi 9 lori, jadi sekali perebusan dengan
satu tabung perebusan berisi 9 x 2,5 = 22,5 ton.
2. Kondensat = 12% (diperoleh pada tahap perebusan)
3. Tandan kosong = 21% (diperoleh pada tahp thresher)
4. Air = 75% ditambahkan pada tahap screw press untuk mempermudah
pengayakan minyak kasar.
5. Air dan kotoran = 0,4% dari oil purifier
6. Minyak kasar = 3,5% dari sludge separator
Adapun gambar dari bahan yang masuk untuk diproses pada tahap
1. Perhitungan Material balance pada proses perebusan
Input Proses Output
Proses perebusan TBS
(22,5 ton)
Steam
Tandan Buah rebus (19,8 ton)
Kondensat (12%)
Gambar 5.3. Aliran Bahan pada Proses Perebusan
TBS = 22,5 ton menjadi input pada proses ini, perhitungannya adalah:
Output = Input – (Input x kondesat)
= 22.500 – (22.500 x 12%)
= 22.500 – 2.700
= 19.800 kg
2. Perhitungan Material balance pada proses thresher
Input Proses Output
Proses thresher Tandan Buah
rebus (19,8 ton)
Tandan kosong (21%)
Berondolan (15.642 kg)
Input pada perhitungan bahan pada proses thresher adalah output yang
terdapat pada tahap perebusan sebesar 19.800 kg, perhitungannya sebagai berikut:
Output = input – (input x kondesat)
= 19.800 – (19.800 x 21%)
= 19.800 – 4.158
= 15.642 kg
3. Perhitungan Material balance pada proses pengadukan
Bahan yang masuk pada tahap pengadukan adalah bahan yang keluar dari
proses thresher yaitu sebesar 15.64 kg. Pada proses pengadukan tidak ada faktor
yang memperngaruhi perubahan bahan yang diolah. Untuk itu jumlah bahan
masuk dan bahan keluar yang ada pada proses pengadukan sebesar 15.642 kg.
4. Perhitungan Material balance pada proses pengempaan
Input Proses Output
Gambar 5.5. Aliran Bahan pada Proses Pengempaan
Input pada perhitungan bahan pada proses pengempaan adalah output yang
terdapat pada tahap pengadukan sebesar 15.642 kg. Pada proses pengempaan
bahan yang keluar setelah mengalami proses akan dipisahkan menjadi dua tahap
