commit to user
1 BAB I PENDAHULUAN
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik
PT Pupuk Kalimantan Timur (PKT) memiliki unit reboiler batubara sebagai
salah satu komponen pendukung utilitas pabrik. Reboiler tersebut menghasilkan
limbah yaitu coal ash dan memerlukan penanganan yang tepat dengan biaya
seminimal mungkin atau bahkan menghasilkan keuntungan. Prarancangan pabrik
zeolit ini merupakan studi kasus yang terjadi di PT PKT guna menangani limbah
batubara sekaligus memberikan penghasilan tambahan dari penjualan produk yang
dihasilkan.
Batubara merupakan bahan organik dapat terbakar (terdiri dari unsur utama
karbon, hidrogen, dan oksigen) yang terbentuk akibat proses sedimentasi tanaman
dalam lapisan batuan yang dibantu oleh tekanan dan temperatur tinggi dalam
waktu lama. Di Indonesia batubara adalah salah satu sumber energi yang memiliki
potensi besar dengan ketersediaannya cukup melimpah dan diperkirakan sekitar
67% tersebar di Sumatera, 32% di Kalimantan dan sisanya tersebar di Pulau Jawa,
Sulawesi dan Irian Jaya. Dengan kualitas batubara yang baik, jumlah yang besar,
serta tingginya tingkat produksi saat ini, batubara dapat menjadi sumber energi
bagi Indonesia selama ratusan tahun. Bahan bakar fosil (batubara) tetap menjadi
sumber pamasok utama, meskipun pilihan terhadap sumber daya energi telah
meluas kepada sumber-sumber yang bersih dan dapat diperbaharui, seperti tenaga
commit to user
2
Pada tahun 2000, peranan batubara dalam penyediaan energi nasional
mencapai sekitar 9%, kamudian pada tahun 2010 mencapai 19,23% dan
diperkirakan pada tahun 2020 akan mencapai 39,6%. Sebaliknya, peran BBM
dalam penyediaan energi primer secara bertahap terus menurun, dari 68% pada
tahun 1992/1993 dan pada tahun 2020 menjadi 37% (Handbook of Energy and
Economy Statistic, 2011). Salah satu perolehan energi dari batubara adalah dengan
proses pembakaran di dalam tungku pembakaran (furnace) yang berpotensi
menghasilkan limbah batubara (coal ash). Semakin meningkatnya pemakaian
batubara, maka beban lingkungan juga akan semakin berat sehingga perlu
diantisipasi dengan teknologi pengolahan dan pemanfaatan limbah batubara.
Zeolit sintetis dapat dibedakan berdasar kandungan Si menjadi tiga jenis
yaitu zeolit sintetis dengan kadar Si rendah, sedang dan tinggi. Zeolit kadar Si
rendah mengandung banyak Al, berpori dan mempunyai nilai ekonomi
tinggi karena efektif digunakan untuk pemisahan dengan kapasitas besar,
adsorben dan aditif pupuk. Zeolit sintetis dengan kadar Si sedang mempunyai
perbandingan Si/Al = 1 – 3. Zeolit sintetis dengan kadar Si tinggi, sangat
higroskopis dan menyerap molekul non polar sehingga baik digunakan sebagai
katalisator asam untuk hidrokarbon dan memiliki perbandingan Si/Al sampai
dengan 20.
Melalui proses direct hydrothermal single step akan menghasilkan zeolit
yang cocok digunakan di bidang pertanian seperti, aditif pupuk dan perbaikan
struktur tanah (Fansuri, 2008). Adanya kandungan SiO2 (40% – 65%) dan Al2O3
commit to user
3
dihasilkan produk yang dapat dimanfaatkan oleh industri pertanian. Mineral dari
limbah batubara ini diproduksi dengan penambahan senyawa basa (NaOH) pada
coal ash sehingga menghasilkan senyawa Na2O.Al2O3.2SiO2 (zeolite).
Penggunaan zeolit dan pupuk dengan rasio tertentu dapat menghemat penggunaan
pupuk 30% – 40% karena nutrisi pupuk tidak terserap secara efisien akibat terlarut
melalui resapan air dan cuaca panas. Zeolit akan mengikat sementara pupuk
kemudian melepaskan secara bertahap sesuai kebutuhan tanaman karena daya ikat
zeolit terhadap pupuk lebih kecil dari daya serap akar tanaman (Salisbury, et. al,
1996). Ketersediaan limbah batubara sebagai bahan baku pembuatan zeolit yang
cukup tinggi di Indonesia menambah peluang didirikannya industri ini sekaligus
sebagai salah satu bentuk pengolahan coal ash menjadi produk bernilai ekonomi.
I.2 Kapasitas Perancangan
Pertimbangan utama dalam penentuan kapasitas pabrik adalah jumlah bahan
baku coal ash yang harus ditangani. Pertimbangan berikutnya adalah jumlah
permintaan produk saat ini. Bahan baku pada pabrik ini adalah coal ash dari PT
Pupuk Kaltim yang terdiri dari campuran fly ash dan bottom ash. Coal ash
merupakan limbah pada PT. Pupuk Kaltim yang dihasilkan oleh kettle reboiler
batubara sebesar 49.500 ton/tahun. Jumlah ini cukup besar dan bisa menimbulkan
masalah lingkungan cukup serius, sehingga pengolahan yang tepat diperlukan
agar tidak mencemari lingkungan dan bahkan mendatangkan keuntungan.
Permintaan zeolit yang ada saat ini melebihi produksi zeolit dunia sebesar
15% – 20%. Total konsumsi zeolit seluruh dunia adalah sebesar 3 juta ton per
commit to user
4
Produksi zeolit Indonesia berkisar 30.000 – 60.000 ton per tahun (tekmira, 2005)
dan banyak digunakan sebagai adsorben, wastewater treatment, aditif semen
pozzolan dan aditif bahan pertanian dan peternakan.
Kalimantan Timur memiliki luas perkebunan kelapa sawit seluas 368.504
Ha. Tipikal kebutuhan pupuk kelapa sawit adalah 4,8 ton/Ha/tahun. Dari tipikal
tesebut didapatkan kebutuhan total pupuk untuk perkebunan kelapa sawit di
Kalimantan Timur sebanyak 1,77 juta ton/Ha/tahun (Booklet Indonesian Palm Oil
Downstream Industry, 2012). Persoalan yang masih membelit industri pupuk
nasional adalah belum optimalnya produksi pupuk sehingga terjadi ketimpangan
antara permintaan dan penawaran. Tabel I.1 menunjukkan data produksi dan
permintaan pupuk anorganik di Indonesia sampai tahun 2011 dalam juta ton per
tahun (Kementerian Perindustrian, 2011)
Tabel I.1 Data produksi dan permintaan pupuk anorganik Indonesia
Jenis Produksi Permintaan Selisih
Urea 8,05 9,30 1,25
ZA 0,65 1,60 0.95
NPK 5,89 8,80 2.91
SP-36 1,00 4,50 3.50
Tabel I.1 menunjukkan kesenjangan antara produksi dan permintaan pupuk
di Indonesia cukup besar yaitu 8,61 juta ton per tahun. Dengan adanya
prarancangan pabrik zeolit berbasis limbah batubara diaplikasikan sebagai aditif
penggunaan pupuk, diharapkan mampu berperan dalam mengurangi defisit
kebutuhan pupuk anorganik karena meningkatkan efisiensi pemupukan sampai
commit to user
5
Dengan mempertimbangkan data primer dari PT. Pupuk Kaltim, kekurangan
suplai pupuk serta perhitungan proses, maka diputuskan kapasitas pabrik akan
didirikan sebesar 60.000 ton/tahun.
I.3 Penentuan Lokasi Pabrik
Lokasi pabrik berada di Kawasan Industri Bontang yang merupakan salah
satu kawasan industri terbesar di Indonesia. Pertimbangan pemilihan lokasi
dipaparkan pada Tabel I.2 dan peta lokasi dapat dilihat pada Gambar I.1.
Tabel I.2 Faktor pemilihan lokasi pabrik
Kriteria Deskripsi
Persediaan dan akses bahan baku
Coal ash diambil dari PT. Pupuk Kaltim dengan
produksi mencapai 49.500 ton/tahun atau 150 ton/hari.
Persediaan dan akses utilitas
Kebutuhan listrik pabrik dapat dipasok oleh
pembangkit milik PT Pupuk Kaltim berkapasitas 38 MW. Selain itu, Perusahaan Listrik Negara (PLN) memiliki rencana membangun PLTGU berkapasitas 2x75 MW di Bontang. Kebutuhan utilitas lain tersedia cukup baik karena kawasan ini termasuk wilayah industri yang berkembang pesat.
Rencana pemasaran produk
Luas lahan perkebunan kelapa sawit sebesar 368.504
Ha, dan tipikal kebutuhan pupuk sebesar 4,8 ton/Ha/tahun. Kebutuhan total pupuk di Kalimantan Timur mencapai 1,77 juta ton/Ha/tahun dan merupakan potensi pasar produk zeolit.
Kota Bontang memiliki dermaga untuk distribusi
produk secara lokal ke Indonesia timur atau bahkan internasional seperti ke Singapura dan Malaysia. Fasilitas pendukung Infrastruktur seperti akses telekomunikasi, kesehatan,
fasiltias sanitasi, jalan, dermaga, listrik, air, dan pendidikan sudah tersedia dengan baik, mapan, dan siap mendukung aktivitas produksi.
Lain-lain Kondisi politik dan sosial di Bontang cukup stabil
dan sistem birokrasi mendukung proses industri.
Berdasar data dari Badan Pusat Statistik (BPS) 2012,
commit to user
6
I.4 Tinjauan Pustaka
I.4.1 Macam-Macam Proses Pengolahan Coal Ash
Pengolahan coal ash ramah lingkungan (environment-friendly) mulai
banyak dilakukan. Teknologi yang umum digunakan adalah mengubah coal ash
menjadi adsorben atau menggunakannya sebagai bahan isian (filler). Beberapa
teknologi pemanfaatan coal ash dapat dilihat pada Tabel I.3.
commit to user
7
Tabel I.3 Teknologi pemanfaatan coal ash
Metode Kelebihan Kekurangan
Zeolitization Kegunaan produknya
lebih fleksibel
bagus karena permintaan pupuk meningkat
Prosesnya membutuhkan
kondisi temperatur sangat
tinggi mencapai 900oC
Desulfurizing
Bahan aditif Dapat menghemat bahan
baku utama
Prosesnya mudah
Cenderung memperlukan
jenis coal ash khusus
I.4.2 Alasan Pemilihan Proses
Dari lima proses pengolahan coal ash dipilih proses zeolitization dengan
alasan sebagai berikut:
1. Menghasilkan produk dengan kegunaan fleksibel (pengolahan limbah,
adsorben, pengolahan tanah, dan pupuk)
commit to user
8
3. Produk dapat langung diaplikasikan kepada masyarakat dan mendorong
industri strategis Indonesia.
I.5 Kegunaan Produk
Zeolit banyak digunakan sebagai adsorben, senyawa pengolahan air, aditif
semen pozzolan dan aditif pupuk. Campuran zeolit dan pupuk dengan rasio
tertentu dapat menghemat penggunaan pupuk 30% – 40% karena mencegah
hilangnya nutrisi akibat terlarut melalui resapan air dan cuaca panas. Zeolit akan
mengikat sementara pupuk kemudian melepaskan secara bertahap sesuai
kebutuhan tanaman karena daya ikat zeolit terhadap pupuk lebih kecil dari daya
serap akar tanaman.
I.6 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku dan Produk
I.6.1 Sifat Fisika dan Kimia Bahan Baku
1. Coal Ash
Sifat Fisika (Kikuchi, 1999)
Densitas : 2100 – 3000 kg/m3
Wujud : butiran halus berbentuk bola padat atau berongga
Berukuran kurang dari 0,075 mm (jenis bituminous)
Sifat Kimia (PKT, 2012)
Memiliki komposisi sebagai berikut:
Silikon dioksida (SiO2) : 37,84%
Aluminium trioksida (Al2O3) : 23,32%
commit to user
9
Kalsium oksida (CaO) : 6,69%
Magnesium oksida (MgO) : 1,91%
Sulfur dioksida (SO3) : 1,54%
Hilang Pijar (LOI) : 5,82%
Pozzolanic Activity Indeks dengan PC 7 hari : 78,80%
2. Natrium Hidroksida (NaOH)
Sifat Fisika (Perry, 2007)
Berat Molekul : 40 gram/mol
Titik didih : 1390 oC pada tekanan 1 atm
Titik leleh : 318,4 oC
Titik beku : -85 oC
Densitas : 2,13 gram/mL
Berwarna putih
Sifat Kimia (Perry, 2007)
- Mudah larut dalam air.
- Tidak larut dalam aseton.
- Higroskopis
3. Asam Klorida
Sifat Fisika (Perry, 2007)
commit to user
10
Titik leleh : -111 oC
Titik didih : -85 oC
Densitas : 1,181 gram/mL
Sifat Kimia (Fessenden, 1997)
- Merupakan oksidator kuat
- Dapat membakar materi organik jika ada kontak
- Mengalami ionisasi sempurna dalam air
- Mempunyai ikatan kovalen polar
I.6.2 Sifat Fisika dan Kimia Produk
1. Zeolit (Perry, 2007)
Sifat Fisika
Berat Molekul : 524,44 gram/mol
Warna : putih atau tidak berwarna
Bentuk : kristal triclinic
Specific gravity : 2,61
Titik leleh : 1100 0C
Tidak larut dalam air.
Sifat Kimia
