TUGAS AKHIR
TEKNIK PRODUK (TEKPROD-C)
“SURFAKATAN DARI MINYAK JELANTAH”
Disusun Oleh:
Herman Amrullah
(14/369649/TK/42651)
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS GADJAH MADA
A.
Latar Belakang
Produksi minyak bumi di dalam reservoir dengan menggunakan tenaga pompa (primary recovery) dan injeksi air dan gas (secondary recovery) dapat memproduksi minyak berkisar 60-70% dari volume minyak mula-mula. Setelah primary dan
secondary recovery tidak dapat mendorong minyak untuk naik ke permukaan, maka untuk memproduksikan sisa minyak yang tertinggal perlu diterapkan metode peningkatan perolehan minyak tahap lanjut yang dikenal dengan enhanced oil recovery (EOR). Salah satu metode EOR yang digunakan yaitu injeksi surfaktan. Injeksi surfaktan bertujuan untuk menurunkan tegangan antarmuka minyak-air, dengan turunnya tegangan antarmuka maka tekanan kapiler pada daerah penyempitan pori-pori batuan reservoir dapat dikurangi sehingga minyak yang terperangkap dalam pori-pori dapat didesak dan diproduksi.
Surfaktan yang banyak digunakan untuk EOR berbahan dasar dari minyak bumi, contohnya linear alkylbenzene sulfonate (LAS). Penggunaan surfaktan dari minyak bumi dinilai kurang efektif karena bahan baku yang bersifat tidak dapat diperbarui, memiliki harga yang mahal, tidak tahan terhadap kesadahan tinggi, dan dapat merusak lingkungan karena sulit terdegradasi. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, dibutuhkan surfaktan dengan bahan dasar yang tidak berasal dari minyak bumi, contohnya metil ester sulfonat (MES) yang berasal dari minyak nabati.
B.
Needs
Needs dari surfaktan ini yaitu dapat mengurangi tegangan antar muka air dan minyak hingga mendekati nol, membuat minyak terperangkap sehingga minyak dapat mengalir (teknologi EOR). Dalam pembuatan sebuah produk yang bertujuan untuk memenuhi needs tersebut, perlu didasarkan pada kebutuhan pasar sehingga produk yang diciptakan dapat diterima dan menghasilkan profit yang tinggi. Berikut keinginan-keinginan dari pasar dan pengguna surfaktan.
1. Memiliki nilai Interfacial Tension (IFT) rendah
Surfaktan yang diinginkan oleh pasar berupa surfaktan yang memiliki nilai
nilai Interfacial Tension dibawah 10-2 dyne/cm maka mampu meningkatkan oil
recovery sebanyak 10-20%
2. Kestabilan Produk
Surfaktan yang diinginkan pasar merupakan surfaktan yang stabil, yaitu dapat diaplikasikan tanpa merusak lingkungan. Surfaktan biasanya memiliki pH dan kesadahan yang tinggi, dimana kondisi ini dapat menyebabkan penggumpalan dalam sumur dan kerusakan batuan formasi. Surfaktan yang berbasis dari minyak bumi sangat sulit untuk didegradasi, sehingga pasar membutuhkan surfaktan yang
biodegradable.
3. Harga Produk
Surfaktan untuk teknologi EOR memiliki harga yang tinggi di pasaran, surfaktan yang banyak di pasaran merupakan surfaktan berbasis minyak bumi dimana harga produknya mengikuti harga dari minyak bumi. Dibutuhkan surfaktan yang tidak berbasis minyak bumi, sehingga harga produk yang ada lebih murah dan stabil.
4. Ketersediaan Bahan Baku
Surfaktan berbasis minyak bumi harus dikurangi, hal ini dapat mempercepat habisnya sumber daya minyak bumi di dunia. Minyak bumi merupakan energi yang tidak dapat diperbaharui, sehingga untuk itu dibutuhkan bahan baku surfaktan yang memiliki ketersediaan yang banyak dan dapat diperbaharui.
Dari berbagai permintaan pasar dapat dilakukan klasifikasi sebagai berikut.
Essential
- Dapat mengurangi tegangan antar muka air dan minyak hingga mendekati nol - Jumlah ketersediaan bahan baku yang melimpah
Desirable
- Harga produk murah
- Bahan baku dapat diperbaharui
- Produk stabil, tidak merusak lingkungan
- Biodegradable
C.
Ideas
Dalam memenuhi kebutuhan di atas, diperlukan pemilihan bahan baku yang baik agar produk surfaktan yang dihasilkan berkualitas tinggi. Muncul beberapa ide yang perlu diseleksi secara kualitatif sebelum dilakukan perhitungan teknis. Beberapa ide bahan baku yang dapat memenuhi kebutuhan pasardi antaranya adalah:
1. Minyak sawit, palm kernel oil
2. Minyak sawit, crude palm oil
3. Minyak dedak padi 4. Metil ester mikroalga 5. Minyak jelantah 6. Lemak tallow
7. Minyak kedelai
Dengan beberapa pertimbangan seperti harga, dan ketersediaan bahan baku, dipilih tiga buah produk yang selanjutnya dilakukan perhitungan teknis yaitu minyak sawit, minyak dedak padi, dan minyak jelantah.
D.
Selection
Ketiga ide di atas perlu kajian lebih lanjut secara kuantitatif agar dapat diperoleh ide paling optimum untuk memenuhi kebutuhan (need) yang ada. Faktor berupa harga proses, kestabilan dan spesifikasi produk, ketersediaan bahan baku, dan pemanfaatan bahan baku menjadi hal penting yang perlu dipertimbangkan dengan weighting faktor yang berbeda-beda. Berikut adalah pertimbangan kuantitatif dari masing-masing ide.
1. Minyak Sawit
direaksikan dengan asam sulfat hingga menjadi surfaktan metil ester sulfonat, konversi dari metil ester (ME) ke metil ester sulfonat (MES) tiap bahan baku berbeda tetapi biasanya berada di angka 50% menggunakan katalis.
Jika dimisalkan harga bahan penunjang dan biaya konsumsi energi adalah sebesar x rupiah, maka didapatkan harga proses untuk minyak sawit.
Harga proses = Rp8.116 (MES) yang merupakan surfaktan yang stabil, memiliki nilai IFT yang cukup rendah, dan tidak merusak lingkungan karena bersifat biodegradable.
Minyak sawit memiliki ketersediaan bahan baku yang melimpah, dimana perkebunan sawit ini sangat banyak di daerah Sumatra dan Kalimantan. Pemanfaatan minyak sawit sebagai surfaktan tidak terlalu urgent, hal ini dikarenakan minyak sawit dapat banyak dimanfaatkan untuk produk lain, dan juga apabila terlalu banyak membuka perkebunan sawit dapat mengakitbatkan kerusakan hutan.
2. Minyak Dedak Padi
Dedak padi merupakan kulit dari beras, dimana bahan ini termasuk limbah dari sektor pertanian. Dedak padi mengandung minyak 7% berat, sehingga minyak dedak padi terlebih dahulu diekstrak dengan menggunakan pelarut n-heksan. Dimisalkan ekstrak 1 kg dedak padi membutuhkan 200 mL heksan, dimana n-heksan memiliki harga Rp 117.600 per liter. Minyak dedak padi dapat terkonversi sebanyak 90% menjadi metil ester dan 50% menjadi metil ester sulfonat.
Jika dimisalkan harga bahan penunjang dan biaya konsumsi energi adalah sebesar x rupiah, maka didapatkan harga proses untuk minyak sawit.
Harga proses = Rp (52.266 + x)/ kg MES
Surfaktan yang dihasilkan dari minyak dedak padi berupa metil ester sulfonat (MES) yang merupakan surfaktan yang stabil, memiliki nilai IFT yang cukup rendah, dan tidak merusak lingkungan karena bersifat biodegradable.
Dedak padi memiliki ketersediaan bahan baku yang sangat melimpah, dimana ladang padi sangat banyak temui. Pemanfaatan dedak padi sebagai surfaktan sangat baik untuk dilakukan, hal ini dikarenakan dedak padi merupakan limbah dan belum banyak diolah menjadi bahan baku yang bernilai jual.
3. Minyak Jelantah
Minyak jelantah merupakan minyak goreng yang tidak digunakan lagi, dimana minyak jelantah ini dapat diperoleh di industri-industri makanan secara gratis. Minyak jelantah merupakan minyak sawit yang telah habis asam lemak tidak jenuhnya (dikarenakan penggorengan) untuk itu dia hanya dapat terkonversi sebesar 18% ke metil ester, lalu 50% ke metil ester sulfonat. Untuk dapat dikonversi menjadi metil ester, minyak jelantah terlebih dahulu disaring menggunakan kertas saring whatman no. 42. Kertas saring ini berharga Rp 7.500 perlembar. Dimana 1 kg minyak jelantah menggunakan 1 lembar kertas saring.
Jika dimisalkan harga bahan penunjang dan biaya konsumsi energi adalah sebesar x rupiah, maka didapatkan harga proses untuk minyak sawit.
Harga proses = kg minyak1lembar xRp7.500 lembar x
kg minyak
0,18kg MEx
kg ME
0,5kg MES + Rp x
Harga proses = Rp (83.333 + x)/ kg MES
Surfaktan yang dihasilkan dari minyak jelantah berupa metil ester sulfonat (MES) yang merupakan surfaktan yang stabil, memiliki nilai IFT yang cukup rendah, dan tidak merusak lingkungan karena bersifat biodegradable.
Pemanfaatan minyak jelantah sebagai surfaktan sangat baik untuk dilakukan, hal ini dikarenakan minyak jelantah merupakan limbah dan belum banyak diolah menjadi bahan baku yang bernilai jual.
Dari seluruh perhitungan teknis, dapat dibuat table less objective criteria sebagai berikut.
Parameter Weighting
Factor
Minyak Sawit Minyak Dedak
Padi
Minyak Jelantah
Harga Proses 0,35 9 7 5
Kestabilan Produk
0,1 8 8 8
Ketersediaan
Bahan Baku 0,25 6 6 9
Pemanfaatan
Bahan Baku 0,3 5 8 9
Sum 1,0 6,95 7,15 7,5
