All sources 188 Internet sources 4 Own documents 88
[5] "33. Paper Maestruct an Dr. Irvan.doc" dated 2017-12-07
5.0.0% 13 matches
[7] https://id.123dok.com/document/lq5d1wy4-...ala-pilot-plant.html
3.
3.1% 5 matches
[8] "15. JTKU.pdf" dated 2017-12-07
2.0
2.0% 5 matches
[9] "26. Full Paper to Intl Conference.doc" dated 2017-12-07
1..1% 4 matches
[12] "4. IJWR.pdf" dated 2017-12-07
0.3
[17] "5. IJSE 1.pdf" dated 2017-12-07
0.2
0.2% 1 matches
9
..
6%
Results of plagiarism analysis from 2017-12-07 09:02 UTC 2
54 matches from 18 sources, of which 8 are online sources. Settings
Settings
Data policy: Compare with web sources, Check against my documents, Check against my documents in the organization repository, Check against organization
repository, Check against the Plagiarism Prevention Pool Sensitivity: Medium
Bibliography: Consider text Citation detection: Reduce PlagLevel
--KAJIAN AWAL PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BIOGAS (PLTBg) SKALA PILOT [8]
DARI LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS)
Irvan*, Rahmat Mulyadi Nainggolan** dan Bambang Trisakti*
*Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, USU
**Program MagisterTeknik Kimia, Fakultas Teknik, USU email : rahmat_mulyadi@rocketmail.com[8]
ABSTRAK
Pembangkit listrik tenaga biogas skala pilot dari limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS) telah dibangun dan dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir ini di Universitas Sumatera Utara. Biogas dihasilkan dengan melakukan proses fermentasi terhadap LCPKS menggunakan methanobacteria didalam fermentor yang memiliki volume 3000 liter. Fermentor yang digunakan adalah reaktor jenis Continuous Strirred Tank Reactor (CSTR) yang dilengkapi dengan pemanas listrik, insulator dan baffle. Pada suhu 550C (termofilik), kecepatan pengadukan 25 rpm dan hydraulic retention time (HRT) 25 hari diperoleh biogas sebanyakn 4 m3/hari. Tekanan biogas sebesar 8 bar didalam tangki kompresor dapat menghidupkan generator selama 30 menit.
Kata Kunci : biogas, limbah cair pabrik kelapa sawit (LCPKS), pilot plant, termofilik [8]
1. PENGANTAR [5]
Indonesia merupakan produsen minyak kelapa sawit (crude palm oil, CPO) terbesar di dunia, dengan luas areal perkebunan kelapa sawit pada 2010 diperkirakan sebesar 7 juta hektar (Dinas
Pertanian, 2010). Besarnya produksi CPO ini juga diikuti dengan besarnya produksi limbah cair [ 5 ]
pabrik kelapa sawit (LCPKS). Produksi LCPKS diperkirakan ± 30 juta ton per tahun dan saat ini
kebanyakan PKS masih mengolah LCPKS menggunakan sistem open lagoon sebelum dibuang
ke lingkungan, yang selain memerlukan lahan luas, menimbulkan bau, dan juga melepaskan gas
rumah kaca (Igwe dan Onyegbado, 2007 ).
Pemanfaatan LCPKS dengan menkonversinya menjadi biogas telah bayak dilakukan,
bahkan telah diaplikasikan pada beberapa PKS di Malaysia dan Indonesia oleh Novaviro Sdn
Bhd, Malaysia. Akan tetapi proses Novaviro masih memerlukan waktu tinggal (HRT) yang relatif
lama yakni 18 hari sehingga untuk aplikasinya diperlukan investasi tinggi (Tong, S.L dan Jaafar
Irvan dkk. (2010) telah berhasil melakukan konversi LCPKS menjadi biogas dengan , [10]
bantuan mikroba anaerob pada suatu reaktor kontinu berpengaduk (continuous stirred tank
reactor, CSTR) berkapasitas 2 liter pada suhu 55 oC (termofilik), sistem tertutup, dan pemasukan
umpan secara intermitten. Irvan dkk melaporkan bahwa konversi LCPKS menjadi biogas dapat
dilakukan pada HRT 6 hari dengan kuantitas dan kualitas biogas serupa dengan proses Novaviro.
Pengurangan HRT ini akan mengurangi kapasitas fermentor dan tentunya juga akan mengurangi
investasi untuk aplikasinya (Irvan et. al., 2010).
Pada artikel ini akan dilaporkan konversi LCPKS menjadi biogas yang telah berhasil
dilaksanakan pada skala laboratorium (kapasitas fermentor 2 liter) menjadi skala pilot yakni
dengan kapasitas fermentor 3000 liter. Selanjutnya biogas yang dihasilkan digunakan sebagai
[5]
bahan bakar unit pembangkit listrik. Laporan ini meliputi kegiatan kalibrasi pada peralatan-peralatan utama proses, mengatasi faktor-faktor pengganggu proses, mendapatkan data pengaruh
peningkatan umpan (looding rate) terhadap produksi biogas, dan mendapatkan karakteristik
keluaran cair (effluent) fermentor.
2. BAHAN DAN METODE [8]
Bahan yang digunakan adalah LCPKS yang berasal dari PKS Rambutan PTPN III. Bahan
tambahan adalah NaHCO3 dan larutan logam tapak (trace metals) FeCl2, NiCl.6H2O dan
CoCl2.6H2O. Penambahan NaHCO[7] 3 adalah untuk mempertahankan pH pada 6,8-7,2 dan
kandungan M-Alkalinity ≥ 3000 mg/l. Sedangkan penambahan FeCl2 adalah sebagai peminimum
produksi H2S, dan penambahan NiCl.6H2O dan CoCl2.6H2O diperlukan untuk metabolisme
mikroba anaerob.
Percobaan dilaksanakan pada suatu Pembangkit Listrik Tenaga Biogas (PLTBG) yang
secara skematik disajikan pada Gambar 1. Pilot plant terdiri dari dua unit utama yaitu unit
[5]
produksi biogas (UPB) dan unit pembangkit listrik (UPL). UPB adalah unit yang mengkonversi
campuran LCPKS menjadi biogas. Sedangkan UPL adalah unit yang mengkonversi biogas
[5]
menjadi listrik. UPB terdiri dari beberapa alat utama yakni tangki umpan berkapasitas 1000 liter
yang dilengkapi dengan pengaduk, fermentor berkapasitas 3000 liter yang dilengkapi dengan
pengaduk dan pemanas, tangki penangkap biogas yang dilengkapi dengan balon karet
(dua) yang masing-masingnya berkapasitas maksimum 12 kW. UPL terdiri dari dua alat utama
yaitu engine penggerak dan generator (dinamo). Engine penggerak yang digunakan adalah engine
eks mobil Daihatsu Taruna/Espass/Feroza. Aslinya engine penggerak adalah berbahan bakar
premium (gasoline engine) yang dimodifikasi sehingga dapat menggunakan biogas sebagai bahan
bakar. Sedangkan generator listrik (dinamo) adalah motor 3 phase yang berkapasitas 12 kWh.
Kalibrasi yang dilakukan adalah kalibrasi tangki umpan dan mendapatkan profil
penurunan suhu fermentor. Kabrasi tangki umpan dilaksanakan dengan melakukan serangkaian
percobaan pemompaan dengan memvariasikan waktu pemompaan. Volume LCPKS yang
dipompakan pada selang waktu tertentu diukur dengan menggunakan gelas ukur. Profil
penurunan suhu fermentor diperoleh dengan melakukan pengukuran penurunan suhu fermentor
jika heater (pemanas) dimatikan pada setiap selang waktu tertentu.
Gambar 1. Skematik peralatan penelitian PLTBg skala pilot
Pembebanan (looding up) dilakukan dengan berpedoman pada peningkatan produksi
biogas yang diukur dengan menggunakan gas meter. Jika produksi biogas meningkat sebanyak
20% maka pembebanan dinaikkan sebanyak 20% pula hingga HRT menjadi 25 hari. Konsentrasi
H2S dan CO2 yang dikandung biogas, diukur dengan menggunakan injektor penghisap gas
(GASTEC, tipe GV-100S) dan inspection tube (GASTEC, 25～1600 ppm). Produksi biogas dan
6.5-7.8, M-alkalinity dijaga ≥ 3000 mg/l dengan penambahan NaHCO [13]
3 banyak 2se .5 g/l LCPKS, dan HRT adalah 25 hari.
Karakteristik effluent ditentukan dengan mengukur penurunan konsentrasi total solids
(TS) yang diukur dengan menimbang sampel yang telah dikeringkan di dalam oven pada suhu
110 oC selama 4 jam, dan penurunan volatile solids (VS) yang diukur dengan menimbang sampel
kering yang telah dipanaskan di dalam furnace pada suhu 700 oC selama 2.5 jam.
Temperatur dan pH diukur dengan menggunakan thermocouple dan pH probe yang
dihubungkan dan dikumpulkan pada Data Logger. Selain itu diukur pula komposisi BOD, COD,
VFA, ash, dan NH4-N dari keluaran cair (effluent) fermentor.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Kalibrasi Pompa dan Kurva Penurunan Suhu Fermentor
Kalibrasi pompa dilaksanakan untuk mengetahui volume LCPKS yang dialirkan ke dalam
fermentor per satuan waktu. Kurva perubahan volume LCPKS pada setiap waktu, yang
selanjutnya disebut dengan “kurva kalibrasi pompa umpan”[5], disajikan pada Gambar 2. Pada
penelitian ini, HRT target adalah 25 hari dengan pengumpanan dilakukan 2 kali setiap harinya.
Setiap hari diperlukan LCPKS sebanyak 120 liter dengan setiap pengumpanan adalah 60 liter.
Berdasarkan “kurva kalibrasi pompa umpan” diperoleh waktu yang diperlukan adalah 8 detik.
Profil penurunan suhu fermentor sebenarya adalah kemampuan insulator fermentor untuk
mempertahankan suhu fermentor. Suhu minimum agar mikroba termofilik dapat bertahan hidup
adalah 52oC, sehingga diperlukan insulator yang dapat mempertahankan suhu fermentor
walaupun pemanas tidak bekerja selama ± 4 jam.
Gambar 3. Kurva Penurunan Suhu Fermentor
Kurva penurunan suhu fermentor terhadap waktu disajikan pada Gambar 3. Kurva
cenderung linier sehingga dapat diperkirakan apabila terjadi pemadaman listrik PLN yang
biasanya maksimal selama 4 jam, suhu fermentor minimal adalah 52,6 oC.
3.2. Kendala dan Penanganannya
Pada saat persiapan (commisioning) dijumpai beberapa kendala yang dapat menghentikan
proses, diantaranya adalah pemanas mengalami : over heating, LCPKS mengandung padatan
keras, dan kebocoran gas, baik pada fermentor maupun perpipaan gas setelah fermentor.
pada pemanas biasanya disebabkan oleh penumpukan endapan pada bagian Over heating
bawah fermentor. Setelah dievaluasi ternyata hal ini disebabkan oleh kesalahan desain bilah
pengaduk. Perbaikan yang dilakukan ialah dengan memperbaiki kemiringan bilah pengaduk dan
pembuatan man hole pada bagian dinding bawah fermentor yang sebelumnya hanya dibuat
dibagian atas fermentor saja.
Keberadaan padatan keras pada LCPKS seperti cangkang, serat, dan pasir dapat
penyaringan ketika dipompakan ke tangki umpan atau ketika pengambilan LCPKS, selang
masukan pompa dijaga tetap ditengah kedalaman fat pit agar padatan keras tidak terikut.
Kebocoran biasanya terjadi pada sambungan perpipaan baik sambungan pipa dengan
tangki, katup-katup, ataupun dengan elbow atau tee. Biasanya kebocoran diakibatkan oleh
pengelasan yang kurang baik, pemasangan gasket yang kurang baik, ataupun penguncian
mur-baut yang kurang ketat. Indentifikasi kebocoran dilakukan dengan menggunakan air sabun yang
dioleskan ke seluruh sambungan tangki bagian atas dan pada seluruh sambungan perpipaan gas,
dimana tekanan fermentor dinaikkan terlebih dahulu dengan mengalirkan udara kedalamnya
dengan menggunakan kompresor. Setelah kebocoran teridentifikasi kemudian dilakukan
pengelasan, penggantian gasket, atau pengetatan mur-baut pada sambungan.
3.3. Loading Rate HRT, Laju Produksi Biogas, dan Karakteristiknya Effluent
Loading rate HRT adalah istilah yang digunakan untuk mengetahui laju pengumpanan LCPKS
ke dalam fermentor hingga diperoleh HRT target yakni 25 hari. Kurva pengaruh waktu terhadap
laju pengumpanan yang dihasilkan dari penelitian ini disajikan pada Gambar 4.
Pada Gambar 4 terlihat bahwa laju pengumpanan dimulai dari HRT 3000 hari, yang
artinya pada hari pertama fermentasi hanya diumpankan 1 liter LCPKS ke fermentor. Selanjutnya
laju pengumpanan ditingkatkan seiring dengan peningkatan produksi biogas. HRT 25 hari dicapai
pada hari ke-19. Pada hari ke-97 proses terhenti karena pemanas pada fermentor rusak akibat
over heating. Setelah dilakukan perbaikan proses dimulai kembali pada hari ke-102 tetapi ,
dengan HRT 60 hari. Waktu yang diperlukan untuk kembali ke HRT 25 hari hanyalah beberapa
hari saja, ini disebabkan masih banyak mikroorganisme dalam fermentor yang hidup.
Kurva laju produksi biogas terhadap waktu selama masa fermentasi disajikan pada
Gambar 5. Pada awal proses yakni dari hari ke-1 sampai hari ke-30, jumlah biogas relatif terus
meningkat. Setelah jumlah umpan semakin besar yakni dari hari ke-31 sampai hari ke-75, jumlah
biogas mengalami fluktuasi, ini disebabkan mikroba di dalam fermentor memerlukan waktu yang
lebih lama untuk beradaptasi dengan kondisi umpan yang semakin banyak. Setelah mikroba
mampu beradaptasi yakni dari hari ke-76 sampai hari ke-90, jumlah biogas meningkat kembali.
Pada hari ke-97 proses fermentasi terhenti akibat pemanas rusak, dan setelah diperbaiki proses
dilanjutkan. Produksi biogas rata-rata yang dihasilkan pada HRT 25 ini adalah ± 3 m3/hariatau
sekitar 25 liter biogas dihasilkan per 1 liter LCPKS yang diumpankan.
Karakteristik keluaran cair (effluent) fermentor ditentukan dengan mengukur perubahan
kandungan TS dan VS baik pada LCPKS (umpan) segar maupun pada effluent. Kurva perubahan
TS terhadap waktu disajikan pada Gambar 6 sedangkan kurva perubahan VS disajikan pada
Gambar 7.
Gambar 6. Kurva perubahan kandungan TS terhadap waktu
Gambar 6 dan 7 menunjukkan bahwa kecenderungan perubahan kandungan TS dan VS
baik di dalam LCPKS maupun effluent adalah mirip. Kandungan TS dan VS di dalam LCPKS
adalah tinggi pada saat LCPKS baru di ambil, akan tetapi seiiring berjalannya hari, baik
kandungan TS dan VS dari LCPKS mengalami penurunan. Hal ini adalah akibat pada saat
penyimpanan LCPKS, proses fermentasi tetap terjadi walaupun lambat. Sedangkan kandungan
TS dan VS daripada effluent adalah relatif tetap pada kisaran 10.000 mg/l.
Ujicoba Unit Pembangkit Listrik
Biogas dengan volume 250 liter bertekanan 8 bar di dalam kompresor dapat digunakan untuk menghidupkan mesin sekaligus menggerakkan generator selama 30 menit dan menghasilkan listrik sebesar 500 Ampere[7]. Energi listrik yang dihasilkan telah berhasil dicoba untuk
menyalakan lampu.
4. KESIMPULAN
Beberapa kesimpulan penting yang diperoleh dari penelitian ini diberikan pada butir-butir
berikut:
1. Waktu yang diperlukan untuk sekali pengumpanan sebanyak 60 liter adalah 8 detik.
2. Penurunan suhu fermentor jika pemanas mati adalah 0.6 oC per jam. Sehingga walaupun
listrik mati selama 4 jam suhu fermentor turun dari 55 oC menjadi 52.6 oC. Suhu fermentor ini
masih di atas suhu hidup mikroba termofilik yakni 52 oC.
3. Proses loading up dimulai dari HRT 3000 hari hingga mencapai HRT 25 hari memerlukan
waktu selama 19 hari. Sedangkan jika proses fermentasi terhenti akibat kerusakan ataupun
overhaul, proses loading up diulangi lagi mulai dari HRT 60 hari dan biasanya untuk
mencapai HRT 25 hanya memerlukan waktu 3-4 hari saja.
4. Pada HRT 25 gas yang dihasilkan sebesar ± 3 m3/hari atau dihasilkan 25 liter biogas per 1
liter LCPKS yang diumpankan.
5. Kandungan TS dan VS daripada LCPKS dan effluent fermentor memiliki kecenderungan
yang mirip. Kandungan TS dan VS untuk effluent rata-rata adalah relatif tetap pada kisaran
10.000 mg/l.
6.[7]Biogas dengan volume 250 liter bertekanan 8 bar dapat menghidupkan mesin dan menggerak
generator dan membangkitkan listrik selama 30 menit.
DAFTAR PUSTAKA
1.[5]Dinas Pertanian, Direktorat Jenderal Perkebunan, 2010. Statistik Perkebunan Indonesia,
[5]
Kelapa Sawit (Oil Palm).
2.[5]Igwe JC dan Onyegbado CC. 2007. A review of POME Water Treatment. Global Journal
[5] [5]
3. Tong, S.L., dan Jaafar, A.B., 2004. Waste to Energy: Methane Recovery from [12] Anaerobic
Digestion of Palm Oil Mill Effluent. Energy Smart. Ptm. Malaysia Energy Centre.
February 2004. Issue 0014.
4. Irvan, et.al. 2010. Research of Methane Fermentation Technology Using Palm Oil Mill
Effluent (POME). The 44th Annual Conference of Japan Society on Water Environment.
