PEMBUATAN PUPUK CAIR DARI PENGOLAHAN
LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN
KONSEP ZERO EMISI DENGAN KAPASITAS 45 TON
TBS
/JAM
SKRIPSI
Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan
Ujian Sarjana Teknik Kimia
DISUSUN OLEH:
VONI ZULIANA
NIM: 070405031
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan
rahmat, ridho dan karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini
dengan judul “Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Pupuk Cair dari Pengolahan
Limbah Cair Kelapa Sawit Menggunakan Konsep Zero Emisi dengan Kapasitas 45 Ton TBS/jam.
Pra rancangan pabrik ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan
merupakan salah satu syarat untuk menempuh ujian sarjana pada Departemen Teknik
Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Akhir kata kepuasan dan kebahagian penulis dalam menyelesaikan skripsi ini
tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini
penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan
membimbing penulis selama mengerjakan skripsi. Penulis menyadari sepenuhnya
tanpa dukungan dan bantuan mereka, penulis tidak mungkin dapat menyelesaikan
skripsi ini.
Perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr.Eng. Ir.
Irvan, MSi selaku dosen Pembimbing I dan sekaligus Ketua Departemen Teknik
Kimia Universitas Sumatera Utara yang telah membimbing dari awal penyusunan
hingga selesainya tugas akhir ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir. Bambang Trisakti , MT
selaku dosen pembimbing II dan telah banyak membantu dalam menyelesaikan tugas
akhir ini.
Penulis juga menyampaikan terima kasihnya kepada:
1. Ibu Ir. Renita Manurung, MT. selaku Koordinator Tugas Akhir.
2. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT selaku sekretaris Departemen Teknik Kimia Universitas
Sumatera Utara
3. Orang Tua yang telah banyak berkorban dan memberikan didikan serta do’a
untuk penulis.
4. Seluruh staf pengajar dan pengurus administrasi Departemen Teknik Kimia
Universitas Sumatera Utara.
6. Abang, Kakak, Teman dan Adek stambuk lainnya atas setiap informasi, saran
dan dukungan yang diberikan dalam penyusunan tugas akhir ini.
7. Dan seluruh pihak yang telah membantu penulis dalam melaksanakan skripsi ini
yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Pada akhirnya demi kesempurnaan skripsi ini penulis sangat mengharapkan
kritik dan saran yang bersifat konstruktif dari semua pihak. Semoga skripsi ini
bermanfaat bagi semua pihak.
Medan, Juni 2012
Penulis
INTISARI
Palm Oill Mill Effluent (POME) merupakan hasil buangan limbah cair kelapa
sawit yang mempunyai kandungan senyawa glukosa, protein dan karbohidrat tinggi
dan apabila diolah dengan baik maka dapat menghasilkan Biogas dan Pupuk Cair.
Biogas akan selanjutnya akan mengalami proses purifikasi sebelum disintesa menjadi
senyawa kimia baru yang secara luas dibutuhkan dalam kehidupan manusia yaitu
listrik sebagai sumber energi, sedangkan pupuk cair dengan penambahan senyawa
yang sesuai dapat digunakan sebagai nutrisi untuk tanaman. Selama ini limbah cair
kelapa sawit hanya diolah untuk dapat dibuang ke lingkungan sesuai standard baku
mutu lingkungan, padahal limbah cair ini dapat menjadi produk yang bernilai secara
ekonomi yaitu pupuk cair.
Pra rancangan pabrik pembuatan Pupuk Cair ini direncanakan menghasilkan
produk dengan kapasitas 536.501,1346 kg/hari dan beroperasi selama 365 hari dalam
satu tahun.
Lokasi pabrik yang direncanakan adalah di Perbaungan, Sumatera Utara
dengan luas areal 3.400 m2. Tenaga kerja yang dibutuhkan 44 orang dengan
melakukan kerjasama dengan PTPN IV Adolina dalam hal pengolahan limbah.
Hasil evaluasi ekonomi Pabrik Pembuatan Biogas menjadi Energi listrik ini
sebagai berikut:
Total Modal Investasi : Rp 214.682.313.008
Total Biaya Produksi : Rp 85.775.864.228
Hasil Penjualan : Rp 806.412.168.336
Laba Bersih : Rp 476.008.795.217
Profit Margin (PM) : 89 %
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ... i
INTISARI ... iii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xi
BAB I PENDAHULUAN ... I-1
1.1 Latar Belakang ... I-1
1.2 Rumusan Masalah ... I-2
1.3 Tujuan Pra Rancangan Pabrik ... I-2
1.4 Manfaat Pra Rancangan Pabrik ... I-3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... II-1
2.1 Pengertian Limbah Cair ... II-1
2.2 Sejarah Pupuk Organik Cair... II-2
2.3 Pengertian Biogas... II-3
2.4 Sejarah Biogas ... II-4
2.5 Faktor Yang Berpengaruh Pada Proses Anaerobik ... II-5
2.5.1 Temperatur ... II-5
2.5.2 Derajat Keasaman (pH) ... II-6
2.5.3 Ketersediaan Unsur Hara ... II-6
2.5.4 Alkalinitas ... II-7
2.4 Tahapan Metabolisme dalam Degradasi Anarobik ... II-8
2.4.1 Hidrolisis ... II-8
2.4.2 Asidogenesis ... II-8
2.4.3 Asetogenesis ... II-9
2.4.3 Metagenesis ... II-9
2.5 Palm Oill Mill Effluent (POME) ... II-10
2.6 Pengaruh Sistem Recycle Terhadap Proses Pengolahan POME .... II-12
2.7 Deskripsi Proses dan Sifat-sifat Bahan Baku dan Produk ... II-13
Biogas dari Hasil Fermentasi Thermofilik Limbah Cair Pabrik
Kelapa Sawit Sistem Recycle ... II-13
2.7.2 Sifat-Sifat Bahan Baku dan Produk... II-14
2.8.2.1 Ferro Klorida (FeCl2) ... II-14
2.8.2.2 Natrium Karbonat (NaHCO3) ... II-14
2.8.2.3 Nikel (II) Klorida (NiCl2) ... II-15
2.8.2.4 Kobalt (II) Klorida (CoCl2)... II-15
2.8.2.5 Metana (CH4) ... II-15
2.8.2.6 Karbondioksida (CO2) ... II-16
BAB III NERACA MASSA ... III-1
3.1 Tangki Neutralisasi ... III-1
3.2 Tangki Pencampur ... III-1
3.3 Reaktor Fermentasi ... III-2
3.4 Bak Sedimentasi ... III-2
3.5 Water Trap ... III-3
3.6 Desulfurisasi ... III-3
3.7 Generator ... III-3
BAB IV NERACA ENERGI ... IV-1
4.1 Tangki Neutraliser (M-112) ... IV-1
4.2 Tangki Pencampur (M-122) ... IV-1
4.3 Fermentor (R-210/R-220) ... IV-1
BAB V SPESIFIKASI PERALATAN ... V-1
5.1 Bak Umpan POME (BP-01) ... V-1
5.2 Pompa Umpan POME (P-01) ... V-1
5.3 NaHCO3 Screw Conveyor (T-01) ... V-2
5.4 FeCl2 Screw Conveyor (T-02) ... V-2
5.5 Tangki Neutralisasi (M-01) ... V-2
5.6 Pompa Neutralisasi (P-02) ... V-3
5.7 Pompa Sedimentasi (P-05) ... V-3
5.8 Pompa Sedimentasi (P-06) ... V-3
5.9 Tangki Pencampur (M-02) ... V-4
5.11 Fermentor I (R-01) ... V-5
5.12 Pompa Umpan Reaktor Floating Roof (P-03) ... V-5
5.13 Bioreaktor Floating roof (R-02) ... V-6
5.14 Tangki Sedimenatsi (RC-01/02) ... V-7
5.15 Water Trap(DT-01) ... V-7
5.18 Desulfuriser (D-01) ... V-8
5.19 Generator (GE-01) ... V-8
5.19.1 Kompresor ... V-8
5.19.1 Turbin ... V-9
BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA ... VI-1
6.1 Instrumentasi ... VI-1
6.1.1 Tujuan Pengendalian ... VI-2
6.1.2 Syarat Perancangan Pengendalian ... VI-7
6.2 Keselamatan Kerja Pabrik ... VI-13
BAB VII UTILITAS ... VII-1
7.1 Kebutuhan Uap (Steam) ... VII-1
7.3 Kebutuhan Listrik... VII-2
7.6 Limbah Pabrik Pembuatan Biogas ... VII-4
BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK ... VIII-1
8.1 Lokasi Pabrik ... VIII-1
8.1.1 Faktor Primer/Utama ... VIII-2
8.1.2 Faktor Sekunder ... VIII-3
8.2 Tata Letak Pabrik ... VIII-7
8.3 Perincian Luas Tanah ... VIII-8
BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN ... IX-1
9.1 Organisasi Perusahaan ... IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis ... IX-2
9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil ... IX-2
9.1.3 Bentuk Organisasi Garis dan Staf ... IX-3
9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf ... IX-3
9.2 Manajemen Perusahaan ... IX-3
9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha ... IX-4
9.5 Struktur Tenaga Kerja ... IX-7
9.5.1 Pembagian Struktur Tenaga Kerja ... IX-7
9.5.2 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX-8
9.5.3 Hak dan Kewajiban Karyawan... IX-9
9.5.4 Keselamatan Kerja ... IX-11
BAB X EVALUASI EKONOMI ... X-1
10.1 Modal Investasi ... X-1
10.1.1 Modal Investasi Tetap/Fixed Capital Investment (FCI) ... X-1
10.1.2 Modal Kerja/Working Capital (WC) ... X-3
10.2 Biaya Produksi Total (BPT)/Total Cost (TC) ... X-4
10.2.1 Biaya Tetap (BT)/Fixed Cost (FC) ... X-4
10.2.2 Biaya Variabel (BV)/Variable Cost (VC) ... X-4
10.3 Total Penjualan (Total Sales) ... X-5
10.4 Bonus Perusahaan ... X-5
10.5 Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X-5
10.6 Analisa Aspek Ekonomi ... X-5
10.6.1 Profit Margin (PM) ... X-5
10.6.2 Break Even Point (BEP)... X-6
10.6.3 Return On Investment (ROI) ... X-6
10.6.4 Pay Out Time (POT) ... X-6
10.6.5 Return On Network (RON) ... X-7
10.6.6 Internal Rate of Return (IRR) ... X-7
BAB XI KESIMPULAN ... XI-1
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi Biogas ... II-1
Tabel 2.2 Komposisi Kimia Limbah Cair POME ... II-8
Tabel 2.3 Karakteristik Limbah POME dan Baku Mutu Limbah ... II-9
Tabel 3.1 Neraca Massa pada Tangki Neutralisasi ... III-1
Tabel 3.2 Neraca Massa Tangki Pencampur ... III-1
Tabel 3.3 Neraca Massa Reaktor Fermentasi ... III-2
Tabel 3.4 Neraca Massa Bak Sedimentasi ... III-2
Tabel 3.5 Neraca Massa Water Trap ... III-3
Tabel 3.6 Neraca Massa Desulfurisasi ... III-3
Tabel 3.7 Neraca Massa Generator ... III-3
Tabel 4.1 Neraca Energi Tangki Neutraliser (M-01) ... IV-1
Tabel 4.2 Neraca Energi Tangki Pencampur (M-02) ... IV-1
Tabel 4.3 Neraca Energi Fermentor (R-01/R-02) ... IV-1
Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Intrumentasi pada Pra-Rancangan Pabrik
Pembuatan Biogas Sebagai sumber energi Listrik ... VI-8
Tabel 7.1 Kebutuhan Uap ... VII-1
Tabel 7.2 Pemakaian Air untuk Berbagai Kebutuhan ... VII-2
Tabel 7.3 Kebutuhan Daya pada Unit Proses ... VII-3
Tabel 7.4 Karakteristik Limbah Cair Kelapa Sawit ... VII-4
Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah ... VIII-8
Tabel 9.1 Pembagian Shift Karyawan ... IX-8
Tabel 9.2 Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya ... IX-8
Tabel 9.3 Proporsi Gaji Karyawan per 1 shift ... IX-9
Tabel LB.1 Nilai Kontribusi Unsur Atom ... LB-1
Tabel LB.2 Kapasitas Panas Beberapa Senyawa Pada 298,25 oC ... LB-2
Tabel LB.3 Data Kapasitas Panas Gas ... LB-3
Tabel LB.4 Data Kapasitas Panas Cair ... LB-3
Tabel LB.5 Panas Reaksi Pembentukan ... LB-3
Tabel LB.6 Tabel Kontribusi Gugus dengan Metode Benson et al ... LB-4
Tabel LB.7 Perhitungan Energi Masuk ke dalam Tangki Neutraliser ... LB-5
Tabel LB.9 Perhitungan Energi Alur Recycle dari Tangki Sedimentasi ... LB-7
Tabel LB.10 Perhitungan Temperatur Keluar Tangki Pencampur (M-122) ... LB-7
Tabel LB.11 Entalpi POME Yang Keluar dari Fermentor ... LB-9
Tabel LB.12 Entalpi Biogas Yang Keluar dari Fermentor ... LB-9
Tabel LD.1 Perincian Harga Bangunan dan Sarana Lainnya ... LD-1
Tabel LD.2 Harga Indeks Marshall dan Swift ... LD-2
Tabel LD.3 Estimasi Harga Peralatan Proses ... LD-5
Tabel LD.4 Biaya Sarana Transportasi ... LD-7
Tabel LD.5 Perincian Gaji Pegawai ... LD-10
Tabel LD.6 Perincian Biaya Kas ... LD-11
Tabel LD.7 Perincian Modal Kerja ... LD-12
Tabel LD.8 Aturan Depresiasi Sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000 ... LD-13
Tabel LD.9 Perhitungan Biaya Depresiasi Sesuai UU RI No. 17 Tahun 2000.. LD-13
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Fermentasi Metana Pada Proses Anaerobik ... II-7
Gambar 2.2 Flowsheet Proses Pembuatan Gas Hidrogen dari Biogas ... II-17
Gambar 6.1 Sebuah Loop Pengendalian ... VI-3
Gambar 6.2 Suatu Proses Terkendali ... VI-3
Gambar 6.3 Instrumentasi pada Pompa ... VI-9
Gambar 6.4 Instrumentasi pada Tangki Cairan ... VI-9
Gambar 6.5 Instrumentasi pada Tangki Cairan ... VI-10
Gambar 6.6 Instrumentasi pada tangki fermentasi ... VI-10
Gambar 6.7 Instrumentasi pada Floating Roof ... VI-11
Gambar 6.8 Instrumentasi pada Tangki Pengendapan ... VI-11
Gambar 6.9 Instrumentasi pada Drain tank ... VI-12
Gambar 6.10 Instrumentasi pada Tangki Desulfurisasi ... VI-12
Gambar 6.11 Generator ... VI-13
Gambar 6.12 Tingkat Kerusakan di Suatu Pabrik ... VI-14
Gambar 8.1 Peta Lokasi Pabrik Biogas ... VIII-5
Gambar 9.1 Struktur Organisasi Perusahaan ... IX-6
Gambar LD.1 Harga Peralatan untuk Tangki Pelarutan ... LD-4
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA ... LA-1
LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA PANAS ... LB-1
LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN ... LC-1
LAMPIRAN D PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI ... LD-1
