Prarancangan Pabrik Metil Laktat dari Asam Laktat dan Metanol Kapasitas Ton/Tahun BAB I PENDAHULUAN

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik

Pada zaman globalisasi seperti pada saat ini, industri kimia merupakan industri yang penting. Hal ini dikarenakan industri kimia mempunyai banyak keterkaitan dengan industri lain dan secara langsung mempengaruhi kegiatan sosial ekonomi masyarakat suatu bangsa. Oleh karena itu, negara-negara di dunia saling berlomba untuk terus mengembangkan potensi industri kimianya.

Metil laktat (CH3CHOHCOOCH3) adalah senyawa kimia berwujud cair, tidak berwarna, larut dalam air, alkohol, dan eter. Metil laktat merupakan bahan kimia yang termasuk bio solvent karena sifatnya yang ramah lingkungan. Metil laktat banyak digunakan dalam industri kosmetik dan obat-obatan sebagai pelarut.

Selain itu, metil laktat sangat cocok digunakan untuk mencuci material logam dan komposit seperti PCB (Printed Circuit Board).

Pendirian pabrik ini juga didasarkan pada hal-hal sebagai berkut :

1. Terciptanya lapangan pekerjaan yang berarti turut serta dalam usaha mengurangi pengangguran.

2. Mamacu pertumbuhan industri-industri baru yang menggunakan bahan baku metil laktat.

3. Meningkatkan pendapatan negara dari sektor industri, serta mengurangi impor metil laktat dari negara lain.

1.2 Penentuan Kapasitas Rancangan Pabrik

Penentuan kapasitas produksi perancangan pabrik metil laktat didasarkan pada pertimbangan-pertimbangan seperti kebutuhan dalam negeri, kebutuhan luar negeri, ketersediaan bahan baku, dan kapasitas minimal pabrik metil laktat yang telah berproduksi.

2 1.2.1 Kebutuhan Dalam Negeri

Permintaan metil laktat di Indonesia berdasarkan data yang diperoleh dari Badan Pusat Statistika mengenai impor metil laktat di Indonesia pada tahun 2014- 2019 ditunjukkan dalam tabel 1.1.

Tabel 1.1 Data Impor Metil Laktat di Indonesia (BPS, 2020)

Dari data impor metil laktat (Tabel 1.1), kemudian dilakukan regresi linier untuk mendapatkan tren kenaikan impor metil laktat di Indonesia. Regresi linier untuk data impor ditunjukkan dalam gambar 1.1.

Gambar 1.1 Hubungan Tahun dengan Impor Metil Laktat di Indonesia Dari regresi linier terhadap data impor metil laktat didapatkan persamaan y = 198,06x – 396.014,67. Pabrik metil laktat direncanakan dibangun pada tahun 2023.

y = 198,06x - 396.014,67 R² = 0,72

2000 2500 3000 3500 4000 4500

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020

Impor (ton/tahun)

Tahun

Grafik Impor Metil Laktat di Indonesia

Tahun Impor (Ton/tahun)

2014 2998,105

2015 3036,624

2016 3409,280

2017 3201,641

2018 3425,150

2019 4192,951

3

Jadi untuk tahun 2023 diperkirakan Indonesia membutuhkan metil laktat ± 4.660,71 ton/tahun.

1.2.2 Kemungkinan Ekspor Produk

Pabrik metil laktat yang akan didirikan tidak hanya untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri tetapi juga untuk memenuhi kebutuhan beberapa negara yaitu Malaysia, Singapura, dan Jepang. Kebutuhan metil laktat di beberapa negara sekitar Indonesia (Malaysia,Singapura, dan Jepang) berdasarkan data impor metil laktat negara tersebut pada tahun 2014-2018 yang ditunjukkan pada tabel 1.2.

Tabel 1.2. Data Impor Metil Laktat Negara Sekitar Indonesia (UN Data, 2020)

Tahun Impor (ton/tahun)

Total Malaysia Singapura Jepang

2014 4281,102 2061,735 18451,275 24794,11 2015 4157,332 2158,917 20471,14 26787,39 2016 4892,694 1591,305 20303,86 26787,86 2017 5326,326 2032,651 21188,709 28547,69 2018 5937,705 2461,386 22476,552 30875,64

Dari data impor metil laktat negara sekitar Indonesia (Tabel 1.2.), kemudian dilakukan regresi linier untuk mendapatkan tren kenaikan impor metil laktat negara sekitar Indonesia.

Gambar 1.2 Hubungan Tahun dengan Impor Metil Laktat Negara Sekitar Indonesia

y = 1.392,34x - 2.779.390,64 R² = 0,93

22000 25000 28000 31000 34000

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

Impor (ton/tahun)

Tahun

Grafik Impor Metil Laktat Negara Sekitar Indonesia

4

Berdasarkan regresi linier terhadap data impor metil laktat negara sekitar Indonesia didapatkan persamaan y = 1.392,34x – 2.779.390,64. Pabrik metil laktat direncanakan dibangun pada tahun 2023. Jadi untuk tahun 2023 diperkirakan negara sekitar Indonesia membutuhkan metil laktat ± sebesar 37.313,2 ton/tahun.

Pabrik metil laktat direncanakan memenuhi 40% dari total kebutuhan beberapa negara tersebut. Hal tersebut dipertimbangkan untuk menghindari risiko produk yang tidak laku karena adanya persaingan perdagangan dari negara pegekspor metil laktat. Karena alasan tersebut, maka nilai ekspor pada tahun 2023 menjadi 14.925,27 ton/tahun.

1.2.3 Kapasitas Pabrik yang Telah Berdiri

Kapasitas pabrik yang akan didirikan harus berada di atas kapasitas minimal atau sama dengan kapasitas pabrik yang sedang berjalan agar menguntungkan.

Kapasitas produksi secara komerrsial yang telah ada terlihat pada tabel 1.4.

Tabel 1.3. Pabrik Metil Laktat di Dunia

Pabrik Lokasi Kapasitas

(Ton/Tahun)

Shenzhen Ensun Industrial Co.,Ltd. China 200.000

Shanghai Taoyu International Trading Co.,Ltd. China 12.000

Haihang Industry (Jinan) Co.,Ltd. China 36.500

PT Musashino Jepang 10.000

1.2.4 Penentuan Kapasitas Produksi

Penentuan kapasitas produksi dapat ditentukan menggunakan persamaan sebagai berikut (Sinnot,2005) :

m1 + m2 + m3 = m4 + m5 (I-1) Dengan :

m1 = nilai impor tahun 2023 (ton/tahun) m2 = produksi pabrik dalam negeri (ton/tahun)

m3 = kapasitas pabrik yang akan didirikan (ton/tahun) m4 = nilai ekspor tahun 2023 (ton/tahun)

m5 = nilai konsumsi dalam negeri tahun 2023 (ton/tahun) Perhitungan kapasitas pabrik metil laktat pada tahun 2023 :

5 m3 = (m4 + m5) – (m1 + m2)

= (14.925,27 + 4.660,71) – (0 + 0)

= 19.585,98 ton/tahun

Dari hasil perhitungan peluang kapasitas pabrik metil laktat pada tahun 2023 yaitu 19.585,98 ton/tahun. Dengan mempertimbangkan perkiraan kapasitas perancangan pada tahun 2023 yaitu sekitar 19.585,98 ton/tahun, kapasitas minimal pabrik yang sudah berdiri adalah 10.000 ton/tahun dan mempertimbangkan kemungkinan ekspor ke negara lain, serta memperhatikan dimensi dan efisiensi alat-alat di pabrik, maka dipilih kapasitas 20.000 ton/tahun. Kapasitas yang direncanakan diharapkan dapat memenuhi kebutuhan dalam negeri dan selebihnya dapat diekspor ke negara-negara Asia.

1.2.5 Ketersediaan Bahan Baku

Bahan baku yang dapat digunakan untuk produksi metil laktat adalah metanol dan asam laktat. Kebutuhan bahan baku tersebut dapat diperoleh dari produsen- produsen dalam negeri. Ketersediaan bahan baku dilihat pada tabel 1.5.

Tabel 1.4. Sumber Bahan Baku Utama

No Bahan Baku Produsen Kapsitas

(Ton/Tahun) Sumber

1. Metanol 99,85% massa

PT. Kaltim Methanol

Industri

660.000 www.kaltimmethanol.com

2. Asam Laktat 90% berat

Shanghai Yancui Import and Export Co.

96.000 www.yancui.en.alibaba.com

1.3 Penentuan Lokasi Pabrik

Lokasi pabrik merupakan salah satu faktor penting dalam pendirian suatu pabrik untuk kelangsungan operasi pabrik. Banyak pertimbangan yang menjadi dasar dalam menentukan lokasi pabrik, antara lain: letak pabrik dekat dengan sumber bahan baku, pasar penunjang, transportasi, tenaga kerja, kondisi sosial politik, dan kemungkinan perluasan area pabrik dimasa yang akan datang.

6

Pabrik metil laktat ini direncanakan akan didirikan di Kawasan Industri Bontang, Komplek Pupuk Kaltim, Guntung, Bontang Utara, Kota Bontang, Kalimantan Timur.

Pemilihan ini dimaksudkan untuk mendapatkan keuntungan secara teknis dan ekonomis berdasarkan pertimbangan :

1. Faktor Utama

Faktor ini mempengaruhi secara langsung tujuan utama pabrik yang meliputi produksi dan distribusi produksi. Faktor utama ini meliputi :

a. Penyediaan Bahan Baku

Bahan baku merupakan kebutuhan utama bagi kelangsungan suatu pabrik sehingga bahan baku sangat diprioritaskan. Bahan baku Metanol direncanakan diperoleh dari PT. Kaltim Methanol Industri yang terletak di Bontang, sedangkan bahan baku Asam Laktat diimpor dari Shanghai Yancui Import And Export Co.yang terletak di China. Letak antara pabrik dan sumber bahan baku yang dekat diharapkan agar penyediaan bahan baku dapat tercukupi, lancar dan berkesinambungan.

b. Letak Pabrik dengan Daerah Pemasaran

Pabrik metil laktat terutama ditujukan untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri dan sisanya untuk kebutuhan luar negeri. Bontang, Kalimantan Timur merupakan daerah kawasan industri yang mempunyai posisi strategis sehingga mempunyai daerah pemasaran yang cukup baik terutama untuk memenuhi kebutuhan industri-industri di Indonesia.

c. Sarana dan Transportasi

Bontang memiliki sarana transportasi yang memadai. Untuk pemasaran keluar negeri sarana transportasi laut pun sangat memadai karena wilayahnya tidak jauh dari pelabuhan.

d. Tenaga Kerja

Daerah Kalimantan Timur merupakan salah satu propinsi yang memiliki kepadatan penduduk yang tinggi di pulau Kalimantan, sehingga masalah

7

penyediaan tenaga kerja, baik terdidik maupun tidak terdidik tidak menjadi masalah.

e. Kondisi Tanah dan Daerah

Kondisi tanah yang relatif masih luas dan merupakan tanah datar dengan kondisi iklim yang relatif stabil sepanjang tahun sangat menguntungkan untuk pendirian pabrik ini.

f. Kebijakan Pemerintah

Pendirian pabrik perlu memperhatikan faktor kepentingan pemerintah yang terkait di dalamnya. Kebijaksanaan pengembangan industri berhubungan dengan pemerataan kesempatan kerja serta hasil-hasilnya.

2. Faktor Penunjang

Bontang adalah kawasan industri sehingga berbagai sarana dan prasarana yang berkaitan dengan kebutuhan industri lebih mudah diperoleh.

Gambar 1.3 Peta Lokasi Pabrik 1.4 Tinjauan Pustaka

1.4.1 Macam-macam Proses Pembuatan Metil Laktat

Terdapat beberapa proses pembuatan metil laktat yang telah dikembangan, yaitu:

8 a. Proses Kontinyu

Bahan baku yang digunakan adalah asam laktat dengan kemurnian 90%, perbandingan bahan baku antara metanol dan asam laktat adalah 4 : l, penggunaan katalis asam sulfat yaitu 0,3060% berat umpan yang masuk reaktor. Suhu reaksi antara 25 - 100 ^oC. Kemurnian produk metil laktat minimal yang dihasilkan adalah 98% (Troupe and Kobe, 1950).

b. Proses Batch

Proses pembuatan metil laktat dari gliserol melalui 2 tahap. Pertama gliserol direaksikan dengan CaO dan CuO menghasilkan kalsium laktat.

2C3H8O3 + CaO + CuO C6H10O6Ca + H2O + CuO + 2H2 (I-2) Reaksi terjadi pada suhu 230^oC selama 240 menit. Konversi yang dihasilkan yaitu 88%. Tahap kedua dimana kalsium laktat direaksikan dengan metanol dan CO2

sehingga menghasilkan metil laktat.

C6H10O6Ca + 2CH3OH + CO2 2C4H8O3 + CaCO3 + H2O (I-3) Reaksi terjadi pada suhu 180^oC selama 240 menit. Konversi yang dihasilkan dari reaksi ini yaitu 84,4%. (Ren Shoujie, 2015)

Tabel 1.5. Kelebihan dan Kekurangan Proses Pembuatan Metil Laktat

Parameter Asam Laktat + Metanol Gliserol + Metanol Kondisi Operasi

- Tekanan (bar) - Suhu (^oC)

2,7 – 3,4 25-100

1,013

Rekasi 1 : 230 Reaksi 2 : 180

Waktu reaksi 1 jam Reaksi 1 : 30 menit Reaksi 2 : 4 jam

Konversi 85% Reaksi 1 : 88% Reaksi 2 : 84%

Kelebihan - Dapat digunakan untuk kapasitas besar

- Paling banyak digunakan dalam industri

- Satu reaksi

- Alat yang digunakan sedikit

- Menghasilkan by product berupa CaCO3 yang dapat dijual kembali

9

Tabel 1.5. Kelebihan dan Kekurangan Proses Pembuatan Metil Laktat (Lanjutan)

Parameter Asam Laktat + Metanol Gliserol + Metanol Kekurangan Bahan baku asam laktat impor - Reaksi berjalan 2 tahap

- Suhu lebih tinggi

- Waktu yang dibutuhkan lebih lama

- Alat yang digunakan banyak

Berdasarkan pertimbangan kelebihan dan kekurangan yang diperoleh, maka prarancangan pabrik ini menggunakan proses kontinyu.

1.4.2 Tinjauan Proses Secara Umum

Reaksi antara asam laktat dengan metanol adalah reaksi substitusi suatu gugus radikal organik dengan ion hidrogen yang berasal dari asam. Mekanisme penggantian radikal organik dengan ion hidrogen dapat berlangsung dengan baik.

Pada reaksi ini yang perlu diperhatikan adalah kemungkinan putusnya salah satu ikatan yaitu ikatan karbonil-oksigen atau alkil oksigen. Dengan putusnya ikatan tersebut, maka akan terbentuk air.

Reaksi :

CH3OH + C3H6O3 C4H8O3 + H2O (I-4) Reaksi esterifikasi dapat dipercepat dengan asam kuat seperti asam sulfat.

Katalis hanya menaikkan kecepatan esterifikasi tetapi tidak merubah kesetimbangan reaksi. Dengan adanya katalis berupa asam kuat dapat menambah muatan positif, sehingga asam akan mengesterifikasi lebih cepat (Kirk Othmer, 1998).

Jika ditambahkan asam (HA) kedalam campuran sebagai katalisator, maka oksigen akan bertindak sebagai oksidan berkoordinat dengan asam. Asam sulfat dipilih sebagai katalisator karena efisiensi tinggi, harga murah, dan efek korosif terhadap logam lebih rendah daripada asam lain. Namun bila suhu terlalu tinggi dan pemakaian terlalu banyak, maka asam sulfat akan dapat mendehidrasi alkohol yang digunakan. Oleh karenanya untuk mengantisipasi efek korosif dari asam organik

H2SO4

10

dan asam sulfat pada suhu yang relatif tinggi, peralatan yang digunakan berupa stainless steel atau carbon steel.

1.4.3 Kegunaan Produk

Metil laktat merupakan bahan kimia yang termasuk bio solvent karena sifatnya yang ramah lingkungan. Metil laktat banyak digunakan dalam industri kosmetik dan obat-obatan sebagai pelarut. Selain itu, metil laktat sangat cocok digunakan untuk mencuci material logam dan komposit seperti PCB (Printed Circuit Board).

1.4.4 Sifat-Sifat Fisik Dan Kimia Bahan Baku Dan Produk 1.4.4.1 Bahan baku

1. Metanol

Sifat fisika (Perry, 1998)

- Rumus molekul : CH3OH

- Berat molekul, gr/mol : 32,04

- Bentuk : Cair

- Titik didih (1 atm) ^oC : 64,7

- Suhu kritis, ^oC : 239,4

- Tekanan kritis, kg/cm² : 82,6

- Densitas, gr/cm³ : 0,787

- Viskositas (20 ^oC), cp : 0,591 - Panas pembentukan cair (25^oC), kal/mol : -48,38 Sifat Kimia (IPCS, 1997)

- Metanol merupakan cairan yang mudah menguap dan mudah terbakar.

- Metanol dapat bereaksi dengan bahan pengoksidasi seperti kromium trioksida, bromin, sodium hipoklorit, klorin dan hidrogen peroksida menghasilkan api dan ledakan.

2. Asam Laktat

Sifat fisika (Perry, 1998)

- Rumus molekul : CH3CHOHCOOH

- Berat molekul, gr/mol : 90,080

- Bentuk : cair

11

- Titik didih (1 atm)^oC : 173,85

- Densitas, gr/cm³ : 1,251

- Viskositas (20^oC), cp : 2,942

- Panas pembentukan cair (25^oC), kal/mol : -108,96 Sifat kimia (Perry, 1998)

- Bersifat korosif

- Jika direaksikan dengan alkohol dapat membentuk alkil laktat.

Reaksi :

C3H6O3 + C2H5OH CH3CHOHCOOHC2H5 + H2O C3H6O3 + CH3OH CH3CHOHCOOHCH3 + H2O - Reaksi hidrolisa dapat terjadi pada polimer asam laktat menjadi

monomernya.

OH(CH3CHCOO)NH + (N-1)H2O n CH3CHOHCOOH 1.4.4.2 Produk

1. Metil laktat

Sifat fisis (Perry, 1998)

- Rumus molekul : CH3CHOHCOOCH3

- Berat molekul, gr/mol : 104,10

- Bentuk : cair

- Titik didih (1 atm),^oC : 144,8

- Titik beku, ^oC : -88

- Densitas, gr/cm³ : 1,107

- Viskositas (20^oC), cp : 0,678

- Larut dalam : air, alkohol, eter

- Panas pembentukan pada 25^oC, kal/mol : -106,3 Sifat kimia (punbchem.org)

- Bersifat mudah terbakar

- Metil laktat merupakan hasil dari reaksi esterifikasi antara metanol dengan asam laktat.

Rekasi :

C3H6O3 + CH3OH C4H8O3 + H2O

12 2. Air (Perry, 1998)

Sifat fisis

- Rumus molekul : H2O

- Berat molekul, gr/mol : 18

- Bentuk : cair

- Titik didih (1 atm),^oC : 100

- Titik beku, ^oC : 0

- Densitas (25^oC), gr/cm³ : 1 - Viskositas (25^oC), cp : 0,8949 - Spesific gravity (25^oC) : 1,090 - Panas pembentukan pada 25^oC, kal/mol : -285,83 Sifat kimia (Perry, 1998)

- Merupakan kovalen polar - Bersifat netral

- Mudah melarutkan zat-zat baik cair,padatan maupun gas sehingga air yang ada didalam sudah tidak murni lagi.

H2O H⁺ + OH^-

1.4.4.3 Bahan Pendukung 1. Asam Sulfat

Sifat fisis (Perry, 1998)

- Rumus molekul : H2SO4

- Berat molekul, gr/mol : 98,078

- Bentuk : cair

- Titik didih (1 atm),^oC : 370 - Titik lebur, ^oC : 10,49 - Densitas, gr/cm³ : 1,84 Sifat kimia (Perry, 1998)

- Bereaksi dengan basa dan korosif terhadap sebagian besar logam membentuk gas yang mudah terbakar dan mudah meledak.

- Asam sulfat pekat adalah zat pengoksidasi yang kuat. Reaksi yang terjadi :

13

Cu + 2 H2SO4 CuSO4 + SO2

- Asam sulfat pekat dapat digunkan untuk menghilangkan air suatu zat, reaksi yang terjadi :

C12H22O11 + 11 H2SO4 12C +11 (H2SO4H2O) - Asam sulfat dapat bereaksi dengan natrium klorida, dengan reaksi

yang terjadi:

NaCl + H2SO4 NaSO4 +2HCl