PRODUKSI BAHAN BAKAR MINYAK DARI PIROLISIS PELET HYDROPULPER REJECT INDUSTRI KERTAS

PRODUKSI BAHAN BAKAR MINYAK

DARI PIROLISIS PELET

HYDROPULPER

REJECT

INDUSTRI KERTAS

BALAI BESAR PULP DAN KERTAS

BADAN PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN INDUSTRI

KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN

Syamsudin

*1

_{, Reza B.I. Wattimena}

1

_{, Ibrahim Syaharuddin}

2

_{, Andri T. Rizaluddin}

1

_,

dan Yusup Setiawan

1 1)_{Balai Besar Pulp dan Kertas}

Jl. Raya Dayeuhkolot no. 132, Bandung – Indonesia

2)_{Prodi Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Nasional}

Jl. PH.H. Mustofa No.23, Bandung – Indonesia

SEMINAR NASIONAL B4T

26 Agustus 2020

PP No. 79/2014: Kebijakan Energi Nasional

43% 35% 14%

Kebutuhan energi per jenis

Cadangan minyak bumi dan gas bumi Indonesia pada tahun 2018

0,27%

5,02%

Terhadap cadangan thn. 2017

Kebutuhan energi final menurut sektor

Kertas bekas

Hydropulper reject

Produk kertas

Konsumsi kertas bekas untuk produksi kertas sekitar 6.598.464 ton per tahun (APKI, 2011).

5-10%

Sekitar 329.923 - 659.856 ton/tahun hydropulper reject (kering udara)

Karakteristik

hydropulper reject

:

1. Hydropulper reject

tersusun dari:

▪

serat (50,75%),

▪

plastik (49,25%)

―

HDPE > 99% (Setiawan dkk., 2014),

2. Nilai kalor 5,600

–

7,000 cal/g (Gavrilescu, 2008; Oudi

et al

.,

2012; Thacker, 2000)

→

potensial sebagai bahan bakar.

Limbah

Hydropulper reject

dari Industri Kertas

1. Sumatera (1 industri) = 75.600 ton/th 2. Banten (14 industri) = 2.779.050 ton/th 3. Jawa Barat (9 industri) = 2.371.500 ton/th 4. Jawa Tengah (5 industri) = 299.493 ton/th 5. Jawa Timur (16 industri) = 2.572.000 ton/th

T O T A L = 8.097.643 ton/th

Terdapat 45 industr kertas yang menggunakan bahan baku kertas bekas:

No Biomassa Suhu Katalis Reaktor Bio-oil Ref.

1. Pulper reject 550o_{C Klinoptilolit,}

meerschaum Fixed-bed reactor 61,4% Salanet al., 2019 2. RPF 400o_C -Tube furnace 50,0% Park et al., 2012 600o_{C - 53,0%} 800o_{C - 41,0%}

3. RPF 500-900o_{C - Tube reactor 70,0% Hwang et al., 2014}

4. HDPE 450–470o_C - _{Tube reactor} 78,7% _{Zeaiter, 2014}

Zeolit 2,4%

Hasil penelitian lain:

Penelitian pirolisis:

Penelitian karakterisasi

hydropulper reject

:

2)

No Hasil Analisis Satuan Hydropulper Reject Industri Kertas1) _Batubara1) _{Serpih Kayu}2) _PeletReject2)

CP NI PB

1. Air lembab % adb 2,47 2,41 1,13 10,69 3,7 7,6

2. Abu % adb 6,70 9,14 9,08 12,94 _{0,3 8,8}

3. Zat terbang (VM) % adb 86,32 84,32 84,67 37,89 _{86,6 73,5}

4. Karbon padat (FC) % adb 4,51 4,13 5,12 38,48 _{9,4 10,1}

5. Rasio bahan bakar (FC/VM)

- 0,052 0,049 0,060 1,016 0,108 0,137

6. Nilai kalor kcal/kg, adb 8.730 7.207 7,502 5.240 _3.680 5.473

7. Kadar sulfur % adb 0,17 0,14 0,15 0,80 <0,1 <0,1

Tujuan penelitan

mengevaluasi kinerja reaktor pirolisis untuk produksi bahan bakar minyak dari pelet

hydropulper reject

industri kertas pada skala 100 kg/batch

❑

karakterisasi pelet

hydropulper reject

,

❑

uji coba pirolisis pelet

hydropulper reject

,

❑

karakterisasi bio-oil,

❑

perhitungan perkiraan listrik yang dihasilkan,

❑

evaluasi teknoekonomi pendirian pabrik.

BAHAN DAN METODE

Hydropulper rejectdi industri kertas

Bahan

Hydropulper reject dikemas dalam bentuk ball Hydropulper reject dikeringkan dengan panas matahari Hydropulper reject kering disimpan dalam karung Kadar air 40-50%

BAHAN DAN METODE

Alat

1

2

3

4

4

5

6

Keterangan:

1. Reaktor

2. Blower

3. Kondensor pirolisis

4. Tiang penyangga

5. Kondensor gasifikasi

6. Separator

BAHAN DAN METODE

Metode

Hydropulper reject Limbah rejectkering matahari Mesin pencacah Kapasitas 100 kg/hari Mesin pellet RPF hydropulper reject Kapasitas 100 kg/hari Kadar air = 10%

HASIL DAN PEMBAHASAN

Karakteristik

hydropulper reject

industri kertas

Komposisi:

❑

20% serat

❑

80% plastik (

high density polyethylene

, HDPE >90%).

No.

Parameter

Nilai

1. Kadar air

1,7% adb

2. Abu

9,5% adb

3. Zat terbang

83,4% adb

4. Karbon tetap

5,4% adb

5. Kadar sulfur

0,1% adb

6. Nilai kalor (LHV)

28,81 MJ/kg

Nilai proksimat dan nilai kalor:

➢

dominan plastik HDPE,

➢

lebih ramah lingkungan,

➢

LHV HDPE = 43,01 MJ/kg

➢

lebih tinggi dari nilai kalor batubara,

➢

zat terbang secara signifikan

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pirolisis

hydropulper reject

industri kertas

No Biomassa Suhu Katalis Bio-oil Ref.

1. Pulper reject 550o_{C Klinoptilolit,}

meerschaum 61,4% [10] 2. RPF 400o_{C - 50,0%} [11] 600o_{C - 53,0%} 800o_{C - 41,0%} 3. RPF 500o_{C - [16]} 4. HDPE 450–470o_{C - 78,7%} [9] Zeolit 2,4% 5. Hydropulper reject 950o_{C - 40%}

Perbandingan perolehan bio-oil dari pirolisis hasil penelitian dengan literatur:

kondensasi belum maksimal

Karakteristik SNI 04-7182-2006 Penelitian ini

Nilai kalor 42,3 MJ/kg 77,79 MJ/kg

Viskositas 4 cst (3,4 cp) 3,29 cp

Kandungan abu < 0,01% berat

-pH 5 4-5

Densitas 0,85 g/mL 0,8205 g/mL

Kandungan sulfur 0,15 –0,5%berat

-Kadar air - 21,87%

Perbandingan bio-oil hasil penelitian dengan SNI 04-7182-2006 biodiesel:

➢

nilai kalor tinggi,

➢

perlu pemisahan air dari

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perkiraan Produksi Listrik dari Syngas

1 kg

hydropulper reject

≈

2 m

3

_{syngas (diperkirakan berdasarkan hasil pengukuran laju gas).}

No.

Gas

Nilai kalor (MJ/m

3

₎

_Komposisi

1.

H

₂

12,76

20,0%

2.

CO

12,63

19,0%

3.

CH

₄

39,76

1,5%

4.

CO

₂

12,0%

5.

Gas-gas lain

47,5%

Komposisi syngas hasil pirolisis:

▪

Nilai kalor syngas diperkirakan dengan perhitungan nilai kalor dari H

₂

, CH

₄

dan

CO, yaitu 11,09 MJ/kg

hydropulper reject

.

▪

Asumsi efisiensi pembangkit listrik sebesar 35%, maka:

1 kg hydropulper reject

≈

1,08 kWh

.

Kapasitas produksi bio-oil sebesar 240.000 liter/tahun:

❑

Bahan baku

hydropulper reject

= 600 ton/tahun

❑

Produk listrik = 648.000 kWh/tahun (gross)

❑

Kebutuhan listrik untuk proses = 187.200 kWh/tahun

❑

Surplus listrik = 460.800 kWh/tahun (nett).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Evaluasi tekno-ekonomi

Jumlah jam kerja

=

24

jam/hari

Jumlah hari kerja

=

300

hari/tahun

Bahan baku

hydropulper reject

=

630

ton/tahun

Reject

bahan baku

=

5

%

Waktu proses per batch

=

1,25

jam/batch

Yield

bio-oil

=

40%

berat

Produk listrik

=

1,08

kWh/kg

Parameter perhitungan teknoekonomi:

No. Komponen Biaya Total (Rp)

1. Delivered equipment cost 834.750.000 a. Mesin sentrifuge b. Mesin pencacah c. Mesin pelet d. Reaktor pirolisis 2. Biaya instalasi 43.327.500 3. Biaya perpipaan 17.092.500

4. Biaya instrumentasi dan kontrol

51.277.500

5. Biaya instalasi listrik 27.427.500

6. Biaya bangunan (200 m2_{) 160.000.000}

7. Tanah dan

pengembangan lokasi

262.500.000 8. Biaya unit pengolah

limbah 120.520.000 9. Engineering and construction 15.168.950 10. Contractor's fee 61.282.558 11. Contingency 22.980.959 Total 1.616.327.467

Kebutuhan modal tetap:

No. Komponen Biaya (Rp)

1. Raw material inventory 13.125.000

2. In process inventory 3.052.039 3. Product inventory 67.144.867 4. Extended credit 96.400.000 5. Available cash 83.931.083

Total 263.652.989

HASIL DAN PEMBAHASAN

Evaluasi tekno-ekonomi

Kebutuhan biaya manufaktur:

No. Komponen Biaya (Rp)

1. Bahan baku hydropulper reject(Rp 500,-/kg) 315.000.000

2. Tenaga kerja operasi (operator): 1.080.000.000

a. Sortir bahan baku b. Operator sentrifuge c. Operator mesin pencacah d. Operator mesin pelet e. Operator reaktor pirolisis f. Packaging

3. Supervisi 54.000.000

4. Maintenance 32.326.549

5. Plant supplies 2.586.124

6. Royalti dan paten 28.920.000

7. Utilitas dan tenaga 280.010.400

8. Laboratorium 21.600.000 9. Packaging 28.920.000 10. Shipping 57.840.000 11. Biaya depresiasi 64.653.099 12. Property taxes 32.326.549 13. Asuransi 16.163.275 Total 2.014.345.996

No. Komponen Biaya (Rp)

1. Administrasi 72.300.000

2. Sales 28.920.000

Total 101.220.000

Pengeluaran umum:

No. Produk Nilai Penjualan

Rp/tahun

1. Bahan bakar bio-oil (liter/hari) 1.920.000.000 2. Syngas dalam bentuk listrik

(kWh/hari)

972.000.000

Harga Jual Produk 2.892.000.000

Nilai penjualan produk:

No. Komponen Nilai

1. Keuntungan (Profit) 13,89%

2. Return on investment(ROI) 22% 3. Payback Period (PBP) 3,79 tahun 4. Break even point(BEP) 31,93% 5. Shut Down Point (SDP) 21,28% 6. Internal rate of return (IRR) 20%

Analisis kelayakan ekonomi:

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

❑

Nilai kalor pelet

hydropulper reject

cukup tinggi sehingga sangat berpotensi sebagai bahan bakar alternatif.

❑

Produk yang dihasilkan dari pirolisis

hydropulper reject

berupa bio-oil telah memenuhi persyaratan beberapa

parameter SNI 04-7182-2006 mengenai biodiesel dan memiliki nilai kalor tinggi.

❑

Perkiraan produk listrik yang dihasilkan dari pemanfaatan syngas setelah dikurangi kebutuhan listrik untuk

proses menunjukkan surplus listrik.

❑

Perhitungan teknoekonomi menunjukkan bahwa pendirian pabrik bio-oil dari pirolisis

hydropulper reject

kapasitas 600 ton bahan baku/tahun layak untuk dilakukan.

Saran

❑

Produk bio-oil dan syngas masih memerlukan uji coba lebih lanjut pada penggunaannya dalam motor bakar.

❑

Penggunaan bio-oil untuk subtitusi solar dalam motor bakar kemungkinan dapat menyebabkan korosi dan

pembentukan kerak.

❑

Penggunaan syngas untuk bahan bakar genset listrik memerlukan modifikasi pada sistem ruang bakar.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penelitian ini didanai oleh Direktorat Pengembangan Teknologi Industri, Kementerian Riset, Teknologi,

dan Pendidikan Tinggi melalui Program Pengembangan Teknologi Industri TA 2019.