1
LAPORAN AKHIR
SKIM PENELITIAN UNGGULAN PERGURUAN TINGGI
PEMANFAATAN BIOGAS DARI PROSES DIGESTASI
ANAEROBIK LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT SKALA
PILOT SEBAGAI BAHAN BAKAR ENJIN PREMIUM
Tahun ke-1 dari rencana 2 tahun
Ketua/Anggota Peneliti
1.
Dr. Eng. Irvan (Ketua Peneliti) (0020086807)
2.
Dr. T. Husaini, ST, MSc (Anggota) (0027086703)
3.
Ir. Bambang Trisakti, M.Si (0025096605)
Dibiayai oleh: Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan
Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi
sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Pelaksanaan Program Penelitian Nomor : 017/SP2H/PL/Dit.Litabmas/II/2016, tanggal 17 Pebruari 2016.
LEMBAGA PENELITIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
3 RINGKASAN
Penelitian konversi LCPKS menjadi biogas secara termofilik telah dilakukan oleh Tim Peneliti USU (Irvan, dkk.) sejak tahun 2007. Tujuan utama dari rangkaian penelitian ini adalah untuk mendapatkan suatu proses yang dapat diaplikasikan pada skala komersial pada Pabrik Kelapa Sawit (PKS) yang banyak dimiliki oleh Perusahaan Perkebunan Kelapa Sawit di Indonesia.
Saat ini, Tim Peneliti USU telah berhasil membangun pabrik dengan skala pilot (prototype), menghasilkan 3 paten, dan secara teknologi, proses yang dihasilkan, lebih baik dibanding Proses Novaviro Sdn. Bhd., yakni perusahaan Malaysia yang telah menerapkan prosesnya di beberapa PKS di Malaysia dan Indonesia. Akan tetapi, agar proses yang dikembangkan oleh Tim Peneliti USU ini lebih kompetitif untuk diterapkan pada skala komersial, perlu dilakukan penelitian untuk memanfaatkan biogas yang dihasilkan untuk digunakan sebagai bahan bakar enjin premium.
Sebelum masuk ke penelitian utama, dilakukan terlebih dahulu penelitian awal dengan tujuan untuk meningkatkan teknologi fermentasi limbah cair kelapa sawit (Palm Oil Mill Effluent, POME) sehingga diperoleh laju dekomposisi COD yang lebih baik dengan menggunakan sistem fermentasi recycle dan non recycle. Bahan yang digunakan antara lain POME dari PKS. Adolina, asam klorida, natrium bikarbonat, amonium bikarbonat dan larutan logam. Variabel-variabel yang diamati antara lain M-Alkalinity, Total Solid (TS), Volatile Solid (VS), Chemical Oxygen Demand (COD) dan produksi biogasnya pada laju pengisian substrat atau Hydraulic Retention Time (HRT) yang sama yaitu 6 hari. Dari hasil penelitian ini disimpulkan bahwa pada HRT 6 hari dengan sistem fermentasi recycle
diperoleh produksi gas berkisar antara 7-9 L/hari, dan diperoleh laju dekomposisi COD terbaik pada fermentasi POME yaitu menggunakan sistem fermentasi recycle dengan laju dekomposisi sebesar 85%.
5 PRAKATA
Atas rahmat Allah SWT, penulisan laporan akhir Penelitian Desentralisasi Skim Unggulan Perguruan Tinggi Tahun Anggaran 2016 dapat terwujud. Laporan ini berisikan hasil penelitian yang telah dilakukan selama kurun waktu 6 (delapan) bulan pada tahun 2016 (tahun ke -1 dari rencana 2 tahun).
Penelitian ini dibiayai oleh DIPA Universitas Sumatera Utara Tahun Anggaran 2016, sesuai dengan Surat Perjanjian Penugasan Pelaksanaan Hibah Penelitian Bagi Dosen Perguruan Tinggi Batch 1 Universitas Sumatera Utara Nomor: 017/SP2H/PL/Dit.Litabmas/II/2016, tanggal 17 Pebruari 2016. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada Pemerintah Indonesia cq Direktorat Riset dan Pengabdian Masyarakat, Direktorat Jenderal Penguatan Riset dan Pengembangan, Kementerian Riset, Teknologi dan Pendidikan Tinggi selaku penyelenggara Hibah Penelitian Unggulan Perguruan Tinggi.
Penulis juga berterima kasih atas saran dan kritik selama penelitian berlangsung dan selama penulisan laporan akhir kepada Direktur Lembaga Penelitian dan Pengabdian / Pelayanan Pada Masyarakat USU dan Ketua Lembaga Penelitian USU, serta Dekan Fakultas Teknik USU.
Semoga hasil penelitian ini bermanfaat untuk khasanah ilmu pengetahuan teknik khususnya dalam produksi energi terbarukan dan pengendalian pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh limbah cair industri minyak sawit.
Medan 15 Oktober 2016
6 DAFTAR ISI
Lembar Pengesahan ... i
Daftar Isi ... ii
Ringkasan ... iii
Prakata ... iii
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 1
1.3. Tujuan Khusus ... 2
1.4. Manfaat Khusus ... 2
1.5. Urgensi (keutamaan) Penelitian ... 2
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Luas Areal dan Produksi Perkebunan Kelapa Sawit .... 4
2.2. Sebaran Pabrik Kelapa Sawit di Indonesia ... 5
2.3. Pengolahan LCPKS eksisting ... 6
2.4. Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit ... 7
2.5. Konversi LCPKS menjadi Energi terbarukan ... 9
2.6. Peta-jalan Penelitian ... 10
BAB III TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN 3.1. Tujuan ... 13
3.2. Manfaat ... 13
7
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAAN 5.1. Karakteristik Limbah Cair PKS Adolina ... 17
5.2. Produksi Biogas Selama Proses Fermentasi Anaerobik ... 18
5.3. Pengaruh Recycle Sludge ... 25
5.4. Pengaruh Penghentian Ni dan Co Terhadap Dekomposisi VS .... 28
5.5. Penelitian Lanjutan ... 29
5.6. Pengaruh Pengurangan Ni dan Co Terhadap Produksi Biogas ... 31
5.7. Pengaruh Penghentian Ni dan Co Terhadap TS dan VS ... 34
5.8. Pengaruh Pengurangan Ni dan Co Terhadap Dekomposisi VS ... 36
BAB VI KESIMPULAN 6.1. Kesimpulan ... 38
6.2. Saran ... 38
DAFTAR PUSTAKA ... ... ... 39
LAMPIRAN 1: INSTRUMEN ... ... L.1.1
LAMPIRAN 2: PERSONALIA TENAGA PENELITI ... L.2.1
8 BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Indonesia adalah produsen minyak kelapa sawit (CPO) terbesar di dunia, dengan luas areal perkebunan kelapa sawit pada 2010 diperkirakan sebesar 7 juta hektar. Besarnya produksi CPO ini juga diikuti dengan besarnya produksi limbah cair 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.
Pemanfaatan LCPKS dengan menkonversinya menjadi biogas telah diaplikasikan pada beberapa PKS di Malaysia dan Indonesia oleh Novaviro Sdn Bhd, Malaysia. Irvan dkk., melalui Hibah RUSNAS 2009 dan dilanjutkan dengan kerjasama penelitian USU-Metawater tahun 2010 telah berhasil mematenkan proses konversi LCPKS menjadi biogas pada World Intellectual Property Organization (WIPO) dengan nomor patent: WO/2011/071013, WO/2011/111408, dan WO/2011/122056. Selain itu, Irvan dkk juga telah berhasil mengkonversi effluent sisa proses konversi LCPKS menjadi biogas di atas menjadi pupuk organic aktif melalui Hibah RUSNAS tahun 2011 dan tahun 2012.
Agar proses yang dikembangkan oleh Irvan dkk menjadi lebih kompetitif maka perlu dilakukan penelitian untuk dapat memanfaatkan biogas yang dihasilkan sebagai bahan bakar enjin premium.
1.2. Perumusan Masalah
9 1.3. Tujuan Khusus
Tujuan umum dari penelitian ini adalah memanfaatkan biogas yang dihasilkan oleh pilot plant konversi LCPKS menjadi biogas sebagai bahan bakar enjin premium. Sedangkan tujuan khusus dari penelitian ini adalah:
1. Mendapatkan metode efektif untuk menghasilkan biogas dari limbah cair pabrik kelapa sawit dengan kwalitas yang bagus (minim kandungan H2S dan CO2)
2. Mendapatkan sistem pengapian efisien sehingga enjin premium dapat mengkonsumsi biogas secara efisien
3. Mendapatkan kinerja enjin berbahan bakar biogas
1.4. Manfaat Khusus
Keutamaan dari penelitian ini secara khusus adalah mendapatkan suatu kondisi operasi optimum sehingga menghasilkan biaya operasional minimum. Sedangkan secara umum penelitian ini paling tidak memiliki keutamaan sebagai berikut:
1. Menurunkan pelepasan emisi gas rumah kaca ke atmosfer karena proses menggunakan sistem tertutup (tangki). Berdasarkan data tahun 2010, pengolahan LCPKS sebanyak 41,5 juta ton/tahun dengan menggunakan sistem open lagoon akan melepaskan gas metan ke atmosfer sebanyak 1,33 juta ton/tahun atau setara dengan 27,9 juta ton CO2/tahun. Pengurangan ini sesuai dengan tuntutan Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 61 Tahun 2011 tentang ”Rencana AksiNasional Penurunan Emisi Gas Rumah Kaca” yang berkomitmen untuk menurunkan emisi gas rumah kaca sebesar 26% dengan usaha sendiri dan mencapai 41% jika mendapatkan bantuan internasional pada tahun 2014
2. Menghasilkan biogas sebagai energi terbarukan. 3. Mengurangi pemakaian bahan bakar fosil.
1.5. Urgensi (keutamaan) Penelitian
10 1. Menurunkan pelepasan emisi gas rumah kaca ke atmosfer karena proses menggunakan sistem tertutup (tangki). Berdasarkan data tahun 2010, pengolahan LCPKS sebanyak 41,5 juta ton/tahun dengan menggunakan sistem open lagoon akan melepaskan gas metan ke atmosfer sebanyak 1,33 juta ton/tahun atau setara dengan 27,9 juta ton CO2/tahun. Pengurangan ini sesuai dengan tuntutan Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 61 Tahun 2011 tentang ”Rencana Aksi Nasional Penurunan Emisi Gas Rumah Kaca” yang berkomitmen untuk menurunkan emisi gas rumah kaca sebesar 26% dengan usaha sendiri dan mencapai 41% jika mendapatkan bantuan internasional pada tahun 2014
