TUGAS DESAIN PABRIK KIMIA - TK 184803
PRA-DESAIN PABRIK SURFAKTAN SODIUM LIGNOSULFONATE (SLS) DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS)
DHANAR KURNIA RAMADHAN NRP 02211940000133
AMPELDENTA KERTSANING GUSTI NRP 02211940000140
Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Lailatul Qadariyah, S.T., M.T. IPM.
NIP. 197609182003122002
Program Studi Teknik Kimia Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri Dan Rekayasa Sistem Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2023
TUGAS DESAIN PABRIK KIMIA – TK 184803
PRA-DESAIN PABRIK SURFAKTAN SODIUM LIGNOSULFONATE (SLS) DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS)
DHANAR KURNIA RAMADHAN NRP 02211940000133
AMPELDENTA KERTSANING GUSTI NRP 02211940000140
Dosen Pembimbing
Dr. Ir. Lailatul Qadariyah, S.T., M.T. IPM.
NIP. 197609182003122002
Program Studi Teknik Kimia Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri Dan Rekayasa Sistem Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2023
PLANT DESIGN PROJECT – TK 184803
PRELIMINARY PLANT DESIGN OF SODIUM LIGNOSULFONATE (SLS) FROM PALM OIL EMPTY FRUIT BUNCHES (EFB)
DHANAR KURNIA RAMADHAN NRP 02211940000133
AMPELDENTA KERTSANING GUSTI NRP 02211940000140
Advisor
Dr. Ir. Lailatul Qadariyah, S.T., M.T. IPM.
NIP. 197609182003122002
Study Program Chemical Engineering Department of Chemical Engineering
Faculty of Industrial Technology and System Engineering Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Surabaya 2023
Surabaya, Januari 2023 Kepala Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri dan Rekayasa Sistem
Dr. Eng Widiyastuti, S.T., M.T NIP. 1975 03 06 2002 12 2002
i PRA DESAIN PABRIK
SURFAKTAN SODIUM LIGNOSULFONATE (SLS) DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT (TKKS)
Nama Mahasiswa / NRP: 1. Dhanar Kurnia Ramadhan / 02211940000133 2. Ampeldenta Kertsaning Gusti / 02211940000140 Departemen : Departemen Teknik Kimia FTIRS – ITS
Dosen Pembimbing : Dr. Ir. Lailatul Qadariyah, S.T., M.T. IPM.
Abstrak
Surfaktan Sodium Lignosulfonat (SLS) adalah surfaktan anionik yang memiliki gugus hidrokarbon sebagai bagian ekornya. Struktur tersebut menyebabkan meningkatnya sifat hidrofilitas surfaktan SLS sehingga lebih mudah larut dalam air. Saat ini kebutuhan surfaktan di Indonesia semakin meningkat seiring dengan perkembangan industri deterjen. Indonesia dalam memenuhi kebutuhan surfaktan SLS masih mengimpor dari negara lain. Salah satu aplikasi dari surfaktan Sodium Lignosulfonate (SLS) dalam industri adalah menunjang Yield yang dihasilkan dari Enhanced Oil Recovery (EOR). Hal ini meningkatkan demand dari surfaktan Sodium Lignosulfonate (SLS) karena adanya program pemerintah untuk mencapai target produksi minyak 1 juta barel per hari (bph) pada tahun 2030 dengan menggunakan metode EOR. Menurut Ketua Minyak dan Gas First Golden Energy, penggunaan surfaktan dapat menaikkan produksi minyak sebesar 20%.
Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas hasil perkebunan yang sangat mempengaruhi perekonomian di Indonesia. Indonesia merupakan negara pengekspor kelapa sawit terbesar di dunia. Pengolahan TBS kelapa sawit menjadi crude palm oil menghasilkan limbah berupa 23% tandan kosong (TKKS), 6,5% cangkang dan 13% serat. TKKS merupakan limbah yang memiliki kandungan lignoselulosa yang belum termanfaatkan secara optimal.
Pengelolaan dan perancangan pabrik ini harus diperhitungkan secara seksama mulai dari aspek pretreatment bahan baku, proses delignifikasi, proses isolasi lignin, proses sulfonasi, dan pengeringan. Untuk perancangan ini digunakan proses sulfonasi menggunakan natrium bisulfit (NaHSO3). Pada pra-desain pabrik kali ini akan diseleksi untuk mendapatkan proses yang optimal, seleksi proses dilakukan pada proses delignifikasi, isolasi lignin, dan sulfonasi.
Pabrik SLS dari bahan baku TKKS ini memiliki rencana operasi, kapasitas, dan lokasi yaitu : 1. Perencanaan operasi : Kontinu, 24 jam/hari; selama 330 hari/tahun
2. Kapasitas produksi : 20000 ton/tahun
3. Lokasi Pabrik : Kota Dumai, Provinsi Riau
Jika ditinjau dari segi teknis, pabrik ini layak didirikan karena mampu untuk menghasilkan proses yang efisien untuk mendapatkan produk yang diinginkan. Jika ditinjau dari segi ekonomi juga pabrik ini layak untuk didirikan, sebab berdasarkan Analisa yang telah dilakukan pada NPV, IRR, BEP, POT, dan Sensitivitas menunjukkan status bahwa pabrik ini sangat menguntungkan. Selain itu jika ditinjau dari aspek lingkungan, pabrik ini juga tergolong ramah lingkungan karena tidak ada limbah yang dihasilkan jika ditinjau dari berjalannya proses.
ii PRELIMINARY PLANT DESIGN OF
SODIUM LIGNOSULFONATE (SLS) SURFACTANT FROM PALM OIL EMPTY FRUIT BUNCHES
Students Name / NRP : 1. Dhanar Kurnia Ramadhan / 02211940000133 2. Ampeldenta Kertsaning Gusti / 02211940000140 Department : Department of Chemical Engineering FTIRS ITS Advisors : Dr. Ir. Lailatul Qadariyah, S.T., M.T. IPM.
Abstract
Sodium Lignosulfonate (SLS) surfactant is an anionic surfactant that has a hydrocarbon group as its tail. This structure increases the hydrophilicity of the SLS surfactant, making it more soluble in water. Currently, the need for surfactants in Indonesia is increasing along with the development of the detergent industry. Indonesia in meeting the needs of SLS surfactants still imports from other countries. One of the applications of Sodium Lignosulfonate (SLS) surfactant in the industry is to support Yield produced from Enhanced Oil Recovery (EOR).
This increases the demand for Sodium Lignosulfonate (SLS) surfactant due to the government's program to achieve the oil production target of 1 million barrels per day (BPD) by 2030 using the EOR method. According to the Head of Oil and Gas First Golden Energy, the use of surfactants can increase oil production by 20%.
Palm oil is one of the plantation commodities that greatly affects the economy in Indonesia. Indonesia is the largest palm oil exporting country in the world. Processing of oil palm FFB into crude palm oil produces waste in the form of 23% empty fruit bunches (EFB), 6.5% shell, and 13% fiber. OPEFB is waste that contains lignocellulosic that has not been utilized optimally.
The management and design of this plant must be carefully considered starting from the aspects of raw material pretreatment, delignification process, lignin isolation process, sulfonation process, and drying. This design uses a sulfonation process using sodium bisulfite (NaHSO3). In the pre-design this time the plant will be selected to get the optimal process, process selection is carried out in the delignification, lignin isolation, and sulfonation processes.
The SLS factory from OPEFB raw materials has an operational plan, capacity, and location, namely:
Operation planning : Continuous, 24 hours/day; for 330 days/year Production capacity : 20000 tons/year
Factory Location : Dumai City, Riau Province
If it is reviewed from technical aspect, this plant is worthy to be built because this plant produces the efficient process that will make the product that meet the requirements. This is also worthy in economical aspect, because from the analytical study of economical, all of the economical parameters like NPV, IRR, BEP, POT, and sensitivity show the great result. If it is reviewed from environmental aspect, this plant is also non toxical plant because high of recycle process and isn’t produce the waste at all.
iii
PERNYATAAN ORISINALITAS
iv STATEMENT OF ORIGINALITY
v KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas karunia, rahmat, dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Pra-Desain Pabrik Sodium Lignosulfonate (SLS) dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dengan sebaik-baiknya sebagai salah satu tugas akhir di Departemen Teknik Kimia FT-IRS ITS.
Tugas Pra-Desain Pabrik ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana di Departemen Teknik Kimia FT-IRS ITS, namun penulis juga berharap laporan ini tidak hanya sekedar sebagai pemenuh kewajiban tetapi lebih dari itu akan bermanfaat ke depannya khususnya bagi penulis sendiri serta pembaca yang sedang berjuang dalam bidang Teknik kimia dan aplikasinya dalam bidang industri.
Penulisan laporan ini dapat selesai tidak luput dari dukungan, bimbingan, bantuan, dan doa dari banyak pihak yang sangat berarti bagi penulis. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada :
1. Orang tua dan keluarga yang selalu memberikan do’a, kasih dan sayang yang tulus, motivasi serta bimbingan yang tiada henti.
2. Dr.Eng. Widiyastuti, S.T., M.T. selaku Kepala Departemen Teknik Kimia FT-IRS ITS dan Dr. Kusdianto, S.T., M.Sc.Eng. selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia ITS atas kesempatan dan saran yang diberikan.
3. Prof. Dr. Ir. Mahfud, DEA selaku Kepala Laboratorium Proses Reaksi Kimia dan Konversi Biomassa atas segala bimbingan dan saran yang diberikan.
4. Dr. Ir. Lailatul Qadariyah, S.T., M.T. IPM. selaku Dosen Pembimbing atas segala bimbingan dan saran yang diberikan.
5. Ir. Hakun Wirawasista Aparamarta, S.T., M.MT., Ph.D, Bapak Fadlilatul Taufany, ST., Ph.D, dan Ibu Hikmatun Ni’mah, S.T, M.S, Ph.D selaku dosen penguji kami atas saran dan masukan yang diberikan.
6. Seluruh dosen Departemen Teknik Kimia FT-IRS ITS atas segala ilmu dan bimbingan selama masa kuliah.
7. Teman-teman di Laboratorium Proses Reaksi Kimia dan Konversi Biomassa yang berjuang bersama dalam menyelesaikan tugas akhir.
8. Teman-teman angkatan K59 Teknik Kimia FT-IRS ITS yang selalu memberikan semangat dan motivasi untuk terus berjuang bersama.
9. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah membantu banyak hal selama penulisan laporan ini.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kata sempurna. Ucapan maaf yang terdalam kepada semua pihak apabila dalam penyusunan laporan ini terdapat kesalahan. Untuk itu penulis sangat menanti kritik dan saran yang bersifat membangun. Semoga laporan pra- desain pabrik ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca sekalian.
Surabaya, Januari 2023
Penulis
vi DAFTAR ISI
PERNYATAAN ORISINALITAS ... iii
STATEMENT OF ORIGINALITY ... iv
KATA PENGANTAR ... v
DAFTAR ISI ... vi
BAB I ... 1
PENDAHULUAN... 1
I.1 Tinjauan Pasar Produk ... 1
I.2 Teknologi Produksi dan Seleksi Proses ... 2
BAB II ... 1
DATA DASAR PERANCANGAN ... 1
II.1 Ketersediaan dan Kualitas Bahan Baku dan Produk... 1
II.2 Kapasitas ... 4
II.3 Lokasi dan Ketersediaan Utilitas... 4
BAB III ... 1
URAIAN PROSES TERPILIH ... 1
III.1 Diagram Balok ... 1
III.2 Diagram Alir Proses ... 2
III.3 Uraian Proses ... 23
BAB IV ... 1
NERACA MASSA DAN ENERGI ... 1
IV.I Neraca Massa dan Energi ... 1
Dengan membandingkan hasil yang didapatkan dengan data surfaktan komersial pada Tabel II.4, maka SLS yang dihasilkan sudah memenuhi kriteria. ... 17
IV.II Kebutuhan Panas dan Power ... 17
BAB V ... 1
DAFTAR DAN HARGA PERALATAN ... 1
V.1 Daftar Peralatan... 1
V.2 Harga Peralatan ... 15
V.3 Tata Letak Pabrik Secara Garis Besar ... 16
V.4 P&ID dan Preliminary HAZOP Alat Utama ... 20
BAB VI ... 1
ANALISA EKONOMI DAN ANALISA DAMPAK TERHADAP LINGKUNGAN ... 1
VI.1 Asumsi-Asumsi... 1
VI.2 CAPEX & OPEX... 7
VI.3 NPV, IRR, POT, Cash Flow, Sensitivitas terhadap IRR ... 7
VI.4 Aspek Sosial dan Lingkungan ... 11
vii BAB VII ... 1 KESIMPULAN ... 1
viii DAFTAR GAMBAR
Gambar I. 1 Diagram Garis Besar Proses Pembuatan SLS dari TKKS ... 3
Gambar I. 2 Mekanisme Sulfonasi untuk menghasilkan SLS ... 6
Gambar II. 1 Peta Persebaran Kilang Minyak di Indonesia………5
Gambar II. 2 Hasil Penentuan Prioritas Menggunakan Analytical Hierarchy Proses ... 9
Gambar II. 3 Matriks Analytical Hierarchy Process ... 9
Gambar II. 4 Perbandingan Bahan Baku di Riau dan Kalimantan Tengah ... 10
Gambar II. 5 Perbandingan Wilayah Pemasaran di Riau dan Kalimantan Tengah ... 10
Gambar II. 6 Perbandingan Wilayah Pemasaran di Riau dan Kalimantan Tengah ... 10
Gambar II. 7 Perbandingan Sumber Utilitas di Riau dan Kalimantan Tengah ... 10
Gambar II. 8 Perbandingan Hukum dan Peraturan di Riau dan Kalimantan Tengah ... 10
Gambar II. 9 Perbandingan Sumber Tenaga Kerja di Riau dan Kalimantan Tengah ... 11
Gambar II. 10 Perbandingan Iklim dan Topografi di Riau dan Kalimantan Tengah ... 11
Gambar II. 11 Perbandingan Aksesibilitas Riau dan Kalimantan Tengah ... 11
Gambar II. 12 Perbandingan Dampak Lingkungan di Riau dan Kalimantan Tengah ... 11
Gambar II. 13 Perbandingan Pertimbangan Masyarakat Riau dan Kalimantan Tengah ... 11
Gambar II. 14 Perbandingan Lahan Kosong di Riau dan Kalimantan Tengah ... 12
Gambar II. 15 Peta Letak Lokasi Pabrik... 14
Gambar V. 1 Layout Pabrik Secara Garis Besar………...20
Gambar V. 2 P&ID Reaktor Sulfonasi ... 21
Gambar VI. 1 Organogram Perusahaan………..3
Gambar VI. 2 Grafik Break Even Point ... 9
Gambar VI. 3 Grafik Sensitivitas Terhadap IRR ... 11
ix DAFTAR TABEL
Tabel I. 1 Lignosulfonat di Dunia dan Kapasitas Produksinya ... 1
Tabel I. 2 Data Impor Surfaktan Anionik di Indonesia ... 2
Tabel I. 3 Harga SLS bubuk di Pasaran tahun 2022 ... 2
Tabel I. 4 Perbandingan Parameter Seleksi Proses Pulping metode Kraft, Sulfit dan Organosolv... 6
Tabel I. 5 Kondisi operasi macam-macam proses pulping tandan kosong kelapa sawit ... 7
Tabel I. 6 Perbandingan Proses Isolasi Lignin ... 8
Tabel I. 7 Kondisi Operasi Proses Sulfonasi ... 8
Tabel II. 1 Komposisi TKKS (% berat kering)………...1
Tabel II. 2 Luas Lahan Perkebunan Kelapa Sawit di Indonesia Tahun 2021 ... 1
Tabel II. 3 Data Kuantitas Kelapa Sawit dan TKKS di Indonesia Tahun 2021 ... 2
Tabel II. 4 Karakteristik Surfaktan Lignosulfonat Komersial ... 3
Tabel II. 5 Provinsi Penghasil Kelapa Sawit Terbesar di Indonesia ... 5
Tabel II. 6 Kapasitas Terpasang Pembangkit Listrik per 2020 ... 6
Tabel II. 7 Wilayah Sungai Lintas Kabupaten/Kota ... 6
Tabel II. 8 Data Lulusan Menurut Jenjang Pendidikan (2019) ... 6
Tabel II. 9 Upah Minimum Provinsi (2022) ... 7
Tabel II. 10 Perbandingan Aksesabilitas dan Fasilitas Transportasi ... 7
Tabel II. 11 Iklim di Ibu Kota Provinsi ... 8
Tabel II. 12 Hasil Analisa Pemilihan Lokasi... 12
Tabel IV. 1 Komposisi dari Komponen yang Terdapat di TKKS………..2
Tabel IV. 2 Berat Molekul, Densitas, viskositas, dan entalpi pembentukan dari Komponen TKKS dan bahan baku pendukung lainnya ... 2
Tabel IV. 3 Data Kapasitas Panas dalam Satuan kJ/kg.K ... 3
Tabel IV. 4 Alat pada Unit Preparasi Bahan Baku ... 3
Tabel IV. 5 Neraca massa C-110 ... 4
Tabel IV. 6 Neraca Massa H-113 ... 5
Tabel IV. 7 Alat pada Unit Delignifikasi... 5
Tabel IV. 8 Neraca Massa M-213 ... 6
Tabel IV. 9 Neraca Energi Mixing Tank NaOH ... 6
Tabel IV. 10 Neraca Energi E-215 ... 6
Tabel IV. 11 Neraca Massa Split ... 7
x
Tabel IV. 12 Neraca Massa R-210 ... 7
Tabel IV. 13 Neraca Energi R-210 ... 8
Tabel IV. 14 Neraca Massa H-221 ... 8
Tabel IV. 15 Neraca Energi E-221 ... 9
Tabel IV. 16 Alat pada Unit Isolasi Lignin ... 9
Tabel IV. 17 Neraca Massa R-310 ... 10
Tabel IV. 18 Neraca Energi R-310 ... 10
Tabel IV. 19 Neraca Massa H-320 ... 11
Tabel IV. 20 Alat pada Unit Sulfonasi... 11
Tabel IV. 21 Neraca Massa M-415 ... 12
Tabel IV. 22 Neraca Massa R-410 ... 13
Tabel IV. 23 Neraca Energi R-410 ... 13
Tabel IV. 24 Neraca Massa H-420 ... 14
Tabel IV. 25 Alat pada Unit Pengeringan ... 14
Tabel IV. 26 Neraca Massa B-510 ... 15
Tabel IV. 27 Neraca Energi G-512 ... 15
Tabel IV. 28 Neraca Massa H-514 ... 16
Tabel IV. 29 Karakteristik Surfaktan Lignosulfonat yang Dihasilkan ... 17
Tabel IV. 30 Kebutuhan Panas Pabrik ... 17
Tabel IV. 31 Kebutuhan Power Pabrik ... 17
Tabel IV. 32 Kebutuhan Dingin Pabrik ... 18
Tabel V. 1 Daftar Peralatan di Pabrik ……….1
Tabel V. 2 Harga Peralatan pada Pabrik ... 15
Tabel V. 3 Lokasi Area Proses ... 17
Tabel V. 4 Lokasi Area Utilitas... 17
Tabel V. 5 Lokasi Penyimpanan Bahan dan produk ... 17
Tabel V. 6 Lokasi Area Pengolahan Limbah ... 18
Tabel V. 7 Lokasi Area Fasilitas dan Fungsinya ... 18
Tabel V. 8 Preliminary HAZOP Pada Reaktor Sulfonasi... 21
Tabel VI. 1 Jumlah Karyawan dalam Pabrik………..5
Tabel VI. 2 Shift Per-Regu Operator ... 7
Tabel VI. 3 Parameter Perhitungan Ekonomi... 9
Tabel VI. 4 Sensitivitas Harga TKKS Terhadap IRR ... 10
xi Tabel VI. 5 Sensitivitas Harga Produk Terhadap IRR ... 10 Tabel VI. 6 Sensitivitas Nilai TCI Terhadap IRR ... 10
I-1 BAB I
PENDAHULUAN I.1 Tinjauan Pasar Produk
Surfaktan merupakan suatu senyawa kimia yang memiliki gugus polar bersifat hidrofilik dan gugus non polar bersifat hidrofobik. Fungsi dari bagian hidrofobik adalah untuk berinteraksi dengan senyawa non-polar, sementara bagian yang bersifat hidrofilik akan berinteraksi dengan lingkungan berair (polar). Secara umum, surfaktan terbagi menjadi 4 jenis antara lain surfaktan non-ionik, anionik, kationik, dan amfoterik. Surfaktan telah digunakan di industri kimia untuk memodifikasi fase yang berbeda seperti sebagai pengemulsi untuk menstabilkan campuran liquid-liquid dan sebagai dispersan campuran solid-solid (Schramm et al., 2003).
Surfaktan Sodium Lignosulfonat (SLS) adalah surfaktan anionik yang memiliki gugus hidrokarbon sebagai bagian ekornya. Struktur tersebut menyebabkan meningkatnya sifat hidrofilitas surfaktan SLS sehingga lebih mudah larut dalam air. Menurut ASTM standard C 494-79 (spec. for water reducing admixture for concrete), surfaktan SLS adalah bahan kimia yang termasuk jenis water reducing admixtures (WRA) atau plasticizer.
Surfaktan jenis WRA mampu mendispersi berbagai sistem disperse partikel (seperti pasta semen dan gipsum). Penambahan surfaktan SLS dalam partikel akan menghasilkan pembatas elektrik menyebabkan terjadinya flokulasi (Rosen dan Dahanayaake, 2000).
Saat ini kebutuhan surfaktan di Indonesia semakin meningkat seiring dengan perkembangan industri deterjen. Menurut peneliti dari Puslit Kimia LIPI (Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia) Wuryaningsih (2006), kebutuhan surfaktan di Indonesia sekitar 95.000 ton per tahun, sedangkan kapasitas produksi dalam negeri sekitar 55.000 ton per tahun. Ini berarti bahwa Indonesia pada tahun 2006 masih mengimpor sekitar 44.500 ton.
Produksi garam lignosulfonat di seluruh dunia diperkirakan mencapai 965.000 ton per tahun dan sekitar 50% digunakan sebagai bahan pendispersi pasta gipsum dan semen (Gargulak dan Lebo, 2000). Menurut PT Fosroc-Indonesia yang berada di Cikarang, Bekasi, Jawa Barat, salah satu distributor garam lignosulfonat, sampai saat ini Indonesia masih seratus persen mengimpor lignosulfonat dari Finlandia dan negara-negara Skandinavia lainnya. Berikut data pabrik lignosulfonat di dunia dan kapasitas produksinya.
Tabel I. 1 Lignosulfonat di Dunia dan Kapasitas Produksinya
Produsen Negara Kapasitas (ton/tahun)
Borregaard Ligno Tech Norwegia 160.000
Ligno Tech Sweden Swedia 60.000
Borregaard German Ligno Jerman 50.000
Tech Iberica Spanyol 30.000
Ligno Tech Finland Finlandia 20.000
Ligno Tech USA USA 60.000
Georgia Pacific USA 200.000
Westvaco USA 35.000
Flambeau Paper USA 60.000
Tembec Canada 20.000
Avebene Perancis 40.000
Tolmezzo Italia 30.000
Sanyo Kokusaka Jepang 50.000
Lainnya 150.000
Total 965.000
I-2 Indonesia dalam memenuhi kebutuhan surfaktan SLS masih mengimpor dari negara lain. Terdapat empat surfaktan lignosulfonat yang telah dipasarkan secara komersial yaitu ammonium lignosulfonat, kalsium lignosulfonat, natrium lignosulfonat, dan seng lignosulfonat. Berdasarkan Badan Pusat Statistik Indonesia pada tahun 2012-2016 data impor surfaktan anionik ditunjukkan pada Tabel I.1.
Tabel I. 2 Data Impor Surfaktan Anionik di Indonesia
Tahun Massa (ton) Peningkatan (%)
2018 1328,864 0
2019 3873,056 1,914
2020 4118,252 0,063
2021 5265,603 0,278
2022 (Januari – Agustus) 4366,676 -0,17
Rata-rata 0,752
(BPS, 2022) Produk surfaktan Sodium Lignosulfonat (SLS) dijual di pasaran dalam bentuk serbuk atau cairan dengan kemasan berukuran kecil maupun besar. Berikut merupakan harga SLS bubuk dengan kemurnian 45-60% di pasaran pada tahun 2022.
Tabel I. 3 Harga SLS bubuk di Pasaran tahun 2022
Berat SLS (ton) Harga SLS (Rp)
1 13.203.775
Menurut Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi Kementerian ESDM, salah satu target Pemerintah untuk mencapai target produksi minyak 1 juta barel per hari (bph) pada tahun 2030 adalah dengan mempercepat pengembangan Enhanced Oil Recovery (EOR).
Diharapkan pada tahun 2030 nanti sumbangan dari EOR terhadap produksi minyak nasional sekitar 100 ribu bph.
Menurut Ketua Minyak dan Gas First Golden Energy, penggunaan surfaktan dapat menaikkan produksi minyak sebesar 20% bahkan dari hasil uji coba yang dilakukannya, produksi minyak mengalami kenaikan sampai empat kali lipat dari 10 barel per hari naik menjadi 40 barel per hari setelah diberikan surfaktan. Oleh karena itu, produksi surfaktan dalam skala pabrik diharapkan menjadi jawaban untuk mendapatkan surfaktan EOR berbiaya rendah (low cost surfactant) dan mampu memenuhi target produksi minyak satu juta barel pada tahun 2030.
I.2 Teknologi Produksi dan Seleksi Proses I.2.1 Teknologi Produksi
Untuk menghasilkan produk surfaktan Sodium Lignosulfonate (SLS) yang optimum, proses utama pembuatan SLS dari bahan baku TKKS perlu ditentukan terlebih dahulu. Terutama proses pemasakan/pulping, isolasi lignin, serta proses sulfonasi lignin isolat menjadi SLS. Gambar 1 menunjukkan diagram garis besar proses pembuatan SLS dari TKKS.
I-3 Persiapan bahan baku Tandan Kosong Kelapa
Sawit (pengeringan dan pemotongan)
Proses Pulping Tandan Kosong Kelapa Sawit
Proses Isolasi Lignin
Proses Sulfonasi
Proses Pengeringan Tandan Kosong Kelapa Sawit
Sodium lignosulfonate (SLS)
Gambar I. 1 Diagram Garis Besar Proses Pembuatan SLS dari TKKS I.2.1.1 Proses Pemasakan/Pulping
Pemasakan/pulping kimia adalah proses di mana lignin dihilangkan seluruhnya sehingga lignin dapat sepenuhnya dibebaskan dari digester atau setelah perlakuan mekanik.
Secara praktikal, produksi pulp di dunia sekarang masih berdasarkan proses sulfit dan sulfat (kraft). Terdapat jenis proses pelarutan lignin dari biomassa selain proses sulfat (Kraft) dan sulfit, yaitu proses organosolv.
A. Soda Pulping
Pada proses soda larutan yang digunakan sebagai pemasak adalah larutan soda api (NaOH). Pada Proses pemasakan, lignin akan terdegradasi dan kemudian larut dalam air.
Larutnya lignin dalam air terjadi karena adanya transfer ion hidrogen dari gugus hidroksil pada lignin ke ion hidroksil yang terdapat pada soda. Metode ini juga tidak banyak menggunakan bahan kimia sehingga lebih ramah lingkungan (Ismiyati, 2009).
B. Proses Kraft
Proses ini dipatenkan oleh Dahl pada tahun 1884. Proses ini disebut dengan proses kraft yang berarti kuat dalam bahasa swedia. Pulp hasil proses ini susah untuk dibleaching dan berwarna gelap namun kuat sehingga baik untuk digunakan sebagai kertas packaging yang lebih mementingkan kekuatan. Permasalahan pada proses ini adalah recovery zat aktif dan bleaching. Pada beberapa tahun awal proses ini tidak terlalu berkembang hingga ditemukannya Tomlinson Combustion Furnace dan teknik bleaching (Sulistyowati, 2014).
I-4 Salah satu kelebihan dari proses kraft adalah produk pulp yang dihasilkan kuat, namun pulp bukanlah hasil utama yang digunakan pada proses pembuatan SLS, melainkan ligninnya. Selain itu, proses kraft memiliki beberapa kekurangan salah satunya rendemen yang rendah. Rendemen yang dihasilkan melalui proses sulfat biasanya berkisar 22%
hingga 37,5% (Brongers dan Mierzwa, 2005). Proses kraft memilki kelemahan yaitu gas berbau yang berasal dari belerang (S) yang mudah menguap. Proses kraft juga dinilai tidak ramah lingkungan karena menggunakan bahan kimia yang banyak dan berbahaya untuk lingkungan. Bahan kimia yang digunakan ini juga menjadikan proses kraft ini proses yang mahal (Sulistyowati, 2014).
C. Proses Sulfit
Proses kedua adalah proses sulfit, proses ini lebih mudah dibleaching dan lebih murah namun memiliki kekurangan pada kekuatan pulp. Namun hal ini bukan suatu masalah karena pulp bukan hasil utama yang diinginkan pada proses ini. Proses sulfit berkembang pesat sebelum ditemukannya Tomlinson Combustion Furnace dan teknik bleaching. Selain pada pulp yang dihasilkan, proses ini memilki biaya proses yang juga mahal dan rendemennya tidak jauh berbeda dengan proses kraft, rendemen yang dihasilkan sebesar 17% hingga 30,2% (Brongers dan Mierzwa, 2005). Recovery dan regenerasi bahan kimia pada cairan limbah dari proses sulfit lebih sulit daripada cairan limbah proses kraft (Sulistyowati, 2014).
D. Proses Organosolv
Proses Organosolv yaitu suatu proses pemisahan serat dengan menggunakan bahan kimia organik seperti, metanol, etanol, aseton, asam asetat, dan lainnya. Proses ini sudah banyak terbukti dan dapat memberikan dampak yang baik bagi lingkungan sekitar dan sangat efisien dalam pemanfaatan sumber daya hutan. Rendemen yang dihasilkan dari proses ini tinggi, daur ulang black liquor dapat dilakukan dengan mudah, tidak ada unsur sulfur sehingga lebih aman terhadap lingkungan, dan juga dapat menghasilkan hasil samping berupa lignin dan hemiselulosa dengan tingkat kemurnian tinggi (A.Mardhiah &
J.Misbahul, 2016). Pada proses organosolv, pelarut berupa alkohol primer yang memiliki titik didih rendah seperti methanol dan ethanol lebih umum untuk digunakan meskipun pelarut lain seperti asam format, asam asetat, dan pelarut dengan titik didih tinggi lainnya juga sering digunakan (Fachuang, 2010).
Katalisator sangat penting pada proses ini. Fungsi katalis dalam hal ini selain karena selama ini proses pulping organosolv berlangsung pada suhu yang tinggi untuk men - delignifikasi. Berdasarkan katalis yang digunakan, dalam pulping organosolv terdapat dua jenis proses, yaitu proses organosolv asam (dengan katalis H2SO4 atau HCl) dan proses organosolv basa (dengan katalis NaOH atau Na2S). Selama berlangsungnya proses pemasakan dalam digester yang berisi laritan NaOH, polimer lignin akan terdegradasi dan kemudian larut dalam air (Heradewi, 2007).
I.2.1.2 Isolasi Lignin
Isolasi lignin merupakan tahap pemisahan lignin. Berbagai teknik isolasi lignin telah dipelajari, tetapi pada prinsipnya sama yaitu diawali dengan proses pengendapan padatan. Menurut Damat (1989), pengendapan lignin dalam larutan sisa pemasak terjadi sebagai akibat terjadinya reaksi kondensasi pada unit-unit penyusun lignin (para-koumaril alkohol, koniferil alkohol dan sinapil alkohol) yang semula larut akan terpolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar (Lubis, 2007). Terdapat metode untuk proses isolasi lignin, diantaranya menggunakan metode ekstraksi dan metode presipitasi asam.
Ekstraksi adalah proses pemisahan yang memanfaatkan sifat daya larut (kelarutan) dari suatu senyawa. Pemisahan dilakukan dengan cara pencampuran dua pelarut yang tidak
I-5 dapat tercampur, untuk mengambil (mengisolasi) suatu senyawa tertentu dalam satu pelarut ke pelarut yang lainnya. Proses ekstraksi ini dapat diaplikasikan untuk proses pemisahan suatu senyawa (zat) yang terkandung dalam jaringan tanaman atau bagian tanaman tertentu ke dalam pelarut tertentu (Mukhriani, 2014). Refluks merupakan metode ekstraksi untuk mensitesis (mengisolasi) senyawa-senyawa organik. Pelarut yang digunakan pada umumnya adalah pelrut yang mudah menguap (volatile). Kelemahan proses ini, adalah pelarut akan mudah menguap ketika mengalami pemanasan, sehingga reaksi yang terjadi dapat berlangsung singkat dan belum selesai. Karena itu, kelengkapan alat kondensor diperlukan untuk proses pendinginan. Pelarut yang menguap karena suhu proses tinggi, dapat mengembun dalam kondensor karena proses pendinginan. Pelarut yang mudah menguap akan mencair kembali akibat kondensasi, sehingga pelarut tetap utuh dalam jumlah selam proses ektraksi berlangsung. Pada proses ini biasanya diberi aliran gas N2
dengan tujuan menyingkirkan uap air dan gas oksigen yang terbawa masuk, dan juga senyawa-senyawa organologam yang sifatnya reaktif untuk sintesis senyawa-senyawa anorganik. Proses ekstraksi menggunakan berbagai bahan seperti Dioksana, dimetilsulfoksida (DMSO), formamide, dimetilformamida (DMF), piridin, dikloroetana, etilenaglikolmonoetileter (metil selosolv), dan heksa fluoropropanol. Metode ini menghasilkan rendemen yang tidak terlalu tinggi dan bahan ekstraksi memiliki harga yang relatif mahal atau handling yang rumit karena bahan termasuk berbahaya (Kusumo, 2020).
Terdapat cara lain dalam melakukan isolasi lignin, yaitu menggunakan pereaksi anorganik yaitu H2SO4 pekat dan HCl pekat dengan tujuan untuk mendestruksi karbohidrat (Sugesty, 1991). Pengendapan lignin dalam larutan black liquor terjadi karena reaksi kondensasi pada unit-unit penyusun lignin yaitu para-koumaril alcohol, konferil alcohol, dan sinapil alcohol yang semula larut akan mengalami repolimerisasi dan membentuk molekul yang lebih besar. Secara umum pengasaman black liquor dapat menggunakan asam seperti H2SO4 atau HCl dengan proses pengadukan yang baik. Konsentrasi asam yang digunakan sebaiknya berada diantara 5% hingga 20% untuk mencegah terjadinya proses pengasaman sebagian sehingga tercapai pengasaman yang seragam (Heradewi, 2007).
I.2.1.3 Sulfonasi Lignin Menjadi Sodium Lignosulfonate
Sulfonasi adalah proses utama industri kimia yang digunakan untuk membuat berbagai macam produk. Tujuan dilakukan sulfonasi adalah untuk mengubah sifat hidrofilitas lignin yang kurang polar membentuk SLS yang lebih polar. Dengan memasukkan gugus sulfonat yang lebih polar ke dalam gugus hidroksil lignin, maka akan membentuk natrium lignosulfonat (SLS) sehingga meningkatkan sifat hidrofilitasnya yang menyebabkan NaLS mudah larut dalam air. Prinsip inilah yang menggambarkan NaLS berperan sebagai surface active agent atau disebut surfaktan (Fiyani, 2020).
Fengel & Wegner (1995) menyatakan bahwa reaksi sulfonasi terhadap lignin berlangsung serupa dengan sulfonasi terhadap 1,2,diguaiasilpropana-1,3-diol. Langkah pertama berlangsung melalui pembentukan kuinonmetida dengan pemecahan gugus α- hidroksil (eliminasi air). Reaksi adisi elektrofilik terhadap kuinonmetida oleh bisulfit menghasilkan natriun 1,2-diguasilpropana- α -sulfonat (eliminasi air) dan diikuti adisi elektrofilik yang menghasilkan natrium 1,2- diguasilpropana- α,ɣ-disulfonat.
I-6 Gambar I. 2 Mekanisme Sulfonasi untuk menghasilkan SLS
I.2.2 Seleksi Proses
Seleksi proses yang akan digunakan pada pabrik pembuatan surfaktan Natrium Lignosulfonat dari bahan baku Tandan Kosong Kelapa Sawit didasari atas pertimbangan harga bahan, kadar rendemen yang dihasilkan pada proses isolasi, keamanan dan kemudahan handling limbah, dampak lingkungan, kondisi operasi serta sifat fisik dan kimia.
I.2.2.1 Seleksi Proses Pulping Tandan Kosong Kelapa Sawit
Proses pulping bertujuan untuk membebaskan lignin (delignifikasi) dari biomassa Tandan Kosong Kelapa Sawit. Hasil pemisahan lignin tersebut berupa larutan lignin berkonsentrasi tinggi yang disebut black liquor. Dari beberapa uraian proses pulping yang telah dijabarkan pada bagian sebelumnya, seleksi proses dapat dilakukan dengan mengacu pada parameter harga bahan, rendemen lignin dihasilkan, dampak lingkungan, dan kondisi operasi.
Tabel I. 4 Perbandingan Parameter Seleksi Proses Pulping metode Kraft, Sulfit dan Organosolv
Proses Bahan Pemasak
Harga Bahan Pemasak
(Rp)
Rendemen pada black liquor (%)
(b/v)
Dampak lingkungan
Soda NaOH (kg) 28.000 20-35 Lebih ramah
lingkungan karena tidak mengandung belerang dan tidak
menggunakan bahan kimia berlebihan
Kraft Na2S (kg)
NaOH (kg)
3.200.000 28.000
22-37,5 Mencemari lingkungan karena mengandung Sulfur Sulfit H2SO3 (kg) 1.669.250 17-30,2 Mencemari
lingkungan
I-7 Proses Bahan
Pemasak
Harga Bahan Pemasak
(Rp)
Rendemen pada black liquor (%)
(b/v)
Dampak lingkungan
karena mengandung Sulfur Organosolv Methanol (l)
NaOH (kg)
13.000 28.000
20-35 Lebih ramah
lingkungan karena tidak mengandung belerang
(Brongers dan Mierzwa, 2005) Pada tabel di atas dapat dilihat bahwa dari segi harga bahan baku, proses soda pulping memerlukan biaya bahan pemasak paling minimum. Rendemen black liquor maksimum dihasilkan oleh proses kraft (sulfat). Pada proses sulfit, banyak rendemen dihasilkan serta limbah yang dihasilkan.
Selain harga bahan baku, rendemen lignin dihasilkan dan limbah yang dihasilkan, kondisi operasi yang digunakan juga dapat menjadi pertimbangan pemilihan proses pulping.
Tabel I. 5 Kondisi operasi macam-macam proses pulping tandan kosong kelapa sawit Parameter Soda Pulping Kraft Organosolv Sulfit
Yield 50-70% 45-55% 56-67% 50-65%
Kemurnian >90% >95% >90% 55-90%
Waktu Pemasakan
1-5 jam 1 jam 1 jam 3-7 jam
Jenis Lignin yang
dihasilkan
Lignin tidak mengandung sulfur
Lignin mengandung sulfur
Lignin tidak mengandung sulfur
Lignin mengandung sulfur
Pemasak yang digunakan
NaOH Na2S, NaOH Methanol, Air, NaOH
Ca(HSO3)2 dan Mg(HSO3)2
Cocok digunakan untuk jenis kayu
Limbah Pertanian
Softwoods, Hardwoods
Softwoods, Hardwoods, Limbah Pertanian
Kayu daun lebar dan Softwoods
(Glasser, 2001) Dari table perbandingan metode pulping, parameter yield menunjukkan perbedaan yang tidak jauh signifikan diantara proses yang ada, begitu juga dengan kemurnian black liquor yang dihasilkan. Untuk waktu pemasakan, metode sulfit menghabiskan waktu paling banyak yaitu sekitar 3-7 jam, sedangkan metode yang lain menghabiskan waktu yang sama yaitu 1 jam. Lignin yang dihasilkan dari metode kraft dan metode sulfit mengandung sulfur sehingga tidak ramah terhadap lingkungan, sedangkan proses organosolv dan soda pulping menghasilkan proses yang lebih ramah lingkungan dengan kandungan lignin yang tidak mengandung sulfur. Untuk jenis kayu yang digunakan sebagai feed kali ini adalah TKKS yang mana termasuk limbah pertanian dan cocok apabila menggunakan metode soda atau organosolv.
Dari perbandingan metode delignifikasi atau pulping, metode yang digunakan adalah metode soda pulping untuk memperoleh lignin dari TKKS karena metode tersebut
I-8 cocok dengan bahan baku yang digunakan, proses yang sederhana, kemurnian dan yield yang dihasilkan cukup tinggi dan menghasilkan jenis lignin yang tidak mengandung sulfur.
I.2.2.2 Seleksi Proses Isolasi Lignin
Proses isolasi lignin bertujuan untuk memisahkan lignin dari campuran black liquor yang ada. Dari beberapa uraian proses yang telah dijabarkan sebelumnya, seleksi proses dapat dilakukan dengan mengacu pada parameter harga, bahan, rendemen lignin dihasilkan, dampak lingkungan, dan kondisi operasi.
Proses ekstraksi menggunakan berbagai bahan seperti Dioksana, dimetilsulfoksida (DMSO), formamide, dimetilformamida (DMF), piridin, dikloroetana, etilenaglikolmonoetileter (metil selosolv), dan heksa fluoropropanol. Bahan-bahan tersebut merupakan bahan yang termasuk berbahaya bagi kesehatan dan memiliki harga yang relatif mahal.
Tabel I. 6 Perbandingan Proses Isolasi Lignin
Proses Bahan Harga (Rp) Rendemen (% b/b)
Kemurnian Lignin (%) Presipitasi
asam H2SO4 (l) 336.700
19,29 88,9
Ekstraksi Dioksana (l) 2.825.000 20 <80
(Ismiyati, 2009) Sehingga dengan pertimbangan yang telah disebutkan, proses presipitasi asam akan digunakan pada produksi lignosulfonat sebagai metode isolasi lignin.
I.2.2.3 Seleksi Proses Sulfonasi
Lignin disulfonasi menggunakan pereaksi natrium sulfit (Na2SO3) ataupun dengan natrium bisulfit (NaHSO3). Namun, literatur menyebutkan bahwa menggunakan natrium bisulfit lebih disarankan karena hasil dari reaksi tersebut berupa produk Sodium Lignosulfonat (SLS), sisa reaksi (lignin dan natrium bisulfit) serta air (Syahbirin, 2015).
Tabel I. 7 Kondisi Operasi Proses Sulfonasi
Waktu Operasi (Jam) 4-8
Tekanan (atm) 1
Suhu Operasi (C) 80-100
pH 5-7
Lignin isolat yang memiliki pH sekitar 3-4 akan sulit terdegradasi pada proses sulfonasi, sehingga perlu ditambahkan basa untuk meningkatkan pH hingga pH minimum 5. Pada dasarnya proses sulfonasi lignin menggunakan natrium bisulfit juga akan menaikkan pH, namun harus dalam jumlah banyak untuk mencapai pH minimum.
Akibatnya akan ada terlalu banyak NaHSO3 yang tidak bereaksi sehingga menimbulkan pemborosan baik dalam pemakaian bahan maupun pemurnian menggunakan methanol.
Methanol akan mengendapkan kelebihan natrium bisulfit yang tidak bereaksi. Proses tersebut akan dimodifikasi dengan jalan menambahkan NaOH, suatu basa kuat pada proses sulfonasi untuk mendapatkan konversi lignin menjadi Natrium Lignosulfonat yang relatif tinggi (72,2%) serta kemurnian yang lebih tinggi (80,05%) (Syahmani, 2001).
II-1 BAB II
DATA DASAR PERANCANGAN II.1 Ketersediaan dan Kualitas Bahan Baku dan Produk
Kelapa sawit merupakan salah satu komoditas hasil perkebunan yang sangat mempengaruhi perekonomian di Indonesia. Indonesia merupakan negara pengekspor kelapa sawit terbesar di dunia. Berdasarkan Badan Pusat Statistik, pada tahun 2021 Indonesia mampu mengekspor kelapa sawit ke beberapa negara sebesar 26,9 juta ton (BPS, 2021). Jumlah tersebut turun 1,57% dibandingkan dengan tahun sebelumnya, namun nilai eskpor minyak sawit Indonesia meningkat karena membaiknya harga CPO di pasar global.
Bagian dari pohon kelapa sawit yang terpenting adalah Tandan Buah Segar (TBS), dimana setiap tandan mengandung 62-70% buah sawit yang dapat diproduksi menjadi minyak sawit sedangkan 23-30% sisanya adalah tandan kosong. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) mengandung lignin, selulosa, dan hemiselulosa sehingga dapat dimanfaatkan menjadi bahan baku pembuatan asam-asam organik, pelarut aseton, butanol, etanol, protein sel tunggal, dan zat antibiotik (Darnoko & Anas, 1992).
Tabel II. 1 Komposisi TKKS (% berat kering)
Komposisi (%)
Pratiwi et al (1988)
Tun Tedja Irwandi
(1991)
Azemi et al (1994)
Darmoko et al (1995)
Sudiyani (2010)
Lemak - 5,35 - - -
Protein - 4,45 - - -
Selulosa 35,81 32,55 40 38,76 41,3
Lignin 15,70 28,54 21 22,23 27,6
Hemiselulosa 27,01 31,70 24 - 25,3
Sari - - - 6,37 -
Pentosan - - - 26,69 -
Holoselulosa - - - 67,88 -
Abu 6,04 - 15 6,59 -
Pektin - - - 12,85 -
(Heradewi, 2007 ; Sudiyani, 2010) Pengolahan TBS kelapa sawit menjadi crude palm oil menghasilkan limbah berupa 23% tandan kosong (TKKS), 6,5% cangkang dan 13% serat. TKKS merupakan limbah yang memiliki kandungan lignoselulosa yang belum termanfaatkan secara optimal.
Pemanfaatan TKKS biasanya sebagai bahan bakar boiler, kompos, dan juga sebagai pengeras jalan di perkebunan kelapa sawit (Fuadi & Pranoto, 2016)
Berikut adalah data luas lahan perkebunan kelapa sawit di Indonesia berdasarkan daerah provinsi :
Tabel II. 2 Luas Lahan Perkebunan Kelapa Sawit di Indonesia Tahun 2021
Provinsi Luas Area Lahan (Ha) Produktivitas Yield (Kg/Ha)
Aceh 476.700 3.183
Sumatra Utara 1.285.800 4.931
Sumatra Barat 430.400 3.942
Riau 2.860.800 4.147
Jambi 1.083.900 3.646
II-2
Sumatra Selatan 1.058.600 4.196
Bengkulu 319.400 4.027
Lampung 192.600 2.262
Bangka Belitung 238.600 4.185
Kepulauan Riau 7.400 3.952
Jawa Barat 14.000 2.596
Banten 18.800 1.846
Kalimantan Barat 2.117.900 3.351
Kalimantan Tengah 1.815.600 4.447
Kalimantan Selatan 479.300 3.861
Kalimantan Timur 1.366.100 3.565
Kalimantan Utara 215.600 2.346
Sulawesi Tengah 141.500 3.310
Sulawesi Selatan 48.500 3.678
Sulawesi Tenggara 77.400 1.046
Gorontalo 13.900 1.414
Sulawesi Barat 145.100 3.504
Maluku 10.200 1.982
Papua Barat 58.800 2.353
Papua 181.100 5.058
TOTAL 14.663.600
Berdasarkan data diatas, Indonesia memiliki total luas lahan perkebunan kelapa sawit sebesar 14.663.600 Ha pada tahun 2021. Dari data produktivitas (kg/Ha) dan luas lahan, banyak kelapa sawit yang dihasilkan dapat dihitung sehingga banyaknya TKKS juga dapat dihitung yaitu sebesar 23-30% bagian dari total kelapa sawit yang dipanen.
Tabel II. 3 Data Kuantitas Kelapa Sawit dan TKKS di Indonesia Tahun 2021
Provinsi Kelapa sawit dihasilkan (ton)
TKKS dihasilkan (ton)
Aceh 1.517.336,1 348.987,303
Sumatra Utara 6.340.279,8 1.458.264,354
Sumatra Barat 1.696.636,8 390.226,464
Riau 11.863.737,6 2.728.659,648
Jambi 3.951.899,4 908.936,862
Sumatra Selatan 4.441.885,6 1.021.633,688
Bengkulu 1.286.223,8 295.831,474
Lampung 435.661,2 100.202,076
Bangka Belitung 998.541 229.664,43
Kepulauan Riau 29.244,8 6.726,304
Jawa Barat 36.344 8.359,12
Banten 34.704,8 7.982,104
Kalimantan Barat 7.097.082,9 1.632.329,067
Kalimantan Tengah 8.073.973,2 1.857.013,836
Kalimantan Selatan 1.850.577,3 425.632,779
Kalimantan Timur 4.870.146,5 1.120.133,695
Kalimantan Utara 505.797,6 116.333,448
Sulawesi Tengah 468.365 107.723,95
Sulawesi Selatan 178.383 41.028,09
II-3
Sulawesi Tenggara 80.960,4 18.620,892
Gorontalo 19.654,6 4.520,558
Sulawesi Barat 508.430,4 116.938,992
Maluku 20.216,4 4.649,772
Papua Barat 138.356,4 31.821,972
Papua 916.003,8 210.680,874
(BPS, 2022) Berdasarkan data kuantitas di atas, dapat dilihat bahwa daerah penghasil kelapa sawit terbesar terletak di provinsi Riau dengan produksi kelapa sawit sebesar 11.863.737,6 ton dan penghasil TKKS sebesar 2.728.659,648 ton. Kemudian disusul oleh provinsi Kalimantan Tengah dan Kalimantan Barat.
Lignosulfonat merupakan surfaktan alami yang banyak digunakan pada industri.
Penggunaan lignosulfonate sangat beragam antara lain sebagai bahan pendispersi pada berbagai system disperse partikel (misalnya pasta gipsum dan semen) dan formula pestisida, sebagai pendispersi pada proses recovery dalam industri pengeboran minyak (Enhanced Oil Recovery), bahan pendispersi zat warna pada industri tekstil, cat dan tinta bahan pengikat pada keramik dan urea, bahan pengemulsi pada aspal dan minyak pelumas.
Lignosulfonat memiliki keunggulan yaitu secara esensial tidak bersifat toksik dan berasal dari bahan alami sehingga dapat diperbaharui.
Karboksilat, sulfonate, sulfat, dan fosfat merupakan bentuk surfaktan anionik yang paling penting. Surfaktan berbasis karboksilat banyak digunakan pada industri sabun, sementara surfaktan berbasis sulfonate, yang larut pada media asam dan basa biasa digunakan pada detergen, dispersan, dan flokulan pada suspense (Crepaldi et al., 2000).
Surfaktan berbasis sulfat secara umum bersifat lebih hidrofilik daripada sulfonat karena adanya atom oksigen tambahan pada struktur surfaktan. Di sisi lain, sulfonat lebih stabil secara kimia daripada sulfat dan karena itu lebih toleran terhadap hidrolisis pada pH tinggi atau rendah (Perkins et al., 1998).
Berikut adalah karakteristik empat jenis Surfaktan Lignosulfonat yang telah dipasarkan secara komersial.
Tabel II. 4 Karakteristik Surfaktan Lignosulfonat Komersial
Karakteristik
Jenis Surfaktan Ammonium
Lignosulfonat
Kalsium Lignosulfonat
Natrium Lignosulfonat
Seng Lignosulfonat Lignosulfonat
(%) 57 80 80 42
Gula Reduksi
(%) 24 7 7 -
S (%) 6,8 6,6 6,6 -
Ca (%) 0,4 5,0 0,5 0,2
Na (%) 0,2 0,2 7 4,3
N (%) 4,7 0,1 0,1 -
Abu (%) 1,0 20 22 -
Kadar air (%) 52 5 <6 52
pH (10%
larutan) 4 – 5 4,5 7 – 7,5 4 – 5
Viskositas
(cps) 800 900 1000 1000
II-4 Berat jenis
(g/cm3) 0,3684 0,684 0,3684 0,1730
(Wesco Technology, 2005) Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam proses delignifikasi, isolasi lignin, dan sulfonasi adalah NaOH, Methanol, H2SO4, NaHSO3, dan Sodium Lignosulfonat (SLS).
Berikut merupakan spesifikasi dan properties dari bahan-bahan tersebut.
II.2 Kapasitas
Pabrik Sodium Lignosulfonat (SLS) dari TKKS ini direncanakan akan dibangun pada tahun 2025 untuk memenuhi kebutuhan surfaktan SLS yang masih mengimpor dari negara lain. Untuk mengetahui jumlah kebutuhan impor surfaktan SLS pada tahun 2025, dapat diproyeksikan dengan cara menghitung menggunakan persamaan berikut,
𝐹 = 𝐹0(1 + 𝑖)𝑛 Keterangan :
F = Perkiraan kebutuhan impor surfaktan SLS pada tahun yang diinginkan (2025) F0 = Kebutuhan impor pada tahun terakhir
i = Peningkatan rata-rata impor n = Selisih waktu
(Kusnarjo, 2008) Karena keterbatasan data produksi dan konsumsi surfaktan SLS di Indonesia, maka dapat diasumsikan bahwa data impor ini merupakan kebutuhan surfaktan SLS yang harus dipenuhi di Indonesia. Berdasarkan data impor surfaktan SLS yang terdapat pada Tabel I.1, maka proyeksi kebutuhan impor surfaktan SLS pada tahun 2025 adalah sebagai berikut.
𝐹 = 5.265,60(1 + 0,752)4 𝐹 = 49.629,54 𝑡𝑜𝑛
Diperoleh hasil perhitungan kebutuhan impor surfaktan SLS pada tahun 2025 sebesar 49.629,54 ton. Dengan demikian, Pabrik Sodium Lignosulfonat (SLS) dari TKKS akan direncanakan berkapasitas produksi sebesar 20.000 ton sehingga dapat memenuhi kebutuhan impor surfaktan SLS sebesar 40,3% pada tahun 2025 serta memenuhi target produksi minyak dengan teknologi EOR pada tahun 2030.
II.3 Lokasi dan Ketersediaan Utilitas
Tujuan dari penentuan lokasi suatu pabrik adalah menunjang proses produksi dari faktor harga bahan baku hingga pemilihan lokasi. Perlu dipertimbangkan beberapa faktor yang akan memengaruhi proses produksi. Beberapa faktor tersebut adalah :
1. Wilayah pemasaran.
2. Ketersediaan bahan baku.
3. Transportasi.
4. Ketersediaan pekerja.
5. Ketersediaan utilitas : air, bahan bakar, tenaga.
6. Lahan kosong yang tersedia.
7. Dampak ke lingkungan, dan pembuangan limbah.
8. Pertimbangan komunitas lokal.
9. Iklim.
10. Politik dan pertimbangan strategi.
II-5 (Richardson, 2005) Namun, dikarenakan keterbatasan dalam melakukan research dan juga referensi, dalam laporan ini hanya dicantumkan pertimbangan-pertimbangan diantaranya wilayah pemasaran, ketersediaan bahan baku, transportasi, ketersediaan pekerja, Ketersediaan utilitas, Iklim, dan politik. Sedangkan, untuk pemilihan lokasi pembuatan surfaktan memiliki 2 opsi, yaitu Provinsi Riau dan Provinsi Kalimantah Tengah.
II.3.1 Ketersediaan Bahan Baku
Bahan baku menjadi parameter yang penting dalam pemilihan lokasi pabrik.
Didapatkan dari Kompas.com, Riau dan Kalimantan Tengah merupakan dua provinsi dengan nilai penghasil kelapa sawit tertinggi di Indonesia. Hal tersebut menunjukkan bahwa ketersediaan Tandan Kosong Kelapa Sawit yang juga besar di provinsi tersebut.
Tabel II. 5 Provinsi Penghasil Kelapa Sawit Terbesar di Indonesia Provinsi Produksi Kelapa Sawit (ton)
Riau 9.513.208
Kalimantah Tengah 7.664.841
(Kompas.com, 2022) II.3.2 Wilayah Pemasaran
Lokasi pemasaran yang akan dijangkau akan berpengaruh pada biaya distribusi produk. Natrium lignosulfonat (NaLS) ini merupakan salah satu jenis surfaktan anionik yang digunakan dalam industri perminyakan sebagai fluida injeksi untuk mendorong minyak yang masih terjebak dalam reservoir. Sehingga, NaLS atau yang disebut juga dengan SLS ini dapat didistribusikan ke perusahaan kilang minyak yang mana membutuhkan surfaktan SLS. Gambar 2.1 menunjukkan peta persebaran industry kilang minyak di Indonesia yang didapatkan dari fitur One Map Kementrian ESDM.
Gambar II. 1 Peta Persebaran Kilang Minyak di Indonesia
II-6 Dari peta yang telah tertera, dapat dilihat bahwa daerah Riau memiliki daerah yang lebih luas dalam produksi minyak, dan juga terdapat juga wilayah sebagai eksplorasi minyak dibandingkan dengan daerah Kalimantan Tengah. Hal ini dapat menguntungkan karena jarak antara bahan baku dan pemasaran yang tidak jauh sehingga dapat menekan biaya transportasi.
II.3.3 Ketersediaan Utilitas (Air, Bahan Bakar, Tenaga)
Sumber energi juga merupakan faktor yang berpengaruh dalam keberlangsungan suatu pabrik. Berdasarkan informasi yang didapat dari Badan Pusat Statistik, saat ini Provinsi Riau memiliki kapasitas terpasang pembangkit tenaga listrik yang menghasilkan daya sebesar 369.11 MW, sedangkan Provinsi Kalimantan Tengah memiliki kapasitas listrik sebesar 169,60 MW.
Tabel II. 6 Kapasitas Terpasang Pembangkit Listrik per 2020
Provinsi Kapasitas Terpasang Pembangkit Listrik per 2020 (MW)
Riau 369,11
Kalimantah Tengah 169,60
(BPS, 2020) Sedangkan, untuk sumber air sendiri dapat diperoleh dari beberapa sungai yang mengalir di dua provinsi tersebut. Beberapa sungai yang mengalir di Provinsi Riau seperti Sungai Rokan, Sungai Kampar, Sungai Kumu. Sedangkan beberapa sungai yang mengalir di Provinsi Kalimantan Tengah seperti Sungai Barito, Sungai Kapuas, dan Sungai Kahayan. Pada Tabel II.10, disajikan jumlah daerah aliran sungai lintas kabupaten/kota yang ada di Provinsi Riau, dan Kalimantan Tengah.
Tabel II. 7 Wilayah Sungai Lintas Kabupaten/Kota
Provinsi Jumlah Daerah Aliran Sungai
Riau 40
Kalimantan Tengah 5
(BPS, 2020) II.3.4 Ketersediaan Pekerja
Ketersediaan sumber daya manusia menjadi hal penting yang harus dipertimbangkan dalam merancang suatu pabrik. Lingkungan yang memiliki lebih banyak sumber tenaga kerja yang memadai tentunya akan lebih ideal untuk dijadikan target pembangunan suatu pabrik, karena akan lebih mudah mempekerjakan masyarakat sekitar dibandingkan masyarakat dari daerah lain.
Tabel II. 8 Data Lulusan Menurut Jenjang Pendidikan (2019)
Daerah Jenjang Pendidikan
SD SMP SMA
Riau 121.784 676 368
Kalimantan Tengah 44.784 171.708 145.387
(Data Pendidikan dan Kebudayaan Indonesia, Statistik Pendidikan Tinggi, 2019) Tersedianya tenaga kerja yang terampil juga diperlukan untuk menjalankan rangkaian produksi. Dengan banyaknya jumlah penduduk yang terdapat pada provinsi Riau dan Kalimantan Tengah memudahkan pabrik untuk memenuhi kebutuhan tenaga kerja.
Selain itu, pertimbangan upah tenaga kerja juga menjadi hal yang perlu diperhatikan.
II-7 Tabel II. 9 Upah Minimum Provinsi (2022)
Provinsi UMP
Riau Rp 2.938.564
Kalimantan Tengah Rp 2.922.516
(Surat Edaran Menteri Ketenagakerjaan, 2022) II.3.5 Transportasi
Aksesabilitas dan fasilitas transportasi juga menjadi faktor dalam memilih lokasi pabrik. Penyediaan bahan baku maupun pemasaran tentu akan membutuhkan kedua faktor tersebut agar pabrik dapat berjalan dengan baik. Aksesabilitas dan fasilitas transportasi ini melingkupi jalan, bandara, dan pelabuhan.
Tabel II. 10 Perbandingan Aksesabilitas dan Fasilitas Transportasi
Provinsi Panjang Jalan (km)
Jumlah Bandara
Jumlah Pelabuhan
Riau 24.497 7 1
Kalimantan
Tengah 17.997 5 1
II.3.6 Politik dan Pertimbangan Strategi
Berdasarkan PERDA No 10 Tahun 2018 Provinsi Riau tentang Rencana Tata Ruang Wilayah Provinsi (RTRW), Strategi pengembangan kawasan peruntukan industri dilakukan dengan mengembangkan industri berdasarkan potensi sumber daya, jaringan infrastruktur, dan pasar.
Berdasarkan Peraturan Daerah Provinsi Kalimantan Tengah tentang Rencana Tata Ruang Wilayah Provinsi (RTRW), menyatakan bahwa Provinsi Kalimantan Tengah menetapkan ketentuan-ketantuan dalam pembangunan lokasi industri. Perusahaan industri wajib berlokasi dikawasan industri kecuali industri yang memerlukan lokasi khusus, industri mikro, kecil dan menengah, serta industri dikabupaten/kota yang belum memiliki kawasan industri. Memenuhi kebutuhan teknis, tata ruang, dan lingkungan untuk kegiatan industri. Tidak mengganggu kelestarian fungsi lingkungan hidup dan menjamin pemanfaatan sumber daya alam yang berkelanjutan. Provinsi Kalimantan Tengah juga melakukan pengembangan kawasan industri.
II.3.7 Lahan Kosong yang Tersedia
Lahan yang tersedia menjadi salah satu faktor penting dalam pembangunan suatu pabrik. Lahan yang tersedia tidak hanya diperhitungkan untuk pembangunan pabrik di masa kini, akan tetapi juga pertimbangan peluang peningkatan kapasitas produksi pabrik di masa mendatang. Ketersediaan lahan yang tersedia di Kelurahan Bangsal Aceh, Kecamatan Sungai Sembilan, Kota Dumai, Provinsi Riau sebesar 5000 Ha.
II.3.8 Dampak ke Lingkungan, dan Pembuangan Limbah
Semua proses industri menghasilkan produk limbah, dan pertimbangan penuh harus diberikan kesulitan dan biaya pembuangan mereka. Pembuangan limbah beracun dan berbahaya akan dicakup oleh peraturan lokal, dan otoritas yang sesuai harus dikonsultasikan selama survey lokasi awal untuk menentukan standar yang harus dipenuhi.
II-8 II.3.9 Pertimbangan Komunitas Lokal
Kelurahan Bangsal Aceh, Kecamatan Sungai Sembilan, Kota Dumai, Provinsi Riau merupakan daerah kawasan industri sehingga masyarakat seharusnya tidak asing lagi dengan pendirian pabrik baru di kawasan tersebut. Terbukanya lapangan pekerjaan baru menjadi faktor utama masyarakat dapat menerima pendirian pabrik tersebut. Selain itu, pendirian pabrik SLS tetap harus memperhatikan limbah beracun yang akan dihasilkan oleh pabrik sehingga perlu diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan agar tidak mengganggu keselamatan dan kesehatan masyarakat sekitar.
II.3.10 Iklim
Berikut ini merupakan data yang didapat dari Badan Meteorologi dan Geofisika mengenai kondisi iklim dari wilayah yang menjadi pilihan dalam pendirian pabrik, yaitu Provinsi Riau dan Provinsi Kalimantan Tengah. Data yang diambil di bawah merupakan data BMKG di Bulan Oktober 2022 di saat musim penghujan. Pada Provinsi Riau diambil di kota Dumai, sedangkan pada Kalimantan Tengah diambil pada Kota Palangkaraya.
Tabel II. 11 Iklim di Ibu Kota Provinsi
Provinsi
Kelembaban udara rata rata
(%)
Suhu udara rata-rata (oC)
Kecepatan angin rata-rata
(km/jam)
Riau 56 – 97 23-33 18
Kalimatan
Tengah 65-100 24-31 10
(BMKG, 2022) Riau saat ini merupakan salah satu provinsi terkaya di Indonesia, dan sumber dayanya didominasi oleh sumber alam, terutama minyak bumi, gas alam, karet, kelapa sawit dan perkebunan serat. Tetapi, penebangan hutan yang merajalela telah mengurangi luas hutan secara signifikan, dari 78% pada 1982 menjadi hanya 33% pada 2005. Rata-rata 160.000 hektare hutan habis ditebang setiap tahun, meninggalkan 22%, atau 2,45 juta hektare pada tahun 2009. Kondisi geografi Riau sangatlah mendukung. Dengan luas wilayah provinsi Riau adalah 87.023,66 km², yang membentang dari lereng Bukit Barisan hingga Selat Malaka. Riau memiliki iklim tropis basah dengan rata-rata curah hujan berkisar antara 2000-3000 milimeter per tahun, serta rata-rata hujan per tahun sekitar 160 hari.
Dilihat dari topografinya, Provinsi Riau memiliki topografi dengan kemiringan lahan 0 – 2 persen (datar) seluas 1.157.006 ha. Kemiringan lahan 15 – 40 persen (curam) seluas 737.966 ha dan daerah dengan topografi yang memiliki kemiringan sangat curam (>40 persen) seluas 550.928 ha.
Kondisi fisik wilayah Provinsi Kalimantan Tengah, terdiri atas daerah pantai dan rawa yang terdapat di wilayah Bagian Selatan sepanjang ± 750 km pantai Laut Jawa, yang membentang dari Timur ke Barat dengan ketinggian antara 0–50 m diatas permukaan laut (dpl) dan tingkat kemiringan 0%-8%.
II-9 Gambar II. 2 Hasil Penentuan Prioritas Menggunakan Analytical Hierarchy Proses
Gambar II. 3 Matriks Analytical Hierarchy Process
Kemudian, dari prioritas faktor – faktor yang telah didapatkan di atas, dibandingkan antara dua lokasi yang dipertimbangkan, yaitu Riau dan Kalimantan Selatan. Pertimbangan dilakukan pada setiap faktor dengan dua lokasi yang berbeda. Sama dengan metode
II-10 sebelumnya, pada perbandingan ini juga digunakan metode Analytical Hierarchy Process (AHP). Sehingga, untuk hasil dari perbandingan tersebut di tunjukkan pada Gambar 2.4 sampai 2.10
Gambar II. 5 Perbandingan Wilayah Pemasaran di Riau dan Kalimantan Tengah Gambar II. 4 Perbandingan Bahan Baku di Riau dan Kalimantan Tengah
Gambar II. 7 Perbandingan Sumber Utilitas di Riau dan Kalimantan Tengah Gambar II. 6 Perbandingan Wilayah Pemasaran di Riau dan Kalimantan Tengah
Gambar II. 8 Perbandingan Hukum dan Peraturan di Riau dan Kalimantan Tengah
II-11 Gambar II. 10 Perbandingan Iklim dan Topografi di Riau dan Kalimantan Tengah
Gambar II. 11 Perbandingan Aksesibilitas Riau dan Kalimantan Tengah Gambar II. 9 Perbandingan Sumber Tenaga Kerja di Riau dan Kalimantan Tengah
Gambar II. 12 Perbandingan Dampak Lingkungan di Riau dan Kalimantan Tengah
II-12 Sehingga, dari hasil yang didapatkan menggunakan Analytical Hierarchy Process (AHP) dilakukan pemilihan lokasi dengan menggabungkan seluruh pertimbangan. Tahap ini dilakukan dengan cara perhitungan menggunakan dasar hasil dari Analytical Hierarchy Process (AHP).
Tabel II. 12 Hasil Analisa Pemilihan Lokasi
Bobot Riau Kalimantan
Tengah Ketersediaan
Bahan Baku 32,7% 66,7% 33,3%
Wilayah
Pemasaran 10,5% 75,0% 25,0%
Ketersediaan Utilitas (Air, Bahan Bakar,
Tenaga)
3,3% 83,3% 16,7%
Ketersediaan
Pekerja 2,5% 50,0% 50,0%
Transportasi 10,5% 66,7% 33,3%
Politik dan Pertimbangan
Strategi
21,9% 66,7% 33,3%
Gambar II. 13 Pertimbangan Masyarakat Riau dan Kalimantan Tengah
Gambar II. 14 Perbandingan Pertimbangan Masyarakat Riau dan Kalimantan Tengah Gambar II. 14 Perbandingan Lahan Kosong di Riau dan Kalimantan Tengah
II-13 Lahan Kosong
yang Tersedia 4,6% 33,3% 66,7%
Dampak ke Lingkungan, dan
Pembuangan Limbah
8,9% 50,0% 50,0%
Pertimbangan
Komunitas Lokal 3,2% 50,0% 50,0%
Iklim 2,0% 50,0% 50,0%
Total Perkalian dengan Bobot 0,6388 0,3622
Dari hasil penilaian menggunakan Analytical Hierarchy Process (AHP), dengan parameter yang telah dijelaskan sebelumnya dipilih Provinsi Riau sebagai lokasi pabrik Sodium Lignosulfonate. Beberapa alasan ditetapkannya lokasi pembuatan pabrik Sodium Lignosulfonate ini adalah:
• Dari aspek akses dan transportasi, Riau memiliki keunggulan dengan adanya akses yang mudah dijangkau diantaranya memiliki jalan utama yang lebih banyak ketimbang Provinsi Kalimantan Tengah dan juga Bandara yang lebih banyak sebagai akses logistik melalui udara dibandingkan provinsi Kalimantan Tengah.
• Dari aspek Hukum dan Peraturan, Provinsi Riau memiliki aturan yang lebih fleksibel dan juga lebih menunjang dan membantu industry khususnya industri yang berkaitan dengan kelapa sawit dibandingkan provinsi Kalimantan Tengah.
• Dari sisi ketersediaan bahan baku, Provinsi Riau merupakan produsen kelapa sawit terbanyak di Indonesia yang kemudian disusul dengan Provinsi Kalimantan Tengan sebagai produsen kelapa sawit kedua di Indonesia.
Pemilihan Lokasi Pabrik di provinsi Riau dilakukan tepatnya di Kota Dumai dengan memperhatikan acuan Peraturan Daerah Provinsi Riau tentang Rencana Tata Ruang Wilayah Provinsi (RTRW) No 10 Tahun 2018. Pemilhan Lokasi ini juga didukung dengan data bahwa kota Dumai merupakan sebuah kota yang dialokasikan sebagai Kawasan industri khususnya industri perminyakan dan juga industri kelapa sawit. Lokasi yang direncanakan juga dekat dengan Pelabuhan dan dan juga dengan sungai sebagai salah satu sumber utilitas dan juga akses transportasi. Sehingga, dengan mempertimbangkan lahan kosong yang ada, berikut merupakan peta tempat akan didirikannya pabrik Sodium Lignosulfonat dari Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan koordinat 1.739538, 101.373635 menghadap ke selatan, terletak di Bangsal Aceh, Sungai Sembilan, Dumai City, Riau.
II-14 Gambar II. 15 Peta Letak Lokasi Pabrik
III-1 BAB III
URAIAN PROSES TERPILIH III.1 Diagram Balok
III-2 III.2 Diagram Alir Proses
III-23 III.3 Uraian Proses
III.3.1 Preparasi Bahan Baku dan Delignifikasi
Pada tahap persiapan bahan baku, TKKS dari tempat penyimpanan TKKS diangkut menggunakan belt conveyor menuju rotary knife cutter untuk dihancurkan dengan mereduksi ukurannya hingga menjadi kurang lebih 3 mm (Muryanto, 2016). Efisiensi dari pemotongan menggunakan rotary knife cutter sebesar 83% (Walas, 1998). TKKS yang telah dihancurkan tersebut menuju vibrating screen untuk menyeragamkan ukuran dan sisa TKKS yang tidak sesuai spesifikasi dihancurkan kembali pada rotary knife cutter dengan menggunakan bucket elevator. Kemudian, untuk TKKS yang sudah sesuai spesifikasi diangkut dengan bucket elevator menuju reaktor delignifikasi dimana proses soda pulping berlangsung. Di dalam reaktor delignifikasi, TKKS dimasak dengan larutan NaOH dengan konsentrasi 10% (Heradewi, 2007). Volume larutan pemasak dibandingkan massa TKKS yaitu 10:1 (v/b). Reaksi delignifikasi berjalan dengan temperatur reaksi 140°C dan tekanan 1 atm selama 13 menit (Muryanto, 2016), dengan persamaan reaksi sebagai berikut :
𝐿𝑖𝑔𝑛𝑖𝑛 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 → 𝑁𝑎𝐿𝑖𝑔𝑛𝑖𝑛 + 𝐻2𝑂
Hasil reaksi tersebut berupa larutan lindi hitam dengan serat TKKS yang kemudian dialirkan dengan pompa menuju pendingin untuk menurunkan temperatur keluaran reaktor 140°C menjadi 60°C. Rendemen pulp yang dihasilkan yaitu 69,32 – 78,04% sehingga membutuhkan pompa khusus yaitu pompa slurry sentrifugal supaya adanya pulp tidak merusak pompa. Kemudian dipisahkan dengan menggunakan filter press untuk mendapatkan larutan lindi hitam. Sisa dari hasil delignifikasi tersebut berupa unbleached pulp yang akan dibawa menggunakan screw conveyor ke tangki penyimpanan untuk kemudian dapat dijual untuk kebutuhan industri pulp. Sedangkan larutan lindi hitam yang mengandung lignin yang telah terbebas dari pulpnya kemudian dilanjutkan menuju proses isolasi lignin.
III.3.2 Isolasi Lignin
Proses isolasi lignin yaitu dengan presipitasi asam menggunakan asam sulfat untuk mengendapkan lignin dalam larutan lindi hitam. Lindi hitam yang dihasilkan dari proses delignifikasi dialirkan menuju mixing tank melalui pompa dan ditambahkan asam sulfat encer H2SO4 72% untuk mengendapkan lignin. Reaksi isolasi lignin berjalan selama 2 jam dengan temperature 60°C (Suhartanti, 2006). Berikut adalah reaksi yang terjadi pada Tangki Pengasaman H2SO4:
𝑁𝑎𝐿𝑖𝑔𝑛𝑖𝑛 + 𝐻2𝑆𝑂4→ 𝑙𝑖𝑔𝑛𝑖𝑛 + 2𝑁𝑎2𝑆𝑂4 2𝑁𝑎𝑂𝐻 + 𝐻2𝑆𝑂4→ 𝑁𝑎2𝑆𝑂4+ 2𝐻2𝑂
(Matsushita & Yasuda, 2005) Kemudian keluaran dari tangki pengasaman dialirkan dengan pompa menuju decanter untuk memisahkan light stream dan heavy stream yang telah ditentukan berdasarkan densitas campuran dan kelarutannya terhadap air. Kelarutan lignin dalam air pada suhu 30°C yaitu 46,1% yang mana sangat rendah sehingga lebih mudah dipisahkan dengan menggunakan decanter (Suryani, 2008). Lignin yang terpisahkan akan keluar melalui heavy stream karena memiliki densitas yang lebih tinggi yaitu 1,3 sampai 1,4 g/ml.
Sehingga, heavy stream akan diteruskan menuju proses sulfonasi.
III-24 III.3.3 Sulfonasi
Proses sulfonasi bertujuan untuk mengubah lignin menjadi surfaktan sodium lignosulfonate (SLS) dengan mereaksikan lignin dengan agen penyulfonasi (NaHSO3) dengan katalis NaOH. Penambahan NaHSO3 merupakan 40-60% dari berat lignin yang digunakan sedangkan penambahan NaOH dilakukan hingga pH mencapai 9. Reaksi yang terjadi pada proses sulfonasi lignin ini termasuk reaksi ireversibel dan bersifat endotermis (Falah, 2012). Isolat lignin dialirkan melalui pompa menuju reaktor sulfonasi dan ditambahkan dengan natrium bisulfit (NaHSO3) yang diangkut dari silo dengan screw conveyor dengan katalis NaOH yang dialirkan dari tangki pelarutan NaOH. Reaksi berlangsung pada temperatur reaksi 90°C dengan tekanan 1 atm dengan waktu 1 jam (Ismiyati, 2007), dengan persamaan reaksi sebagai berikut:
2𝐿𝑖𝑔𝑛𝑖𝑛 + 2𝑁𝑎𝐻𝑆𝑂3→ 𝑆𝐿𝑆 + 𝐻2𝑂 III.3.4 Pengeringan
Hasil sulfonasi kemudian dialirkan dengan pompa menuju decanter untuk memisahkan light stream dan heavy stream yang telah ditentukan berdasarkan densitas campuran dan kelarutannya terhadap air. SLS yang masih mengandung air akan dikeluarkan melalui light stream karena memiliki densitas yang lebih rendah dibandingkan dengan serat selulosa dan hemiselulosa. Kemudian larutan SLS dialirkan dengan pompa menuju spray dryer untuk dikeringkan dengan bantuan udara pemanas dengan temperature 125°C (Perry,1999). Kemudian keluaran bubuk SLS dari spray dryer dan cyclone keluar dan diangkut menuju silo dengan screw conveyor.
