ANALISA PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PABRIK KELAPA SAWIT (LCPKS) KAPASITAS 600 M3/HARI MENGHASILKAN BIOGAS DI PT. UKINDO BLANKAHAN, LANGKAT
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik
Oleh Richi Ridhon Alvaret Sinurat 1205052094 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugerah keselamatan dan segala berkat yang memampukan penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan baik. Laporan Tugas Akhir yang berjudul “Analisa Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Kapasitas 600
/hari Menghasilkan Biogas
PT.UKINDO Blankahan, Langkat” ini merupakan syarat kelulusan untuk menyelesaikan studi Diploma 3, Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik, Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan. Selama menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini, penulis telah mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa material, spiritual, informasi, maupun segi administrasi. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T, Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T., M.T, Sebagai Ketua Jurusa Teknik Mesin; 3. Ir. Abdul Razak, M.T, Selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan; 4. Aulia Salman, S.T., M.T, Selaku Dosen Pembimbing; 5. Seluruh Dosen – Dosen Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan; 6. Seluruh Staf dan Karyawan PT.UKINDO Blankahan, Khusus nya Bapak Ir.Saut Simanjuntak, Bapak Ir. Hendrik Simbolon, Bapak Ir. M.Ishak; 7. Orang tua saya yang telah banyak memberikan motivasi dan dukungan material untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini; 8. Teman – teman EN-6C yang telah banyak membantu dan memberikan dukungan dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.
vi
Laporan Tugas Akhir ini adalah hasil karya penulis bukan plagiat. Walaupun penulis sudah berupaya semaksimal mungkin, namun penulis juga menyadari bahwa Laporan ini tidak luput dari kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun, demi kesempurnaan laporan ini di masa yang akan datang. Akhir kata penulis mengharapkan agar Laporan Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca pada umumnya dan bagi penulis pada khususnya.
Medan, Agustus 2015 Hormat Penulis,
Richi Ridhon Alvaret S NIM : 1205052094
vii
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ................................................................... ii LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... iii LENBAR PENGESAHAN ............................................................................ iv PERNYATAAN KEASLIAN ISI TUGAS AKHIR .................................... v KATA PENGANTAR .................................................................................... vi DAFTAR ISI ................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... x DAFTAR TABEL .......................................................................................... xi DAFTAR BAGAN.......................................................................................... xii DAFTAR GRAFIK ........................................................................................ xiii DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xiv BAB I
PENDAHULUAN ................................................................... 1 A. B. C. D. E. F.
BAB II
Latar Belakang ................................................................... Batasan Masalah................................................................. Tujuan Penelitian ............................................................... Manfaat Penelitian ............................................................. Metode Pengumpulan Data ................................................ Sistematika Penulisan ........................................................
1 2 3 3 4 4
DASAR TEORI ...................................................................... 6 A. Pabrik Kelapa Sawit ........................................................... 1. Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit................................ 2. Limbah Padat Pabrik Kelapa Sawit ............................. 3. Limbah Gas Pabrik Kelapa Sawit ................................ B. Biogas ................................................................................. 1. Pengertian Biogas......................................................... 2. Kandungan Biogas ....................................................... 3. Faktor – Faktor Yang Mempengaruhi Biogas .............. 4. Jenis – Jenis Reaktor Biogas ........................................
6 7 11 13 13 13 14 15 19
a. Reaktor Kubah Tetap (Fixed Dome) ...................... 19 b. Reaktor Floating Drum .......................................... 20 c. Reaktor Balon......................................................... 21 BAB III
PEMBAHASAN ...................................................................... 22 A. Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Menghasilkan Biogas, Blankahan POM .................................................... 22 a. Proses Hidrolisis .......................................................... 22 b. Proses Acidogenesis ..................................................... 24 c. Proses Methanogenesis ................................................ 26 d. Proses Pemurnian Biogas ............................................. 32 e. Pemakaian Biogas ........................................................ 34
BAB IV
ANALISA DATA .................................................................... 36 A. Total Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) dan Biogas perhari .................................................................... B. Alternatif Biaya .................................................................. C. Kesetaraan Biogas dengan Bahan Bakar yang lain ............
BAB V
Total 36 43 47
PENUTUP…………………………………………………. 50 A. Simpulan ............................................................................ 50 B. Saran................................................................................... 51
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Reaktor Biogas kubah tetap..........................................................
20
Gambar 2. Reaktor Biogas Floating Drum ....................................................
20
Gambar 3. Reaktor Balon...............................................................................
21
Gambar 4. Kolam Hidrolisis ..........................................................................
22
Gambar 5. Raw Effluent Feed Tank ...............................................................
25
Gambar 6. Main Digester Tank......................................................................
27
Gambar 7. Lagoon Compartment 01,02,03....................................................
29
Gambar 8. Facultative Pond ..........................................................................
31
Gambar 9. Biogas Cleaner Scrubber .............................................................
32
Gambar 10. Biogas Dryer ..............................................................................
34
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Volume dan Nilai Ekspor CPO tahun 2003 – 2013 .........................
6
Tabel 2. Karakteristik Limbah Cair PKS dan standart baku mutu limbah.....
10
Tabel 3. Kandungan Biogas ...........................................................................
14
Tabel 4. Kesetaraan Biogas dengan Bahan Bakar yang lain ..........................
15
Tabel 5. Spsesifikasi Biogas Cleaner Scubber ...............................................
33
Tabel 6. Asumsi Kenaikan Gaji Karyawan selama 30 tahun .........................
43
Tabel 7. Besar Kenaikan Biaya Perawatan tiap tahun nya.............................
45
DAFTAR BAGAN
Bagan 1. Proses Hidrolisis............................................................................. Bagan 2. Proses Acidogenesis........................................................................ Bagan 3. Proses Methanogenesis ...................................................................
23 24 26
DAFTAR GRAFIK
Grafik 1. Kesetaraan Produksi Biogas dengan Bahan Bakar Lain...................
49
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Design Parameters and Treatment Efficiencies Lampiran 2. Waste Feeding Methodoloy
xv
Daftar Lampiran
Lampiran 1. Design Parameters and Treatment Efficiencies Lampiran 2. Waste Feeding Methodology Lampiran 3. Diagram Alir Proses Pengolahan Kelapa Sawit Lampiran 4. Material Balance Proses Pengolahan Minyak Sawit Lampiran 5. Pohon Industri Pemanfaatan Limbah Kelapa Sawit Lampiran 6. Tabel UMR/UMK kota Medan 2000 – 2015
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Beberapa tahun terakhir ini energi merupakan persoalan yang krusial didunia. Peningkatan permintaan energi yang disebabkan oleh pertumbuhan populasi penduduk dan menipisnya sumber cadangan minyak dunia serta permasalahan emisi dari bahan bakar fosil memberikan tekanan kepada setiap negara untuk segera memproduksi dan menggunakan energi terbaharukan. Kebutuhan energi di dunia saat ini masih dipenuhi dengan bahan bakar fosil, yaitu : minyak, gas alam dan batu bara. Yang menjadi faktor pendorong konsumsi bahan bakar fosil yang semakin tinggi ini dipicu karena masih banyaknya penggunaan mesin industri dan transportasi penunjang yang umumnya masih menggunakan minyak bumi sebagai bahan bakar penggeraknya. Menurut para ahli minyak bumi, gas alam, dan batu bara yang dikatakan sebagai bahan bakar fosil diperkirakan akan habis 30 tahun lagi, bahan bakar gas habis dalam kurun waktu 70 – 80 tahun, dan bahan bakar padat 120 tahun lagi. Sehingga diperlukan penghematan untuk bahan bakar fosil, tetapi jika kebutuhan akan bahan bakar juga banyak, bagaimana cara mengatasinya? Di Indonesia, pada dasarnya sumber daya energi memiliki dua fungsi, yakni sebagai pendorong pembangunan dan sebagai sumber devisa. Pertumbuhan ekonomi jelas sangat membutuhkan ketersediaan berbagai sumber daya alam di samping sumber daya manusia. Sumber daya energi merupakan salah satu sumber terpenting pendorong pertumbuhan ekonomi. Ia dibutuhkan setiap elemen masyarakat dalam menjalani aktivitas sehari - hari. Karena itu, keterbatasan sumber daya energi akan menjadi kendala yang dapat menghambat laju pertumbuhan ekonomi di kemudian hari.
Salah satu cara mengatasi krisis energi bahan bakar fosil ini yaitu menggunakan energi alternatif, dimana energi alternatif yang dapat diperbaharui dan banyak tersedia di alam. Seperti gas, uranium, tenaga air, panas bumi, dan bioenergi, bahan bakar yang berasal dari bahan nabati. Salah satu Energi alternatif terbarukan yang dapat dihasilkan dengan teknologi tepat guna adalah Biogas. Biogas diperoleh dari hasil proses fermentasi limbah bio atau bio massa di dalam alat kedap udara yang disebut Digester. Contoh sumber Biogas yaitu Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS). Di Desa Blankahan, Kecamatan Kuala, Kabupaten Langkat, terdapat salah satu pabrik Kelapa Sawit yang memanfaatkan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) ini agar dapat menghasilkan Biogas. Biogas ini kemudian dimanfaatkan sebagai Bahan Bakar Engine Gas yang menggerakkan Generator. Dengan solusi ini diharapkan dapat menjaga kesehatan lingkungan karena pencemaran limbah nya serta dapat menambah pasokan energi dipabrik ataupun menambah penghasilan bagi pabrik dari pengelolaan Biogas ini menjadi energi Listrik. Dengan demikian pemakaian energi fosil dapat dikurangi. Dengan alasan inilah penulis merasa tertarik, untuk membahas tentang Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit didalam sebuah Tugas Akhir.
B. Batasan Masalah Adapun yang menjadi pokok permasalahan dalam Tugas Akhir ini adalah Bagaimana Proses Biokonversi Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit Menghasilkan Biogas? Untuk memperjelas dan menyederhanakan permasalahan ditentukan beberapa batasan masalah, antara lain : 1. Bagaimana prinsip kerja instalasi Biogas Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit?
2. Berapa banyak jumlah Biogas yang dapat dihasilkan dari Pengolahan Limbah Cair Sawit kapasitas 600 m3/hari? 3. Bagaimana alternatif ekonomis pemakaian Biogas dibandingkan dengan bahan bakar Diesel yang menghasilkan Daya yang sama?
C. Tujuan Penelitian Adapun yang menjadi tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah : 1. Sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma 3 Politeknik Negeri Medan ; 2. Untuk mengetahui prinsip kerja dan proses instalasi Biogas Limbah Cair Sawit ; 3. Untuk mengetahui banyak nya jumlah kapasitas Biogas yang dapat dihasilkan dari Pengolahan Limbah Cair Sawit kapasitas 600 m3/hari ; 4. Untuk mengetahui hubungan nilai ekonomis biogas dibandingkan dengan bahan bakar yang lain (Diesel dan Batu bara).
D. Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang dapat diambil dari penulisan dari laporan tugas akhir ini adalah : 1. Bermanfaat
bagi
penulis
dalam
memperluas
wawasan
ilmu
pengetahuan terutama tentang pemanfaatan Limbah Cair Sawit menghasilkan Biogas; 2. Bermanfaat bagi pembaca yang ingin menambah pengetahuannya tentang topik yang dibahas pada Tugas Akhir ini; 3. Menjadi bahan perbandingan bagi Mahasiswa yang akan menyusun Tugas Akhir pada masa yang akan datang khususnya Mahasiswa Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan.
E. Metode Pengumpulan Data Pengumpulan data mengenai analisa data Tugas Akhir ini diperoleh penulis Dengan cara : 1. Studi literatur dengan buku – buku yang ada di Perpustakaan Politeknik Negeri Medan dan Perpustakaan Umum Universitas Sumatera Utara maupun sumber lain yang berkaitan dengan analisa pengolahan limbah cair sawit ini; 2. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing, karyawan PT. UKINDO maupun pihak – pihak lain yang dapat membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini; 3. Melakukan studi di PT. UKINDO Blankahan, Kec : Kuala, Kab : Langkat, Sumatera Utara.
F. Sistematika Penulisan Untuk memudahkan penulisan Laporan Tugas Akhir ini, penulis membuat sistematika penulisan sebagai berikut : BAB I
: PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang penulisan, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, teknik pengumpulan data dan sistematika penulisan Laporan Tugas Akhir.
BAB II
: LANDASAN TEORI Bab ini berisikan tentang Pabrik Kelapa Sawit, Limbah Padat Pabrik Kelapa Sawit, Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit, Limbah Gas Pabrik Kelapa Sawit, dan Biogas.
BAB III
: PEMBAHASAN Bab ini berisikan tentang Latar Belakang dan Pengolahan Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) menghasilkan Biogas di Blankahan POM.
BAB IV
: ANALISA DATA Bab ini berisikan tentang Analisa Data Harian Biogas yang dihasilkan, Alternatif Ekonomis Pemakaian Biogas dengan bahan bakar diesel yang menghasilkan Daya yang sama, dan kesetaraan Biogas dengan bahan bakar yang lain.
BAB V
: PENUTUP Bab ini berisikan kesimpulan dan saran menyelesaikan Tugas Akhir.
selama penulis
