25
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangSebagai salah satu negara penghasil minyak
bumi, saat ini Indonesia masih mengimpor kebutuhan bahan baku
minyak mentah dari luar negeri. Indonesia mengimpor minyak senilai
US$ 28,6 miliar pada tahun 2012. Nilai tersebut lebih besar dari
tahun sebelumnya, yang mencapai US$ 28,13 miliar (Badan Pusat
Statistik 2013). Konsumsi bahan bakar minyak di Indonesia meliputi
bidang transportasi, industri dan pembangkit listrik. Saat ini
jumlah pemakaian alat-alat dan kendaraan bermesin diesel dari tahun
ke tahun semakin meningkat. Sejalan dengan peningkatan tersebut
maka kebutuhan bahan bakar mesin diesel yaitu solar juga mengalami
peningkatan. Masalah lain yang muncul dari penggunaan bahan bakar
diesel adalah pencemaran lingkungan. Sumber energi alternatif
pengganti bahan bakar solar yang menghasilkan emisi pembakaran yang
lebih ramah lingkungan serta tidak menambah akumulasi gas CO2 di
atmosfer sangat diperlukan, sehingga akan mengurangi efek pemanasan
global (Nelly, dkk., 2004).Biodiesel merupakan salah satu sumber
energi alternatif pengganti bahan bakar mesin diesel yang bersifat
renewable, biodegradeble yang terdiri dari metil atau etil ester,
hasil transesterifikasi baik dari triakilgliserida (TG) atau
esterifikasi dari asam lemak bebas (FFA) (Ma et al., 1999 dalam
Hikmah, Zuliyana., 2010). Bahan bakar biodisel menjadi lebih
menarik karena manfaatnya terhadap lingkungan. Tanaman dan minyak
nabati serta lemak hewani adalah sumber biomassa yang dapat
diperbaharui (Zheng, S. et al.,2006). Dalam perkembangannya, raw
material yang digunakan produsen biodiesel adalah CPO (Crude Palm
Oil) dan minyak jarak. Pada tahun 2007 sampai dengan tahun 2008,
usaha dan pengembangan biodiesel ini agak tersendat dengan adanya
peningkatan tajam harga CPO (Wijono, 2010) yang merupakan bahan
pangan (minyak goreng) sehingga kurang ekonomis untuk dikonversi
sebagai biodiesel. Selain CPO bahan yang digunakan untuk pembuatan
biodiesel adalah jarak pagar, akan tetapi kurangnya lahan penanaman
jarak pagar menyebabkan pembuatan minyak jarak pagar kurang
kontinyu. Mahalnya harga bahan baku berimbas pada mahalnya bahan
bakar bio, hal ini disebabkan Edible oils sebagai bahan baku
mempengaruhi 60%-70% harga biodiesel (Fukuda, dkk. 2001; Tyson
2004). Karena alasan tersebut diperlukan usaha untuk mencari bahan
baku alternatif sehingga dihasilkan biodiesel yang terjangkau dan
mudah diaplikasikan ke masyarakat (Dharsono, dkk., 2010).Indonesia
sebagai penghasil padi terbesar ketiga di dunia memproduksi padi 54
juta ton pada tahun 2006, kemudian tahun 2007 adalah 57 juta ton
(Organisasi Pangan dan Pertanian/FAO). Dengan suplai bahan baku
yang melimpah maka produksi biodiesel dari minyak dedak amatlah
menjanjikan. Minyak dedak padi memiliki keunikan tersendiri yaitu
kumpulan trigliserida yang mempunyai kandungan 60%-90% asam lemak
tak jenuh rendah, terutama oleat dan linoleat yang menghasilkan
biodiesel yang berkarakteristik baik (Puspita., 2003). Bergantung
pada varietas beras dan derajat penggilingannya, dedak padi
mengandung 16%-32% berat minyak (Putrawan, 2006). Sekitar 60%-70%
minyak dedak padi tidak dapat digunakan sebagai bahan makanan
(non-edible oil) dikarenakan kestabilan dan perbedaan cara
penyimpanan dedak padi (Goffman, dkk. 2003). Minyak dedak padi
merupakan salah satu jenis minyak berkandungan gizi tinggi karena
adanya kandungan asam lemak, komponen - komponen aktif biologis,
dan komponen-komponen antioksi seperti: oryzanol, tocopherol,
tocotrienol, phytosterol, polyphenol dan squalene (Goffman, dkk.
2003; zgul dan Trkay, 1993), tetapi dengan waktu penyimpanan yang
cukup, kandungan asam lemak bebas dapat meningkat lebih dari 60%.
Peningkatan asam lemak bebas secara cepat terjadi karena adanya
enzim lipase yang aktif dalam dedak padi setelah proses
penggilingan padi (Lakkakula, dkk. 2004). Asam lemak bebas tersebut
dapat dikonversi menjadi biodiesel (metil ester) dengan
esterifikasi menggunakan alkohol dan dapat dipastikan bahwa dedak
merupakan bahan baku pembuatan biodiesel yang potensial ( Hikmah,
Zuliyana., 2010).1.2 Maksud dan Tujuan Didirikannya PabrikDengan
didirikannya pabrik Biodiesel ini diharapkan mampu memberikan
keuntungan sebagai berikut:1. Memenuhi kebutuhan dalam negeri.2.
Menghemat devisa Negara dari sektor industri dengan adanya pajak
dan kemungkinan untuk ekspor produk.3. Pemanfaatan limbah biomassa
sebagai bahan baku pembuatan biodiesel sehingga dapat mengurangi
limbah padat organik.4. Membuka lapangan kerja baru bagi masyarakat
sehingga menurunkan tingkat pengangguran.
1.3 Kegunaan ProdukIndonesia memiliki sumber daya yang tidak
terbatas terutama pada bidang pertanian. Limbah hasil pertanian
yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti yaitu
biodiesel. Biodiesel sendiri adalah bahan bakar yang berasal dari
proses ekstrak lemak binatang atau minyak dari tumbuhan yang
digunakan. Biodiesel menjadi alternatif utama untuk pemakaian bahan
bakar yang terbuat dari minyak bumi.Biodiesel dapat mengurangi
pencemaran, mengurangi hidrokarbon yang tidak terbakar,
karbonmonoksida, polisiklik aromatik hidrokarbon dan hujan asam.
Sifat-sifat yang terdapat di biodiesel yaitu dapatdiperbaharui,
mudah terurai oleh bakteri, ramah lingkungan yaitu dengan
menurunkan emisi (CO, CO2, dan SO2).
1.4 Kapasitas rancanganKapasitas produksi dari pabrik akan
mempengaruhi perhitungan teknis maupun ekonomis dalam perancangan
pabrik. Pada dasarnya, semakin besar kapasitas produksi, maka
kemungkinan keuntungan juga semakin besar. Faktor-faktor lain yang
menjadi pertimbangan dalam menentukan kapasitas produksi, adalah
sebagai berikut:1. Proyeksi Kebutuhan Pasar BiodieselBerdasarkan
data yang diperoleh dari Biro Pusat Statistik, proyeksi kebutuhan
biodiesel pada tahun 2013 semakin meningkat dari tahun sebelumnya.
Peraturan Presiden Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi
Nasional, mentargetkan substitusi biofuel pada tahun 2024 adalah
minimal 5% terhadap konsumsi energi nasional, serta Inpres Nomor 1
Tahun 2006 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati
(Biofuel) sebagai Bahan Bakar Lain, menunjukkan keseriusan
Pemerintah dalam penyediaan dan pengembangan bahan bakar nabati,
diantaranya bioetanol dan biodiesel. Pemerintah juga mengeluarkan
Blueprint Pengelolaan Energi Nasional yang salah satunya berisi
road map biodiesel. Dalam road map ini pemerintah mentargetkan
bahwa Indonesia mampu mensubstitusi minyak solar dengan biodiesel
sebanyak 10% di tahun 2010, 15% di tahun 2015 dan 20% di tahun 2025
dari kebutuhan energi nasional ( Wijono, Agung,. 2010). Berikut ini
data kebutuhan bahan bakar diesel di Indonesia :a. Data kebutuhan
ADO diberbagai sektorTabel 1.1 Data konsumsi ADO diberbagai
sektorTahunSector (kL)Total
Industri KomersilTransportasiOther
200653994707774798826588273928617742823
200752083887499658514215264234517114913
200857353568258449374239290969018845129
2009634997791434510378815322150220864639
2010666370295951810891587338066221895469
(bps.go.id, 2014)
Dengan perhitungan menggunakan metode least square yang
dilakukan pada program excel maka didapat data hasil perhitungan
menggunakan metode least square pada program excel adalah sebagai
berikut :Tabel 1.2 Data proyeksi konsumsi ADO tahun 2011-2023 di
IndonesiaTahunKonsumsi (kL)
201122909099,8
201224114601,6
201325320103,4
201426525605,2
201527731107
201628936608,8
201730142110,6
201831347612,4
201932553114,2
202033758616
202134964117,8
202236169619,6
202337375121,4
Dalam tabel tersebut dapat dilihat bahwa konsumsi ADO pada tahun
2019 sebesar 32.553.114,2 kilo Liter. Berdasarkan Blueprint
Pengelolaan Energi Nasional yang dikeluarkan pemerintah yang
menargetkan penggunaan biodiesel sebesar 15% dari konsumsi ADO pada
tahun 2015, sehingga konsumsi biodisel di indonesia pada tahun 2019
dapat ditentukan yaitu sebesar 4882967,13 kilo Liter atau
4.248.181,4 ton/tahun. Besarnya kebutuhan bahan bakar nabati
khususnya biodiesel yang mengalami peningkatan setiap tahunnya
sedangkan produksi pabrik biodiesel di indonesia sendiri masih
kurang. Berikut ini daftar pabrik biodiesel di indonesia :Tabel 1.3
Data pabrik biodiesel dan kapasitasnya di
IndonesiaNO.PerusahaanKapasitas (Tpa)Lokasi
1.Energi Alternatif7.000Jakarta
2.Eterna Buana Chemical Industries40.000Tanggerang
3.Indo Biofuels Energy60.000Merak
4.Anugerahinti Gemanusa140.000Gresik
5.Eterindo Nusagraha240.000Gresik
6.Wilmar Bioenergi Indonesia1.000.000Dumai
7.Wilmar Nabati Indonesia600.000Gresik
8.Sumi Asih Oleo Chemical100.000Bekasi
9.Darmex Biofuels150.000Bekasi
10.Pelita Agung Agri Industri200.000Bengkalis
11.Musim Mas70.000Deli Serdang
350.000Batam
12.Multikimia Intipelangi14.000Bekasi
13.Cemerlang Energi Perkasa400.000Dumai, Riau
14.Kenzie Megapolitan*5.000Makasar
15.Ganesha Energi*10.000Medan
16Damai Sejahtera Sentosa Cooking120.000Surabaya
17.Bioenergi Pratama Jaya6.000Kutai Timur
18.Nusantara Bio Energi*250.000Medan
(APROBI, 2014)Dari data pabrik penghasil biodiesel tersebut,
didapat bahwa jumlah produksi biodiesel dalam negeri masih belum
mencukupi kebutuhan tersebut. Kekurangan biodiesel = kebutuhan
biodiesel- ketersediaan biodiesel= 4.248.181,4 ton/tahun -
3.855.000 ton/tahun= 393.181 ton/tahun
2. Ketersediaan Bahan BakuIndonesia sebagai penghasil padi
terbesar ketiga di dunia memproduksi padi 54 juta ton pada tahun
2006, kemudian tahun 2007 adalah 57 juta ton (Organisasi Pangan dan
Pertanian/FAO). Dengan suplai bahan baku yang melimpah maka
produksi biodiesel dari minyak dedak amatlah menjanjikan.
Bergantung pada varietas beras dan derajat penggilingannya, dedak
padi mengandung 16%-32% berat minyak (Putrawan, 2006). Bila kadar
air Gabah Kering Giling (GKG) sebesar 14%, maka setiap penggilingan
padi akan menghasilkan sekam 18-20%, dedak 8-10% dan beras 47-60%.
Bila produksi padi di Indonesia tahun 2006 sebesar 54 juta ton,
maka dedak yang dihasilkan berkisar 5,4 juta ton. Pada tahun 2013
produksi padi di Indonesia sebasar 70.866.571 ton (bps.go.id,
2014). Dan sebanyak 61,3768 ton tersedia di Pulau Jawa, Bali,
Sumatera dan Nusa Tenggara (bps.go.id, 2014).Bersadarkan
perhitungan, dari 1000 kg/jam dedak padi menghasilkan biodiesel
sebanyak 177,869 kg/jam sehingga dengan ketersediaan bahan baku dan
kebutuhan biodiesel tersebut maka kapasitas pada perancangan pabrik
kali ini sebesar 80.000 ton/tahun. Pada penentuan kapasitas ini
juga berdasarkan kapasitas pabrik minimum yang telah ada. Bahan
dedak sendiri berasal dari tanaman musinan yang melimpah pada
bulan-bulan tertentu. Sehingga untuk menjaga pasokan bahan baku
tersebut ditetapkanlah kapasitas sebesar 80.000 ton/tahun.
1.5 Teknologi yang digunakan1.5.1 Teknologi yang digunakanA.
Transesterifikasi dengan treatment mikrofiltrasiTransesterifikasi
adalah reaksi lemak atau minyak dengan alkohol dan membentuk ester
dan gliserol atau gliserin. Untuk reaksi biasanya menggunakan
katalisator asam atau basa, homogen atau heterogen. Hasil
transesterifikasi adalah biodiesel. Agar diperoleh produksi yang
tinggi, alkohol yang digunakan harus dalam jumlah yang berlebih
(excess). Proses produksi biodiesel adalah relatif mudah. Beberapa
situs mengajarkan cara pembuatannya, misalnya journey toforever,
biodiesel techno-logies India, dan dangerous labora-tories. Langkah
pertama adalah pengurangan kadar air dari minyak dengan cara
peningkatan temperatur minyak sampai 120oC selama beberapa menit.
Setelah itu, minyak didinginkan. Bersamaan dengan itu, melalukan
pencampuran sodium hidrok-sidadan methanol, dengan cara pengadukan
sampai menjadi larutan sodium methoksida.Minyak dipanaskan kembali
sampai sekitar 60oC dan kemudian larutan sodiummethoksida
dicampurkan ke minyak dan diaduk selama 30 menit. Setelah selesai
pengadukan, biarkan larutan menjadi dingin dan memisah. Proses
separasi berlangsungsekitar 15-60 menit. Methil ester (ME) atau
biodiesel akan berada di lapisan atas, gliserin akan berada di
bagian bawah (Amin., 2009). Untuk menghasilkan biodiesel yang
berkualitas tinggi, diperlukan suatu preteatment yang tepat sebelum
dilakukan tahap transesterifikasi (Gerpen, 2005). Teknologi
mikrifiltrasi dapat digunakan untuk mengurangi atau menghilangkan
padatan tersuspensi dan senyawa organik seperti protein,
karbohidrat dan asam lemak bebas (Nasir, dkk, 2002). Untuk
meningkatkan kualitas dan kuantitas biodiesel juga dapat digunakan
teknik pemurnian menggunakan metode dry washing (Setiawati, dan
Edwar, 2012). Kekurangan teknologi ini adalah tidak sesuai untuk
bahan baku minyak dengan kadar FFA tinggi dan penggunaan teknologi
membran yang kurang ekonomis.
B. Esterifikasi In situEsterifikasi in situ adalah reaksi dimana
bahan yang mengandung asam lemak bebas direaksikan dengan alkohol
membentuk ester dan air. Esterifikasi in situ hanya dapat dilakukan
jika umpan yang reaksikan dengan alkohol mengandung asam lemak asam
bebas tinggi, dan pada proses ini tidak diperlukan tahap ekstraksi
karena alkohol berfungsi sebagai solven pengeksterak sekaligus
reaktan. Keunggulan proses ini adalah dengan memasukan seluruh
bagian biji kedalam proses esterifikasi, kandungan asam lemak dalam
biji turut berperan dalam overall yield pembentukan ester. Lemak
yang teresterifikasi memiliki viskositas dan kelarutan yang berbeda
dari komponen trigliseridanya, sehingga dapat dengan mudah
dipisahkan dari residu padat dan alkohol bertindak sebagai solven
pengekstrak komponen minyak, sekaligus reagen untuk
mengesterifikasi komponen. Katalis yang digunakan pada proses ini
adalah H2SO4 ( Dharsono, dkk,. 2013).
C. Esterifikasi dan transesterifikasi Salah satu cara yang dapat
dilakukan untuk menghilangkan asam lemak bebas adalah mereaksikan
asam lemak bebas dengan alkohol dengan bantuan katalis asam sulfat.
Reaksi ini dikenal dengan esterifikasi. Diharapkan dengan
pretreatment ini dapat menurunkan kadar asam lemak bebas yang
terdapat dalam minyak sehingga kualitas biodiesel yang dihasilkan
akan lebih baik. Reaksinya adalah sebagai berikut :
Gambar 1.1 Reaksi Esterifikasi
Transesterifikasi adalah suatu reaksi yang menghasilkan ester
dimana salah satu pereaksinya juga merupakan senyawa ester. Jadi
disini terjadi pemecahan senyawa trigliserida dan migrasi gugus
alkil antara senyawa ester. Ester yang dihasilkan dari reaksi
transesterifikasi ini disebut biodiesel (Aziz, dkk., 2011).
Reaksinya adalah sebagai berikut:
Gambar 1.2 Reaksi Trans-esterifikasi
D. CrackingCracking adalah suatu cara untuk memecah rantai
molekul hidrokarbon yang besar menjadi molekul yang lebih kecil.
Pemecahan ini menggunakan suhu dan tekanan yang tinggi tanpa
katalis (non catalityc cracking) atau suhu dan tekanan rendah
dengan menggunakan katalis (catalityc cracking). Keunikan dari
reaksi ini adalah molekul hidrokarbon dihancurkan secara acak untuk
menghasilkan campuran hidrokarbon yang lebih kecil (Buchori. L.,
2007).Proses perengkahan non katalis (thermal cracking) berlangsung
pada suhu dan tekanan yang tinggi sehingga membutuhkan energi yang
besar. Saat ini mulai dikembangkan penelitian tentang pembuatan
biofuel dari minyak nabati dengan proses perengkahan berkatalis.
Proses ini dapat memecah hidrokarbon kompleks menjadi molekul yang
lebih sederhana, meningkatkan kualitas dan kuantitas produk,
berlangsung pada suhu dan tekanan yang rendah dengan adanya katalis
(Widayat, 2005). Pada beberapa penelitian, proses perengkahan
minyak nabati dengan berbagai macam katalis menghasilkan berbagai
jenis biofuel yang komposisinya dipengaruhi oleh beberapa faktor,
diantaranya waktu reaksi, suhu reaksi, laju alir umpan, dan jenis
katalis (Adjaye et al, 1996; Twaiq, 2001; Charusiri and Vitidsant,
2005. Dalam nurjanah, dkk., 2010). Kekurangan teknologi ini adalah
membutuhkan energi yg besar dan hasil yang sulit diprediksi/
kondisi operasi sulit.
E. Teknologi enzimatisProdusen memiliki dua strategi untuk
memproduksi biofuel konvensional. Strategi pertama adalah dengan
menanam tanaman yang mengandung gula. Pemilihan tanaman yang
mengandung gula dan pati Karena tanaman tersebut mengandung glukosa
yang apabila di fermentasikan akan menghasilkan etilalkohol.
Strategi kedua adalah dengan menanam tanaman yang berkadar minyak
nabati tinggi, seperti kelapa sawit, alga, atau kedelai. Bahan
bakar hayati dari minyak nabati harus diproses secara kimia hingga
menjadi biodiesel. Bakteri berperan sebagai perombak susunan
struktur kimiawi dari biomassa sehingga dapat dikonversi menjadi
bahan bakar hayati.Asam lemak merupakan sebuah molekul kaya eneti
yang ditemukan dalam minyak tumbuhan dan hewani. Berdasarkan temuan
DOE, bakteri E.Coli dapat secara natural mensintesiskan asam lemak
dan relative mudah untuk diubah secara enetic.Gen diinjeksikan
sehingga dapat membuat bakteri E.Coli mengeluarkan enzim yang biasa
bertugas memecah material terkuat dalam tumbuhan, yaitu enzim
selulosa atau hemiselulosa. Enzim tersebut akan memproduksi gula
yang dibutuhkan untuk proses pembuatan biodiesel dan dapat
dikatakan enzim tersebut merupakan biomassa selulosa. Modifikasi
dari gen inilah yang membuat bakteri E.Coli dapat memproduksi
biodiesel secara langsung dari tubuhnya sehingga dapat membuat
proses destilasi dan purifikasi dapat dipangkas. Proses ini dapat
dikatakan sempurna untuk pembuatan hidrokarbon, namun belum dapat
mencapai tahap pembuatan bensin. Selain itu kekurangan teknologi
ini adalah lamanya waktu operasi.
1.5.2 Pemilihan Teknologi Dari beberapa proses yang telah ada,
masing-masing memiliki keunggulan dan kekurangan dalam segi
efektifitas dan efisiensi dalam setiap tahapan prosesnya. Berikut
ini merupakan perbandingan efisiensi yang tergambar pada beberapa
proses pembuatan biodiesel.Tabel 1.4 Perbandingan teknologi
produksi biodieselTeknologiKarakteristik yang dibandingkan
Temperatur operasi (C)TekananKonversiWaktu operasiKatalis
Transesterifikasi dengan treatment mikrofiltrasi50 oC1
atm96,5%-NaOH
Esterifikasi in situ60-65 oC1 atm53-58 %6 hH2SO4
Esterifikasi dan transesterifikasi60 oC1 atm93% dan 98%6 hH2SO4
dan NaOH atau KOH
Cracking non catalitic350 oC43 Mpa96,7%6 h-
Enzimatic40oC1 atm83%25 h-
Berdasarkan perbandingan berbagai teknologi serta kelebihan dan
kekurangan yang telah disebutkan sebelumnya, maka pada perancangan
pabrik kali ini digunakan teknologi esterifikasi dan
transesterifikasi. Metode ini merupakan metode yang efektif dan
ekomonis. Dengan adanya proese esterifikasi maka asam lemak bebas
yang terkandung dalam dedak bisa dikonversikan menjadi methyl ester
atau biodiesel sehingga produk yang didapat akan bertambah. Pada
proses ini dilakukan dua tahap dua tahap yaitu esterifikasi yang
dilanjutkan dengan transesterifikasi, dimana proses reaksi
esterifikasi maupun transesterifikasi terjadi secara simultan.
Alkohol yang digunakan pada proses ini adalah metanol yang
berfungsi sebagai reaktan. Penelitian terdahulu menunjukkan bahwa
penggunaan metode ini untuk produksi biodiesel dapat menurunkan
biaya produksi karena reaksi esterifikasi maupun transesterifikasi
terjadi secara simultan (Ozgul-Yucel & Turkay, 2002).
1.6 Deskripsi prosesBiodiesel merupakan bahan bakar alternatif
dari sumber terbarukan (renewable), dengan komposisi ester asam
lemak dari minyak nabati. Sifat biodiesel mirip dengan sifat minyak
diesel, sehingga biodiesel menjadi bahan utama pengganti bahan
bakar diesel. Perbandingan biodiesel dan solar dapat dilihat pada
tabel di bawah ini.Tabel 1.5 Perbandingan Biodiesel dan
Solar(Sumber : Internasional Biodiesel, 2001)Keuntungan penggunaan
biodiesel sebagai bahan bakar alternatif pencampur ataupun
pengganti minyak solar, adalah :a. Merupakan sumber daya
terbarukanb. Pembudidayaan lebih mudah karena sudah teradaptasi
dengan iklim tropis c. Tidak memerlukan modifikasi mesind. Dapat
mengurangi penggunaan bahan bakar yang berasal dari minyak bumi.e.
Mengurangi polusi udara yang disebabkan pembakaran tidak sempurna
dari solar.Beberapa kriteria yang harus dipertimbangkan untuk
memilih jenis minyak nabati yang akan digunakan sebagai bahan baku
antara lain :1. Tanaman tersebut merupakan kekayaan hayati asli
Negara yang bersangkutan2. Dapat dibudidayakan dengan mudah di
Negara tersebut.3. Pemanfaatan minyak tersebut merupakan kekayaan
hayati asli Negara yang bersangkutan tidak menyebabkan konflik
dengan penyediaan untuk kebutuhan pangan dan produk penting
lainnya.Berdasarkan kriteria tersebut, tanaman yang potensial
dikambangkan untuk bahan baku biodiesel di Indonesia adalah padi.
Proses pembuatan biodiesel dari minyak dedak padi dibagi beberapa
tahap yaitu : 1. Tahap persiapan bahan bakuBahan baku yang
digunakan adalah minyak dedak padi dan methanol. Dedak padi yang
didapatkan dari petani atau industri di sekitar pabrik disimpan
dalam storage. Dedak padi sebelum dimasukkan ke dalam extractor
dikeringkan terlebih dahulu untuk mengurangi kandungan air yang
terdapat di dalam dedak padi. Dedak padi yang telah dikeringkan
dimasukkan ke dalam ekstraktor dengan menggunakan pelarut heksan.
Kondisi operasi pada ekstraktor dijaga konstan dengan suhu tidak
melebihi 60oC. Minyak dedak yang didapat dari hasil ekstraksi
dialirkan dengan pompa menuju reaktor esterifikasi.2. Tahap
reaksiReaktan yang berasal dari ekstraktor dialirkan menuju
evaporator terlebih dahulu untuk menghilangkan heksan sebelum
dimasukkan ke dalam reaktor esterifikasi. Reaktan yang berada pada
reaktor esterifikasi dipanaskan dengan menggunakan steam untuk
menaikkan suhu hingga mencapai 60oC dengan menambahkan katalis
H2SO4 selama proses berlangsung. Proses dilakukan dengan cara
pengadukan terus-menerus dan kondisi operasi dijaga
konstan.Reaksi-reaksi yang terjadi didalam reaktor terdiri dari dua
reaksi yaitu reaksi esterifikasi dan transesterifikasi. Reaksi
esterifikasi mereaksikan free fatty acid (FFA) dan methanol
menghasilkan biodiesel dengan air sebagai produk samping. Reaksi
transesterifikasi mereaksikan trigliserida dan methanol
menghasilkan biodiesel dengan gliserol sebagai produk samping.
Berikut ini adalah skema dari kedua reaksi tersebut.Reaksi
esterifikasi :Reaksi transesterifikasi :
Minyak dedak padi hasil produk dari reaktor esterifikasi
memiliki kadar FFA yang lebih rendah dan memiliki kandungan metil
ester dimasukkan ke dalam reaktor transesterifikasi untuk mengubah
trigliserida menjadi metil ester dengan bantuan methanol dan
katalis NaOH.3. Tahap PemisahanProduk keluaran reaktor
transesterifikasi gliserol dan biodiesel dialirkan menuju ke
dekanter. Pemisahan ini dilakukan dengan menggunakan prinsip
gravitasi yang memiliki densitas paling berat berada di bagian
bawah. Biodiesel berada di bagian atas sedangkan gliserol berada di
bagian bawah karena densitas dan viskositas gliserol lebih besar
dibandingkan dengan biodiesel. Biodiesel yang didapatkan dialirkan
menuju ke evaporator untuk memisahkan sisa methanol dan air yang
masih terkandung di dalam biodiesel.4. Tahap PemurnianProduk hasil
biodiesel sering tercampur dengan sabun dan sisa-sisa bahan lain
sehingga dilakukan pencucian dengan air untuk menghilangkan
kandungan-kandungan lain yang tidak diinginkan. Proses pencucian
dilakukan dengan air dan dilakukan 2-3 kali agar hasil yang
didapatkan merupakan biodiesel murni. Biodiesel yang telah melewati
proses pencucian dilewatkan didalam evaporator untuk menghilangkan
kandungan air yang terdapat dalam biodiesel.
1.7 Spesifikasi Bahan Baku dan Produk1.7.1 Bahan Baku1. Dedak
PadiTabel 1.6 Komponen Dedak Padi KomponenPersen (%)
Kadar Air8,71
Minyak kasar19,97
Protein14,12
Kadar Serat18,22
Karbohidrat22,04
Kadar Abu8,81
Komonen Lain8,13
Sumber : Hanmoungjai et al. 2002
Tabel 1.7 Karakteristik Minyak Dedak Padi (SBP Board of
Consultants andEngineers 1998)KarakteristikRentang Nilai
Spesifik grafity pada 20/30 oC0,916-0,021
Reactive index pada 25 oC1,47-1,473
Bilangan Iodine99-108
Bilangan penyabunan181-189
Material tak tersabunkan (%)3-5
Titer (oC)24-23
Asam Lemak bebas3-60
Tabel 1.8 Komposisi minyak dedakKomponenePersen (%)
Trigliserida82,3
Digliserida2,5
Monogliserida5,5
Free fatty acid3
Unsaponification4
Impurities (wax, phospolipid, glicolipid)2,7
Sumber: www.ricebranoil.info
Tabel 1.4 Komposisi Asam Lemak dalam Minyak Dedak (SBP Board
ofConsultants and Engineers 1998)Jenis Asam LemakKonsentrasi
(%b)
Asam Miristat (C14:0)0,1
Asam Palmitat (C16:0)12-18
Asam Stearat (C18:0)1-3
Asam Oleat (C18:1)40-50
Asam Linoleat (C18:2)29-42
Asam Linolenat (C18:3)1
Asam Palmitat (C20:0)0,2-0,4
2. Methanol Metanol atau metil alkohol yang disebut juga alkohol
kayu, merupakan alkohol paling sederhana dengan karekteristik
berbentuk cairan dengan volatilitas yang tinggi, tidak berwarna,
mudah terbakar, dan beracun. Metanol juga merupakan zat anti beku,
pelarut, bahan bakar dan denaturant untuk etil alkohol. Pada
pembuatan biodiesel, metanol bereaksi dengan trigliserida minyak
nabati menghasilkan ester dan gliserol. Reaksi ini disebut reaksi
trans-esterifikasi. Katalis biasanya digunakan untuk mempercepat
reaksi trans-esterifikasi ini. Spesifikasi metanol yang diguanakan
sebagai berikut :Tabel 1.5 Sifat Sifat Fisika dan Kimia Metanol
(Perry, 1984)Massa molar32,04 g/mol
Wujudcairan tidak brwarna
Specific gravity0,7918
Titik leleh-97 oC
Titik Didih64,7 oC
Kelarutan dalam airsangat larut
Keasaman15,5
3. Asam SulfatTabel 1.6 Sifat Fisika dan Kimia Asam Sulfat (
Perry, 1984)Massa molar98,08 g/mol
Wujudcair
Specific gravity1,834
Titik leleh10,49 oC
Titik Didih340 oC
Warnatidak berwarna
4. NaOHNatriumhidroksida disebut juga soda kaustik. Bahan kimia
ini paling banyak digunakan sebagai basa kuat dalam pembuatan
tekstil, kertas dan deterjen. Natriumhidroksida dibuat melalui
proses elektrolisa larutan natriumklorida dan merupakan produk
samping dari klorin. Dalam pembuatan biodiesel,natriumhidroksida
digunakan sebagai katalis reaksi trans-esterifikasi.
Natriumhidroksida yang digunakan harus bersifat anhidrat untuk
menghindari terjadinya reaksi penyabunan yang tidak
diinginkan.Tabel 1.7 Sifat Fisika dan Kimia NaOH (Perry,1984)Massa
molar40 g/mol
Wujudzat padat putih
Specific gravity2,13
Titik leleh318,4 oC
Titik Didih1390 oC
Kelarutan dalam air111 g/100 ml (20 oC)
Kebasaan-2,43
5. N- HeksanTabel 1.8 Sifat fisik dan kimia n-Heksan (MSDC,
AMOCO)Massa molar32,04 g/mol
Wujudcairan tidak brwarna
Specific gravity0,66 g/cm3
Titik leleh-94 oC
Titik Didih68 oC
Kelarutan dalam airtidak larut
Flash point-22 oC
1.7.2 Produk1. Biodiesel Tabel 1.9 Standar mutu biodiesel SNI
718-2012Parameter ujiSatuan min/maksPersyaratan
Massa jenis pada 40 Ckg/m3850-890
Viskositas kinematik pada 40 Cmm2/s (cSt)2,3-6,0
Angka setanamin51
Titik nyalaoC, min100
Titik kabutoC, maks18
Air dan sedimen%vol, maks0,05
Abu tersulfatkan%massa, maks0,02
Belerangmg/kg, maks100
Fosformg/kg, maks10
Angka asam0,6
Gliserol bebas%massa, maks0,02
Gliserol total%massa, maks0,24
Kadar ester metil%massa, min96,5
Angka iodium%massa (g-I2/100 g), maks115
Sumber : bsn.go.id
1.8 Lokasi Pabrik
Gambar 1.3 Peta Lokasi Pabrik Biodiesel Penentuan lokasi pabrik
adalah salah satu hal yang sangat penting dalam mendirikan suatu
pabrik. Lokasi pabrik akan berpengaruh secara langsung terhadap
kelangsungan masa aktif pabrik, dengan kata lain juga berperan
dalam menentukan keberhasilan dan kelancaran proses produksi.
Lokasi suatu pabrik akan mempengaruhi kedudukan pabrik dalam
persaingan dan juga pengadaan sarana penunjang dan biaya produksi
yang dikeluarkan untuk transportasi bahan baku dan produk.
Pendirian pabrik biodiesel ini direncanakan di daerah Kawasan
Industri Suri Mulia Permai , Surabaya, Jawa Timur dengan
pertimbangan sebagai berikut:a)Ketersediaan bahan bakuBahan baku
merupakan faktor penting bagi kelangsungan operasi suatu pabrik.
Jawa Timur merupakan penghasil padi terbesar di Indonesia dengan
kapasitas pertahun sebesar 80.000 ton/tahun. Dari pertimbangan
tersebut maka dipilih kota Surabaya sebagai lokasi pendirian pabrik
untuk memanfaatkan hasil dari sisa penggilingan padi berupa dedak
yang biasanya hanya dimanfaatkan oleh penduduk sekitar sebagai
pakan ternak. Kawasan industri yang berlokasi di Jl. Margomulyo 44,
Tandas-Surabaya ini memiliki areal lahan seluas 301 Ha sudah
dilengkapi dengan fasilitas pendukung mulai dari fasilitas
infrastruktur seperti jalan, jembatan, penyediaan air bersih,
listrik hingga jaringan komunikasi yang memadai. b)Daerah
pemasaranFaktor lain yang harus diperhatikan adalah konsumen dari
biodiesel. Pasar utamanya adalah masyarakat perkotaan serta
industri-industri yang tingkat kesadaran akan pentingnya bahan
bakar yang ramah lingkungan lebih tinggi. Pasar utama dari
biodiesel ini adalah masyarakat perkotaan seperti kota Surabaya,
Malang, Jogjakarta, Madura, Medan, Jakarta dan kota-kota besar
lainnya, serta untuk konsumen di berbagai Negara Asia, seperti
Singapura dan juga Malaysia maupun negara-negara Amerika dan
Eropa.Lokasi kawasan industri Suri Mulia berada dekat dengan jalan
tol,sehingga akses pengiriman akan lebih mudah dengan memanfaatkan
secara maksimal jalur transportasi tersebut. c)Fasilitas
transportasiSarana dan prasarana transportasi sangat diperlukan
untuk proses penyediaan bahan baku dan produk. Kawasan Industri
Suri Mulia terletak di segi-tiga tol Surabaya-Gresik , jalan
Margomulyo ,serta jalan Kalianak, sehingga dengan akses jalan tol
tersebut mempermudah jalur transportasi untuk pengiriman bahan baku
maupun pemasaran produk biodiesel. Kawasan industri ini juga hanya
berjarak 9 km dari pelabuhan Tanjung Perak sebagai pusat
perdagangan di Indonesia bagian timur,sehingga akses pengiriman
keluar kota maupun luar negeri akan berjalan dengan efisien.
d)Tenaga Listrik dan Bahan Bakar Tenaga listrik untuk pabrik ini
disuplai dari PLN atau sumber listrik sendiri, sedangkan bahan
bakar atau pelumas diperleh dari unit pemasaran Pertamina.e)Tenaga
kerjaTenaga kerja yang terampil mutlak diperlukan dalam proses
pabrik. Pabrik Biodiesel ini tidak menggunakan teknologi yang
tinggi. Pabrik dapat menyerap tenaga kerja dari masyarakat sekitar
lingkungan pabrik. Untuk tenaga ahli, Surabaya memiliki perguruan
tinggi yang dapat memenuhi kebutuhan tenaga kerja ahli.f)Unit
pendukung (utilitas)Perlu diperhatikan sarana-sarana pendukung
seperti tersedianya air, listrik dan sarana-sarana lain untuk
menunjang proses produksi agar berjalan dengan baik. Suri Mulia
seperti kawasan industri lainnya di Surabaya memiliki fasilitas
pendukung yang memadai. g)LahanFaktor ini berkaitan dengan rencana
pengembangan pabrik lebih lanjut. Suri Mulia merupakan kawasan
industri, sehingga lahan didaerah tersebut sudah disiapkan untuk
pendirian atau pengembangan suatu pabrik.h)KomunitasKeadaan sosial
kemasyarakatan penduduk sekitar sudah terbiasa dengan lingkungan
industri, sehingga pendirian pabrik baru dapat diterima dengan baik
dan tidak ada kesulitan untuk beradaptasi.i)Kebijakan
pemerintahPendirian suatu pabrik perlu memperhatikan faktor
kebijakan pemerintah yang terkait didalamnya. Kawasan industri Suri
Mulia memang kawasan yang disiapkan untuk industri, sehingga
pembangunan dan pengembangan didaerah tersebut akan mendapat
dukungan dari pemerintah. Pabrik biodiesel ini juga merupakan
pabrik yang banyak menggunakan sumber daya alam maupun manusia
daerah Jawa Timur khususnya Surabaya sehingga ini juga merupakan
pemberdayaan daerah.j)Sarana dan prasaranaPendirian pabrik juga
mempertimbangkan sarana dan prasarana seperti jalan dan jembatan,
jaringan telekomunikasi dan sarana serta prasarana lain yang sudah
tersedia di daerah Suri Mulia ,Surabaya Jawa Timur.
1.9 Tata Letak Pabrik Tata letak pabrik merupakan susunan letak
peralatan atau mesin-mesin dalam daerah proses, juga area
perlengkapan, kantor, gudang, utilitas dan fasilitas bagi para
karyawan. Hal ini harus diperhatikan pada waktu mendirikan suatu
pabrik baru maupun jika ingin mengubah kapasitas yang sudah ada.
Dalam suatu pabrik, perancangan tata letak bangunan merupakan
bagian yang sangat penting. Tata letak bangunan dalam suatu pabrik
akan menentukan pabrik akan berjalan dengan baik atau tidak. Tata
letak bangunan yang baik akan menunjang kelancaran proses produksi
dengan baik dan efisien, menjaga keselamatan kerja karyawannya dan
menjaga keamanan dari pabrik tersebut. Tata letak pabrik yang
modern harus fleksibel, agar pabrik dapat menampung
perlengkapan-perlengkapan baru untuk penyesuaian diri dengan
kemajuan teknik dan perkembangan sosial ekonomi tanpa mengubah
terlalu banyak tata letak pabrik yang sudah ada, sehingga
kemungkinan terjadinya ekspansi atau perluasan di kemudian hari
harus diperhatikan. Tujuan utama tata letak pabrik adalah sebagai
berikut:1. Menghemat biaya operasi, pemeliharaan dan konstruksi
Tata letak pabrik harus dirancang sedemikian rupa sehingga proses
produksidapat dilaksanakan dengan lancar menggunakan cara-cara yang
ekonomis. Seperti susunan mesin, peralatan dan tempat kerja
sedemikian rupa sehingga barang dapat bergerak dengan lancar
sepanjang suatu jalur. Susunan mesin yang tepat dapat membantu
menurunkan jumlah peralatan yang diperlukan.2. Meminimumkan
pemindahan barang. Tata letak pabrik yang baik harus dirancang
sedemikian rupa sehingga pemindahan barang dapat diturunkan sampai
batas minimum. Jika dapat dilaksanakan, pemindahan harus dilakukan
secara mekanis agar berlangsung mudah dan barang yang dipindahkan
dapat dihindari dan kerusakan dapat seminimum mungkin.3. Efisiensi
Kerja dan keselamatan kerja Untuk memenuhi tujuan ini diperlukan
perhatian atas hal-hal seperti lalulintas pekerja, penerangan yang
cukup, sirkulasi udara yang baik, kebersihan lingkungan, fasilitas
umum dan lain-lain. Peralatan yang menyebabkan kebisingan diisolasi
sebanyak mungkin atau ditutup dalam suatu tempat yang mempunyai
tembok dan langit-langit peredam suara. Peralatan yang bergetar
diberi bantalan, untuk menjaga penyaluran getaran ini ke lantai
atau barang-barang di sekitarnya. Pipa distribusi dari udara, air,
uap dan listrik diatur sedemikian rupa sehingga aman dan tidak
mengganggu kerja operator. Misalnya dapat dipasang dengan jarak
sekitar 7 ft (2,13 m) dari lantai. Dalam pengaturan tata letak
pabrik perlu mempertimbangkan faktor-faktor sebagai berikut :1.
Kemudahan dalam proses yang disesuaikan dengan kemudahan dalam
pemeliharaan peralatan serta kemudahan mengontrol hasil produksi.2.
Distribusi sarana penunjang (utilitas) yang tepat dan ekonomis.3.
Keselamatan kerja.4. Memberikan kebebasan bergerak yang cukup
leluasa di antara peralatan.5. Kemudahan pemeliharaan dan perbaikan
peralatan.6. Adanya perluasan pabrik di masa mendatang.7.
Pengaturan jalan, bangunan dan tata lingkungan yang ada.Dalam hal
ini, pengaturan tata letak pabrik Biodiesel dilakukan dengan
mempertimbangkan hal-hal di atas. Untuk itu, penempatan bangunan
dalam kawasan pabrik direncanakan sebagai berikut:1.Daerah Bahan
Baku dan ProdukFasilitas penyimpanan bahan baku dan produk
diletakkan di daerah yang mudah dijangkau oleh truk sehingga
kegiatan bongkar muat barang dapat berjalan lancar dan tidak
mengganggu kelancaran proses lain.2.Daerah ProsesDaerah proses
merupakan tempat berlangsungnya proses produksi. Daerah ini
diletakkan pada lokasi yang memudahkan suplai bahan baku dari
tempat penyimpanan dan pengiriman produk ke daerah penyimpanan
produk serta memudahkan pengawasan dan perbaikan alat-alat proses.
Tata letak peralatan proses diatur sehingga tercapai efisiensi
proses, keselamatan dan kenyamanan kerja. Hal ini meliputi
penempatan alat yang sesuai dengan urutan proses, pengelompokan
alat untuk memudahkan pemeriksaan, perawatan dan lalu lintas.3.
Daerah Pemeliharaan dan Perawatan PabrikDaerah ini merupakan lokasi
untuk melakukan kegiatan pemeliharaan dan perbaikan peralatan
pabrik berupa bengkel teknik dan gudang teknik. Daerah ini
diletakkan di luar daerah proses karena adanya aktifitas di dalam
bengkel yang berakibat fatal bagi jalannya proses. Daerah ini juga
diletakkan di daerah proses sehingga jika ada alat-alat utama
proses yang rusak dapat diperbaiki dengan segera. Untuk itu
diperlukanspaceyang cukup di antara alat proses untuk melakukan
pemeliharaan dan perawatan.4.DaerahQuality Controldan R &
DDaerah ini merupakan lokasi untuk melakukan pengontrolan terhadap
kualitas bahan baku yang akan digunakan dan produk yang dihasilkan.
Dalam daerah ini juga dilakukan kegiatan penelitian dan
pengembangan yang bertujuan untuk perbaikan atau pengembangan
proses dan produk. Oleh karena itu, daerah ini di letakkan
berdekatan dengan daerah proses.5.Daerah Sarana Penunjang
(utilitas)Daerah ini merupakan proses berupa penyediaan air,
listrik dan bahan bakar. Daerah ini diletakkan tidak jauh dari
daerah proses agar biaya pemipaan ke daerah proses menjadi lebih
ekonomis.6.Daerah Administrasi dan PerkantoranDaerah administrasi
dan perkantoran merupakan daerah pusat kegiatan administrasi
pabrik, baik untuk urusan dengan pihak luar maupun urusan pihak
dalam.7.Daerah Fasilitas UmumFasilitas umum seperti area parkir,
ruang ibadah, kantin, poliklinik, jalur hijau dan lain-lain perlu
diadakan. Penempatan fasilitas umum ini diletakkan sedemikian rupa
agar seluruh karyawan dapat memanfaatkannya dan perjalanan yang
diperlukan oleh karyawan antara gedung seminimal mungkin.8. Pos
KeamananPos keamanan dapat diletakkan pada pintu luar dan
titik-titik yang dianggap perlu. Pos keamanan ini diperlukan agar
keamanan pabrik dapat terjaga selama 24 jam.
Sheet1Sifat Fisik dan KimiaBiodieselSolarKomposisiEster
AlkilHidrokarbonDensitas, g/ml0.86240.875Viskositas,
cSt5.554.6Titik Kilat, degC17298Angka Setana62.453Energi Yang
Dihasilkan40.1 MJ/kg45.3 MJ/kgSenyawa EmisiSO2, ppm078NO,
ppm3764NO2, ppm11CO, ppm1040Partikulat, mg/NM30.255.6Benzene,
mg/NM30.35.01Toulene, mg/NM30.572.31Xylene, mg/NM30.731.57Etil
Benzene, mg/NM30.30.73
