PENGELOLAAN LIMBAH PABRIK GULATugas IndividuMata Kuliah Toksikologi Lingkungan Kerja

Dosen Pengampu : Dra. Maulina Diah Sukarlan, Apt., M.Kes.

Oleh:

YULIA DWI ANDARINI13/357075/PKU/14060

PROGRAM STUDI S2 ILMU KESEHATAN KERJA

FAKULTAS KEDOKTERAN UMUM

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2014KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas mata kuliah Toksikologi Lingkungan Kerja dengan baik dan lancar.

Tugas ini membahas mengenai pengelolaan limbah yang dihasilkan dari proses pembuatan gula yang merupakan salah satu permasalahan terbesar di suatu pabrik gula. Tujuan penulisan makalah ini adalah memberikan informasi bagaimana cara mengelola limbah tersebut sehingga dapat bermanfaat dan tidak menimbulkan pencemaran di lingkungan sekitar pabrik.

Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu terselesaikannya makalah ini. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih sangat jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Semoga makalah mengenai proses pengelolaan limbah di pabrik tebu ini dapat bermanfaat bagi semua.

Yogyakarta, Januari 2014 PenulisBAB I

PENDAHULUANIndonesia merupakan negara agraris beriklim subtropis sehingga tumbuh subur tanaman tebu, bahkan Indonesia dikenal dengan cikal bakal tebu dunia. Tebu adalah bahan baku dalam pembuatan gula (gula kristal putih, white sugar plantation) di pabrik gula. Permintaan masyarakat akan gula terus meningkat dari waktu ke waktu. Hal ini disebabkan karena perkembangan penduduk dan semakin banyaknya industri yang menggunakan bahan baku gula. Meningkatnya konsumsi penggunaan gula oleh masyarakat akan meningkatkan pula produksi gula. Proses produksi gula yang meningkat tersebut akan menghasilkan kegitan usaha baik dalam skala kecil maupun skala besar dan jelas sekali akan menghasilkan berbagai wujud limbah cair, padat, dan gas yang jumlah atau volumenya cukup tinggi.Limbah cair yang dihasilkan dari suatu proses pembuatan gula meliputi cairan bekas analisa di laboratorium dan luberan bahan olah yang tidak disengaja. Limbah padat meliputi ampas tebu, abu, dan debu hasil pembakaran ampas di ketel; padatan bekas analisa laboratorium; blotong; dan tetes. Limbah gas meliputi gas cerobong ketel dan gas SO2 dari cerobong reaktor pemurnian cara sulfitasi.

Berdasarkan penjelasan di atas, penanganan, pencegahan, dan pemanfaatan limbah pabrik gula yang lebih mendetail perlu dilakukan agar limbah yang mengganggu, polusi udara, tidak ramah lingkungan, membuat pandangan serta bau yang kurang sedap dapat diatasi dengan baik. Hal yang paling penting untuk diperhatikan dalam penanganan, pencegahan, dan pemanfaatan limbah adalah menangani masalah limbah tersebut tanpa menimbulkan masalah limbah baru yang berdampak lebih negatif pada lingkungan.BAB II

PERMASALAHANLimbah merupakan produk yang dihasilkan oleh sebuah proses dan dapat dikategorikan sebagai bahan yang sudah tidak terpakai. Limbah juga dapat diartikan sebagai buangan yang dihasilkan dari suatu proses produksi baik industri maupun domestik (rumah tangga atau yang lebih dikenal sebagai sampah), yang kehadirannya pada suatu saat dan tempat tertentu tidak dikehendaki lingkungan karena tidak memiliki nilai ekonomis. Limbah dianggap suatu bahan yang tidak penting dan tidak bernilai ekonomi. Padahal jika dikaji dan dikelola dengan baik, maka limbah dapat diolah menjadi beberapa produk baru yang akan menghasilkan nilai ekonomi tinggi.Jenis limbah ini pada umumnya berbentuk padat, cair, dan dapat berupa gas. Pabrik gula dari bahan tebu yang mempunyai limbah organik berupa blotong (filter cake) dan abu boiler. Blotong merupakan limbah padat hasil dari proses produksi pembuatan gula, di mana dalam suatu proses produksi gula akan dihasilkan blotong dalam jumlah yang sangat besar. Vinasse merupakan limbah cair yang dihasilkan dari proses pembuatan Ethanol. Dalam proses pembuatan 1 liter Ethanol akan dihasilkan vinasse sebanyak 13 liter (1 : 13). Dari angka perbandingan di atas maka semakin banyak Ethanol yang diproduksi akan semakin banyak pula limbah yang dihasilkannya. Jika limbah ini tidak tertangani dengan baik maka di kemudian hari, limbah akan menjadi masalah yang berdampak tidak baik bagi lingkungan.BAB IIIPEMBAHASANA. PENGERTIAN LIMBAH PABRIK GULA

Tebu (Saccharum officinarum) adalah tanaman yang ditanam untuk bahan baku gula. Tanaman ini hanya dapat tumbuh di daerah beriklim tropis-sub tropis. Tanaman ini termasuk jenis rumput - rumputan. Umur tanaman sejak ditanam sampai bisa dipanen mencapai kurang lebih 1 tahun. Di Indonesia, tebu banyak dibudidayakan di pulau Jawa dan Sumatra. Pada proses pembuatan gula di pabrik gula, batang tebu yang sudah dipanen diperas dengan mesin pemeras (mesin press). Sesudah itu, nira atau air perasan tebu tersebut disaring, dimasak, dan diputihkan sehingga menjadi gula pasir yang kita kenal. Dari proses pembuatan gula tersebut akan dihasilkan gula 5%, ampas tebu 90% dan sisanya berupa tetes (molasses) dan air. Daun tebu yang kering (dalam bahasa Jawa, dadhok) adalah biomassa yang mempunyai nilai kalori cukup tinggi. Ibu-ibu di pedesaan sering memakai dadhok itu sebagai bahan bakar untuk memasak; selain menghemat minyak tanah yang makin mahal, bahan bakar ini juga cepat panas. Dalam konversi energi pabrik gula, daun tebu dan juga ampas batang tebu digunakan untuk bahan bakar boiler, yang uapnya digunakan untuk proses produksi dan pembangkit listrik.

Ampas tebu atau lazimnya disebut bagasse adalah hasil samping dari proses ekstraksi cairan tebu. Dari satu pabrik dihasilkan ampas tebu sekitar 35 40% dari berat tebu yang digiling. Berdasarkan data Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia (P3GI), ampas tebu yang dihasilkan sebanyak 32% dari berat tebu giling. Ampas tebu sebagian besar mengandung ligno-cellulose. Panjang seratnya antara 1,7 - 2mm dengan diameter sekitar 20mikro, sehingga ampas tebu ini dapat memenuhi persyaratan untuk diolah menjadi papan buatan. Bagasse mengandung air 48 52%, gula rata-rata 3,3%, dan serat rata-rata 47,7%. Serat bagasse tidak dapat larut dalam air dan sebagian besar terdiri dari selulosa, pentosan, dan lignin. Tabel di bawah ini merupakan hasil analisis kandungan serat bagasse:Tabel 1. Kandungan BagasseKandunganKadar (%)

Abu3,82

Lignin22,09

Selulosa37,65

Sari1,81

Pentosan27,97

SiO23,01

B. SUMBER SUMBER LIMBAH PABRIK GULABerikut adalah limbah yang dihasilkan dari produksi gula yang berasal dari tanaman tebu:1) Pucuk Tebu

Pucuk tebu merupakan ujung atas batang tebu berikut 5 - 7helai daun yang dipotong dari tebu giling ataupun bibit. Diperkirakan dari 100ton tebu dapat diperoleh sekitar 14ton pucuk tebu segar. Pucuk tebu segar maupun dalam bentuk awetan, sebagai silase atau jerami dapat menggantikan rumput gajah yang merupakan pakan ternak yang sudah umum digunakan di Indonesia.2) Ampas Tebu

Tebu diekstrak di stasiun gilingan menghasilkan nira dan bahan bersabut yang disebut ampas. Ampas terdiri dari air, sabut dan padatan terlarut. Komposisi ampas rata - rata terdiri dari kadar air: 46 52%; sabut 43 52%; padatan terlarut 2 6%. Umumnya ampas tebu digunakan sebagai bahan bakar ketel (boiler) untuk pemenuhan kebutuhan energi pabrik. Pabrik gula yang efisien dapat mencukupi kebutuhan bahan bakar boilernya dari ampas, bahkan berlebih. Ampas yang berlebih dapat dimanfaatkan untuk pembuatan briket, partikel board, bahan baku pulp dan bahan kimia seperti furfural, xylitol, methanol, metana, dll.3) Blotong

Pada proses pemurnian nira yang diendapkan di clarifier akan menghasilkan nira kotor yang kemudian diolah di rotary vacuum filter. Dari alat ini akan dihasilkan nira tapis dan endapan yang biasanya disebut blotong (filter cake). Blotong dari suatu perusahaan gula (PG), pada proses sulfitasi rata-rata berkadar air 67%, kadar pol 3%. Karbonatasi kadar airnya 53% dan kadar pol 2%. Blotong dapat dimanfaatkan antara lain untuk pakan ternak, pupuk, dan pabrik wax. Penggunaan yang paling menguntungkan saat ini adalah sebagai pupuk di lahan tebu.4) Tetes

Tetes (molasses) adalah sisa sirup terakhir dari masakan (massecuite) yang telah dipisahkan gulanya melalui kristalisasi berulangkali sehingga tak mungkin lagi menghasilkan gula dengan kristalisasi konvensional. Penggunaan tetes antara lain sebagai pupuk dan pakan ternak. Selain itu juga sebagai bahan baku fermentasi yang dapat menghasilkan etanol, asam asetat, asam sitrat, MSG, asam laktat, dll.5) Asap dan DebuPencemaran udara dari pada pabrik gula berupa asap dan debu, yang dapat menyebabkan sejumlah penyakit pernafasan seperti infeksi saluran pernafasan pada manusia di sekitar pabrik tersebut, iritasi mata, dan sebagainya. Untuk menanggulanginya dibutuhkan pengendalian pencemaran udara. Pengendalian ini dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pengendalian pada sumber pencemar dan pengenceran limbah gas. Pengendalian pada sumber pencemar merupakan metode yang lebih efektif karena hal tersebut dapat mengurangi keseluruhan limbah gas yang akan diproses dan yang pada akhirnya dibuang ke lingkungan.Tabel 2. Identifikasi Limbah suatu Pabrik GulaNo.Asal dan Jenis LimbahBentuk LimbahWarnaBauKekeruhan

1BlothongPadatHitamMenyengat-

2TetesCairHitamMenyengatKeruh

3Ampas tebuPadatPutih kecoklatanKhas tebu-

4Abu ampasPadatAbu-abuKhas tebu-

5Limbah CO2GasTidak berwarnaTidak berbau-

C. PROSEDUR PENGELOLAAN LIMBAH PABRIK GULAPengelolaan limbah pabrik gula dapat dikelompokkan berdasarkan jenis limbahnya, yaitu:1. Limbah Padat

a. Sisa ampas tebuSebelum dimanfaatkan kembali sebagai bahan baku energi listrik, media kompos dan lain - lain, penanganan awal yang bijak untuk sisa ampas (produksi ampas ampas yang telah digunakan sebagai pembangkit energi untuk proses) adalah dikempa terlebih dahulu menjadi bal (kubus). Hal ini dilakukan untuk meningkatkan berat jenis ampas, kemudian diikat agar ampas tidak mudah lepas berterbangan. Selanjutnya ampas bal siap untuk digudangkan.b. Debu dan abu hasil pembakaran ampasPenanganan debu hasil pembakaran ampasdilakukan dengan cara menangkap debu tersebut dengan menggunakan dust collector yaitu wet atau dry scrubber sebelum keluar melalui cerobong ketel. Debu dan abu hasil pembakaran ampas ditanam bersama dalam tempat pembuangan akhir kemudian disiram air. Hal ini dilakukan agar debu dan abu tersebut aman terhadap lingkungan, menghindari kebakaran karena dikhawatirkan abu masih mengandung bara api yang latent.c. BlotongPenanganan awal untuk sisa blotong (produksi blotong blotong yang telah dimanfaatkan petani) perlu ditangani dengan cara menanam ke dalam lubang pembuangan awal sebelum dimanfaatkan kembali sebagai pupuk. Hal ini dilakukan untuk menghindari pandangan dan bau yang tidak sedap.2. Limbah Cair

Secara umum pengelolaan limbah limbah cair yang dikeluarkan pabrik gula merupakan limbah organik dan bukan Limbah B3 (bahan beracun dan berbahaya). Limbah cair ini dikelola melalui dua tahapan, yaitu:

a. Penanganan di dalam pabrik (in house keeping). Sistem ini dilakukan dengan cara mengefisienkan pemakaian air dan penangkap minyak (oil trap) serta pembuatan bak penangkap abu bagasse (ash trap).b. Penanganan setelah limbah keluar dari pabrik, melalui Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL). IPAL dibangun di atas tanah seluas lebih dari 8 ha, terdiri dari 13 kolam dengan kedalaman bervariasi dari 2 m (kolam aerasi) sampai 7 m (kolam anaerob). Total daya tampung lebih dari 240.000 m3, sehingga waktu inap (retention time) dapat mencapai 60 hari.3. Limbah GasLimbah gas cerobong, khususnya gas CO2, dapat dimanfaatkan kembali untuk keperluan pemurnian nira sebagai pengganti gas SO2 atau dimanfaatkan dalam pemurnian defekasi remelt karbonatasi.

D. PROSEDUR PEMANFAATAN LIMBAH PABRIK GULAPengelolaan limbah dengan cara pemanfaatan limbah dari pabrik gula dapat memberikan nilai lebih. Pemanfaatan limbah pabrik gula bisa berupa pembuatan bioetanol dan spiritus dari molasess serta pembuatan pupuk kompos dari blotong.Tabel 3. Pengolahan Limbah suatu Pabrik GulaNoProduk HasilBahan bakuTeknologi diterapkanProsesLama ProsesSumber energi

1Alkohol dan spiritusMolassesMesin modern4 tahapan4 mingguMikro-organisme

2Pupuk KomposBlotongCara sederhana3 tahapan30 hariManusia

3Panas dan ListrikAmpas tebuCara sederhana3 tahapan1 hariManusia

1) Pembuatan Bioetanol

Pada dasarnya unit pembuatan etanol dari tebu terdiri dari 4 bagian, yaitu:

a. Unit GilinganUnit gilingan berfungsi untuk menghasilkan nira mentah dari tebu. Komponen unit gilingan terdiri dari pisau pencacah dan tandem gilingan. Sebelum masuk gilingan, tebu dipotong - potong terlebih dulu dengan pisau pencacah. Cacahan tebu selanjutnya masuk kedalam tandem gilingan 3 rol yang biasanya terdiri atas 4 atau 5 unit gilingan yang disusun secara seri. Pada unit gilingan pertama, tebu diperah menghasilkan nira perahan pertama (npp). Ampas tebu yang dihasilkan diberi imbibisi, kemudian digiling oleh unit gilingan kedua. Nira yang terperah ditampung, ampasnya kembali ditambah air imbibisi dan digiling lebih lanjut oleh unit gilingan ketiga, dan demikian seterusnya. Semua nira yang keluar dari setiap unit gilingan dijadikan satu dan disebut nira mentah.b. Unit Preparasi Bahan Baku

Unit preparasi berfungsi untuk menjernihkan dan memekatkan nira mentah yang dihasilkan unit gilingan. Klarifikasi bisa dilakukan secara fisik dengan penyaringan atau secara kimiawi. Klarifikasi terutama bertujuan untuk menghilangkan beberapa impurities yang bisa mengganggu proses fermentasi. Nira yang dihasilkan dari proses ini disebut nira jernih. Selanjutnya tahap ini dilanjutkan untuk memproduksi gula dan sisanya berupa molase bisa dilanjutkan masuk ke tahapan pembuatan etanol.c. Unit Fermentasi

Unit fermentasi berfungsi untuk mengubah molase menjadi etanol, melalui aktivitas fermentasi ragi. Jumlah unit fermentasi biasanya terdiri dari beberapa unit (batch) atau system kontinyu tergantung kepada kondisi dan kapasitas pabrik. Beberapa nutrisi ditambahkan untuk optimalisasi proses. Etanol yang terbentuk dibawa ke dalam unit destilasi.

d. Unit DestilasiUnit destilasi berfungsi untuk memisahkan etanol dari cairan lain khususnya air. Unit ini juga terdiri dari beberapa kolom destilasi. Etanol yang dihasilkan biasanya memiliki kemurnian sekitar 95 - 96%. Proses pemurnian lebih lanjut akan menghasilkan etanol dengan tingkat kemurnian lebih tinggi (99% = Ethanol anhydrous), yang biasanya digunakan sebagai campuran unleaded gasoline menjadi gasohol.

2) Pemanfaatan Ampas Tebu

Limbah padat berupa ampas tebu (bagasse) dapat dapat dijadikan bubur pulp dan dipakai untuk pabrik kertas, makanan ternak, bahan baku pembuatan pupuk, particle board, bioetanol, dan sebagai bahan bakar ketel uap (boiler) sehingga mengurangi konsumsi bahan - bakar minyak oleh pabrik. Selain itu, adanya kandungan polisakarida dalam ampas tebu dapat dikonversi menjadi produk atau senyawa kimia yang digunakan untuk mendukung proses produksi sektor industri lainnya. Salah satu polisakarida yang terdapat dalam ampas tebu adalah pentosan, dengan persentase sebesar 20 - 27%. Kandungan pentosan yang cukup tinggi tersebut memungkinkan ampas tebu untuk diolah menjadi furfural. Furfural memiliki manfaat yang cukup luas dalam beberapa industri dan juga dapat disintesis menjadi turunan - turunannya seperti: furfuril alkohol dan furan.3) Pemanfaatan Blotong untuk pembuatan kompos

Pembuatan kompos dilakukan dengan mencampurkan bahan baku yang berasal dari limbah pabrik gula, antara lain serasah, blotong, dan abu ketel, serta menambahkan bahan aktivator berupa mikroorganisme, yang terdiri dari campuran bakteri, fungi, aktinomisetes, kotoran ayam dan kotoran sapi. Proses pengolahan tersebut dilakukan secara biologis karena memanfaatkan mikroorganisme sebagai agen pengurai limbah. Pupuk kompos yang dihasilkan dapat dimanfaatkan kembali untuk perkebunan tebu. Secara umum kompos dapat meningkatkan produksi dan produktivitas gula.

Contoh prosedur pembuatan pupuk kompos adalah sebagai berikut: bahan pupuk terdiri dari tumpukan berisi 60 kg serasah, 300 kg blotong , dan 100 kg abu ketel. Bahan - bahan tersebut dimasukkan ke dalam cetakan. Sebelum dicetak, daun tebu dipotong - potong sehingga panjangnya kurang dari 5 cm. Semua bahan dicampur rata, kemudian ditambah 5 kg TSP dan 10 kg Urea. Untuk menjaga kelembaban dilakukan penambahan air. Pemberian aktivator pada setiap tumpukan masing - masing sebanyak 10 kg campuran mikroorganisme selulolitik, yaitu 5 kg fungi; 2,5 kg bakteri dan 2,5 kg aktinomisetes. Aktivator ditabur bersamaan dengan saat memasukkan bahan kompos ke dalam cetakan.

4) Pengelolaan asap dan debu

Pencemaran udara dari pabrik gula berupa asap dan debu, dapat menyebabkan penyakit pernafasan seperti infeksi saluran pernafasan, iritasi mata dan penyakit lainnya. Penanggulangannya dibutuhkan pengendalian pencemaran udara. Pengendalian ini dapat dilakukan dengan dua cara yaitu pengendalian pada sumber pencemar dan pengenceran limbah gas. Pengendalian pada sumber pencemar merupakan metode yang lebih efektif karena hal tersebut dapat mengurangi keseluruhan limbah gas yang akan diproses dan yang pada akhirnya dibuang ke lingkungan. Di dalam sebuah pabrik gula, pengendalian pencemaran udara terdiri dari dua bagian yaitu penanggulangan emisi debu dan penanggulangan emisi senyawa pencemar.Guna menekan tingkat pencemaran udara, pabrik gula dapat mengelola asap dan debu tersebut dengan cara memisahkan partikel padat yang berada di asap. Partikel partikel tersebut dalam jumlah yang cukup bisa diolah menjadi pupuk. Karenanya suatu pabrik gula seharusnya dilengkapai dengan alat pemisah debu untuk memisahkan debu dari alirah gas buang.BAB IVKESIMPULAN

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa limbah pabrik gula yangmempunyai konotasi mengganggu dan mencemari lingkungan tampaknya dapat diatasi dengan baik, sehingga memberi manfaat pada lingkungan. Upaya penanganan limbah cair dilakukan melalui elektrolisis cairan bekas analisa di laboratorium dan mengolah limbah cair yang keluar dari pabrik gula denganbiotray. Penanganan limbah padat dilakukan dengan cara menangkap debu hasil pembakaran ampas dengan dust collector dan menanam atau membakar limbah padat bekas analisa di laboratorium ke pembuangan. Upaya pencegahan limbah cair dan gas melalui penggunaan bahan penjernih aman lingkungan (PAL) dalam analisa di laboratorium, kontrol pembakaran ampas dan kontrol pemurnian nira. Upaya pemanfaatan limbah padat melalui pemanfaatan ampas dan blotong sebagai bahan baku pupuk kompos, ampas untuk energi listrik di perumahan, serta tetes sebagai bahan baku industri etanol, spiritus dan vitsin. Pemanfaatan kembali CO2 dari gas cerobong untuk pemurnian nira sebagai pengganti gas SO2.

Dengan penanganan, pencegahan, dan pemanfaatan limbah pabrik gula tersebut diharapkan program langit biru dan bumi hijau akan terlaksana dengan baik di sektor industri gula. Namun yang terpenting dari semua pemanfaatan limbah pabrik gula tersebut adalah mempunyai prinsip menangani masalah limbah tanpa menimbulkan masalah limbah baru yang berdampak lebih negatif pada lingkungan.

BAB VDAFTAR PUSTAKA

Martoyo, T., Santoso, B. E., Mochtar, M., 1994. Bahan Penjernih Alternatif untuk Analisis Pol Nira dan Bahan Alur Proses di Pabrik Gula. Majalah Penelitian Gula Vol 30 (3 4). P3GI. Pasuruan. pp: 1 5Santoso, B.E., 2008. Limbah Pabrik Gula: Penanganan, Pencegahan dan Pemanfaatannya dalam Upaya Program Langit BirudDan Bumi Hijau. Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia. Pasuruan, Indonesia. p: 1-6Widodo, Y., 2007. Pemanfaatan Limbah Industri Gula Melalui Pengolahan Biologis dan Kimiawi dalam Upaya Meningkatkan Upaya Kecernaannya Secara Invitro, Lampung University Library, Lampung

Pengelolaan Limbah Pabrik Gula10