i

KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN BALAI BESAR PULP DAN KERTAS

Jl. Raya dayeuhkolot No 132, Kotak Pos 1005. Bandung 40258

Telp (022) 5202980 & 5202871; Fax (022) 5202871

PEDOMAN PEMETAAN TEKNOLOGI DI INDUSTRI PULP DAN KERTAS

DALAM

IMPLEMENTASI KONSERVASI ENERGI DAN

PENGURANGAN EMISI CO2 DI SEKTOR INDUSTRI (FASE 1)

PUSAT PENGKAJIAN INDUSTRI HIJAU DAN LINGKUNGAN HIDUP

BADAN PENGKAJIAN KEBIJAKAN, IKLIM DAN MUTU INDUSTRI (BPKIMI)

2011

ii

PEDOMAN PEMETAAN TEKNOLOGI UNTUK INDUSTRI PULP DAN KERTAS

DALAM IMPLEMENTASI KONSERVASI ENERGI DAN PENGURANGAN EMISI

CO2 DI SEKTOR INDUSTRI (FASE 1)

PEMBINA

Menteri Perindustrian M.S Hidayat

PENANGGUNG JAWAB

Arryanto Sagala

TIM PENGARAH Tri Reni Budiharti Shinta D. Sirait

TIM PENYUSUN

Ngakan Timur Antara Susi Sugesty Henggar Hardiani Sri Purwati

Yusup Setiawan Heronimus Judi Tjahyono Rini S Soetopo Yuniarti Puspita Kencana

Teddy Kardiansyah

TIM EDITOR Sangapan

Denny Noviansyah Yuni Herlina Harahap

Juwarso Gading Patti Rahmi Rahayu

Rangga Maulana

DITERBITKAN OLEH

Balai Besar Pulp dan Kertas Pusat Pengkajian Industri Hijau dan Lingkungan Hidup Badan Pengkajian Kebijakan Industri dan Mutu Industri

DICETAK OLEH

KEMENTERIAN PERINDUSTRIAN

iii

PEDOMAN PEMETAAN TEKNOLOGI DI INDUSTRI PULP DAN KERTAS DALAM IMPLEMENTASI KONSERVASI ENERGI DAN PENGURANGAN EMISI CO2 (Fase 1) Edisi I. Jakarta : Kementerian Perindustrian,Januari 2011 vi +120 hlm. Disajikan dalam Bahasa Indonesia dan Bahasa Inggris Alamat Penerbit: Kementerian Perindustrian Jl. Gatot Subroto Kav. 52-53 Jakarta Selatan 12950 ISBN:.............................

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang

Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya

sehingga Pedoman Pemetaan Teknologi Di Industri Pulp dan

Kertas dalam kerangka Implementasi Konservasi Energi dan

Pengurangan Emisi CO2 di Sektor Industri (PREP-ICCTF

PHASE 1) ini dapat diselesaikan pada waktunya.

Pedoman ini disusun untuk meningkatkan pengetahuan

dalam pelaksanaan konservasi energi dan pengurangan emisi

CO2 di sektor industri yang telah dibahas oleh unsur pemerintah,

tenaga ahli dan praktisi.

Diharapkan Pedoman ini bermanfaat bagi para pihak

yang berkepentingan dalam menerapkan konservasi energi dan

pengurangan emisi CO2 di sektor industri. Akhir kata kami

mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah

membantu dalam penyusunan Pedoman ini.

Jakarta, Januari 2011

Badan Pengkajian Kebijakan,

Iklim dan Mutu Industri

Kepala,

Arryanto Sagala

v

RINGKASAN EKSEKUTIF

Perkembangan pemanasan global akibat peningkatan

konsentrasi Gas Rumah Kaca (GRK) telah memberi pengaruh

kepada perubahan iklim yang pada akhirnya akan mengubah

pola iklim dunia. Kondisi yang dapat membahayakan kehidupan

dan ekosistem tersebut telah mendorong diselenggarakannya

United National Framework Convention on Climate Change

(UNFCCC) yang kemudian diluncurkan protokol Kyoto pada

Tahun 1997.

Indonesia sebagai negara berkembang ikut berperan

serta meratifikasi protokol Kyoto melalui UU No. 17 Tahun 2004

yang berkomitmen menurunkan emisi CO2 sebesar 26%

dengan pendanaan sendiri dan sebesar 41% melalui bantuan

donor internasional. Atas dasar tersebut diatas Kementerian

Perindustrian bekerjasama dengan Indonesian Climate Change

Trust Fund (ICCTF) menyusun Guidelines Technology Map for

Pulp and Paper Industry.

Dari sumber penghasil emisi GRK di Indonesia, sektor

industri menduduki peringkat ke-4, yang diantaranya industri

pulp dan kertas termasuk industri pengkonsumsi energi tinggi

disamping industri semen, baja, tekstil, petrokimia, makanan-

minuman serta keramik dan gelas. Perkembangan teknologi

dan peningkatan kapasitas produksi pada industri pulp dan

kertas, dapat memberikan peluang penghematan energi yang

sekaligus dapat mereduksi emisi GRK secara signifikan.

Dalam buku “Pedoman Pemetaan Teknologi untuk

Industri Pulp dan Kertas” disampaikan hal-hal sebagai berikut :

- Gambaran umum proses pembuatan pulp dan kertas serta

pengelolaan lingkungan

- Teknologi proses pembuatan pulp yang hemat energi dan

emisi karbon rendah.

vi

- Teknologi proses pembuatan kertas yang hemat energi dan

emisi karbon rendah.

- Teknologi proses pengelolaan lingkungan dalam

kaitannya dengan emisi karbon

Gambaran umum tentang teknologi proses pembuatan

pulp menunjukkan bahwa proses kimia memiliki sifat dan

kualitas produk lebih baik dari proses mekanik dan semikimia,

sehingga dapat digunakan untuk bahan baku kertas bermutu

tinggi. Pada industri pulp kebutuhan energi dapat disuplai

sendiri dari pemanfaatan limbah biomasa seperti recovery

boiler dari lindi hitam dan bark boiler dari kulit kayu dan limbah

penebangan kayu. Pada pembuatan kertas menggunakan

energi yang sangat besar dan diperoleh dari power plant yang

biasanya menggunakan bahan bakar fosil. Konsumsi air yang

cukup besar untuk pembentukan lembaran kertas akan

dikeluarkan sebagai limbah cair.

Pengelolaan lingkungan di industri pulp dan kertas

merupakan kegiatan mengolah limbah cair hingga memenuhi

baku mutu lingkungan, dan sekaligus memanfaatkan limbah

padat sebagai energi alternatif serta mengendalikan emisi gas

agar tidak mencemari udara sehingga dapat mengurangi emisi

GRK di atmosfier.

Teknologi pembuatan pulp hemat energi tidak dapat

dipisahkan dengan konsep teknologi ramah lingkungan.

Dengan menerapkan teknologi ramah lingkungan pada

pembuatan pulp dapat diperoleh beberapa manfaat antara lain :

menghemat bahan baku; menghemat air; menghemat energi

sehingga mengurangi beban pencemaran dan sekaligus dapat

menghemat biaya. Penghematan energi di industri pulp dapat

dilakukan dengan konservasi energi pada sistem pemasakan

dan pemutihan pulp. Pada sistem pemasakan pulp dapat

dilakukan melalui modifikasi digester dengan metoda

vii

delignifikasi berlanjut (extended delignification); dan aplikasi

pulping aid dengan menggunakan bahan kimia antraquinone

atau phosphanate. Sedangkan pada sistem pemutihan pulp

dapat dilakukan dengan menambah instalasi sistem

perpindahan panas pada sistem umpan ClO2.

Beberapa aktifitas konservasi energi di unit chemical

recovery dapat dilakukan antara lain dengan cara

meningkatkan perolehan energi panas yang maksimal yang

dihasilkan dari proses pembakaran. Efisiensi pembakaran

dapat ditingkatkan antara lain dengan menambah padatan total

lindi hitam yang masuk tungku boiler, penambahan aliran udara

kuartener pada recovery boiler, penggunaan superkonsentrator

pada evaporator, dan memperbaiki sistem filtrasi CaCO3 dan

refactory brick pada lime kiln.

Penggunaan bahan bakar biomassa pada pabrik pulp

akan menghemat penggunaan batubara. Bahan bakar yang

dikembangkan cukup mudah diperoleh disekitar pabrik, antara

lain cangkang sawit, batok kelapa sawit, serat sawit dan lain-

lain. Untuk meningkatkan efisiensi pembakaran digunakan

boiler tipe Fluidized Bed (FBC) dan Circulating Fluidized Bed

Combustion Boilers (CFBC). Konservasi energi pada power

boiler dapat dilakukan dengan beberapa aktivitas diantaranya

menghindari adanya kebocoran dan mengurangi udara ekses.

Penghematan energi pada proses pembuatan kertas

dapat dilakukan pada setiap tahap proses. Unit stock

preparation paling banyak mengkonsumsi energi,

penghematan yang dapat dilakukan adalah dengan

meningkatkan daya giling menggunakan aditif diantaranya

CMC. Penggunaan enzim dapat menunjukkan penghematan

energi hingga 40 %. Penghematan energi pada mesin kertas

Fourdrinier dapat dilakukan dengan cara optimasi sistem

vakum. Dengan penerapan teknologi Gap Former pada mesin

Fourdrinier dapat meningkatkan kapasitas produksi sekitar 30

viii

% sehingga dapat menghemat energi sekitar 40 kWh/ton

kertas. Penghematan energi pada bagian pengeringan kertas

dapat dilakukan dengan cara penurunan penggunaan udara

pada dryer jika menerapkan sistem hood tertutup dan

mengoptimalkan sistem heat recovery. Selain itu dapat

digunakan rekompresi mekanis untuk pemakaian ulang

superheated steam ke dalam dryer, sehingga dapat

menghemat energi sebesar 50 %.

Sejalan dengan perkembangan peningkatan efisiensi

diproses produksi melalui penghematan energi seperti yang

diuraikan di atas, maka akan dapat mengurangi jumlah limbah

yang dihasilkan. Namun konsekwensinya akan merubah

karakteristik air limbah menjadi lebih pekat dengan

meningkatnya kadar organik terlarut. Karakteristik limbah cair

tersebut akan lebih efektif diolah dengan proses biologi

anaerobik. Dengan cara proses biologi anaerobik dapat

menghemat energi, bahkan dapat memanfaatkan biogas yang

dihasilkan sebagai sumber energi alternatif yang sekaligus

mengurangi emisi GRK.

Limbah padat yang dihasilkan dari industri pulp dan

kertas lebih didominasi oleh limbah organik yang umumnya

berasal dari bahan baku serat. Terdapat beberapa cara

pengelolaan limbah padat yang pada umumnya dilakukan

berdasarkan pada karakteristik dan potensinya yang meliputi

pengelolaan dengan sistem landfill; insinerasi; pengomposan

dan digestasi anaerobik. Masing-masing dari kegiatan

pengelolaan limbah padat tersebut berpotensi menghasilkan

energi yang bila dimanfaatkan dapat mengurangi emisi GRK.

Pengelolaan emisi gas dari industri pulp dan kertas

dilakukan untuk mengendalikan partikulat dan pencemar gas.

Sumber emisi terbesar dapat berasal dari digester, CRP dan

power plant. Pemilihan teknologi pengelolaan gas dilakukan

berdasarkan jumlah dan jenis pencemar dan ada tidaknya

ix

potensi untuk dimanfaatkan. Atas dasar hal tersebut dapat

dipilih beberapa peralatan yaitu teknologi pengendalian

partikulat yaitu siklon, saringan kain, electrostatic precpitator

(ESP). Sedangkan teknologi untuk pengendalian gas antara

lain menggunakan scrubber, absorber, alat pengendali gas SOx

dan NOx dan juga melakukan pengendalian terhadap gas yang

tidak terkondensasi.

Akhir kata buku pedoman pemetaan teknologi di industri

pulp dan kertas ini dapat menjadi petunjuk dan berguna bagi

semua pihak yang berkepentingan.

x

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR …………………………………. iv RINGKASAN EKSEKUTIF ………………………….. v DAFTAR ISI ……………………….………………….. x DAFTAR LAMPIRAN ………………………………… xii DAFTAR GAMBAR …………………….…………….. xiii DAFTAR TABEL ……………………………………… xiv

BAB I PENDAHULUAN …………………………….. 1 1.1. Isu Lingkungan Terkait dengan Perubahan

Iklim ……………………………………………. 1

1.2. Kontribusi Emisi GRK di Indonesia ………… 4 1.3. Kondisi Industri Pulp dan Kertas …………… 7

BAB II GAMBARAN UMUM TENTANG INDUSTRI PULP DAN KERTAS …………………………

13

2.1. Teknologi Proses Pembuatan Pulp ………… 13 2.2. Teknologi Proses Pembuatan Kertas ……… 24 2.3. Teknologi Pengelolaan Lingkungan ……….. 27

2.3.1. Pengelolaan Limbah Cair …………………… 28 2.3.2. Pengelolaan limab Padat …………………… 29 2.3.3. Pengelolaan Limbah Gas …………………… 31

BAB III TEKNOLOGI PROSES PULPING HEMAT ENERGI DAN KARBON RENDAH …………

32

3.1. Konservasi energi pada penanganan bahan baku kayu, penyerpihan, penyaringan serpih kayu …………………………………………….

33

3.2. Modifikasi teknologi delignifikasi berlanjut (extended delignification) pada sistem pemasakan (cooking) ……………………...…

36

3.2.1. RDH (Rapid Displacement Heating) dan Superbatch …………………………………….

38

3.2.2. ITC (Isothermal Cooking) …………………… 40 3.2.3. Black liquor impregnation …………………… 43

3.3. Aplikasi teknologi washing menggunakan metoda displacement baik pada brownstock maupun bleaching …………………………….

45

xi

3.4. Optimasi kinerja Chemical Recovery (recovery boiler, evaporator, recovery boiler, lime kiln) ……………………………………….

46

3.5. Optimasi kinerja Power Boiler bahan bakar biomassa dan batubara………………………

50

BAB IV TEKNOLOGI PROSES PEMBUATAN KERTAS HEMAT ENERGI DAN KARBON RENDAH ………………………………………

55

4.1. Teknologi Proses Pembuatan Kertas ……… 55 4.1.1. Stock Prep : Bagian Penggilingan (Refining)

………………………………………………….. 55

4.1.2. Mesin Kertas : Bagian Pembentukan dan Pengepresan ………………………………....

56

4.1.3. Mesin Kertas : Bagian Pengeringan …..…... 57 4.2. Penghematan Energi dan Sumber Emisi

Karbon Di Industri Kertas ……………..……. 60

4.3. Gambaran Investasi Untuk Beberapa Proses Baru …………………………………..

64

BAB V PENGELOLAAN LINGKUNGAN PADA INDUSTRI PULP DAN KERTAS ……………

66

5.1. Pengelolaan Limbah Cair …………………… 67 5.1.1. Teknologi Proses Pengolahan …………….. 67

5.1.1.1. Proses Fisika – Kimia ……………………….. 67 5.1.1.2. Proses Biologi ………………………………. 67

5.1.1.2.a. Sistem Aerobic ……………………………..... 68 5.1.1.2.b. Sistem Anaerobik ……………………………. 69

5.1.1.2.b.i. Sistem Anaerobik Filter ………………….... 70

5.1.1.2.b.ii. Upflow Anaerobic Sludge Blanked (UASB)... 70 5.1.2. Pengembangan Teknologi Anaerobik dan

Penerapannya ……………………………….. 72

5.2. Pengelolaan Limbah Padat ………………… 72 5.2.1. Landfill ………………………………………… 75

5.2.1.1. Pengembangan Teknologi Landfill dan Penerapannya ………………………………..

77

5.2.2. Insinerasi …………………………………….. 79 5.2.2.1. Pengembangan Teknologi Insinerasi dan

Penerapannya ……………………………….. 79

xii

5.2.2.1.a. Rotary Kiln Incinerator. ………………………. 80 5.2.2.1.b. Fludized Bed Incinerator …………………….. 80

5.2.3. Pengomposan ……………………………….. 83 5.2.3.1. Pengembangan Teknologi Pengomposan

dan Penerapannya ………………………….. 85

5.2.3.1.a. Proses pengomposan sistem terbuka …….. 85 5.2.3.1.b. Proses pengomposon sistem tertutup …….. 86

5.2.4. Proses Digestasi Anaerobik ………………… 86 5.2.4.1. Teknologi Digestasi Anaerobik …………….. 88

5.2.4.1.a. Digestasi Satu Tahap Sistem Basah ………. 88 5.2.4.1.b. Digestasi Dua Tahap ………………………... 90

5.3. Pengelolaan Emisi Gas …………………….. 92 5.3.1. Sumber Dan Karakteristik ………………….. 92 5.3.2. Teknologi Pengelolaan Emisi Partikulat dan

Gas ………………………………..…………… 94

5.3.2.1. Pemisahan Partikulat ………………………. 94 5.3.2.2. Pemisahan Pencemar Gas ………………… 100 5.3.2.3. Emisi Gas yang tidak Terkondensasi ……… 108 BAB VI PENUTUP …………………………………… 110

DAFTAR PUSTAKA ………………………………………… 113

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 ……………………………………………. 118 LAMPIRAN 2 ……………………………………………. 124 LAMPIRAN 3 ……………………………………………. 126

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Prediksi Emisi GRK di Indonesia …………. 6 Gambar 2.1. Diagram Proses Pabrik Pulp Kraft (IPPC,

2001) ………………………………………….. 16

Gambar 2.2. Distribusi Energi pada Proses Pembuatan Pulp ……………………………………………

22

Gambar 2.3. Proses Pembuatan Kertas …………………. 24 Gambar 2.4. Proporsi Pemisahan Air dan Konsumsi

Energi …………………………………………. 25

Gambar 2.5. Distribusi Konsumsi Energi di Pabrik Kertas 26 Gambar 2.6. Proporsi Konsumsi Energi di Industri Kertas 26 Gambar 3.1. Mekanisme kerusakan serpih ……………… 35 Gambar 3.2. Dimensi tumpukan serpih yang optimal …... 36 Gambar 3.3. Siklus proses displacement batch cooking... 37 Gambar 3.4. Ringkasan berbagai siklus proses

displacement batch cooking ………………... 38

Gambar 3.5 Sistem peralatan RDH/Superbatch ………... 39 Gambar 3.6 Digester kontinyu dengan sistem

pemasakan ITC ……………………………… 42

Gambar 3.7 Black liquor impregnation ………………….. 43 Gambar 3.8 Wash master dan twin roll press …………... 46 Gambar 3.9 Penambahan 1 unit superkonsentrator …… 47 Gambar 3.10 Penambahan aliran udara kuaterner ……… 47 Gambar 3.11 FBC dan CFBC ……………………………… 51 Gambar 4.1 Teknologi Pengepresan Terkini (Shoe

Press) …………………………………………. 56

Gambar 4.2 Perbandingan Kinerja Pengepresan ………. 57 Gambar 4.3 Sistem Pengeringan Conde belt……………. 59 Gambar 4.4 Air-Impingement Drying …………………….. 59 Gambar 5.1 Fase-Fase Pada Tahapan Proses

Anaerobik ……………………………………. 76

Gambar 5.2 Landfill dengan Sistem Pengumpulan Gas Metan dan Pemanfaatan Energinya. ( US.EPA, 2008) ……………………………..

77

Gambar 5.3 Rotary Kiln Incinerator ………………………. 80

xiv

Gambar 5.4 Fludized Bed Incinerator ……………………. 81 Gambar 5.5 Proses Pengomposan dan Emisi Gas yang

Dihasilkan …………………………………….. 84

Gambar 5.6 Tahapan Proses Digestasi Anaerobik …….. 87 Gambar 5.7. Digestasi Anaerobik Satu Tahap Sistem

Basah …………………………………………. 89

Gambar 5.8 Digestasi Anaerobik Satu Tahap Sistem Kering ………………………………………….

90

Gambar 5.9 Diagram Alir Digestasi Anaerobik 2 Tahap .. 91 Gambar 5.10 (A). Cyclone dan Multiple Cyclone; ………... 96 Gambar 5.11 Saringan Kain (Fabric Filter) ……………….. 97 Gambar 5.12 Electrostatic Precipitator (ESP) ……………. 98 Gambar 5.13 (A).Venturi scrubber, (B). Cyclone Scrubber 99 Gambar 5.14 Packed tower scrubber ……………………... 101 Gambar 5.15 Beberapa Jenis Absober …………………… 102

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Emisi GRK Nasional-Indonesia ………………… 5 Tabel 1.2 Target Reduksi Emisi CO2 Disemua Sektor … 7 Tabel 1.3 Konsumsi Steam dan Listrik Pada Industri Pulp

Dan Kertas Di Indonesia ………………………... 8

Tabel 1.4 Konsumsi Steam dan Listrik di Beberapa Negara …………………………………………….

9

Tabel 1.5 Konsumsi Energi Spesifik Industri Berat …….. 10 Tabel 1.6 Peluang Penghemaan Energi …………………. 11 Tabel 1.7 Besaran Emisi Karbon dari Industri Pulp dan

Kertas …………………………………………….. 11

Tabel 1.8 Rincian Besaran Emisi Karbon dari Industri Kertas ……………………………………………...

12

Tabel 2.1 Klasifikasi Umum Proses Pembuatan Pulp …… 14 Tabel 2.2 Ringkasan Hasil Pembuatan Pulp Secara

Umum …………………………………………….. 15

Tabel 2.3 Konsumsi Energi pada Pabrik Pulp …………… 23

xv

Tabel 3.1 Konservasi energi pada penanganan bahan baku kayu, penyerpihan, penyaringan serpih kayu ………………………………………………..

34

Tabel 3.2 Konservasi energi pada sistem pemasakan (cooking) dan pemutihan (bleaching) ………….

44

Tabel 3.3 Konservasi energi pada sistem pencucian pulp 46 Tabel 3.4. Konservasi energi pada sistem Chemical

Recovery (Evaporator, Recovery Boiler, Lime kiln) ………………………………………………...

48

Tabel 3.5 Konservasi energi pada sistem Power Boiler (bahan bakar biomassa atau batubara) ……….

52

Tabel 4.1 Perbandingan Kinerja Teknologi Baru Pengeringan ………………………………………

60

Tabel 4.2 Peluang Penghematan Energi di Industri Kertas ……………………………………………..

62

Tabel 4.3 Intensitas Energi Terbaik Dunia 2009 ………… 63 Tabel 4.4 Sumber Emisi Karbon pada Pabrik Kertas …… 64 Tabel 4.5 Gambaran Investasi Untuk Penghematan

Energi ……………………………………………... 65

Tabel 5.1 Sumber dan Jenis Limbah Padat Industri Pulp dan Kertas …………………………………….

73

Tabel 5.2 Keunggulan dan Kelemahan dari Teknologi Pengelolaan Limbah Padat ……………………..

74

Tabel 5.3 Beberapa Faktor yang Berperan dalam Proses Pengomposan ……………………………………

84

Tabel 5.4. Sumber dan Karakteristik Emisi Gas dan

Partikulat ………………………………………

92

Tabel 5.5. Klasifikasi Teknologi Pemisah Partikulat ……. 95 Tabel 5.6. FGD Tipe Basah dan Tipe Kering ……………. 103 Tabel 5.7. Metode Pengendalian NOx ……………………. 107 Tabel 5.8. Kisaran konsentrasi mudah meledak dari gas

sulfur ………………………………………….. 108

Halaman 1 dari 131

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Isu Lingkungan Terkait dengan Perubahan Iklim

Peningkatan konsentrasi Gas Rumah Kaca (GRK)

CO2, CH4, N2O, SF6, HFC dan PFC menyebabkan

meningkatnya radiasi panas (gelombang panjang) yang

terperangkap di atmosfer merupakan akibat dari aktivitas

manusia. Hal tersebut adalah fenomena pemanasan global

yang mengakibatkan perubahan Iklim. Beberapa

perubahan iklim yang terjadi antara lain naiknya suhu

permukaan bumi, meningkatnya penguapan di udara,

berubahnya pola curah hujan dan tekanan udara yang

pada akhirnya akan mengubah pola iklim dunia.

Emisi gas CO2 yang mempunyai sifat menyerap

panas sinar matahari merupakan salah satu gas penyebab

pemanasan global, karena. Namun juga sangat dibutuhkan

oleh bumi sepanjang konsentrasinya tidak berlebihan.

Setiap tahun bumi melepas 8 milyar ton CO2 yang berasal

dari manusia dan binatang, fosil dan gas alam (6,5 milyar

ton) dan dari kayu bakar 1,5 milyar ton. Manusia merusak

keseimbangan tersebut, melalui pembakaran minyak,

batubara, gas alam dan pembabatan hutan secara

berlebihan, sehingga meningkatkan jumlah CO2 di bumi,

baik di atmosfir maupun di laut.

Perkembangan pemanasan global akibat emisi CO2,

meningkat sampai sekitar 30% sejak tahun 1970-an.

Selama 142 tahun antara 1860-2002 suhu bumi naik

sebesar 1oC dan dalam 35 tahun antara 1935-1970 suhu

Halaman 2 dari 131

bumi naik 0,5 oC, angka ini akan naik lagi menjadi paling

sedikit 2-4 oC pada tahun 2100 (IPCC-2007). Sumbangan

terbesar pada terjadinya pemanasan global tersebut

adalah CO2 sebesar 61%, diikuti oleh CH4 sebesar 15%,

CFC sebesar 12%, dan N2O sebesar 4%, serta sumber

lainnya sebesar 8% (Callan, 2000).

Konvensi Perubahan Iklim atau UNFCCC (United

Nations Framework Convention on Climate Change)

adalah sebuah kesepakatan dengan tujuan menstabilkan

konsentrasi GRK di atmosfir agar tidak membahayakan

kehidupan dan ekosistem serta menjamin pembangunan

berkelanjutan.

Protokol Kyoto yang lahir tahun 1997 pada Periode

Komitmen I (2008-2012) menyebutkan bahwa negara-

negara maju diwajibkan melakukan upaya untuk menekan

laju peningkatan emisi GRK di dalam negerinya, namun hal

ini tidak berlaku bagi negara-negara berkembang. Secara

hukum, Protokol Kyoto mewajibkan agar pada tahun 2008-

2012 negara-negara maju menurunkan emisi GRK-nya

rata-rata sebesar 5,2% dari total emisi dunia pada tahun

1990 serta membantu negara berkembang dalam hal

teknologi transfer. Pada konvensi ini dikenal adanya prinsip

“common but differentiated responsibilities”, dimana setiap

negara memiliki tanggung jawab yang sama namun

dengan peran yang berbeda. Berdasarkan prinsip tersebut,

maka disepakati pula bahwa negara maju akan memimpin

upaya dalam mengatasi dampak perubahan iklim.

Walaupun Indonesia tidak memiliki kewajiban, namun

secara sukarela Indonesia meratifikasi Konvensi UNFCCC

melalui Undang-Undang No.6 Tahun 1994 dan

berkomitmen untuk berpartisipasi di dalam program

mitigasi dan adaptasi perubahan iklim yang telah dimulai

sejak tahun 1990. Komitmen tersebut semakin menguat

Halaman 3 dari 131

dengan diratifikasinya Protokol Kyoto melalui undang-

undang Nomor 17 Tahun 2004 tentang Pengesahan

Protokol Kyoto Atas Konvensi Kerangka Kerja PBB tentang

Perubahan Iklim. Hal tersebut diperkuat dengan

pernyataan Presiden RI di Kopenhagen pada tahun 2009.

Kemudian dengan mengacu pada Kyoto Protocol 1997 dan

Bali Road Map, Indonesia membuat Rencana Aksi

Nasional (RAN) yang menetapkan komitmen untuk

menurunkan emisi CO2 sebesar 26% dengan pendanaan

sendiri (BaU, bussiness as usual) dan sebesar 41%

dengan bantuan donor internasional. Komitmen tersebut

disampaikan oleh Presiden pada pertemuan G20 di

Pittsburg, USA (November 2009) dan COP-15 (Desember

2009). Dalam RAN tersebut dinyatakan agar sektor

industri dapat menurunkan emisi GRK sebesar 0,001 Giga

ton setara CO2 bila pendanaan sendiri atau 0,005 Giga ton

setara CO2 dengan bantuan donor luar negeri, pada tahun

2020.

Sektor industri merupakan penyumbang GRK

terbesar setelah sektor kehutanan, dan sektor transportasi.

Di sektor industri ada 3 sumber emisi GRK yaitu kegiatan

untuk memenuhi kebutuhan energi sekitar 40% dan

sisanya dari kegiatan proses produksi dan pengelolaan

limbah. Terkait dengan penggunaan energi, pemerintah

Indonesia telah mengeluarkan Peraturan Pemerintah No.

70 tahun 2009 tentang konservasi energi yang

mengharuskan penghematan energi diatas 6000 TOE (ton

setara minyak) per tahun, pada industri yang tergolong

mengkonsumsi energi tinggi. Beberapa industri yang

tergolong menggunakan energi diatas 6000 TOE dan

industri yang menyerap 80% dari total energi sektor energi

antara lain industri semen, industri baja, industri pulp dan

Halaman 4 dari 131

kertas, industri tekstil, indusri keramik, industri pupuk

industri petrokimia, industri makanan-minuman tertentu.

Dalam rangka implementasi PP No 70 tahun 2009,

Kementerian Perindustrian melakukan kerjasama dengan

ICCTF untuk tahun 2010-2011. Salah satunya adalah

program penyusunan Guidelines Technology Map for Pulp

and Paper Industry. Pedoman ini diharapkan dapat

membantu pihak industri dalam melakukan kegiatan

konservasi energi dan pengurangan emisi gas CO2, serta

dapat digunakan oleh pemerintah dan pihak terkait sebagai

acuan dalam kegiatan konservasi energi di Industri Pulp

dan Kertas. Di dalam pedoman ini dijelaskan secara rinci

mengenai gambaran umum tentang Industri Pulp dan

Kertas meliputi teknologi proses hemat energi dan karbon

rendah serta pengelolaan lingkungan. Pedoman ini disusun

untuk mendukung terwujudnya industri pulp dan kertas

yang berdaya saing tinggi dan berwawasan lingkungan.

1.2 Kontribusi Emisi GRK di Indonesia

Di Indonesia, sumber penghasil emisi GRK

diklasifikasikan dalam beberapa kegiatan yaitu dari sektor

kehutanan dan tata guna lahan, sektor energi, sektor

industri, sektor pertanian dan sampah perkotaan.

pertanianyang memberi kontribusi emisi GRK. Data pada

Tabel 1 menunjukkan bahwa penghasil emisi GRK terbesar

dihasilkan dari sektor kehutanan dan tata guna lahan

mencapai 46%, sedangkan dari sektor industri menduduki

pada peringkat ke 4 sebesar 2,42% ( Tabel 1.1).

Halaman 5 dari 131

Tabel 1.1 Emisi GRK Nasional-Indonesia

Sumber CO2

(Gg)

CH4

(Gg)

N2O

(Gg)

CO2eq

(Gg) %

Energi 305.983 1.221 6 333.540 23,56

Industri 31.938 104 0 34.197 2,42

Pertanian 2.178 2.419 72 75.419 5,33

Perubahan

Tata Guna

Lahan dan

Kehutanan

649.173 3 0 649.254 45,85

Pembakaran

Lahan

Gambut

172.000 - - 172.000 12,15

Limbah 1.662 7.020 8,05 151.578 10,69

Total 1.415.988 100

Sumber: KLH - The Indonesian Second National

Communication,2009

Sejalan dengan aktivitas kegiatan-kegiatan tersebut di atas

yang selalu mengalami peningkatan dari tahun ke tahun,

maka emisi GRK yang dihasilkan juga akan mengalami

pula peningkatan. Prediksi peningkatan emisi GRK

tersebut dari tahun 2000 hingga 2020 dapat dilihat pada

Gambar 1.1.

Halaman 6 dari 131

Gambar 1.1 Prediksi Emisi GRK di Indonesia

( Sumber : BAPENAS)

Atas dasar prediksi tersebut di atas, maka

pemerintah membuat kebijakan Energi Nasional dalam

rangka menekan peningkatan emisi GRK. Untuk

merealisasikan RAN dalam mencapai target penurunkan

emisi CO2 sebesar 26%, pemerintah telah mengeluarkan

Perpres No. 5 tahun 2006 dengan ketetapan sebagai

berikut :

• Pangsa minyak bumi turun dibawah 20% (th 2005:

54,78% )

• Pangsa gas naik diatas 30% ( th 2005: 22.24 % )

• Pangsa Batubara naik diatas 33 % ( th 2005 ; 16,77 % )

• Pangsa energi terbarukan naik 17% ( th 2005: 6,20 % )

• Elastisitas energi < 1 ( elastisitas kita 1,84 )

• Intensitas energi turun rata-rata 1% per tahun

Halaman 7 dari 131

Tabel 1.2 Target Reduksi Emisi CO2 Disemua Sektor

Sektor

kegiatan

Emisi CO2

tahun 2020

(tanpa reduksi)

Emisi CO2 pada tahun

2020 (dengan target

reduksi 26%

26% +15%

(total 41%)

Lahan Gambut 1.09 0.28 0.057

Limbah 0.25 0.048 0.030

Kehutanan 0.49 0.392 0.310

Pertanian 0.06 0.008 0.003

Industri 0.06 0.001 0.004

Perhubungan - 0.008 0.008

Energi 1.00 0.030 0.010

Total 2.95 0.767 0.422

Bila membandingkan nilai prediksi emisi GRK tahun

2020 dari masing-masing kegiatan, dengan melaksanakan

kebijakan energi nasional dan tanpa melaksanakan

kebijakan, maka akan terlihat perbedaan nilai emisi CO2

dari usaha mandiri maupun yang mendapat tambahan

bantuan dari luar negeri seperti terlihat pada Tabel 1.2.

1.3 Kondisi Industri Pulp dan Kertas

Sesuai dengan letak geografis Indonesia, yang

memiliki areal hutan yang luas sebagai sumber bahan baku

kayu, maka Indonesia mempunyai keunggulan komparatif

dalam pengembangan industri pengolahan kayu,

khususnya industri pulp dan kertas. Menurut Directori APKI

Halaman 8 dari 131

tahun 2009, perusahaan industri pulp dan kertas di

Indonesia berjumlah 81 yang terdiri dari 3 industri pulp dan

kerts terpadu, 2 industri pulp, dan 76 industri kertas.

Gambaran Penyebaran Industri Pulp dan Kertas di

Indonesia berdasarkan jenis produk dan pemakaian energi

dapat di lihat pada Lampiran 1.

Penyebaran industri pulp dan kertas di wilayah Jawa

sekitar 57,96% (6.607.200 Ton/tahun), sedangkan di

wilayah Sumatera sekitar 37,43% (4.266.000 Ton/tahun)

dan wilayah Kalimatan hanya 4,61% (52.500 Ton/tahun).

Di Indonesia, konsumsi kertas per capita sangat rendah

yaitu 14 kg/kapita pada tahun 1995 meningkat menjadi 25

kg/kapita pada tahun 2007. Konsumsi kertas tersebut

sangat rendah dibandingkan dengan negara-negara di

Eropa seperti Belgia yang mencapai 375 kg/kapita,

Finlandia 369 kg/kapita dan Jerman 254 kg/kapita (tahun

2007), sedangkan negara-negara non Eropa seperti USA

dapat mencapai 288 kg/kapita , Jepang 246 kg/kapita,

China 55 kg/kapita ( tahun 2007). Data –data konsumsi

dibeberapa negara lain dapat dilihat pada Lampiran 2.

Konsumsi energi untuk produksi kertas di Indonesia,

dikelompokkan berdasarkan jenis produk kertas dapat

dilihat pada Tabel 1.3.

Tabel 1.3 Konsumsi Steam dan Listrik Pada Industri Pulp Dan

Kertas Di Indonesia

No Jenis Produk Kertas Konsumsi Panas

(Heat) kWh/ton

Konsumsi Listrik

kWh/ton

1 Koran 4,4 939,11

2 Sigaret 4,1 1750

3 Karton (Liner & medium) 2,44 420

4 Pulp kraft 2,2 468

5 Cetak-Tulis 1,65 600

Sumber : Hasil Survey BBPK-2010

Halaman 9 dari 131

Berdasarkan survai ke beberapa industri, data

menunjukkan bahwa kebutuhan steam terbesar terdapat

pada industri yang memproduksi kertas khusus dan pulp

kraft dan konsumsi terendah terdapat pada industri cetak-

tulis. Sebagai pembanding, konsumsi energi di negara lain

dapat dilihat pada Tabel 1.4 yang menjelaskan konsumsi

listrik dan steam untuk berbagai jenis kertas.

Tabel 1.4 Konsumsi Steam dan Listrik di Beberapa Negara.

No Jenis Produk Kertas

Konsumsi Panas

(Heat)

kWh/ton

Konsumsi

Listrik

kWh/ton

1 Tissue 1900 - 2800 800 - 2000

2 Khusus/spesial 1600 - 4500 600 - 3000

3 Karton

(dengan deinking) 1000 - 2700 400 - 700

4 Pulp kraft 3800 - 5100 700 - 800

5 Cetak-Tulis 1000 - 1600 1200 - 1400

Sumber :IPCC, 2010

Secara keseluruhan industri pulp dan kertas

mengkonsumsi energi yang cukup besar, namun

dengan perkembangan teknologi untuk melakukan

penghematan, konsumsi energi tersebut masih dapat

dilakukan penghematan. Industri kertas adalah

industri yang padat modal. Investasi yang dibutuhkan

untuk membangun pabrik pulp dengan kapasitas 1

juta ton per tahun adalah 1,2 milyar USD (APKI,

2010). Salah satu penyebab tingginya investasi

tersebut adalah karena industri pulp dan kertas

banyak mengkonsumsi energi. Tabel 1.5 berikut

memperlihatkan besaran konsumsi energi industri

Halaman 10 dari 131

pulp dan kertas dibandingkan dengan industri berat

lainnya.

Tabel 1.5 Konsumsi Energi Spesifik Industri Berat

Industri Konsumsi Energi Spesifik

( Gj / Ton )

Baja 2,80 – 37,10

Aluminium 11,95 – 85,19

Tekstil 3,20 – 32,40

Semen 2,20 – 7,90

Pulp dan Kertas 10,70 – 34,30

Sumber : (Ray, 2008)

Pada Tabel 1.5, nampak jelas bahwa konsumsi

energi spesifik industri pulp dan kertas cukup tinggi, setara

dengan industri baja dan kisaran konsumsi energi

terendahnya mendekati industri aluminium yang keduanya

merupakan industri berat. Dengan konsumsi energi yang

begitu tinggi, dan sumber energi utamanya bahan bakar

fosil, maka jelas emisi karbon tidak bisa dihindari. Tetapi

upaya maksimal dapat dilakukan adalah memperbaiki

efisiensi proses dan penghematan energi (Miner, 2007).

Peluang penghematan energi yang dapat dilakukan

dibandingkan dengan industri-industri yang lain dapat

dilihat pada Tabel 1.6. Besaran emisi karbon dari industri

pulp dan kertas serta prediksi reduksinya hingga tahun

2030, relatif terhadap industri berat lainnya dapat dilihat

pada Tabel 1.7, serta rincian emisi karbon, baik yang

langsung maupun tidak langsung yang dapat dilihat pada

Tabel 1.8.

Halaman 11 dari 131

Tabel 1.6 Peluang Penghemaan Energi

No Industri Penghematan Energi

1 Industri Tekstil 20 – 35 %

2 Industri Baja 11 – 32 %

3 Industri Pulp dan Kertas 10 – 20 %

4 Industri Keramik & Gelas 10 – 20 %

5 Industri Makanan & Minuman 13 – 15 %

6 Industri Petrokimia 12 – 17 %

7 Industri Semen 15 – 22 %

Sumber : kemenperin-2009

Tabel 1.7 Besaran Emisi Karbon dari Industri Pulp dan Kertas

Industri Emisi

(ton CO2/ton produk)

Potensi

Reduksi

(%)

Baja 1,6 – 3,8 20 – 50

Aluminium 8,3 -8,6 15 – 25

Semen 0,73 – 0,99 11 – 40

Kilang minyak 0,32 – 0,64 10 -20

Pulp dan Kertas 0,22 – 1,4 5 -40

Sumber : (Bernstein, 2007)

Halaman 12 dari 131

Tabel 1.8 Rincian Besaran Emisi Karbon dari Industri Kertas

Emission Source Million metric tons of CO2 e

per year1

Million short tons of CO2 e

per year

Direct Emission

Direct Emission associated with fuel combustion (excluding biomass CO2)

57.7 63.6

Wastewater treatment plant CH4 releases

0.4 0.4

Forest products industry landfills

2 2.2 2.4

Use of carbonate make-up chemicals and flue gas desulfurization chemicals

0.391 0.43

1

Secondary pulp and paper manufacturing operations (i.e., converting primary products into final products)

2.5 2.8

Direct emission of CO2 from biomass fuel combustion (biogenic)

4 113 125

Process-related CO2

including CO2 emitted from lime kilns (biogenic)

4 Unavailable

5 Unavailable

5

Indirect Emission

Electricity purchases by pulp and paper mills

25.4 28

Electricity purchases by secondary manufacturing operations (i.e., converting primary products into final products)

8.9 9.8

Steam purchases

Unavailable5 Unavailable

5

Sumber : (US-EPA 2010)

Halaman 13 dari 131

BAB II

GAMBARAN UMUM TENTANG INDUSTRI

PULP DAN KERTAS

2.1 Teknologi Proses Pembuatan Pulp

Pembuatan pulp diklasifikasikan dalam 3 jenis

proses yaitu proses mekanis, semi-kimia dan kimia. Produk

yang dihasilkan mempunyai karakteristik serat yang

berbeda. Pemilihan jenis proses tersebut tergantung

kepada spesies kayu yang tersedia dan penggunaan akhir

dari pulp yang diproduksi. Proses kimia mendominasi

hampir diseluruh dunia, karena dari pulp ini dapat dibuat

berbagai jenis kertas diantaranya adalah kertas budaya.

90 % dari berbagai jenis proses kimia didominasi oleh

proses kraft. Proses pembuatan pulp kimia, dapat

melarutkan lignin lebih banyak dibandingkan dengan

proses yang lain, sehingga dapat menghasilkan kualitas

yang lebih baik dam penggunaannya lebih luas.

Keunggulan pulp kimia adalah lebih baik, lebih

teratur, lebih rata dan lebih kompak dengan opasitas yang

lebih rendah daripada lembaran pulp mekanis. Disamping

itu pada derajat putih yang sama (bleached brightness)

pulp kimia lebih stabil. Pulp kimia dapat digunakan sebagai

bahan baku kertas dengan tingkat (grade) tidak putih

seperti kertas kantong (bag paper), kertas karton linier

(linerboard) dan kertas bungkus (wrapper). Untuk jenis pulp

kimia dengan grade yang lebih tinggi dan diputihkan dapat

dibuat kertas bermutu tinggi seperti kertas budaya (tulis,

cetak, fotokopi).

Halaman 14 dari 131

Pada pembuatan pulp mekanis lignin tidak

dihilangkan atau sebagian saja dihilangkan sehingga

mempunyai kandungan serat utuh yang lebih sedikit,

bersifat kaku dan lebih pendek. Jika dibuat kertas akan

menghasilkan lembaran yang bersifat bulky dan

mempunyai opasitas yang baik dan mempunyai sifat

mudah menyerap tinta dan sifat cetak yang baik.

Tabel 2.1 Klasifikasi Umum Proses Pembuatan Pulp

Mekanis Pulping dengan energi mekanik

Rendemen tinggi (90 - 95 %)

Serat pendek, tidak utuh, tidak murni, lemah,

tidak stabil

Kualitas cetak baik

Sulit diputihkan

Kombinasi

mekanis kimia

Pulping dengan kombinasi perlakuan kimia dan

mekanis

Rendemen sedang (interme-diate) ( 55 – 90 %)

Sifat-sifat pulp sedang (inter-mediate)

Kimia Pulping dengan bahan kimia dan panas

Rendemen rendah (40 - 55 %)

Serat pulp utuh, panjang dan murni, kuat, stabil

Kualitas cetak rendah dan mudah diputihkan

Halaman 15 dari 131

Tabel 2.2 Ringkasan Hasil Pembuatan Pulp Secara Umum

Klasifikasi Nama Proses Rendemen

(%)

Kekuatan

Relatif

SW HW

Mekanis

Stone

Groundwood

RMP

TMP

CTMP

90 - 95

90 - 95

90

85 - 90

5

5 - 6

6 - 7

7 - 8

3

3

3 - 4

4 - 5

Mekanis

Kimia

Chemi

Groundwood

Cold Soda

85 - 90

85 - 90

-

-

5 - 6

5 - 6

Semikimia

NSSC

High Yield Sulfit

High Yield Kraft

65 - 80

55 - 75

50 - 70

-

7

7

6

6

6

Kimia

Kraft

Sulfit

Soda

40 - 50

45 - 55

45 - 55

10

9

-

7 - 8

7

7 - 8

Halaman 16 dari 131

Gambar 2.1 Diagram Proses Pabrik Pulp Kraft (IPPC, 2001)

Proses pembuatan pulp mekanis umumnya

sederhana dan memiliki rendemen yang tinggi (90 - 95 %),

oleh karena itu hanya dapat digunakan untuk kertas-kertas

tertentu seperti kertas industri atau kertas koran. Proses

semikimia merupakan kombinasi dari proses mekanis

kimia. Rendemen dan sifat-sifat pulp semikimia merupakan

intermediate pulp kimia dan mekanis. Pulp ini cocok

digunakan untuk lapisan tengah kertas karton gelombang

(corrugating medium).

Halaman 17 dari 131

Diagram alir proses pembuatan pulp dan kertas

dapat dilihat pada Gambar 2.1 (EPA, 2010). Pembuatan

pulp dibagi dalam lima area proses utama, yaitu : (1)

persiapan kayu; (2) pulping; (3) pemutihan; (4) pemulihan

kimia; (5) pengeringan pulp (pabrik non-integrasi saja).

Uraian dari masing-masing proses adalah sebagai berikut :

a. Persiapan Kayu

Kayu merupakan bahan baku utama yang

digunakan untuk memproduksi pulp. Kayu umumnya

berbentuk gelondongan atau serpih dan diproses di daerah

penanganan kayu, yang disebut sebagai woodyard. Secara

umum, operasi woodyard adalah terpisah dari jenis proses

pembuatan pulp. Jika kayu memasuki woodyard dalam

bentuk gelondongan, maka perlu dilakukan serangkaian

operasi agar gelondongan dipersiapkan untuk memasuki

proses pembuatan pulp, biasanya dipersiapkan dalam

bentuk serpih kayu. Kayu gelondongan diangkut ke

slasher, untuk dipotong sesuai dengan ukuran yang

diinginkan, diikuti oleh proses penghilangan kulit kayu,

penyerpihan, skrining serpih, dan pengangkutan ke tempat

penyimpanan. Serpih yang dihasilkan dari gelondongan

atau serpih yang dibeli biasanya disimpan di penyimpanan

yang besar.

b. Pembuatan Pulp

Selama proses pembuatan pulp, serpih kayu

dipisahkan menjadi serat selulosa individu untuk

menghilangkan lignin (bahan perekat antar sel yang

merekatkan serat selulosa bersama-sama) dari kayu. Ada

lima jenis utama proses pembuatan pulp: (1) kimia; (2)

mekanis; (3) semi-kimia; (4) daur ulang, dan (5) lainnya

Halaman 18 dari 131

(misalnya, dissolving, non-kayu). Proses pembuatan pulp

paling umum adalah proses kimia.

Pembuatan pulp secara kimia (yaitu, kraft, soda,

dan sulfit) melibatkan "pemasakan" bahan baku (serpih

kayu) menggunakan larutan kimia berair, suhu tinggi dan

tekanan untuk mengisolasi serat pulp. Pembuatan pulp

proses kraft adalah proses pembuatan pulp paling umum

digunakan oleh pabrik pulp di Indonesia untuk

memproduksi serat virgin.

Proses pembuatan pulp kraft menggunakan larutan

pemasak alkali yang terdiri dari sodium hidroksida (NaOH)

dan sodium sulfida (Na2S) untuk melarutkan lignin kayu,

sementara proses soda hanya menggunakan NaOH.

Larutan pemasak (white liquor) dicampur dengan serpih

kayu dalam suatu reaktor (digester). Setelah serpih kayu

masak, isi digester dikeluarkan dengan tekanan ke dalam

tangki penampung. Kayu yang melunak, diuraikan menjadi

serat pulp. Pulp dan sisa larutan pemasak (lindi hitam)

kemudian dipisahkan dalam serangkaian pencucian pulp

coklat.

Dissolving pulp dapat dibuat melalui proses kraft

ataupun sulfit, dengan tujuan untuk memperoleh pulp kayu

dengan kemurnian tinggi yang digunakan untuk dikonversi

menjadi produk rayon, viskosa, asetat dan selofan.

c. Pemutihan Pulp

Proses pemutihan menghilangkan warna dari pulp

(karena adanya residu lignin) dengan menambahkan

bahan kimia pada pulp dengan kombinasi yang bervariasi,

tergantung pada penggunaan akhir produk. Proses

pemutihan yang sama dapat digunakan untuk setiap

kategori proses pembuatan pulp.

Halaman 19 dari 131

Bahan kimia pemutihan yang paling umum adalah

klor, klor dioksida, hidrogen peroksida, oksigen, sodium

hidroksida dan sodium hipoklorit. Kekhawatiran

terbentuknya senyawa terklorinasi seperti dioksin, furan,

dan kloroform telah mengakibatkan pergeseran dari

penggunaan senyawa klorinasi dalam proses pemutihan.

Bahan kimia pemutih ditambahkan ke dalam pulp secara

bertahap di reaktor pemutihan. Sisa larutan pemutihan

dikeluarkan pada setiap tahap melalui pencucian. Efluen

pencucian dikumpulkan dalam tangki tertentu dan

digunakan kembali sebagai air pencuci pada tahap lain

atau dikirim ke bagian pengolahan limbah.

d. Pemulihan Bahan Kimia

Untuk alasan ekonomi dan lingkungan, pabrik pulp

kimia melakukan proses pemulihan bahan kimia untuk

memperoleh kembali bahan kimia sisa proses pemasakan.

Di pabrik pulp kraft, larutan sisa pemasakan dikenal

sebagai weak black liquor yang berasal dari pencucian stok

pulp coklat dialirkan ke area pemulihan bahan kimia.

Proses pemulihan bahan kimia meliputi proses pemekatan

lindi hitam, pembakaran senyawa organic, reduksi

senyawa anorganik dan menghasilkan larutan pemasak

kembali. Proses pemulihan bahan kimia terdiri dari

beberapa tahapan yang dijelaskan pada beberapa tahapan

proses sebagai berikut :

- Pemekatan Lindi Hitam

Lindi hitam encer (12 – 15 % padatan) dari proses

pembuatan pulp yang mengandung lignin, senyawa

organik dan anorganik teroksidasi (natrium sulfat dan

natrium karbonat) dan lindi putih (Na2S dan NaOH) dipekat

melalui serangkaian multiple-effect evaporator (MEE) untuk

Halaman 20 dari 131

meningkatkan kandungan padatannya menjadi sekitar 50

%. Lindi hitam pekat dari sistem MEE selanjutnya

dioksidasi dalam sistem pengoksidasi lindi hitam atau

dipekatkan lebih lanjut dalam direct contact evaporator

(DCE) atau diarahkan langsung ke dalam nondirect contact

evaporator (NDCE), yang biasa dikenal dengan

konsentrator. Oksidasi lindi hitam sebelum penguapan

dalam DCE akan mengurangi emisi bau senyawa total

reduced sulfur (TRS), yang dikeluarkan lindi hitam dalam

DCE ketika terjadi kontak dengan gas buang panas dari

recovery furnace. Kandungan padatan lindi hitam dari

evaporator akhir/konsentrator berkisar antara 65-68 %.

- Recovery Furnace

Lindi hitam pekat disemprotkan ke dalam recovery

furnace, dimana senyawa organik dibakar, dan Na2SO4

direduksi menjadi Na2S. Lindi hitam yang dibakar dalam

recovery furnace memiliki kandungan energi yang tinggi

(5.800 - 6.600 Btu/lb padatan kering), yang diperoleh

kembali sebagai uap untuk kebutuhan proses, seperti

pemasakan serpih kayu, pemanasan dan penguapan lindi

hitam, pra-pemanasan udara pembakaran, dan

pengeringan produk pulp atau kertas. Uap proses dari

tungku pemulihan sering digabung dengan uap dari ketel

pembangkit tenaga berbahan bakar fosil atau pembakaran

kayu. Na2SO4 sebagai makeup, atau "saltcake," juga dapat

ditambahkan ke dalam lindi hitam sebelum pembakaran.

Lelehan garam anorganik, biasa disebut dengan "smelt",

terkumpul dalam char bed di bagian bawah tungku. Smelt

ditarik dan dilarutkan dalam air pencuci encer dalam smelt

dissolving tank (SDT) sehingga menghasilkan larutan

garam karbonat disebut lindi hijau, dengan kandungan

utama Na2S dan Na2CO3. Lindi hijau juga mengandung

Halaman 21 dari 131

pengotor tidak larut dari karbon yang tidak terbakar dan

kotoran anorganik, yang disebut dengan dregs, yang

dikeluarkan dalam serangkaian clarification tanks.

- Kaustisasi dan Kalsinasi

Lindi hijau dipindahkan ke area kaustisasi, dimana

Na2CO3 dikonversikan menjadi NaOH dengan

penambahan kapur (CaO). Selanjutnya dipindahkan ke

tangki slake, dimana CaO dari kiln kapur bereaksi dengan

air untuk membentuk kalsium hidroksida (Ca(OH)2). Dari

slaker tersebut, lindi hijau didalam causticizers terjadi

reaksi kaustisasi sempurna membentuk NaOH dan kalsium

karbonat (CaCO3). Produk kaustisasi ini kemudian

diteruskan ke clarifier lindi putih, yang akan menghilangkan

endapan CaCO3, disebut sebagai lime mud. Lime mud

dicuci untuk menghilangkan sisa natrium. Lumpur dari

pencucian kemudian dikeringkan dan dikalsinasi dalam kiln

kapur untuk menghasilkan kapur, yang digunakan kembali

dalam tangki slaker. Filtrat pencucian lumpur, digunakan

dalam SDT untuk melarutkan smelt dari recovery furnace.

Lindi putih (NaOH dan Na2S) dari clarifier digunakan

kembali untuk proses pemasakan dalam digester.

- Pengeringan Pulp

Setelah proses pembuatan pulp dan pemutihan, pulp

diolah menjadi stok yang digunakan untuk pembuatan

kertas. Pada pabrik non-integrasi, pulp yang akan djual

dikeringkan, dikemas dan kemudian dikirim ke pabrik

kertas. Pada pabrik terintegrasi, pabrik kertas langsung

menggunakan pulp yang diproduksi pabrik pulp.

Halaman 22 dari 131

HPS : high pressure steam (62 – 100 bar, 460 – 500 oC)

MPS : medium pressure steam (12,5 bar, 205 oC)

LPS : low preessure steam (4,1 bar, 145 oC)

Gambar 2.2 Distribusi Energi pada Proses Pembuatan Pulp

Pabrik pulp dapat menyediakan sendiri energi yang

diperlukan untuk menggerakkan operasi pabrik melalui

sistem kogenerasi (cogeneration system). Energi yang

disediakan berupa energi panas dalam bentuk uap maupun

energi listrik untuk menggerakkan mesin-mesin. Jenis

boiler yang digunakan tergantung dari jenis produk yang

dihasilkan, untuk pabrik pulp saja energi disediakan oleh

recovery boiler dan bark boiler. Untuk pabrik pulp dan

kertas terintegrasi selain jenis dua boiler tersebut juga

ditambah dengan fossil fuel boiler.

Power

LPS

MPS

Air tambahan

Panas sekunder (air)

Kondensat

Turbin dan generator

HPS

Proses

pembuatan

pulp

Power

Boiler

(biomassa

dan fosil

fuel)

Recovery

boiler

Halaman 23 dari 131

Tabel 2.3 Konsumsi Energi pada Pabrik Pulp

No Proses Steam

(GJ/ADT)

Listrik

(kWh/ADT)

1. Persiapan bahan baku - 50

2. Pemasukan serpih ke sistem

digester

- 20

3. Pemasakan dalam digester 1.7 40

4. Pencucian dan penyaringan

pulp

- 30

5. Delignifikasi oksigen 0.5 75

6. Pemutihan pulp 2.3 100

7. Pulp machine 2.3 141

8. Evaporator 3.1 30

9. Power plant 2.3 60

10. Lime kiln dan rekaustisasi - 50

11. Penyediaan air panas - 32

12. Pengolahan air dan air limbah - 30

13. Lain-lain - 30

Total konsumsi 12.2 688

Pabrik pulp di Indonesia dapat menyediakan sendiri

energi yang diperlukan untuk menggerakkan operasi pabrik

melalui sistem kogenerasi (cogeneration system). Energi

yang disediakan berupa energi panas dalam bentuk uap

maupun energi listrik untuk menggerakkan mesin-mesin. Di

pabrik pulp hanya ada 2 jenis boiler yaitu yaitu recovery

boiler dan power boiler. Sekitar 70% energi dipasok dari

recovery boiler sedangkan sisanya dipasok dari power

boiler.

Gambar 2.2 menunjukkan diagram distribusi energi

pada proses pembuatan pulp. Bahan bakar recovery boiler

diperoleh dari lindi hitam yang merupakan cairan hasil

reaksi antara bahan kimia pemasak (lindi putih) dengan

bahan baku kayu. Cairan ini diperoleh dari proses

pembuatan pulp setelah melalui pemekatan. Penyediaan

energi pada recovery boiler merupakan salah satu siklus

Halaman 24 dari 131

dari proses pemulihan kembali bahan kimia pada proses

pembuatan pulp kraft. Bahan bakar power boiler terdiri dari

biomassa yang berasal dari proses pengulitan dan reject

penyaringan serpih kayu (pin chips dan fines chips). Untuk

menambahan nilai kalor pada biomassa biasanya dicampur

dengan batubara.

Secara teoritis Recovery Boiler dapat memproduksi

steam 15,8 GJ/ADt dan listrik 655 kWh/ADt. Kebutuhan

steam untuk proses cukup dipenuhi dari Recovery Boiler,

untuk kebutuhan listrik kekurangannya dapat dipenuhi dari

power boiler berbahan bakar kulit kayu.

2.2 Teknologi Proses Pembuatan Kertas

Kertas terbuat dari tiga bahan utama, yaitu serat, air,

dan aditif. Ketiga bahan ini diproses di bagian

stockpreparation, kemudian dikirim ke mesin kertas untuk

dibentuk lembaran, selanjutnya dipres dan dikeringkan.

Secara umum, proses pembuatan kertas dapat dilihat pada

Gambar 2.3.

Gambar 2.3 Proses Pembuatan Kertas

Proses pembuatan kertas adalah mencampurkan

serat dan aditif dengan air, kemudian airnya dipisahkan

Halaman 25 dari 131

kembali sambil membentuk lembaran. Ada karakteristik

khas pabrik kertas berkaitan dengan operasional

pemisahan air ini, sebagaimana tampak pada Gambar 2.4.

Proses pemisahan air terjadi pada bagian pembentukan,

pengepresan, dan pengeringan. Proporsi air terbanyak

dipisahkan di bagian pembentukan, tetapi proporsi energi

terbesar digunakan di bagian pengeringan.

Gambar 2.4 Proporsi Pemisahan Air dan Konsumsi Energi

Sumber energi utama yang digunakan di industri

kertas adalah steam dan listrik. Berbagai satuan operasi di

pabrik kertas menggunakan kedua jenis energi ini,

sebagaimana terlihat pada Gambar 2.5 dan Gambar 2.6.

Halaman 26 dari 131

Gambar 2.5 Distribusi Konsumsi Energi di Pabrik Kertas

Sumber : (FAPET, 1999)

Gambar 2.6 Proporsi Konsumsi Energi di Industri Kertas

Halaman 27 dari 131

2.3 Teknologi Pengelolaan Lingkungan

Perkembangan teknologi pengelolaan lingkungan di

industri pulp dan kertas (IPK) mengarah pada usaha

pencegahan yaitu yang bertujuan untuk meminimalkan

jumlah limbah yang terbentuk, dan usaha penanggulangan

pencemaran yang bertujuan untuk mengelola limbah

dengan cara mengolahnya hingga mencapai persyaratan

untuk dibuang ke lingkungan, serta upaya memanfaatkan

limbah menjadi produk yang layak dan aman digunakan.

Penggunaan teknologi yang mencegah

terbentuknya limbah adalah strategi pengelolaan

lingkungan melalui program produksi bersih. Pada

umumnya penerapannya di IPK Indonesia sudah cukup

baik. Pada prinsipnya teknologi ini digunakan untuk

mencegah atau meminimisasi limbah dengan melakukan

modifikasi proses yang bertujuan untuk meningkatkan

efisiensi proses produksi melalui pengurangan konsumsi

bahan baku serat , air , bahan kimia , dan energi serta

terbentuknya limbah yang bersifat B3. Sedangkan

teknologi yang mengarah pada pengelolaan limbah baik

dalam bentuk cair,padat maupun gas , pada penerapannya

ditentukan atas dasar karakteristik limbah, kinerja dan

kehandalan proses /operasi yang digunakan, pertimbangan

lingkungan dan kelayakan ekonominya. Penentuan

teknologi dan sistem pengelolaan limbah didasarkan atas

karakteristik limbah, baik dari beban pencemarannya

khususnya sejauh mana dapat berkontribusi dalam

menghasilkan emisi carbon, dan potensi untuk dapat

dimanfaatkan sebagai energi alternatif.

Halaman 28 dari 131

2.3.1 Pengelolaan Limbah cair

Ditinjau dari sumbernya limbah cair IPK dapat

berasal dari beberapa tahap proses yang masing-masing

memberikan karakteristik yang berbeda. Limbah cair dari

proses pembuatan pulp umumnya menimbulkan masalah

warna yang coklat kehitaman, pH basa, tingginya cemaran

COD, BOD dan bersifat toksik. Limbah cair dari proses

pembuatan kertas 9memberikan karakteristik dengan kadar

padatan tersuspensi, COD dan BOD terlarut yang tinggi.

Pengelolaan limbah cair dilakukan dengan cara

pengolahan limbah cair yang bertujuan untuk

menghilangkan atau mengurangi kandungan bahan-bahan

cemaran organik dan anorganik tersuspensi, koloid dan

terlarut dalam limbah cair hingga batas tertentu yang

dipersyaratkan untuk dibuang kelingkungan. Teknologi

pengolahan yang digunakan terbagi dalam beberapa tahap

sesuai karakteristik dan kualitas hasil yang ingin dicapai

yaitu meliputi proses fisika, kimia dan biologi. Pengolahan

fisika digolongkan dalam proses awal untuk memisahkan

bahan cemaran yang besar dan berat dengan cara

penyaringan, flotasi dan sedimentasi. Pengolahan kimia

diperlukan untuk memisahkan padatan tersuspensi yang

halus dan koloid dengan penambahan senyawa kimia

melalui proses koagulasi, flokulasi dan sedimentasi.

Pengolahan biologi bertujuan untuk mengurangi

kandungan cemaran organik terlarut yang tidak dapat

dipisahkan pada pengolahan sebelumnya.

Saat ini pengolahan biologi merupakan pengolahan

limbah yang penting dan banyak digunakan di IPK karena

bersifat ramah lingkungan dan merupakan konsekwensi

dari penerapan daur ulang serat dan air yang semakin

ketat, sehingga jumlah air limbah menjadi sedikit namun

Halaman 29 dari 131

kadar organiknya menjadi tinggi dan bersifat terlarut.

Limbah cair IPK memiliki karakteristik yang pencemar

utamanya adalah bahan organik dan merupakan sumber

carbon tinggi, oleh karena itu akan sangat efektif diolah

dengan proses biologi baik dengan cara aerobik maupun

anaerobik. Pengolahan anaerobik saat ini mulai

dikembangkan di IPK karena adanya perubahan

karakteristik air limbah yang beban organiknya tinggi,

bersifat kompleks dan terlarut sehingga sistem pengolahan

anaerobik merupakan alternatif paling menguntungkan.

Keunggulan lain adalah energi yang dibutuhkan rendah,

bahkan dapat memproduksi biogas yang dapat

dimanfaatkan. Namun demikian, teknologi ini bila tidak

dikelola secara terkendali dapat menimbulkan masalah

didalam pengeluaran emisinya keudara. Biogas yang

terbentuk dari hasil biodegradasi oleh mikroba sebagai gas

CO2 dan CH4 dapat terlepas ke atmosfer memberikan

kontribusi peningkatan gas rumah kaca (GRK) dan

berpengaruh pada perubahan iklim (Climate Change)

2.3.2 Pengelolaan Limbah Padat

Limbah padat yang dihasilkan di IPK jumlahnya

cukup besar dengan jenis dan karakteristik yang bervariasi,

tergantung pada unit proses dimana limbah tersebut

terbentuk. Namun pada dasarnya limbah padat tersebut

terbagi atas limbah organik yang dapat berupa sisa-sisa

bahan baku atau sludge dari instalasi pengolahan air

limbah (IPAL), dan limbah anorganik yang dapat berupa

abu hasil pembakaran (fly ash) dari unit power plant dan

unit insinerator. Dari beberapa jenis limbah padat yang

dihasilkan, limbah berupa sludge IPAL yang paling banyak

menimbulkan masalah dalam hal penanganannya.

Halaman 30 dari 131

Teknologi pengelolaan melalui pemanfaatan limbah

merupakan solusi yang sangat direkomendasikan dan

mulai mendorong pihak industri untuk melakukannya

karena merupakan alternatif pemecahan masalah

lingkungan dan sekaligus dapat memberikan nilai tambah

bagi industri. Limbah padat IPK terutama yang limbah

organik memiliki prospek menguntungkan untuk

dimanfaatkan karena berpotensi menghasilkan energi.

Potensi lain dari limbah padat adalah dapat dibuat kompos

untuk meningkatkan kesuburan tanah dan produktivitas

tanaman.

Ada beberapa alternatif teknologi pengelolaan

limbah padat yang dapat dilakukan di IPK, diantaranya

adalah dengan landfill, insinerasi, pengomposan, dan

digestasi anaerobik, yang dasar pemilihannya ditinjau dari

berbagai aspek teknis, lingkungan dan ekonomi. Mengingat

bahwa limbah padat IPK adalah sumber carbon, maka

didalam proses kegiatan pengelolaan tersebut akan

dihasilkan emisi carbon yang utamanya berupa gas CO2

dan atau gas CH4 yang dapat terlepas ke atmosfer sebagai

gas rumah kaca.

Landfill adalah pengelolaan limbah padat yang

sudah tidak akan dimanfaatkan lagi dengan cara

penimbunan pada media tanah secara terkendali. Selama

penimbunan dilakukan pengendalian terhadap lindi

(leachated) yang dapat menyebabkan pencemaran air

tanah, dan pengendalian terhadap emisi gas yang dapat

menyebabkan meningkatnya gas rumah kaca. Insinerasi

adalah pengelolaan dengan cara membakar limbah padat

organic yang harus dilengkapi dengan pengendalian

pencemaran udara karena memberikan kontribusi efek

rumah kaca. Pengelolaan limbah padat dengan cara

pengomposan adalah alternatif yang cukup prospektif,

Halaman 31 dari 131

namun sampai saat ini masih terkendala dengan peraturan

terhadap persyaratan penggunaan produk kompos.

Sedangkan pengelolaan dengan cara digestasi anaerobik

pada umumnya masih dalam kajian dan ujicoba

penerapannya di IPK Indonesia. Teknologi ini prospeknya

cukup tinggi untuk diaplikasikan , selain dapat mengatasi

permasalahan limbah sludge biologi , dapat menghasilkan

biogas yang merupakan bahan bakar gas yang

terbaharukan. Namun teknologi ini memerlukan

pengendalian proses dan emisi gas yang lebih spesifik,

baik dari sisi pemanfaatan produk gas metan (CH4)

sebagai energi maupun emisi yang terlepaskan ke

atmosfer.

2.3.3 Pengelolaan Limbah Gas

Sumber penghasil emisi gas dan partikulat atau

debu yang terbesar adalah pada industri pulp kraft di unit

Chemical Recovery Plant (CRP). Emisi gas ini

mengandung senyawa sulfur yang berbau dan bersifat

racun, sehingga dapat mengakibatkan permasalahan bila

terlepas di atmosfer tanpa pengendalian yang baik.

Pengelolaan limbah gas melalui pengolahan dengan

peralatan electrostatic precipitator (ESP), cyclone ,dan wet

scrubber. Emisi yang terolah dibuang ke udara melalui

cerobong dengan ketinggian cukup sehingga tidak

menimbulkan gangguan bagi lingkungan sekitarnya.

Namun demikian adanya gas CO2 yang terlepas ke

atmosfer masih memberikan dampak terhadap efek gas

rumah kaca dan terjadinya perubahan iklim.

Halaman 32 dari 131

BAB III

TEKNOLOGI PROSES PULPING HEMAT ENERGI

DAN KARBON RENDAH

Konsep teknologi pembuatan pulp hemat energi

tidak dapat dipisahkan dengan konsep teknologi ramah

lingkungan. Dalam prinsip konservasi energi di industri

pulp sudah pasti terjadi proses ramah lingkungan, begitu

pula sebaliknya. Prinsip penghematan energi yang paling

mudah dilakukan dan beresiko kecil serta tidak

memerlukan biaya besar adalah tindakan preventif, antara

lain mencegah kebocoran-kebocoran pada sistem

perpipaan terutama pencegahan hilangnya panas yang

mengalir pada pipa steam. Tindakan lain yang paling

penting adalah perilaku atau kebiasaan personil industri

untuk selalu memperlakukan area kerja atau unit produksi

sebagai area dan mesin hemat energi.

Seperti diketahui bahwa industri pulp adalah salah

satu industri yang sangat potensial mencemari lingkungan

terutama pencemaran yang dihasilkan buangan cair dari

proses pemutihan. Upaya penerapan teknologi pembuatan

pulp berwawasan lingkungan saat ini telah menjadi suatu

keharusan bagi industri pulp dan kertas dan telah menjadi

teknologi standar. Mengingat bahaya senyawa klor-organik

yang dinilai sangat toksik dari limbah pemutihan dengan

khlor, maka penggunaan klor harus ditinggalkan.

Untuk mendukung usaha ini, selain

memperbaiki proses pemutihan yang ada ke arah teknologi

pemutihan bebas klor, yang lebih penting lagi adalah

memperbaiki proses sebelumnya yaitu pada proses

pemasakannya. Teknologi pembuatan pulp ke arah

perolehan bilangan kappa rendah (low kappa pulping)

Halaman 33 dari 131

dengan delignifikasi berlanjut (extended delignification)

harus diterapkan tanpa mengurangi kualitas pulp atau

bahkan dapat memperbaiki kualitas sebelumnya. Target

bilangan kappa yang serendah mungkin sangat

memungkinkan industri menerapkan teknologi pemutihan

yang berwawasan lingkungan.

Dengan menerapkan teknologi ramah lingkungan

pada pembuatan pulp akan bermanfaat antara lain :

• Menghemat bahan baku, dan air serta energi

• Mengurangi beban pencemaran, dan emisi udara (low

carbon)

• Menghemat biaya

Proses-proses yang dapat menghemat energi dan

mengurangi emisi pada industri pulp (konservasi energi)

antara lain :

1. Penanganan bahan baku, penyerpihan, penyaringan

serpih kayu

2. Modifikasi teknologi delignifikasi berlanjut (extended

delignification) pada sistem pemasakan (cooking)

3. Aplikasi teknologi washing menggunakan metoda

displacement baik pada brownstock maupun bleaching

4. Optimasi kinerja Chemical Recovery (evaporator,

recovery boiler, lime kiln)

5. Optimasi kinerja sistem Power Boiler (bahan bakar

biomassa atau batubara)

3.1 Konservasi energi pada penanganan bahan baku

kayu, penyerpihan, penyaringan serpih kayu

Konservasi energi pada penanganan bahan baku

kayu, penyerpihan, penyaringan serpih kayu dapat dilihat

pada Tabel 3.1 dibawah ini.

Halaman 34 dari 131

Tabel 3.1 Konservasi energi pada penanganan bahan baku kayu,

penyerpihan, penyaringan serpih kayu

No Aktifitas Konservasi energi Investasi

1. Hindari log blocking

pada saat masuk

chipper

menghindari mesin

beroperasi tanpa

beban

Tanpa investasi

2. Minimalkan tinggi

tumpukan serpih

mengurangi panas

yang terjadi akibat

tumpukan

Tanpa atau

sedikit investasi

3. Ikuti prosedur fifo

(first in first out)

dalam penyimpanan

serpih di chip pile

serpih kayu akan

mengalami waktu

tinggal yang sama

dalam tumpukan

dengan derajat

degradasi yang sama

pula

Tanpa atau

sedikit investasi

4. Simpan serpih

dalam chips silo

mengurangi wood loss Memasang silo

5. Aplikasi Cradle

Debarker

mengurangi kerusakan

kayu, mengurangi

wood loss. Hemat

energi debarking 30%

Modifikasi

sistem

pengulitan

(debarking)

yang ada

6. Mengganti

pneumatic chips

conveyor dengan

belt conveyor

Hemat listrik dari 18,5

kWh/ton (pneumatic)

menjadi 1 kWh/ton

(belt),

Investasi

dilakukan

dengan

memodifikasi

atau mengganti

conveyor

7. Aplikasi automatic

chip handling and

thickness screening

Untuki mendukung

terwujudnya

manajemen fi-fo,

meningkatkan yield,

hemat bahan baku,

Melengkapi

sistem control,

ROI 15 – 20%

Halaman 35 dari 131

Tabel 3.1 Konservasi energi pada penanganan bahan baku kayu,

penyerpihan, penyaringan serpih kayu (lanjutan)

No Aktifitas Konservasi energi Investasi

8. Aplikasi penyaring

serpih tipe bar (bar-

type chip screens)

Life-time lebih panjang

dibanding tipe

konvensional, biaya

pemeliharaan rendah,

yield naik 2%, hemat

energi 0,33 MMBtu/ton

pulp

Mengganti

sistem

penyaringan

konvensional

9. Aplikasi Chips

conditioner

Reject turun 1,2%,

hemat energi pulping

0,19 MMBtu/ton,

hemat biaya $30/hari

modifikasi/men

gganti slicer

yang ada

Gambar 3.1 Mekanisme kerusakan serpih

Halaman 36 dari 131

Gambar 3.2 Dimensi tumpukan serpih yang optimal

3.2 Modifikasi teknologi delignifikasi berlanjut (extended

delignification) pada sistem pemasakan (cooking)

Prinsip dasar memperoleh pulp bilangan kappa

rendah adalah mengatur selektifitas delignifikasi dengan

metoda antara lain :

- Konsentrasi alkali aktif harus rendah pada awal

pemasakan dan dipertahankan agar relatif seragam

selama pemasakan

- Konsentrasi SH- harus tinggi, terutama selama awal

delignifikasi

- Kandungan lignin yang terlarut dalam cairan pemasak

harus dipertahankan agar tetap rendah, terutama pada

tahap akhir pemasakan

Prinsip prosesnya adalah menyimpan black liquor

pada proses cooking untuk digunakan (re-use) pada

cooking berikutnya. Semakin banyak siklus proses yang

Halaman 37 dari 131

harus dilalui seperti pada Gambar 3, semakin hemat energi

yang diperlukan.

Gambar 3.3 Siklus proses displacement batch cooking

Metoda yang dapat digunakan pada sistem batch

adalah modifikasi digester displacement cooking dengan

cara cold blow, rapid displacement cooking, superbatch,

enerbatch. Sedangkan modifikasi pada digester digester

kontinyu adalah isothermal cooking, lo-solids, black liquor

impregnation (compact cooking atau impregnation bin).

Halaman 38 dari 131

Gambar 3.4 Ringkasan berbagai siklus proses displacement

batch cooking

3.2.1 RDH (Rapid Displacement Heating) dan

Superbatch

Proses pembuatan pulp pada prinsipnya dilakukan

dengan cara memanfaatkan lindi hitam hangat dan panas

yang dipakai untuk merendam serpih sebelum dilakukan

proses pemasakan dengan menggunakan lindi hitam dan

lindi putih panas. Heating pada suhu tinggi sehingga

konsumsi steam lebih rendah dan hemat energi, proses

lebih selektif dan menghasilkan pulp bilangan kappa

rendah.

Sistem peralatan utama :

- digester displacement screen

- hot black liquor accumulator (tangki lindi hitam panas)

- hot white liquor accumulator (tangki lindi putih panas)

Halaman 39 dari 131

- warm black liquor accumulator (tangki lindi hitam

hangat)

- cool black liquor accumulator (tangki lindi hitam dingin)

- white/black liquor exchanger (alat pemindah panas

lindi putih/hitam)

Gambar 3.5 Sistem peralatan RDH/Superbatch

Proses RDH/Superbatch :

- Pengisian serpih ke dalam digester (dengan steam

packing, isi digester meningkat 25%)

- Pengisian warm liquor ke dalam digester dari tangki

lindi hitam hangat. Discharge valve ditutup, digester

ditekan dengan warm liquor hingga 5,5 bar. Serpih

mengalami pre-impregnasi oleh lindi hitam encer

- Kelebihan (ekses) hot black liquor dari tangki lindi

hitam panas dilewatkan melalui heater (alat pemindah

panas) dan digunakan untuk memanaskan white liquor

Halaman 40 dari 131

yang selanjutnya disimpan dalam hot white liquor

accumulator. Hot white liquor dan hot black liquor dari

tangki lindi hitam panas dipompa ke dalam digester,

memindahkan (displacement) warm liquor ke dalam

tangki lindi hitam dingin, kelebihan lindi hitam encer di

pompa ke evaporator

- Cooking dimulai dengan suhu awal digester sekitar

160oC, faktor H dicatat melalui sistem kontrol

terdistribusi (DCS). Proses cooking terjadi tanpa

banyak menambahakan steam

- Setelah target faktor-H tercapai, washer filtrate

dipompa ke dalam digester dan memindahkan hot

liquor ke dalam tiga accumulator berdasarkan

perbedaan suhu. Black liquor paling panas

dipindahkan ke tangki lindi hitam panas (166oC), black

liquor hangat ke tangki lindi hitam hangat (93-132oC),

black liquor dingin ke tangki lindi hitam dingin (di

bawah 93oC).

- Setalah massa pulp dalam digester dingin, pulp diblow

dengan udara tekan tanpa penambahan steam).

Teknologi terbaru menggunakan sistem pemompaan

(pump out), dengan sistem ini kerusakan serat akibat

gesekan dapat dihindari sehingga kekuatan serat lebih

tinggi.

3.2.2 ITC (Isothermal Cooking)

Teknologi ITC merupakan modifikasi dari MCC

(modified continuous cooking) dan EMCC (extended

modified continuous cooking). Proses didalam digester

dibagi menjadi zona yang lebih panjang dibandingkan

kontinyu konvensional, yaitu zona impregnation, concurrent

cooking zone, countercurrent cooking zone dan extended

cooking zone. Dalam sistem konvensional hanya ada 3

Halaman 41 dari 131

zona, yaitu impreganation zone, heating and cooking zone,

washing zone. Dalam ITC suhu ditingkatkan secara drastis

pada zona washing (hi-heat washing) sampai pada titik

dimana tercapai suhu yang seragam pada seluruh digester.

6% pemakaian alkali pada proses pemasakan dikonsumsi

pada zona hi-heat washing.

Dengan menyeragamkan suhu pada seluruh

digester akan menurunkan suhu pada zona cooking, suhu

zona cooking dapat dicapai lebih rendah 10oC dibanding

pada sistem MCC. Dengan demikian pemakaian steam

pada sirkulasi cairan pemasak pada sistem digester akan

turun.

Efisiensi washing tidak turun meskipun pada zona

hi-heat washing ditambahkan alkali sekitar 6%, hal ini

disebabkan proses pencucian pada sistem ITC

menggunakan temperatur yang sangat tinggi, sama

dengan temperatur pemasakan.

Halaman 42 dari 131

Gambar 3.6 Digester kontinyu dengan sistem pemasakan ITC

Halaman 43 dari 131

3.2.3 Black liquor impregnation

Gambar 3.7 Black liquor impregnation

Prinsip black liquor impregnation adalah menambah

1 unit reactor impregnasi yang berfungsi untuk merendam

serpih dengan black liquor. Prinsip ini mirip dengan

displacement batch cooking, yaitu penggunaan black liquor

pada awal proses. Keuntungan dari proses ini adalah

kecepatan proses pemasakan semakin cepat sehingga

dapat menagemat energi.

Konservasi energi yang dapat dilakukan pada unit

pemutihan pulp adalah memanfaatkan panas yang

terbentuk dari proses pemutihan. Panas ini diperoleh pada

recovery panas (heat recovery) pencucian pulp.

Halaman 44 dari 131

Ringkasan konservasi energi pada pada system

pemasakan dan pemutihan pulp dapat dilihat pada Tabel

3.2.

Tabel 3.2 Konservasi energi pada sistem pemasakan

(cooking) dan pemutihan (bleaching)

No Aktifitas Konservasi energi Investasi

1. Modifikasi batch

digester dengan

metoda delignifikasi

berlanjut (extended

delignification) :

- RDH

- Superbatch

- Coldblow

- Enerbatch

Hemat steam dari 1,38

ton/ton pulp

(konvensional) menjadi

0,30 ton/ton (RDH),

yield naik

2 – 3%

menambah

heat

exchanger,

pompa dan

tangki

penampung

filtrat

displacement

hangat dan

panas

2. Modifikasi batch

digester dengan

teknologi delignifikasi

berlanjut (extended

delignification) :

- Isothermal

cooking (ITC)

- Lo-solids

- Black liquor

impregnation

(BLI)

Hemat steam dari 0,72

ton/ton pulp

(konvensional) menjadi

0,4 – 0,5 ton/ton pulp,

yield naik sekitar 1%

Menambah

zona cooking

pada sistem

ITC dan Lo-

solids,

menambah 1

buah vessel

ukuran sedang

dan auxiliary

untuk BLI

3 Aplikasi pulping aid :

- Antrhraquinone

- Phosphanate

Dengan anthraquinone

yield naik 2-5%, rejects

makin turun, Kappa

rendah, emisi sulfur

rendah. Phosphanate

menghemat steam

8 – 10%, yield pulp

naik 4 – 6%.

Tambahan

biaya produksi

langsung

Halaman 45 dari 131

Lanjutan Tabel 3.2 Konservasi energi pada sistem

pemasakan (cooking) dan pemutihan (bleaching)

No Aktifitas Konservasi energi Investasi

4. Heat recovery dari

unit bleaching

Memanfaatkan panas

dari kap pencuci

(washer hood) untuk

memperoduksi air

panas

menambah

unit heat

exchanger dan

tangki.

5. Chlorine dioxide

(ClO2) heat exchange

Preheating ClO2

sebelum masuk mixer

dapat menghemat

steam

Menambah

instalasi heat

exchanger

pada sistem

umpan ClO2.

Biaya investasi

$124000, pay

back period 2

tahun.

3.3 Aplikasi teknologi washing menggunakan metoda

displacement baik pada brownstock maupun

bleaching

Teknologi pencucian pulp banyak menggunakan

teknologi yang bekerja dengan prinsip pengenceran pulp

dengan air (dilution) dilanjutkan dengan displacement.

Dengan proses ini diperlukan dilution faktor sekitar 1 – 3.

Tipe peralatan seperti ini adalah rotary vacuum washer dan

diffusion washer (atmosferic displacement).

Untuk menghemat energi pada proses pencucian

dimodifikasi sistem pressurized displacement, dimana

dengan meniadakan proses pengenceran, waktu lebih

cepat dan konsumsi air lebih kecil. Tipe peralatan seperti

ini adalah pressure diffusion, twin roll press, wash press,

Halaman 46 dari 131

wash master. Dilution factor sekitar 0,6 – 0,9, selain

menghemat energi juga menghemat penggunaan air.

Gambar 3.8 Wash master dan twin roll press

Tabel 3.3 Konservasi energi pada siistem pencucian pulp

Aktifitas Konservasi energi Investasi

Perbaikan proses

pencucian pulp

menggunakan

sistem

displacement

Lebih efisien, menghilangkan

lebih banyak solids, konsumsi

power, steam, bahan kimia

pemutih lebih rendah. Hemat

steam 9,500 Btu/ton dan

hemat listrik 12 kWh/ton.

Mengganti

sistem

pencucian

konvensional

3.4 Optimasi kinerja Chemical Recovery (recovery

boiler, evaporator, recovery boiler, lime kiln)

Peluang konservasi energi Recovery Boiler

dilakukan dengan cara meningkatkan perolehan energi

panas yang maksimal yang dihasilkan dari proses

Halaman 47 dari 131

pembakaran. Efisiensi pembakaran dapat ditingkatkan

antara lain dengan menambah padatan total lindi hitam

yang masuk tungku boiler, menambah satu tingkat udara

kuartener, dan lain-lain.

Gambar 3.9. Penambahan 1 unit superkonsentrator

Gambar 3.10. Penambahan aliran udara kuaterner

Konservasi energi pada sistem Chemical

Recovery selengkapnya dapat dilihat pada Tabel 3.3

dibawah ini.

Udara primer

Udara tersier

Udara kuaterner

Udara sekunder tingkat atas

Udara sekunder

6 5 3 4 2 1

Super

Konsen

-

trator

BL

Mixing

tank

RECOVERY

BOILER

Condensate segregation

Halaman 48 dari 131

Tabel 3.4 Konservasi energi pada sistem Chemical Recovery

(Evaporator, Recovery Boiler, Lime kiln)

No. Aktifitas Konservasi energi Investasi

1. Penggunaan

superkonsentrator

pada evaporator

- Lindi hitam pekat

naik dari 70

menjadi 80%

- Steam economy

6 kg H2O/ton

steam, 1,6 kg

solid/kg pulp

- Konsumsi steam

3,1 GJ/ADt, listrik

30 kWh/ADt

Menambah alat

superkonsentrator

dan pompa dalam

sistem evaporator.

2. Perbaikan

composite tubes

untuk pipa

Recovery boiler

Meningkatkan

efisiensi boiler,

menurunkan

shutdown,

menurunkan korosi

Mengganti pipa

carbon steel

menjadi co-extruded

tube terutama di

bagian superheater

3. Sistem monitoring

deposit Recovery

boiler

Kontrol dan inspeksi

yang baik akan

meningkatkan heat

transfer surfaces,

deteksi dini

penyumbatan

(plugging) dan

kerusakan pipa

(fouling) dapat

dimonitor sehingga

akan mengurangi

shut down.

Menambah

handheld infrared

inspection sistem

Halaman 49 dari 131

Lanjutan Tabel 3.4. Konservasi energi pada sistem Chemical

Recovery (Evaporator, Recovery Boiler, Lime kiln)

No. Aktifitas Konservasi energi Investasi

4. Aplikasi intelligent

sootblowing

monitoring deposit

(plugging dan fouling)

dilanjutkan dengan

pembersihan dengan

metoda intelligent

shoot blowing, akan

menghemat steam

tekanan tinggi 2%

Modifikasi

sootblowing yang

ada menjadi sistem

intelligent

sootblowing

5. Penambahan

aliran udara

kuartener pada

Recovery boiler

Menurunkan particle

carry over dan tube

fouling, menurunkan

frekwensi recovery

boiler washing,

menurunkan shut

down, HPS 100 bar

500 oC,

meningkatkan energi

3 – 5% dan reheat.

Investasi $300,000

- $500,000 untuk

menambah level

udara baru

6. Lime kiln oxygen

enrichment

Meningkatkan

efisiensi

pembakaran,

mengurangi

konsumsi bahan

bakar 7 – 12%.

Investasi rendah,

hanya perlu pipa

dan sistem injeksi

O2. Pay back

period 1 – 3 tahun.

7. Memperbaiki

sistemfiltrasi

CaCO3 dan

refactory brick

pada lime kiln

Menghemat energi

0,47 MMBtu/ton CaO

atau hemat energi

5%

Modifikasi atau

mengganti sistem

yang sudah ada

Halaman 50 dari 131

3.5 Optimasi kinerja Power Boiler bahan bakar

biomassa dan batubara

Penggunaan bahan bakar biomassa pada pabrik

pulp akan menghemat penggunaan batubara. Karena

berbasis bioenergi maka emisi CO2 yang dihasilkan

rendah. Untuk meningkatkan efisiensi pembakaran

digunakan boiler tipe Fluidized Bed (FBC) dan Circulating

Fluidized Bed Combustion Boilers (CFBC. Keuntungan

menggunakan boiler tipe FBC selain fleksibel terhadap

bahan bakar padat, efisiensi pembakaran yang tinggi dan

berkurangnya emisi polutan yang merugikan seperti SOx

dan NOx.

Dalam sistim sirkulasi pada boiler tipe CFBC,

parameter bed dijaga untuk membentuk padatan melayang

dari bed. Padatan diangkat pada fase yang relatif terlarut

dalam pengangkat padatan, dan sebuah down-comer

dengan sebuah siklon merupakan aliran sirkulasi padatan.

Tipe ini lebih menguntungkan karena dapat beroperasi

pada kapasitas yang lebih besar, mengurangi emisi SO2

dan NOx yang lebih besar pula.

Halaman 51 dari 131

Gambar 3.11. FBC dan CFBC

Halaman 52 dari 131

Tabel 3.5.Konservasi energi pada sistem Power Boiler (bahan

bakar biomassa atau batubara)

No. Konservasi energi Keuntungan Investasi

1. Monitoring dan

control kontinyu

sistem

pembakaran

Sistem pengendalian

yang dapat mengukur,

memonitor dan

mengontrol oksigen

dan karbon dapat

mengoptimalkan

campuran bahan

bakar/udara untuk

mencapai suhu flame

yang tinggi, untuk

mencapai efisiensi

energi maksimal dan

mengurangi emisi

udara.

Mengaplikasikan

sistemcontinuous

monitoring dan

kontrol mutakhir.

Investasi

$200000, pay

back period 6

bulan

2. Menurunkan

jumlah flue gas

dengan

menghindari

kebocoran

Mencegah kebocoran

dan menghemat energi

2 – 5%.

Pemeliharaan,

monitoring dan

inspeksi rutin

3. Mengurangi udara

ekses

Penggunaan udara

ekses (excess air)

selama ± 15% dapat

munurunkan emisi

NOx

-

4. Memperbaiki

sistemisolasi

sistemperpipaan

Menghemat energi

6 – 26%

Pemeliharaan

rutin dan

mengganti

dengan material

baru

Halaman 53 dari 131

Lanjutan Tabel 3.5. Konservasi energi pada sistem Power Boiler

(bahan bakar biomassa atau batubara)

No. Konservasi energi Keuntungan Investasi

5. Pemeliharaan

boiler (boiler

maintenance)

Untuk menjaga boiler

selalu bekerja

maksimal (peak

performance), dengan

memperbaiki

sistemmanajemen

boiler maintenance

yang baik dapat

menghemat energi

sebesar 10%.

Mengaplikasikan

program

manajemen

pemeliharaan

boiler

6. Penggunaan

kembali

kondensat

(ccndensate

return)

Menghemat air (fresh

water) dan bahan kimia

pengolahan air boiler

Memasang

sistem

condensate

return

7. Menimimalkan

boiler blow down

Blowdown yang

optimal akan

meminimalkan

pembentukan depost

boiler, menghemat

bahan bakar 1,1%

Memasang

sistemblow down

otomatis systems

can be installed

to optimize

blow down rates

8. Blow down steam

recovery

Dapat menjaga sifat-

sifat termodinamika

steam dan air,

menurunkan potensi

korosi dalam

sistemperpipaan,

menghemat bahan

bakar 1,2%.

Menambah

instalasi

sisteminstalasi

continuous blow

down heat

recovery systems

Halaman 54 dari 131

Konservasi energi lain yang dapat ditempuh pada

industri pulp adalah aplikasi teknologi gasifikasi batubara,

dimana dalam proses gasifikasi ini, hidrokarbon diubah

menjadi gas sintetis (syngas) yang berupa campuran

karbon monoksida dan hidrogen. Gas sintetis ini digunakan

untuk membakar kapur (lime mud/CaCO3) pada proses

kalsinasi (lime kiln) sehingga dapat menghemat konsumsi

minyak dan dapat menurunkan emisi CO2.

Gasifikasi juga dapat dilakukan terhadap biomassa

yang terdapat pada pabrik pulp, antara lain kulit kayu, pin

chips dan fines. Bahan bakar biomassa tersebut dibuat

atau dicetak menjadi pellet kemudian dilakukan gasifikasi

dalam reactor gasifier. Nilai kalor dari syngas yang

terbentuk bisas mencapai sekitar 4 (empat) kali lipat jika

biomassa tersebut langsung dibakar pada power boiler.

Syngas dari gasifikasi biomassa ini dapat digunakan

sebagai bahan bakar power plant yang terintegrasi

recovery boiler maupun sebagai bahan bakar untuk lime

kiln.

Penggunaan bahan bakar bio lainnya yang dapat

dikembangkan adalah memanfaatkan kandungan energi

yang terdapat dalam NCG (non-condensible gases).

Dengan kandungan metanol sebesar 1 % dalam NCG

memungkinkan gas ini dapat diisolasi dan dapat digunakan

untuk bahan bakar limekiln sehingga akan mengurangi

kebutuhan minyak dan batubara serta mengurangi emisi

CO2.

Halaman 55 dari 131

BAB IV

TEKNOLOGI PROSES PEMBUATAN KERTAS

HEMAT ENERGI DAN KARBON RENDAH

4.1 Teknologi Proses Pembuatan Kertas

4.1.1 Stock Prep : Bagian Penggilingan (Refining)

Bagian penggilingan adalah unit di stock prep yang

paling banyak mengkonsumsi energi. Pada dasarnya

tindakan penghematan yang dapat dilakukan adalah

dengan meningkatkan refinability (daya giling) dari serat

yang akan digiling. Cara yang paling konvensional untuk

melakukan ini adalah dengan menggunakan aditif

penggilingan. Salah satu contoh aditif seperti ini misalnya

CMC (Carboxy Methylcellulose), yang cara kerjanya

sebenarnya mirip komponen hemiselulosa dalam serat.

Serat yang mengandung hemiselulosa lebih tinggi daya

gilingnya juga lebih baik.

Pemilihan model pisau refiner (refiner bar pattern)

juga turut menentukan knsumsi energi penggilingan.

Model-model mutakhir biasanya dirancang agar energi

refiner serendah mungkin, dan yang terpenting lagi adalah

model pisau untuk serat pendek jangan sampai disamakan

dengan untuk serat panjang.

Teknologi terkini untuk penghematan energi

penggilingan adalah dengan menggunakan enzim. Untuk

enzim tertentu, percobaan skala lab menunjukkan

penghematan energi bisa terjadi hingga 40 %. Penggunaan

enzim untuk penggilingan terus dikembangkan karena

sangat efektif dan bahkan lebih ramah lingkungan dari

pada menggunakan aditif kimia.

Halaman 56 dari 131

4.1.2 Mesin Kertas : Bagian Pembentukan dan

Pengepresan

Semua mesin kertas menggunakan sistem vakum di

bagian pembentukannya. Kerja sistem vakum yang tidak

efektif menyebabkan peningkatan konsumsi energi dan

steam untuk proses pemisahan air dari lembaran kertas.

Oleh karena itu optimasi sistem vakum harus selalu

dilakukan untuk mesin kertas. Bagian pembentukan yang

umum digunakan adalah mesin Fourdrinier. Saat ini

teknologi Gap Former sudah berkembang sedemikian

sehingga merupakan alternatif dari mesin Fourdrinier

dengan peningkatan kapasitas produksi sekitar 30 % dan

penghematan energi sekitar 40kWh / ton kertas.

Gambar 4.1 Teknologi Pengepresan Terkini (Shoe Press)

Halaman 57 dari 131

Gambar 4.2 Perbandingan Kinerja Pengepresan

Biasanya, proses pengepresan lembaran kertas

dilakukan oleh dua permukaan rol yang berputar. Inovasi

baru menunjukkan bahwa salahsatu rol, khususnya alas

untuk pengepresan dapat digantikan oleh suatu material

yang bertindak sebagai alas saat lembaran dipres oleh rol

yang berputar (shoe press). Dengan cara seperti ini maka

pijakan pengepresan menjadi lebih luas dibandingkan

dengan yang konvensional. Hal ini menyebabkan

terjadinya peningkatan kapasitas pengeluaran air saat

pengepresan. Kekeringan lembaran bisa mencapai 35 –

50% dibandingkan dengan 5 – 7 % untuk konvensional.

4.1.3 Mesin Kertas : Bagian Pengeringan

Penerapan teknologi maju untuk kontrol dryer

menunjukkan adanya penghematan energi sebesar 4500 lb

steam/jam, penurunan konsumsi energi, pengurangan

biaya pemeliharaan, dan peningkatan produktivitas.

Penurunan penggunaan udara untuk dryer dapat dilakukan

jika menerapkan sistem hood tertutup dan mengoptimalkan

sistem heat recovery. Sistem heat recovery dapat

Halaman 58 dari 131

ditingkatkan dari 15 % menjadi 60 – 70 % bila disertai

dengan perawatan yang benar.

Suhu ventilasi pocket seringkali dikendalikan dengan

suhu udara yang tinggi lebih dari kebutuhan minimalnya.

Akibatnya banyak energi terbuang. Bila suhu ini diturunkan

menjadi 180 – 195 °C, maka akan terjadi penghematan

steam sekitar 1000 – 2000 lb / jam. Beberapa tindakan

untuk memanfaatkan waste heat akan sangat membantu

program penghematan energi. Penggunaan stationery

syphon dalam dryer akan menghemat energi sebesar 0,85

MMBTU per ton karena ada perbaikan efisiensi

pengeringan. Penggunaan rekompresi mekanis untuk

pemakaian ulang superheated steam ke dalam dryer,

dapat menghemat energi sebesar 50 %. Sedangkan

penggunaan sistem heat pump untuk memanfaatkan waste

heat dalam dryer, akan memberikan penghematan energi

sebesar 0,4 MMBtu per ton kertas. Panas dari ventilasi

udara juga dapat dimanfatkan untk memanaskan fasilitas

lain. Untuk hood yang menggunakan udara panas seperti

di mesin tisu, panas udara buangnya dapat dimanfaatkan

untuk memanaskan udara masuk.

Penggunaan teknologi baru untuk proses

pengeringan juga dimungkinkan, misalnya sistem

pengeringan Condebelt. Dalam sistem ini, lembaran kertas

dikeringkan dalam keadaan kontak dengan sabuk baja

panas. Sistem ini diklaim 5 – 15 kali lebih cepat dari sistem

konvensional, tetapi tidak cocok untuk kertas gramatur

tinggi.

Sistem Air Impingement Drying, menggunakan udara

panas sehingga penggunaan steam lebih sedikit tetapi

listriknya meningkat. Sistem ini sebenranya sangat cocok

untuk pengeringan proses salut, tetapi untuk proses biasa

pun dapat digunakan sebagai alternatif sistem pengeringan

Halaman 59 dari 131

silinder konvensional. Penghematan steam bisa mencapai

10 – 40 %, tetapi listriknya meningkat 5 %.

Gambar 4.3 Sistem Pengeringan Condebelt

A. Langsung B. Tak Langsung

Gambar 4.4 Air-Impingement Drying

Halaman 60 dari 131

Tabel 4.1 Perbandingan Kinerja Teknologi Baru

Pengeringan

Secara ringkas, tindakan yang dapat dilakukan

untuk efisiensi proses pengeringan kertas adalah :

a. Pengendalian Proses Drying

b. Pengendalian Titik Embun

c. Optimasi Pengeluaran Air di Forming dan Pressing

d. Penurunan Kehilangan Energi Pada Blowthrough

e. Penurunan Konsumsi Udara

f. Optimasi Suhu Ventilasi Pocket

g. Pemanfaatan Kembali Sisa Panas

h. Penggunaan Shoe (Extended Nip) Press

i. Optimasi Sistem Vakum mesin Kertas

j. Penggunaan Teknologi Maju : Gap Forming;

CondeBelt Drying; Air Impingement Drying

4.2 Penghematan Energi dan Sumber Emisi Karbon Di

Industri Kertas

Energi digunakan pada berbagai satuan proses di

industri kertas. Energi digunakan untuk menggerakkan

motor, pompa, vakum, pengeringan, dan sebagainya.

Peluang penghematan energi diberbagai tingkatan tentu

Halaman 61 dari 131

saja ada, tetapi sebaiknya dipilah agar tindakan

penghematan energi cukup efektif.

Peran dan peluang penghematan energi pada

berbagai proses utama di industri kertas, terlihat pada

Tabel 4.2. Pada tabel tersebut, industri kertas

dikategorikan ke dalam 2 kelompok : pabrik kertas

berbahan baku pulp dan pabrik kertas terintegrasi. Pabrik

kertas terintegrasi terdiri dari pabrik berbahan baku kayu

dan berbahan baku kertas bekas. Ada perbedaan

konsumsi energi antara kedua kategori pabrik untuk jenis

kertas yang sama karena berbeda sumber bahan bakunya.

Untuk pabrik kertas berbahan baku pulp, pulp berbentuk

lembaran kering yang didatangkan atau dibeli dari luar,

didalamnya ada faktor transportasi. Sedangkan pabrik

terintegrasi pulp sudah tersedia di dalam pabrik dan dalam

bentuk buburan sehingga bisa langsung dipakai.

Pada Tabel 4.2 tersebut juga dapat dilihat, peluang

terbesar untuk penghematan energi ada di dua tempat,

yaitu refining dan drying. Refining adalah proses mekanis

untuk memodifikasi serat agar layak dibuat lembaran dan

berkontribusi langsung pada kualitas kertas. Drying atau

pengeringan adalah proses pengeluaran air dari dalam

lembaran dengan cara penguapan. Berbagai teknik

pengeringan dapat diterapkan untuk meningkatkan

efisiensi proses pengeringan ini. Secara keseluruhan,

penggunaan energi di industri kertas terbaik didunia (Best

Available Technology,BAT) tahun 2009 berdasarkan jenis

bahan baku dan produknya dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Halaman 62 dari 131

Tabel 4.2 Peluang Penghematan Energi di Industri Kertas

Sumber : (EU-China, 2009)

Pada Tabel 4.3, dijelaskan kisaran intensitas energi

untuk pabrik kertas 7,2 – 10,5 GJ/ADt, sedangkan pabrik

terintegrasi 6,6 – 22,4 GJ/ADt. Data di atas adalah data

BAT 2009, yang berarti teknologi terbaik yang ada dan

paling praktis digunakan sat ini.

Halaman 63 dari 131

Tabel 4.3 Intensitas Energi Terbaik Dunia 2009

Bahan Baku Produk Intensitas Energi

(Gj / Adt)

Pulp Uncoated Fine (wood free) 9,0

Coated Fine (wood free) 10,4

Koran 7,2

Karton 9,6

Kraft Lainer 7,8

Tisu 10,5

Recovered

Paper

Karton (Tanpa Deinking) 11,2

Koran (Deinking) 7,6

Tisu (Deinking) 11,3

Kayu Bleached Uncoated Fine 18,3

KraftLiner & Bag Paper 17,6

Bleached Coated Fine 22,4

Bleached Uncoated Fine 22,3

Koran 6,6

Kertas Majalah 7,3

Karton 11,8

Sumber : (Eu-China, 2009)

Menurut (NCASI, 2005), emisi karbon dari industri

pulp dan kertas dapat dikategorikan sebagai emisi

langsung dan tidak langsung. Emisi langsung berarti emisi

dari sumber yang berada dibawah kendali perusahaan.

Sedangkan emisi tak langsung berarti emisi yang timbul

akibat aktivitas perusahaan tetapi sumbernya ada dibawah

kendali perusahaan lain. Beberapa contoh operasional

pabrik kertas yang bisa menjadi sumber emisi karbon baik

yang langsung maupun tidak langsung dapat dilihat pada

Tabel 4.4.

Halaman 64 dari 131

Tabel 4.4 Sumber Emisi Karbon pada Pabrik Kertas

Emisi Sumber Emisi Karbon

Emisi Langsung

- Power boiler, turbin, atau peralatan

pembakaran lain yang menghasilkan

steam atau power untuk pabrik

- Insinerator

- Dryer dengan bahan bakar gas atau

bahan bakar fosil lainnya

- Kendaraan dan permesinan setempat

- Kendaraan transportasi dari dan ke dalam

perusahaan

Emisi Tak

Langsung

- Penyiapan serat virgin atau serat

sekunder

- Screening, thickening, washing

- Produksi kertas dan karton termasuk

pembersihan stok dan refining

- Proses salut

- Trimming, roll wrapping, sheet cutting

- Operasi normal kantor dan bangunan

untuk pegawai

- Peralatan pengolahan limbah

- Peralatan kontrol emisi seperti ESP dan

biofilter

4.3 Gambaran Investasi Untuk Beberapa Proses Baru

Berbagai peluang penghematan energi yang

dipaparkan di atas adalah upaya yang sudah dilakukan

industri kertas pada skala komersial, sehingga dengan

demikian faktor tekno-ekonominya sudah teruji. Namun

demikian untuk mendapatkan gambaran yang kongkrit,

akan disajikan besaran investasi beberapa proses baru,

yang akan dirangkum pada tabel berikut.

Halaman 65 dari 131

Tabel 4.5 Gambaran Investasi Untuk Penghematan Energi

Proses / Teknologi Penghematan Energi Perkiraan

Investasi

Shoe Press Steam 2-15% USD 40,24 /ton

Gap Former Listrik 40 kWh/ton USD 75.750/ inci

lebar

Advanced Dryer

Control

Steam 2 kg/jam Pay Back Period : 3

tahun

Closed Hood and

Ventilation System

Steam 0,72 MMBTU/ton

Listrik 6,3 kWh/ton

USD 9,57 / ton

Waste Heat

Recovery

Steam 0,4 MMBTU/ton USD 18 /ton

Condebelt Drying Steam 15 %

Listrik 20 kWh/ton

USD 28 /ton

Sumber : (EPA, 2010)

Halaman 66 dari 131

BAB V

PENGELOLAAN LINGKUNGAN PADA INDUSTRI

PULP DAN KERTAS

5.1 Pengelolaan Limbah Cair

Limbah cair industri pulp dan kertas bersifat sangat

mencemari sehingga dapat menimbulkan dampak

terhadap kesetimbangan lingkungan terutama badan air

penerima.Karakteristik limbah sangat bervariasi tergantung

dari tahapan proses dimana limbah cair tersebut berasal.

Bahan cemaran utama yang terkandung dalam limbah

adalah bahan organik dari bahan baku serat, dan bahan

kimia organik dan anorganik yang ditambahkan selama

proses produksi , diantaranya adalah logam berat.

Perkembangan teknologi yang mengarah pada

peningkatan efisiensi proses produksi dan daur ulang air

telah dapat mengurangi jumlah limbah cair yang terbentuk

namun merubah karakteristik limbah menjadi lebih pekat.

Karakteristik limbah cair yang mengandung bahan

cemaran dengan kadar organik tinggi dan bersifat

kompleks akan mendatangkan permasalahan apabila

dibuang tanpa pengelolaan yang baik. Dalam pengelolaan

limbah cair diperlukan pengolahan agar ketika dibuang

keluar pabrik mencapai baku mutu limbah cair yang

dipersyaratkan sehingga tidak melampaui daya dukung

lingkungan penerima

Pemilihan teknologi proses pengolahan limbah cair

didasarkan atas karakteristik limbah, kehandalan dan

kinerja proses, serta pertimbangan lingkungan.

Pengolahan limbah cair pulp dan kertas dapat dilakukan

dengan tahapan proses melalui perlakuan fisika, kimia, dan

Halaman 67 dari 131

biologi atau kombinasinya sesuai dengan target hasil yang

diharapkan

5.1.1 Teknologi Proses Pengolahan

5.1.1.1. Proses Fisika – Kimia

Proses ini biasanya digunakan diawal pengolahan,

tujuannya adalah untuk menghilangkan pencemar padatan

tersuspensi terutama pada industri kertas yang

menggunakan kertas bekas pada bahan bakunya.

Pemisahan padatan tersuspensi berukuran halus dengan

koloid perlu ditambahkan koagulan alum dan flokulan

polielektrolit (PE). Proses sedimentasi yang merupakan

rangkaian proses setelah koagulasi – flokulasi digunakan

untuk memisahkan lumpur yang terbentuk dari limbah cair

yang terolah. Konsumsi energi pada sistem pengolahan

fisika – kimia secara keseluruhan adalah sekitar 20 – 30

KW/m3. Energi tersebut digunakan untuk menjalankan

pompa dan agitator di bak equalisasi, bak pencampur bak

kimia dan clarifier

5.1.1.2. Proses Biologi

Pengolahan limbah cair industri pulp dengan proses

biologi tujuan utamanya adalah menyisihkan pencemar

senyawa organik terlarut dengan bantuan aktivitas

mikroba. Saat ini proses biologi merupakan pengolahan

limbah cair yang penting, terutama untuk indutri yang

menerapkan sistem daur ulang air atau sistem tertutup.

Berdasarkan kebutuhan oksigen untuk mendukung

pertumbuhan dan aktivitas mikroba, perlakuan biologi

dibedakan atas proses aerobik dan anaerobik. Proses

aerobik digunakan untuk mengolah limbah cair yang

kandungan bahan organiknya relatif sederhana atau

bersifat mudah dibiodegradasi. Proses anaerobik

Halaman 68 dari 131

diutamakan untuk mengolah air limbah yang beban

organiknya tinggi dan merupakan senyawa kompleks yang

sulit dibiodegradasi.

5.1.1.2.a. Sistim aerobic

Dalam sistem aerobik, bahan-bahan pencemar

organik teroksidasi secara biologis menjadi air (H2O) dan

gas CO2, dan juga menghasilkan sel-sel baru sebagai

lumpur serta bahan sisa organik yang tidak

terbiodegradasi.

Pada umumnya pengolahan secara biologi proses

aerobik yang banyak diterapkan di industri pulp dan kertas

adalah sistim lumpur aktif karena mempunyai effesiensi

pengolahan yang tinggi dan lahan yang digunakan tidak

terlalu luas. Efektivitas proses lumpur aktif sangat

dipengaruhi oleh beberapa faktor yang meliputi faktor

lingkungan dan kondisi proses. Faktor lingkungan terdiri

dari kebutuhan oksigen, nutrisi, temperatur,pH dan

senyawa yang bersifat racun terhadap mikroorganisma

lumpur aktif, sedangkan kondisi proses terdiri dari beban

organik, umur lumpur dan daur ulang lumpur aktif.

Tahapan proses pengolahannya terdiri dari

equalisasi, aerasi lumpur aktif, sedimentasi, dan sistem

pengembalian lumpur. Kebutuhan energi yang diperlukan

secara keseluruhan sekitar 70-120 kW/m3. Energi tersebut

sebagian besar digunakan untuk proses aerasi dan juga

untuk menjalankan pompa dan agitator pada bak

equalisasi, bak penambahan nutrisi dan clarifier serta

thickener. Kondisi proses sistem lumpur aktif pada

umumnya dioperasikan pada beban organik 0,10 – 0,55

kgBOD/kgMLSS,hari, dengan konsentrasi mixed liquor

suspended solid (MLSS) antara 2000-4000 ppm , waktu

Halaman 69 dari 131

tinggal di bak aerasi antara 10 – 24 jam , dan dengan umur

lumpur 5 – 15 hari.

5.1.1.2.b. Sistim anaerobik

Proses anaerobik adalah proses biodegradasi

senyawa organik menjadi gas metan (CH4) dan karbon

dioksida (CO2) oleh bakteri anaerob . Proses ini banyak

dikembangkan untuk pengolahan air limbah pulping yang

mempunyai kandungan bahan organik kompleks seperti

senyawa lignin, tanin dan zat ekstraktif lainnya, dan juga

pada air limbah pabrik kertas yang sistem daur ulang

airnya tinggi.

Proses penguraian senyawa organik komplek menjadi

biogas oleh aktivitas bakteri yang hidup dalam lingkungan

anaerob yang pada dasarnya dilakukan oleh 2 kelompok

bakteri yang dominan yaitu :

- Bakteri asidogenik , terdiri dari bakteri pembentuk asam

organik, butirat dan propionat , serta asam asetat oleh

bakteri asetogenik.

- Bakteri metanogenik , terdiri bakteri asetofilik yang

merubah asam asetat menjadi gas metan (CH4) , dan

bakteri hidrogenofilik yang dapat merubah gas H2 dan

CO2 menjadi gas CH4.

Efektivitas pengolahan limbah cair dengan sistim

anaerobik dipengaruruhi oleh beberapa faktor, diantaranya

adalah suhu, pH, alkalinitas dan nutrisi dengan kondisi

optimum sebagai berikut :

- Suhu : 35 oC – 37 oC (mesofilik),

: 45 oC – 55 oC (termofilik)

- Alkalinitas : 1000 – 5000 mg/l CaCO3

- Nutrisi : COD : N : P = 350 : 5 : 1

- pH : asidifikasi < 6 ; metanasi > 6,5

Halaman 70 dari 131

Untuk mengoptimalkan dan mendistribusikan

aktivitas mikroba agar proses biodegradasi maksimal dapat

digunakan bio reaktor yang diklasifikasikan sebagai

bioreaktor pertumbuhan terdispersi dan bioreaktor biofilm.

Pengolahan air limbah proses anaerobik pada industri pulp

dan kertas umumnya menggunakan bioreaktor biofilm yaitu

sistim anaerobik filter dan upflow anaerobic sludge blanket

(UASB).

5.1.1.2.b.i. Sistim anaerobik filter

Sistim anaerobik filter didalam reaktornya

dilengkapi media penunjang untuk melekatnya

mikroorganisma, dan sebagai mekanisme perangkap bagi

mikroorganisma yang berbentuk flok. Tempat

menempelnya mikroorganisma dapat berupa batuan yang

bersifat porous seperti kerikil, cincin keramik dan sekarang

berkembang menjadi platik.

Kebutuhan energi yang digunakan untuk pompa-

pompa seperti pompa nutrisi,bahan kimia, resirkulasi

masing-masing antara (0,75 – 1 kW). Sedangkan energi

yang digunakan untuk agitator pada bak nutrisi ( larutan

urea, H3PO4), antara (1,5 – 2,0 kW/m3)

5.1.1.2.b.ii.Upflow Anaerobic Sludge Blanked (UASB)

Pengolahan air limbah sistim anaerobik yang

menggunakan reaktor upflow anaerobik sludge blanket

(UASB) akan efektif digunakan pada sistem yang

dilengkapi dengan unit pemanfatan biogas menjadi energi .

Pada proses ini aliran limbah dipompa masuk kedalam

reaktor adalah dari bawah keatas (up-flow). Pada

pengoperasian awal bioreaktor adalah merupakan proses

aklimatisasi mikroorganisme dan pembentukan lumpur

Halaman 71 dari 131

granular dengan pengaturan laju aliran up-flow , maka

mikroorganisma yang semula tersuspensi dalam cairan

akan mengalami pertumbuhan biomasa lumpur

membentuk granular . Granular adalah bentuk biomassa

yang memiliki ukuran diameter 1 – 5 mm dan berat jenis

yang besar. sehingga memiliki kemampuan mengendap

yang baik. Pembentukan lumpur granular ini memerlukan

pengendalian proses dengan persyaratan kondisi operasi

tertentu dan penambahan mikronutrisi spesifik yang

prosesnya berlangsung relatif lama tergantung pada

karakterisitik air limbah yang diolah. Tercapai keadaan

steady state dapat diidentifikasi berdasarkan :

Fluktuasi efisiensi penurunan COD yang relative stabil

Ratio (nilai perbandingan) konsentrasi asam volatile

terhadap konsentrasi alkalinitas atau adalah 0,1

Nilai pH larutan berfluktuasi pada daerah pH netral

,yaitu berkisar antara 6,8 – 7,5

Kebutuhan energi yang digunakan pada anaerobik

sistem UASB ini relatif sama dengan sistem anaerobik

filter. Sistim anaerobik UASB dapat beroperasi pada beban

organik 10 – 30 kg COD/m3 hari. Efesiensi pengolahan

limbah cair industri pulp dan kertas dapat dicapai sebesar

80–85 % dalam mereduksi pencemar COD. Produksi gas

metan (CH4) yang terbentuk pada suhu 35 0C adalah 0,41

l/g COD reduksi. Berdasarkan hasil efesiensi pengolahan

limbah cair yang sudah diterapkan di industri pulp

mencapai reduksi COD sebesar 80 %, sedangkan

komposisi gas metan mencapai 55-70 % atau dengan

produksi sebanyak 0,3 – 0,4 m3/kg COD reduksi.

Halaman 72 dari 131

5.1.2 Pengembangan Teknologi Anaerobik dan

Penerapannya

Pada umumnya emisi gas rumah kaca yang

dihasilkan pada pengolahan limbah cair terdapat pada

pengolahan sistim anaerobik dan digestasi

sludge(lumpur). Pada pengolahan limbah cair sistim

anaerobik, gas CH4 yang dihasilkan akan terurai menjadi

gas CO2 yang tidak termasuk dalam perhitungan sebagai

gas rumah kaca. Selain gas metan, dihasilkan juga gas

N2O yang jumlahnya sangat kecil.

Pengembangan teknologi anaerobik menuju emisi

karbon rendah pada proses pengolahan limbah cair harus

dilengkapi dengan sistim pengumpul off-gas dengan tujuan

untuk mengendalikan emisi gas agar tidak lepas ke

atmosfir, selain itu juga untuk menghilangkan bau. Dengan

pengumpulan emisi gas tersebut memungkinkan gas

metan yang terbentuk dari proses anaerobic dapat

dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternative pengganti

bahan bakar fuel.

5.2 Pengelolaan Limbah Padat

Industri pulp dan kertas selain menghasilkan limbah

cair juga menghasilkan limbah padat yang jumlahnya

cukup besar. Jenis dan karakteristik limbah padat yang

dihasilkan dari industri pulp dan kertas bervariasi jenisnya,

tergantung pada bahan baku, jenis produk yang dihasilkan,

dan unit proses dimana limbah tersebut terbentuk.

Pengelompokan jenis limbah padat dari sumber

berdasarkan unit proses yang menghasilkannya akan

memberikan gambaran karakteristik dari limbah padat

tersebut, apakah termasuk limbah organik atau anorganik,

dan apakah termasuk limbah bahan berbahaya dan

Halaman 73 dari 131

beracun (limbah B3) atau limbah non B3. Dengan

mengetahui karakteristik limbah padat ini, akan dapat

menentukan teknologi pengelolaannya yang tepat.

Sumber dan jenis limbah padat dari industri pulp dan

kertas secara umum dapat dilihat pada Tabel 5.1.

Tabel 5.1 Sumber dan Jenis Limbah Padat Industri Pulp dan

Kertas

Sumber limbah Jenis limbah

1. Unit penyediaan bahan

baku kayu

2. Unit pencucian dan

penyaringan pulp

3. Unit pemulihan bahan

kimia (CRP)

4. Unit persiapan kertas

bekas

5. Unit pengolahan air

limbah (IPAL)

6. Unit power plant

- Kulit dan serbuk kayu, lumpur,

pasir

- Padatan sisa saring (reject)

berupa mata kayu

- Lumpur kapur (lime mud),

dreg dan grit

- Lumpur serat, plastik, lumpur

tinta

- Lumpur primer, lumpur

sekunder

- Abu (fly ash dan bottom ash)

Dari beberapa limbah padat yang dihasilkan

tersebut yang jumlahnya besar dan menimbulkan masalah

adalah limbah organik berupa sludge dari unit IPAL;

limbah anorganik berupa abu hasil pembakaran (fly ash)

unit power plant dan unit insinerator. Abu yang dihasilkan

dari unit power plant dibedakan dari jenis bahan bakarnya

yaitu yang berasal dari fosil (batubara, minyak, dan lain-

lain), dan biomas (kulit kayu, cangkang kelapa sawit dan

lain-lain). Menurut peraturan lingkungan abu dari batubara

termasuk klasifikasi limbah B3 sedangkan abu biomas

merupakan limbah non B3. Limbah padat tersebut perlu

dikelola dengan baik untuk mencegah dampak negatif

terhadap lingkungan, khususnya limbah organik yang

Halaman 74 dari 131

merupakan sumber karbon yang berkontribusi dalam

memproduksi emisi karbon (GRK) yang berkaitan dengan

issue global warming.

Tabel 5.2 Keunggulan dan Kelemahan dari Teknologi

Pengelolaan Limbah Padat

Item

Teknologi

Landfill Insinerasi Pengomposan

Aerobik

Digestasi

Anaerobik

Daya hancur

limbah

lambat cepat Sedang sedang

Efektifitas

proses

rendah tinggi Sedang sedang

Konsumsi

energi

rendah tinggi Rendah sedang

Pengendalia

n proses

mudah sulit Sedang sulit

Kebutuhan

lahan

besar kecil Besar sedang

Investasi alat besar besar Sedang besar

Biaya

operasional

rendah tinggi Sedang tinggi

Potensi

pemanfaatan

energi

rendah tinggi Rendah tinggi

Potensi emisi

gas

rendah tinggi Sedang sedang

Ada beberapa teknologi pengelolaan limbah padat

yang digunakan di industri pulp dan kertas, yang

pemilihannya didasarkan atas tinjauan dari beberapa

aspek baik teknis, ekonomi, maupun lingkungan. Di sisi lain

juga mempertimbangkan kemungkinan adanya potensi

limbah tersebut untuk dimanfaatkan menjadi produk

Halaman 75 dari 131

samping. Pengelolaan limbah padat di industri pulp dan

kertas pada umumnya menggunakan teknologi : (1) landfill;

(2). insinerasi; (3). digestasi anaerobik dan (4).

pengomposan. Pemilihan penerapan teknologi tersebut di

industri pulp dan kertas dipertimbangkan atas dasar

keunggulan dan kelemahan dari masing-masing teknologi

(Tabel 5.2.).

5.2.1 Landfill

Pengelolaan limbah padat dengan landfill dipilih

atas dasar tujuan bahwa limbah padat tersebut tidak

dimanfaatkan dan akan dibuang ke lingkungan melalui

proses penimbunan ke media tanah. Limbah padat industri

pulp dan kertas yang dikelola melalui penimbunan di landfill

pada umumnya meliputi limbah yang terkontaminasi limbah

B3, abu insinerator dan abu pembakaran batu bara yang

masuk klasifikasi limbah B3 , dan limbah padat lain yang

tidak dapat dimanfaatkan dan harus dibuang ke

lingkungan. Dari jenis limbah padat yang ditimbun, limbah

organik akan diuraikan oleh mikroba menjadi gas yang

lepas ke atmosfer yang dapat mengkontribusi GRK.

Sedangkan limbah anorganik akan terakumulasi dan

terlarut dalam lindi atau leachate yang dapat menimbulkan

pencemaran air tanah.

Mekanisme proses yang terjadi dalam landfill

berlangsung lambat dan terdiri dari beberapa fase

penguraian seperti terlihat pada Gambar 5.1. fase-fase

tersebut meliputi beberapa tahap yaitu proses aerobik;

aerobik fakultatif, anaerobik.

Halaman 76 dari 131

Gambar 5.1 Fase-Fase Pada Tahapan Proses Anaerobik

Gas hasil penguraian mikroba di dalam landfill

didominasi oleh gas CH4 dan CO2 yang masing-masing

memiliki konsentrasi relatif sama. Sedangkan gas lainnya

yang terbentuk dapat berupa gas organik volatile non

metan, NOx, CO dan H2. Gas metan (CH4) yang dihasilkan

dari landfill besarnya sangat variasi yang ditentukan oleh

teknologi yang digunakan dan fungsi dari beberapa

faktor(EPA, 2009), diantaranya yaitu:

1. Jumlah total dari limbah yang dibuang ke landfill per

tahun

2. Umur penimbunan landfill

3. Karakteristik limbah, seperti temperatur dan kadar air

tanah

Halaman 77 dari 131

5.2.1.1. Pengembangan Teknologi Landfill dan

Penerapannya

Teknologi landfill yang berkembang saat ini

dilengkapi dengan pengendalian terhadap jumlah dan jenis

limbah yang masuk landfill dan adanya penanganan lindi

(leachate). Pada pengembangan teknologi selanjutnya

dilengkapi dengan sistem pengumpulan gas untuk flaring

dan penggunaan gas untuk menghasilkan energi. Instalasi

landfill dan kelengkapan komponennya yang menghasilkan

emisi karbon rendah dapat dilihat pada Gambar 5.2.

Gambar 5.2 Landfill dengan Sistem Pengumpulan Gas

Metan dan Pemanfaatan Energinya. (

US.EPA, 2008)

Sistem pengumpul gas pada landfill diantaranya

terdiri dari penangkap gas (wells), pipa-pipa, blower, dan

teknologi lain yang memungkinkan dapat meningkatkan

kinerja pengendalian gas. Pada beberapa landfill sistem

flare hanya ada bila gas landfill dibakar dan dibuang.

Sedangkan landfill yang memanfaatkan gas untuk energi

menggunakan teknologi pembakaran gas landfiil dengan

Halaman 78 dari 131

memasang peralatan seperti turbin, mesin reciprocating,

boiler, heater, atau kiln sebagai unit utama. Untuk tujuan

regulasi dan keamanan , rancangan landfill dengan

teknologi pemanfaatan gas untuk produk energi tetap

harus dilengkapi pula dengan sistem flare

Landfill dirancang pula dengan tujuan untuk

mencegah pencemaran dari timbulan lindi dari limbah yang

termasuk katagori limbah B3. Landfill didesain atas dasar

klasifikasi kontruksi pelapisan yang disesuaikan dengan

tingkatan potensi dampak pencemaran. Menurut peraturan

lingkungan di Indonesia, kontruksi landfill dibagi atas 3

kategori, yaitu : kategori I (double liner ), kategori II (single

liner), kategori III (clay liner) , yang secara berurutan

merupakan landfill dengan persyaratan berat , sedang ,

dan ringan. Untuk mengaplikasikan teknologi landfill ini

harus melalui tata cara perizinan yang ditetapkan oleh

Kementerian Lingkungan Hidup (KLH).

Pada umumnya landfill yang ada pada industri pulp

dan kertas di Indonesia masih menggunakan teknologi

yang hanya bertujuan untuk mencegah pencemaran air

tanah. Berdasarkan karakteristik limbahnya dan mengikuti

peraturan yang berlaku, pada umumnya kontruksi landfill di

industri pulp dan kertas didesain mengikuti kategori III,

yang dilengkapi dengan instalasi pengumpulan dan

pengolahan lindi. Landfill ini belum dilengkapi dengan

sistem pengendalian gas atau instalasi pengumpul gas

atau sistem flare , sehingga gas landfill terlepas ke

atmosfer.

Halaman 79 dari 131

5.2.2 Insinerasi

Proses insinerasi adalah alternatif pengelolaan

limbah padat yang dipilih atas dasar kemampuannya dalam

mengurangi jumlah limbah dengan cepat dan hanya

menyisakan sedikit abu. Pada proses insinerasi senyawa

organik dioksidasi membentuk gas CO2 dan uap air serta

energi dalam bentuk panas yang dapat direkaveri. Cara

insinerasi ini akan menguntungkan bila limbah yang

dibakar mengandung bahan organik tinggi dengan kadar

abu yang rendah (< 10%), kadar air rendah (< 60%), serta

memiliki nilai kalor yang tinggi (> 3000 kalori).

5.2.2.1. Pengembangan Teknologi Insinerasi dan

Penerapannya

Teknologi insinerator mengalami perkembangan

yang cukup pesat, sejalan dengan peningkatan kebutuhan

energi serta timbulnya isu lingkungan yang berkaitan

dengan pemanasan global (global warming). Teknologi

selanjutnya memberikan peluang untuk memanfaatkan

energi yang dihasilkannya untuk produksi steam dan

akhirnya menjadi produk listrik.

Perkembangan desain insinerator yang semula

hanya dilengkapi penanganan emisi gas dengan cara

sederhana melalui cyclone saja, menjadi dapat menangani

pula permasalahan limbah B3. Berdasarkan karakteristik

limbah bervariasi dan pertimbangan aspek teknis,

lingkungan dan ekonomi, maka dapat dipilih tipe-tipe

insinerator yang umum dipakai di industri, diantaranya

adalah sebagai berikut dibawah ini.

Halaman 80 dari 131

5.2.2.1.a. Rotary Kiln Incinerator

Tipe insinerator ini banyak digunakan karena

dapat digunakan untuk mengolah berbagai jenis limbah

dengan kisaran kadar air yang bervariasi.

Gambar 5.3 Rotary Kiln Incinerator

(http://www.google.co.id/search?hl=id&source=Rotary

+Kiln+Incinerator)

Rotary kiln berbentuk silinder horizontal yang

berputar dengan kecepatan antara 0,75 – 2,5 rpm

sehingga terjadi pencampuran antara limbah dengan udara

pembakaran. Waktu tinggal limbah dalam kiln bervariasi

antara beberapa detik hingga beberapa jam. Suhu

pembakaran mempunyai rentang antara 815 – 16500 C.

5.2.2.1.b. Fluidized Bed Incinerator

Insinerator tipe ini mempunyai ruang bakar

sistem fluidisasi dengan kontruksi rapat dan kedap udara

untuk menjaga sistem pada tekanan positif dan mencegah

Halaman 81 dari 131

kebocoran panas dari hasil pembakaran. Ruang bakar

berisi tumpukan pasir yang akan terfluidisasi oleh

hembusan udara yang mengalir masuk dengan dipanaskan

dulu oleh gas hasil pembakaran. Limbah yang akan

dibakar masuk melalui conveyor dengan pemanfaatan

udara panas yang kontak sepanjang conveyor hingga

limbah mengalami pengeringan lanjut untuk meningkatkan

kadar padatan. Umpan limbah yang masuk jatuh pada

tumpukan pasir yang kemudian terfluidisasi oleh aliran

udara panas dengan turbulensi tinggi.

Gambar 5.4 Fludized Bed Incinerator

(http://www.google.co.id/images?um=fludized+bed+incinerator)

Dengan sistem fluidisasi ini maka terjadi kontak antara

pasir panas dengan limbah , sehingga air yang terkandung

dalam limbah berubah menjadi uap, dan akhirnya terjadi

pembakaran yang optimum. Bagian dalam ruang bakar

dilapisi bahan tahan api, sedangkan pipa-pipa dibuat dari

baja tahan karat untuk mencegah abrasi dan erosi serta

kerusakan akibat pengaruh gas hasil pembakaran. Pada

insinerator ini juga dirancang sistem yang mencegah

terbawanya pasir dan abu ikut kedalam aliran gas hasil

pembakaran.

Halaman 82 dari 131

Di Indonesia, penerapan insinerator untuk

pengelolaan limbah industri harus mengikuti peraturan dan

pedoman yang telah ditetapkan oleh Kementerian KLH

antara lain :

- Desain insinerator memiliki spesifikasi yang memenuhi

persyaratan yang ditentukan.

- Melakukan uji coba pengoperasian insinerator dan

pengendalian pencemaran emisi gas

- Mencatat kondisi operasi, hasil pembakaran, dan

efisiensi pembakaran

- Melaksanakan pemantauan sesuai ketentuan yang

ditetapkan.

Pada umumnya penerapan insinerator untuk

pengelolaan limbah padat banyak dilakukan oleh industri

kertas yang menggunakan bahan baku kertas bekas,

terutama yang ada proses deinking. Saat ini pertimbangan

penggunaan insinerator di industri pulp dan kertas, masih

terbatas pada pemenuhan peraturan dalam pengelolaan

limbah. Teknologi yang mengarah pada pemanfaatan

energi hasil pembakaran masih dalam tahap kajian dan uji

coba. khususnya untuk menghasilkan steam dan tenaga

listrik. Dari pemilihan tipe insinerator, baik yang tipe Rotary

Kiln maupun yang Fluidized Bed, keduanya sudah

diterapkan di industri kertas di Indonesia. Dengan

berkembangnya teknologi insenerasi memungkinan pula

pemanfaatan limbah padat melalui proses gasifikasi. Untuk

mendapatkan efisiensi yang lebih tinggi, limbah padat

dapat diumpankan dalam bentuk pelet atau briket.

Halaman 83 dari 131

5.2.3 Pengomposan

Tujuan pengomposan adalah untuk menstabilkan

bahan-bahan organik yang berasal dari limbah,

mengurangi bau, membunuh organisme patogen dan

akhirnya menghasilkan produk yang disebut pupuk organik

(kompos) dan sesuai untuk diaplikasikan di tanah (land

application) dan tanaman. Mekanisme proses

pengomposan bahan organik menjadi kompos dan emisi

gas dapat dilihat pada Gambar 5.5.

Gambar 5.5 Proses Pengomposan dan Emisi Gas yang

Dihasilkan

(Sumber : Valzano, F. et al, 2001)

Pada proses pengomposan akan terjadi

peningkatan suhu dari mesofilik ke termofilik. Ketika suhu

mencapai 40°C, aktivitas mikroba mesofilik diganti oleh

Siklus

nitrogen

mati

Udara

(O2)

Kelembaban Mikroorganisme

Karbohidrat/lipid

Selulosa

Lignin

Protein

Abu (ash)

Metabolit

intermediate

CO

2

Nitrogen

anorganik

Humus/kompos

Organisme baru

Panas

H2

O

panas

Halaman 84 dari 131

mikroba termofilik. Pada suhu di atas 55°C beberapa

mikroorganisme yang bersifat pathogen akan mati. Selama

fase termofilik, suhu tinggi mempercepat penguraian

protein, lemak dan karbohidrat seperti selulosa dan

hemiselulosa. Setelah sebagian besar bahan terurai, maka

suhu akan berangsur-angsur mengalami penurunan.

Selama proses pengomposan akan terjadi penyusutan

volume maupun biomassa bahan. Pengurangan ini dapat

mencapai 30-40% dari volume/bobot awal bahan.

Faktor-faktor yang mempengaruhi proses

pengomposan antara lain rasio C/N; ukuran partikel;

aerasi; porositas; kandungan air; suhu; pH; kandungan

bahan-bahan berbahaya. Kondisi optimum dari beberapa

faktor tersebut dapat dilihat pada Tabel 5.4. Lama waktu

pengomposan tergantung pada karakteristik bahan yang

dikomposkan, metode pengomposan dan aktivator yang

ditambahkan.

Tabel 5.3 Beberapa Faktor yang Berperan dalam Proses

Pengomposan

Parameter Nilai Optimum

C/N ratio 35 : 1

kadar air 50 – 75%, tergantung jenis bahan yang akan

dikomposkan.

Ukuran

partikel

50 mm untuk pengomposan cara windrow

Aliran udara 0,6 – 1,8 m3 udara.hari-1,kg-1padatan

tervolatil selama phase termofilik dan menurun

pada phase pematangan.

pH 6,5 – 8,0

Oksigen > 10% v/v

Temperatur 55oC ( 50-65

oC)

Sumber : Turpeinen, 2007

Halaman 85 dari 131

5.2.3.1. Teknologi Proses Pengomposan dan

Penerapannya

Proses pengomposan yang terjadi secara alami

berlangsung lama dan lambat. Untuk mempercepat proses

pengomposan telah banyak dikembangkan teknologi

pengomposan dari teknologi sederhana, sedang, sampai

teknologi tinggi. Pada prinsipnya pengembangan teknologi

pengomposan didasarkan untuk mengoptimalkan proses

biodegradasi bahan organik, sehingga pengomposan dapat

berjalan dengan lebih cepat dan efisien.

Teknologi pengomposan sangat beragam, baik

secara aerobik maupun anaerobik, dengan atau tanpa

aktivator pengomposan. Aktivator pengomposan yang

sesuai dapat mempercepat proses pengomposan.

Pengomposan secara aerobik paling banyak digunakan,

karena mudah dan murah untuk dilakukan, serta tidak

membutuhkan kontrol proses yang terlalu sulit. Proses

pengomposan dapat diklasifikasikan dalam 2 sistem, yaitu:

- Sistem terbuka (Unconfined process)

- Sistem tertutup (Confined processes)

5.2.3.1.a. Proses pengomposan sistem terbuka

Proses ini meliputi proses windrow dan aerated

static pile. Secara umum, tahapan dari kedua proses

tersebut adalah serupa, hanya teknologi prosesnya yang

berbeda. Pada metoda windrow, kontak oksigen dengan

tumpukan kompos berlangsung secara konveksi alami

dengan pembalikan; sedangkan pada aerated static pile

dilakukan dengan pengaliran udara.

Halaman 86 dari 131

5.2.3.1.b. Proses pengomposon sistem tertutup

Mekanisasi proses pengomposan berlangsung

dalam sistem atau reaktor tertutup. Sistem ini dirancang

untuk mengatasi masalah bau dan mempercepat waktu

proses dengan pengaturan kondisi lingkungan, seperti

aliran udara, temperatur dan konsentrasi oksigen. Sistem

tertutup ini membutuhkan biaya investasi yang jauh lebih

mahal dibandingkan sistem terbuka.

Industri pulp dan kertas di beberapa negara, telah

melakukan pengelolaan limbah sludgenya dengan cara

memanfaatkannya sebagai kompos dengan kualitas yang

telah memenuhi syarat (Carter,1983). Beberapa industri

pulp dan kertas di Indonesia telah mengkaji pula

pemanfaatan limbah sludgenya sebagai kompos dan uji

cobanya ke tanaman. Hasil kajian mengindikasikan bahwa

aplikasi kompos sludge dengan dosis 10 ton/ha dapat

meningkatkan produktivitas berbagai tanaman keras dan

kualitas tanah secara signifikan. Namun penerapan secara

kontinyu hanya dilakukan oleh industri yang memiliki HTI.

5.2.4. Proses Digestasi Anaerobik

Mekanisme reaksi biokimia yang terjadi dalam

proses anaerobic dapat dilihat pada Gambar 5.6. Proses

digestasi anaerobik merupakan proses biodegradasi

senyawa organik oleh aktivitas bakteri anaerob melalui

beberapa tahapan yaitu hidrolisis, asidifikasi dan metanasi.

Biodegradasi anaerobik menghasilkan biogas yang terdiri

dari gas metana (50 – 70%), CO2 (25 – 45 %) dan sejumlah

kecil hidrogen, nitrogen dan H2S (Elizabeth. 1981;

kharistya. 2004).

Halaman 87 dari 131

Gambar 5.6 Tahapan Proses Digestasi Anaerobik

Hidrolisis merupakan proses pemecahan insoluble

organics yang besar dan komplek menjadi molekul kecil

yang dapat dihantarkan ke sel mikroba dan dapat

dimetabolisasi (Thompson, 2008). Proses hidrolisis dapat

dilakukan secara enzimatis mengubah organik kompleks

tersuspensi menjadi organik sederhana terlarut secara

yang dapat digunakan oleh bakteri (Thompson, 2008).

Tahap asidifikasi yaitu tahap kompleks yang

melibatkan proses pembentukan asam, produksi hidrogen,

dan tahap asetogenik. Gula, asam lemak rantai panjang

dan asam amino yang terbentuk dari hidrolisis digunakan

sebagai substrat. Asam organik dengan berat molekul

rendah yang dihasilkan dari tahap asidogenesis akan diurai

menjadi gas metan (CH4) dan CO2 oleh bakteri

metanogenik. Biogas sebagai produk samping dekomposisi

Halaman 88 dari 131

zat organik telah dipertimbangkan sebagai sumber energi

alternatif. Komposisi biogas umumnya terdiri dari CH4 55 –

70%; CO2 27 – 45%; N2 0 – 3%; H20 – 1%; H2S <3%.

CH4 merupakan gas yang memiliki nilai kalor tertinggi yaitu

sekitar 9.000 kcal./m3. Nilai panas biogas adalah 4.500 –

6.300 kcal./m3 tergantung dari kandungan gas selain CH4.

Oleh karena itu 1 m3 biogas ekivalen dengan 0,4 kg minyak

diesel atau 0,6 kg bensin atau 0,8 kg batubara.

5.2.4.1.Teknologi Digestasi Anaerobik

Pengembangan teknologi digestasi anaerobik yang

inovatif adalah yang bertujuan untuk mengoptimalkan laju

proses digestasi sehingga menghasilkan gas metan

maksimal. Optimasi proses dan maksimasi produksi dapat

dicapai diantaranya dengan cara perlakuan awal terhadap

bahan/feed, mengembangkan kondisi optimum inokulum

dan pengaturan kondisi lingkungan seperti suhu, pH,

penambahan nutrisi dan pengendalian komponen toksik.

Pemilihan desain reaktor yang tepat adalah parameter

kunci di dalam keberhasilan proses. Terdapat beberapa

jenis reaktor digestasi anaerobik yaitu ;

5.2.4.1.a. Digestasi Satu Tahap Sistem Basah

Digestasi satu tahap sistem basah ini, cocok untuk

pengolahan limbah padat yang memiliki kadar padatan

lebih kecil dari 15%, sedangkan untuk pengolahan limbah

padat yang memiliki kadar padatan tinggi 20 % - 40 % lebih

cocok dilakukan dengan digestasi satu tahap sistem kering.

Diagram alir digestasi satu tahap sistem basah dan sistem

kering dapat dilihat pada Gambar 5.7. dan Gambar 5.8.

Halaman 89 dari 131

Gambar 5.7. Digestasi Anaerobik Satu Tahap Sistem Basah.

http://www.ciwmb.ca.gov/Publications/

Halaman 90 dari 131

Gambar 5.8 Digestasi Anaerobik Satu Tahap Sistem Kering

(http://www.ciwmb.ca.gov/Publications/)

5.2.4.1.b. Digestasi Dua Tahap

Sistem digestasi anaerobik dua tahap merupakan

suatu proses dimana langkah-langkah pembentukan asam

(hidrolisis dan fermentasi asam volatil) secara fisik terpisah

dari langkah pembentukan biogas (gas metan). Hal ini

berbeda dengan digestasi anaerobik satu tahap, dimana

asidogenesis dan metanogenesis terjadi bersama-sama

(Shuizhou, et al, 2005).

Sistem digestasi dua tahap yang memisahkan

pembentukan asam lemak volatil (VFA) dari proses

metanogenesis dapat meningkatkan kinerja digestasi

secara keseluruhan (Elliott, et al. 2007). Hal ini ditunjukkan

dari kinerja proses digestasi anaerobik dua tahap yang

dapat mencapai bukan hanya produksi hidrogen tetapi juga

Halaman 91 dari 131

produksi metan yang lebih tinggi yang diperoleh dengan

cara meningkatkan kinerja proses hidrolisa pada tahap

awal. Produksi gas metan yang dicapai sekitar 21% lebih

tinggi daripada yang diperoleh dalam proses digestasi satu

tahap (Liu, et al. 2008). Dengan demikian proses digestasi

anaerobik dua-tahap menjadi hal yang sangat penting

untuk meningkatkan produksi biogas untuk menghasilkan

metan (Medhat, et al. 2004). Diagram alir digestasi

anaerobik 2 tahap dapat dilihat pada Gambar 5.9.

Gambar 5.9 Diagram Alir Digestasi Anaerobik 2 Tahap

(Sumber : http://www.ciwmb.ca.gov/Publications/)

Industri pulp dan kertas di beberapa negara, telah

melakukan pengelolaan limbah sludgenya dengan cara

memanfaatkannya sebagai kompos dengan kualitas yang

telah memenuhi syarat (Carter,1983). Beberapa industri

pulp dan kertas di Indonesia telah mengkaji pula

pemanfaatan limbah sludgenya sebagai kompos dan uji

cobanya ke tanaman. Hasil kajian mengindikasikan bahwa

aplikasi kompos sludge dengan dosis 10 ton/ha dapat

Halaman 92 dari 131

meningkatkan produktivitas berbagai tanaman keras dan

kualitas tanah secara signifikan. Namun penerapan secara

kontinyu hanya dilakukan oleh industri yang memiliki HTI.

5.3 Pengelolaan Emisi Gas

5.3.1 Sumber dan Karakteristik

Sumber emisi terbesar pada indutri pulp dan kertas

adalah dari unit proses yang menggunakan bahan kimia

seperti unit pulping, unit proses pemulihan bahan kimia

(chemicals recovery unit), unit pemutihan pulp dan

pembuatan kertas. Dari proses ulping akan menghasilkan

pencemar gas berupa senyawa sulfur, senyawa karbon

dan senyawa nitrogen, sedangkan emisi dari unit CRP

terutama berupa partikulat seperti Na2SO4, Na2CO3, dan

gas-gas sulfur yang menimbulkan sumber bau. Serta dari

proses pemutihan menghasilkan gas klorin. Sumber dan

Karakteristik Emisi Gas dan Partikulat dapat dilihat pada

Tabel 5.5.

Tabel 5.4. Sumber dan Karakteristik Emisi Gas dan Partikulat

Unit proses Emisi Gas Partikulat

Persiapan Bahan

Baku Kayu

- -

Unit pulping senyawa metil merkaptan

(CH3HS),

dimetil sulfida (CH3CH3S),

dimetil disulfida (CH3CH3S2),

gas-gas yang tidak

terkondensasi

Unit CRP

Halaman 93 dari 131

Lanjutan Tabel 5.4. Sumber dan Karakteristik Emisi Gas

dan Partikulat

Unit proses Emisi Gas Partikulat

Recovery

boiler

senyawa metil merkaptan

(CH3HS),

dimetl sulfida (CH3CH3S),

dimetil disulfida (CH3CH3S2)

H2S, dan NOx

partikulat

Evaporator

H2S

metil merkaptan (CH3HS).

Lime kiln NOx, H2S. partikulat

Unit pemutihan

pulp

gas klor,

klor dioksida

volatile organic compounds

(VOCs)

Unit Power plant

termasuk

cogeneration

SO2,

NOx,

CO dan

trace element

partikulat

Unit pembuatan

kertas

formaldehid

Proses pembuatan pulp secara kimia dan semi

kimia menghasilkan sejumlah emisi termasuk volatile

organic seperti metanol, formaldehid, asetaldehid dan metil

etil keton maupun gas-gas sulfur tereduksi. Emisi gas yang

mengandung sulfur tereduksi (H2S, metil merkaptan,

dimetil sulfida dan dimetil disulfida) menimbulkan bau yang

sangat mengganggu walaupun dalam konsentrasi rendah.

Secara keseluruhan senyawa-senyawa tersebut

dinyatakan sebagai senyawa sulfur tereduksi total (TRS)

yang dilepaskan dari berbagai sumber dalam proses

pembuatan pulp kimia kraft dan semi kimia. Emisi gas yang

dikeluarkan dari proses pembuatan pulp proses kraft dapat

Halaman 94 dari 131

menyebabkan terjadinya pencemaran udara. Sebelum

dilepaskan ke lingkungan emisi gas tersebut harus

dikendalikan terlebih dahulu agar tidak melewati batas

baku mutu emisi. Pada dasarnya pengendalian emisi gas

adalah melalui pembersihan emisi dengan memisahkan

partikulat dan gas pencemarnya. Umumnya pengendalian

emisi gas selain bertujuan untuk mengurangi dampak

pencemaran terhadap kualitas udara setempat, juga untuk

memperkecil kehilangan bahan kimia.

5.3.2 Teknologi Pengelolaan Emisi Partikulat dan Gas

Pengelolaan emisi partikulat dan gas di industri pulp

dan kertas dilakukan dengan cara pemisahan emisi

partikulat dan gas atau pengumpulan dan pembakaran gas

yang tidak terkondensasi (Non-Condensible Gases) agar

konsentrasinya tidak melewati batas tertentu yang dapat

berakibat mengganggu kesehatan. Pada dasarnya

pengelolaan limbah gas dapat dilakukan dengan

pengendalian dari dalam prosesnya sendiri , melalui

pengoperasian yang tepat dari semua peralatan proses

dalam rangka meminimalkan limbah gas yang terbentuk

dari setiap unit proses.

5.3.2.1 Pemisahan Partikulat

Teknologi pemisahan partikulat dari aliran limbah

gas dapat dilakukan dengan beberapa unit peralatan yang

dapat diklasifikasikan seperti terlihat dalam Tabel 5.5.

Halaman 95 dari 131

Tabel 5.5. Klasifikasi Teknologi Pemisah Partikulat

Teknologi Keterangan

Cyclone Efektif untuk pemisahan partikulat

ukuran > 20 μm ; efisiensi pemisahan

antara 75 – 95%

Electrostatic

Precipitator (ESP)

Efektif untuk pemisahan partikulat

ukuran 10 - 20 μm Efisiensi pemisahan

> 99 %

Saringan Kain (Fabric

Filter)

Efektif untuk pemisahan partikulat

ukuran halus efisiensi pemisahan 99 %

Partikulat Scrubber :

Venturi scubber

Cyclone Scrubber

Spray scubber

Efektif untuk pemisahan partikulat

ukuran halus efisiensi akan meningkat

dengan menambahkan cairan bahan

penyerap.

a). Cyclone

Cyclone adalah suatu peralatan mekanis yang

digunakan untuk menyisihkan partikel yang berukuran

relatif besar dari suatu aliran gas. Gas masuk dari atas

secara tangensial berputar ke bawah yang membuat

partikel jatuh dan keluar dari bagian bawah kerucut. Gas

bersih yang keluar dari bagian atas alat diantaranya adalah

gas CO2. Cyclone mempunyai efisiensi pemisahan antara

75 – 95% untuk partikel ytang berat dan berukuran > 20

μm. Gambar 5.10 memperlihatkan cyclone dan multiple

cyclone yang tempat pemasangannya di boiler.

Halaman 96 dari 131

Gambar 5.10. (A). Cyclone dan Multiple Cyclone;

(B). Multiple Cyclone Dipasang Di

Boiler

b). Saringan Kain (Fabric Filter)

Saringan kain sangat efisien untuk memisahkan

partikel-partikel halus. Penyaringnya adalah kantong

berbentuk silinder. Partikel halus terkumpul dalam kantong

penyaring dari bahan kain berbentuk silinder yang

kemudian dipisahkan Partikel-partikel yang menempel dan

terkumpul dalam kantong dilepaskan atau dipisahkan salah

satunya dengan cara digoyang hingga partikel-partikel

jatuh ke dalam tempat pengumpul dibawah penyaring.

Efisiensi penyaringan dapat hmencapai 99%. Kelemahan

alat ini adalah sensitifnya bahan penyaring terhadap suhu

tinggi (> 315oC), sehingga kain sering rusak, biasanya

lama pemakaian antara 1 – 2 tahun.

Halaman 97 dari 131

.

Gambar 5.11. Saringan Kain (Fabric Filter)

c). Electrostatic Precipitator (ESP)

Electrostatic Precipitator (ESP) merupakan alat

pemisah partikulat yang didasari pada konsep presipitasi

akibat gaya elektrostatik yang sangat efektif memisahkan

partikulat yang berukuran 10 - 20 μm. Partikel-partikel

yang bermuatan negatif dalam aliran gas akan tertarik oleh

elektroda pengumpul yang bermuatan positif, kemudian

dilepaskan dengan sistem rapping menggunakan air spray

atau sistem vibrasi yang hsilnya terkumpul pada hopper di

bagian bawah ESP.

Halaman 98 dari 131

Gambar 5.12. Electrostatic Precipitator (ESP)

Umumnya ESP dipakai pada recovery boiler

dengan efisiensi > 99%. Peningkatan efisiensi dipengaruhi

oleh naiknya luas permukaan pelat dan menurunnya

temperature. Alat ESP ini memerlukan pemeliharaan yang

tinggi, dan membutuhkan energi untuk pengoperasiannya

berkisar antara 6 – 10 kw-hr/ton pulp (Cici, 1988).

d). Partikulat Scrubber

Scrubber ini memberikan kinerja yang berfungsi

ganda yaitu pemisahan gas pencemar dan sekaligus

partikulat. Pemisahan pencemar dilakukan dengan

menggunakan cairan yang akan mengikat dan mencucinya

, yang dapat dipisahkan dan digunakan kembali. Beberapa

jenis scrubber dapat dilihat pada Gambar 5.13.

Halaman 99 dari 131

Gambar 5.13. (A).Venturi scrubber, (B). Cyclone Scrubber,

(C). Spray Scrubber,

Pada prinsipnya gas pencemar harus mempunyai

kelarutan yang baik dan terjadi reaksi kimia dengan cairan

penyerap . Biasanya digunakan air sebagai penyerap

karena murah, tidak korosif dan mudah penanganannya

yang dapat dipakai untuk menyerap partikulat dan gas

SO2. Larutan alkali biasanya dipakai untuk pemisahan

TRS, H2S, dan gas Cl2. Efisiensi penyerapan dapat

ditingkatkan dengan cara pencampuran dengan sejumlah

serbuk karbon aktif. Penjelasan beberapa jenis scrubber

adalah sebagai berikut :

Venturi Scrubber : Cairan yang diinjeksikan ke dalam

venturi throat membentuk percikan halus dan kontak

dengan partikel pencemar dalam aliran turbulen. Cairan

yang membawa partikel dipisahkan dari gas di dalam

cyclone.

Cyclone Scrubber : Dengan alat ini cairan

disemprotkan kedalam cyclone hingga terjadi

penyerapan partikel dari aliran gas masuk. Partikel

akan terperangkap oleh percikan cairan yang

Halaman 100 dari 131

disemprotkan dan mengalir ke bawah ke bagian

pengeluaran, sedangkan gas bersih mengalir ke atas

keluar cyclone.

Spray Scrubber : Menggunakan tipe penyemprotan

berlawanan arah dengan aliran gas yang bekerja pada

tekanan rendah , namun dengan debit aliran yang

cukup besar. Karena sistem gerak aliran

memungkinkan adanya produk aerosol keluar sistem,

maka dibagian outletnya dipasang alat mist eliminator

5.3.2.2 Pemisahan Pencemar Gas

A . Packed Tower Scrubber

Packed tower scrubber terdiri dari tangki silinder

yang diisi dengan bahan pengisi yang berfungsi sebagai

media pendistribusian aliran dengan memberikan luas

permukaan yang besar untuk kontak kedua fase cairan dan

gas. Aliran gas masuk dari bagian bawah tangki mengalir

ke atas. Sedangkan cairan penyerap masuk dari bagian

atas tangki dan mengalir ke bawah. Gas bersih bersih

mengalir kebagian atas tangki, sedangkan cairan penyerap

yang mengikat bahan pencemar mengalir ke bagian bawah

tangki. Bahan pengisi yang sering digunakan adalah

keramik, plastic atau batuan yang berbentuk seperti cincin

atau bola. Kebutuhan energi pemakaian scrubber di pabrik

pulp berkisar antara 20 – 40 kw-hr/ton pulp (Cici, 1988).

Halaman 101 dari 131

Gambar 5.14. Packed tower scrubber

B. Absorber

Absorber adalah unit pemisahan gas yang

menggunakan prinsip absorpsi atau penyerapan

pencemar dalam aliran gas yang dieliminasi atau

dihilangkan dengan cara melarutkannya dalam cairan.

Penyerapan gas pencemar dilakukan dengan cara aliran

gas yang mengandung gas pencemar dialirkan berlawanan

arah (counter current) dengan aliran cairan yang digunakan

sebagai penyerap. Aliran gas yang mengandung gas

pencemar masuk melewati bagian bawah unit absorber

dan aliran gas yang sudah bersih keluar lewat bagian atas

unit absorber. Cairan penyerap (absorben) dialirkan

dengan cara disemprotkan (spray) dari bagian atas

absorber, dan cairan yang sudah menyerap gas pencemar

dapat diregenerasi pada unit regenerator sehingga dapat

digunakan kembali sebagai absorben. Beberapa jenis

absorber ditunjukkan pada Gambar 5.15.

Halaman 102 dari 131

Counter Current

Packed Tower

Bubble Cap Tray Scrubber

Gambar 5.15. Beberapa Jenis Absober

C. Pengendalian Gas Sox

Gas SOx dapat dikendalikan dengan menggunakan

Flue Gas Desulphurization (FGD) metode basah atau

metode kering (Tabel 5.6). FGD tipe basah lebih banyak

dipakai, menggunakan penyerap (absorben) larutan slurry

yang mengandung senyawa seperti Na, Ca, atau Mg.

Kapur CaCO3 paling banyak digunakan karena harga relatif

murah,dan menghasilkan produk CaSO4 (gypsum).

Penyerapan dengan alkali dikembangkan untuk

menghilangkan masalah utama yang berkaitan dengan

kapur, yaitu pengendapan dan penyumbatan pada

scrubbing tower. Dual alkaly menggunakan dua reagen

dan dua proses yang berulang untuk menghilangkan SO2

Larutan Na2SO3 atau NaOH berperan untuk

Halaman 103 dari 131

menetralisasikan SO2 dalam kolom absorber. Karena

Na2SO3 dan Na2SO4 bersifat larut dalam air, tidak terjadi

pengendapan di dalam scrubber. Dengan sistem ini

menimbulkan masalah pencemaran air, selain itu alkali

NaOH harganya jauh lebih mahal dibandingkan kapur.

Terdapat empat sub proses dalam sistem ini, yaitu :

pengolahan pendahuluan pada aliran gas dengan

prescrubber

penyerapan SO2 oleh larutan Na2SO3

pembersihan Na2SO4

regenerasi Na2SO3 melalui penambahan Na2CO3

Tabel 5.6. FGD Tipe Basah dan Tipe Kering

Metode

FGD

Absorben Reaksi Produk

samping

FGD Tipe Non Regenerasi

Metode

Basah

Limestone

scrubbing

CaCO3 -

slurry

CaCO3+ H2O+2SO2 2CaSO3

+ CO2 + H2O

CaSO3+1/2O2 CaSO4

CaSO4

Lime

scrubbing

CaO –

slurry

CaO+H2O Ca(OH)2

SO2+ H2O H2SO3

H2SO3+Ca(OH)2 CaSO3.2H2O

CaSO3.2H2O+1/2O2 CaSO4.

2H2O

CaSO3,

CaSO4

Metode

FGD

Absorben Reaksi Produk

samping

Dual alkaly

Larutan

NaOH atau

Na2SO3

2NaOH+SO2Na2SO3+H2O

Na2SO3+H2O+SO22NaHSO

3

Na2SO3,

Na2S

O4

Mg(OH)2 –

slurry

Mg(OH)2+SO3MgSO3+H2O

Mg(OH)2+2SO2Mg(HSO3)2

MgSO3,

MgSO4

Halaman 104 dari 131

Metode

FGD

Absorben Reaksi Produk

samping

Reaksi pada tangki oksidasi :

MgSO3+1/2O2MgSO4

Mg(HSO3)2+Mg(OH)22MgSO

3+2H2O

NH3 dan

air

2NH4OH+SO2(NH4)2SO3+H

2O

(NH4)2SO3+SO3+SO2+H2O

2NH4HSO3+H2

(NH4)2S

O4

Metode

Kering

Lime Spray

Drying

Bubuk CaO

dan CaCO3

CaSO3,

CaSO4

FGD Tipe Regenerasi

Metode

Basah

Wellman-

Lord (W-L)

Process

Na2SO3 + SO2 + H2O

2NaHSO3

Na2SO3 + 1/2O2 Na2SO4

2Na2SO3+ SO3+ H2O Na2SO4

+ 2NaHSO3

2NaHSO3 + panas Na2SO3 +

SO2 + H2O

Na2CO3 + SO2 Na2SO3 + CO2

Pertama-tama gas buang dilewatkan ke ventury

prescrubber. Prescubber ini menyisihkan partikel serta SO3

dan HCl yang ada dalam aliran gas buang yang akan

mengganggu absorpsi SO2. Prescrubber juga berfungsi

untuk menurunkan suhu dan menaikkan kelembaban gas

buang. Temperatur dan kelembaban pada inlet

prescrubber umumnya adalah sekitar 150oC dan 20%,

sedangkan pada outlet temperatur dan kelembaban

berubah menjadi 50oC dan 95%.

Halaman 105 dari 131

Sebagian sulfit akan dioksidasi menjadi sulfat oleh

oksigen, demikian pula SO3 yang masih terdapat pada

aliran gas buang yang melewati prescruber akan

teroksidasi menjadi sulfat.Natrium Sulfat (Na2SO4) tidak

lagi berkontribusi dalam absorpsi SO2 dan harus disisihkan

dari sistem. Akumulasi sulfat yang berlebihan dicegah

dengan adanya pembersihan secara kontinu dari dasar

absorber menggunakan surge tank. Aliran dari gas buang

pada dasar tray tower banyak mengandung NaHSO3 yang

berguna untuk proses selanjutnya. Gas buang dari dasar

tray tower sebagian dikirim ke chiller/crystalllizer dimana

terbentuk kristal Na2SO4 yang lebih sukar terlarut,

kemudian slurry disentrifugasi, dan padatan dikeringkan

dan disisihkan. Gas yang telah disentrifugasi masih banyak

mengandung bisulfit kemudian dikembalikan ke proses.

Gas buang dari dasar tray tower sebagian juga dikirim ke

evaporator dimana SO2 dilepaskan dan kristal Na2SO3. Uap

kemudian dikondensasikan dan direcovery, menghasilkan

SO2 terkonsentrasi (mengandung sekitar 85% SO2 dan

15% H2O). Gas SO2 dapat direduksi menjadi elemen sulfur

atau dioksidasi menjadi asam sulfat.

D. Pengendalian Gas NOx

Emisi gas NOx dapat berupa gas NO dan NO2 yang

terbentuk dengan dua mekanisme sebagai hasil dari

proses pembakaran sebagai berikut :

Fuel NOx : NOx yang terbentuk dari hasil reaksi antara

nitrogen (N) yang terdapat dalam bahan bakar

dengan oksigen pada temperatur tinggi

Thermal :

NOx :

: NOx yang terbentuk dari hasil reaksi antara N2

dan O2 pada suhu tinggi dalam ruang bakar

Halaman 106 dari 131

NOx yang terbentuk sebagai hasil pembakaran

terutama dapat dikendalikan dengan cara sebagai berikut :

a. Modifikasi pembakaran untuk mengurangi atau

mencegah terbentuknya NOx

Flue gas resirculation dilakukan dengan mereduksi

peak flame temperatur dan jumlah oksigen untuk

mengurangi NOx yang terbentuk

Low NOx burner didisain untuk membakar bahan

bakar dengan menggunakan excess air yang

rendah

Staged combustion digunakan untuk mereduksi

temperatur puncak

b. Mengendalikan NOx yang telah terbentuk dengan cara

mengkonversikannya menjadi N2.

Selective Catalytic Reduction (SCR) adalah cara

sederhana merubah NOx menjadi N2 dan H2O,

dimana aliran gas yang mengandung NOx diinjeksi

dengan NH3 dan dilewatkan pada lapisan katalis,

cocok digunakan untuk mengolah volume udara

yang besar

Non Selective Catalytic Reduction (NSCR) adalah

merubah NOx menjadi N2 dan H2O dengan

melewatkan aliran gas pada lapisan katalis yang

mengandung logam mulia seperti platina (Pt) dan

CH4, CO atau H2 sebagai reducing agent. Proses ini

sulit diaplikasikan untuk volume udara yang besar

dengan konsentrasi NOx yang rendah.

Catalytic cracking process menggunakan logam

mulia pada suhu sekitar 450oC.

Halaman 107 dari 131

Tabel 5.7. Metode Pengendalian NOx

Metoda Jenis NOx yang

dikendalikan

Penyisihan

NOx (%) Keterangan

Flue gas

recirculation

Thermal NOx 70 - 80

Low NOx

burner

Fuel NOx,

Thermal NOx

10-25

Staged

burner

Fuel NOx,

Thermal NOx

40-70

Selective

catalytic

reduction

(SCR)

Fuel NOx,

Thermal NOx

80-90 Diinjeksikan NH3,

Katalis: logam,

Bahan penyangga

katalis: keramik

(Ti, Al, dll)

Bentuk: granul,

honeycomb, pelat

Temperatur

optimum 300-

400oC

Reaksi:

4NO+4NH3+O24

N2+6H2O

2NO+4NH3+O23

N2+6H2O

Proses

sederhana, mudah

dioperasikan, tidak

dihasilkan libah,

tidak terdapat

produk samping

Selective non

catalytic

reduction

(SNCR)

Fuel NOx,

Thermal NOx

60-80

NH3, temperatur

antara 800-1000oC

Halaman 108 dari 131

Metoda Jenis NOx yang

dikendalikan

Penyisihan

NOx (%) Keterangan

Non selective

catalytic

reduction

(NSNCR)

Fuel NOx,

Thermal NOx

Katalis: Pt + CH4,

atau CO, atau H2

Catalytic

cracking

Fuel NOx,

Thermal NOx

Katalis: Pt

5.3.2.3 Emisi Gas yang tidak Terkondensasi

Dalam sistem pengumpulan gas yang tidak

terkondensasi dari digester dan evaporator diperlukan

suatu kondisi tertentu agar resiko terjadinya peledakan

dapat dihindari. Hal ini dapat dilakukan dengan cara

mengumpulkan pada kondisi pekat yaitu diatas batas

konsentrasi mudah meledak atau dengan pengenceran

pada kondisi dibawah konsentrasi mudah meledak.

Batasan konsentrasi gas senyawa sulfur yang mudah

meledak dapat dilihat pada Tabel 5.9.

Tabel 5.8. Kisaran konsentrasi mudah meledak dari gas sulfur

Gas Senyawa

Sulfur

Kisaran konsentrasi

peledakan (% volume)

1) H2S

2) CH3SH

3) CH3CH3S

4,3 – 45,5

2,2 – 9,2

3,9 – 21,9

Pengumpulan gas kondisi pekat dari gas yang tidak

terkondensasi lebih sulit dilakukan karena besarnya

fluktuasi aliran dan komposisi. Cara yang bisa dilakukan

adalah dengan menggunakan penampungan gas yang

dioperasikan pada tekanan dan aliran konstan dan diatur

Halaman 109 dari 131

pada konsentrasi gas yang tidak mudah meledak. Sesudah

gas terkumpul dalam komposisi dan aliran dijaga tetap

konstan maka gas dapat dioalah dengan pembakaran.

Pengumpulan dalam bentuk encer dibawah batas

konsentrasi gas yang mudah meledak dilakukan dengan

penggunaan penampung gas yang dihubungkan dengan

pipa ke atmosfir. Untuk mentransformasikan gas dengan

aliran besar digunakan kipas untuk pengaliran udara

sebagai pengencer dengan ukuran yang lebih besar dari

kipas gas yang masuk. Untuk menghindari resiko

pengenceran tidak cukup, sistem dilengkapi dengan

peralatan yang berfungsi untuk penanggulangan adanya

bahaya peledakan dan kerusakan alat.

Pembakaran merupakan cara efektif untuk

menghilangkan gas-gas pencemar beracun, berbau, atau

gas yang sulit diolah, dan untuk mengurangi bahaya

ledakan. Dalam pembakaran, senyawa organik dalam

bentuk gas tersebut diubah menjadi karbon dioksida (CO2)

dan air, dan sulfur diubah menjadi sulfur dioksida (SO2).

Untuk proses pembakaran, biasanya diperlukan tambahan

bahan bakar dan dibutuhkan waktu yang cukup untuk

terjadinya pembakaran sempurna. Efisiensi pembakaran

tergantung pada banyaknya oksigen, tingginya suhu

pembakaran, pencampuran gas dan waktu yang cukup

untuk pembakaran. Efisiensi yang dapat dicapai umumnya

sekitar 90%. Umumnya untuk membakar limbah gas

dibutuhkan bahan bakar dengan nilai kalor sekurang-

kurangnya 50% dari nilai kalor campuran pembakaran.

Apabila dibutuhkan terlalu banyak tambahan bahan bakar

maka proses pembakaran dilakukan dengan bantuan

katalisator berupa logam berat seperti platina, tembaga,

kobal, nikel, krom dan besi.

Halaman 110 dari 131

BAB VI

PENUTUP

Indonesia ikut berperan serta meratifikasi protokol

Kyoto melalui UU No. 17 Tahun 2004 yang berkomitmen

menurunkan emisi CO2 yang berpotensi sebagai Gas

Rumah Kaca (GRK). Target penurunan GRK di Indonesia

ditetapkan sebesar 26% dengan pendanaan sendiri dan

sebesar 41% melalui bantuan donor internasional.

Menindaklanjuti komitmen tersebut, Kementerian

Perindustrian bekerjasama dengan Indonesian Climate

Change Trust Fund (ICCTF) menyusun pedoman

pemetaan teknologi di industri pulp dan kertas (Guidelines

Technology Map for Pulp and Paper Industry).

Dari sumber penghasil emisi GRK di Indonesia,

sektor industri menduduki peringkat ke-4, yang diantaranya

industri pulp dan kertas karena termasuk industri

pengkonsumsi energi tinggi. Perkembangan teknologi dan

peningkatan kapasitas produksi yang tinggi pada industri

pulp dan kertas, dapat memberikan peluang penghematan

energi yang sekaligus dapat mereduksi emisi GRK secara

signifikan.

Secara keseluruhan penghematan energi di industri

pulp dan kertas dapat dilakukan dengan konservasi energi

pada setiap unit proses yaitu sistem pemasakan,

pemutihan pulp, Chemical Recovery, stock preparation,

mesin kertas, dan power plant serta pengelolaan limbah.

Implementasi teknologi ramah lingkungan pada pembuatan

pulp dan kertas pada dasarnya juga melakukan

penghematan energi yang sekaligus dapat meningkatkan

efisiensi produksi. Beberapa maanfaat yang dapat

Halaman 111 dari 131

diperoleh dari implementasi teknologi ramah lingkungan

yaitu menghemat energi; menghemat bahan baku;

menghemat air; mengurangi emisi udara; menghemat

biaya, mengurangi beban pencemaran.

Beberapa proses yang dapat menghemat energi

dan mengurangi emisi pada industri pulp antara lain :

o penanganan bahan baku kayu, penyerpihan,

penyaringan serpih kayu

o modifikasi teknologi delignifikasi berlanjut pada sistem

pemasakan

o aplikasi teknologi washing menggunakan metoda

displacement baik pada brownstock maupun bleaching

o optimasi kinerja chemical recovery (evaporator,

recovery boiler, lime kiln)

o optimasi kinerja sistem power boiler (bahan bakar

biomassa atau batubara)

Implementasi penghematan energi di industri kertas

dapat dilakukan terutama pada unit pengeringan kertas

dengan cara sebagai berikut :

o pengendalian proses drying

o pengendalian titik embun

o optimasi pengeluaran air di forming dan pressing

o penurunan kehilangan energi pada blowthrough

o penurunan konsumsi udara

o optimasi suhu ventilasi pocket

o pemanfaatan kembali sisa panas

o penggunaan shoe (extended nip) press

o optimasi sistem vakum mesin kertas

o penggunaan teknologi maju seperti gap forming; air

impingement drying

Halaman 112 dari 131

Teknologi pengelolaan lingkungan merupakan

kegiatan pengolahan dan pemanfaatan limbah baik dalam

bentuk cair, padat maupun gas. Pada penerapannya

ditentukan atas dasar karakteristik limbah, dan beban

pencemarannya serta sejauh mana dapat berpotensi

dalam menghasilkan emisi karbon dan peluang dapat

dimanfaatkan sebagai sumber energi. Pengelolaan limbah

cair di industri pulp dan kertas dengan menggunakan

teknologi proses anaerobik yang dilengkapi penampung

gas merupakan teknologi hemat energi dan ramah

lingkungan. Pengelolaan limbah padat dengan cara landfill,

insinerasi, pengomposan dan digestasi anaerobik secara

umum semua alternatif tersebut dapat diterapkan sesuai

dengan karakteristik limbah yang akan diolah dengan

syarat dilengkapi pengendalian emisi gas untuk

dimanfaatkan. Dengan demikian, dapat mereduksi emisi

gas ke atmosfier.

Halaman 113 dari 131

DAFTAR PUSTAKA

Adams, Terry N., 1997,. “Kraft Recovery Boilers”, Tappi

Press, Atlanta.

APPI, 2008. Executive Summary of APP‟s Carbon

Footprint Assessment. Environmental resources

management.

Bernstein, L., Roy, J., 2007. Fourth Assesment Report of

IPCC of Working Group 3, Cambridge University

Press.

Borman, G.L., Ragland K.W., 1998,. “Combustion

Engineering”, McGraw-Hill, Singapore,Brunner.

Calvin R. 1994. Hazardous Waste Incineration. 2nd

Ed.. McGraw-Hill International Edition.

Buku Pegangan Manajer Pengendalian Pencemaran

Udara. Badan Pengendalian Lingkungan hidup

Daerah Provinsi Jawa Barat

Cici. Mehmet . 1968. Energy Consumption and Air Pollution

in the manufacture of Pulp and Paper. Erc.Univ. Fen

Bil. Derg.. 4. 1-2. 646 – 656.

CEPI. 2009. Transport Carbon Footprint – Assesment

Guidelines. Brussels

CEPI. 2007. Europian Paper Industry Develops Carbon

Footprint Framework for Paper and Board. Bussels.

DoE. 2005. Energy and Environmental Profile of the US

Pulp and Paper Industry. US Department of Energy.

----------- EPA, 2010. “Available and Emerging

Technologies for Reducing Greenhouse Gas

Emissions from the Pulp and Paper Manufacturing

Industry” October 2010

Halaman 114 dari 131

Gavrilescu, D. 2008. “Energy from Biomass in Pulp and

Paper” Environmental Engineering and Management

Journal, September/October 2008, Vol.7.No.5, 537-

546.

Gielen,D; Tam,C. 2006. “ Energy Use, Technologies and

CO2 Emissions in the Pulp and Paper Industry”

WBCSD, IEA, Paris, 9 October 2006.

Green, R.P., and G. Hough, 1992,. “Chemical Recovery in

The Alkaline Pulping Processes”, Third edition, Tappi

Press, Atlanta,

Elizabeth C.P.. paul N. C. 1981. Biogas production and

utilization. Ann Arbor Science publishers Inc.

Eriksson. E. Striple, H., Karlsson, P.E., 2009. Executive

Summary for Billerud Carbon Footprint, Svenska

Miljoinstitutet, Stockholm.

Hayashi, D., Krey, M., CO2 .2005. Emission Reduction

Potential of Large Scale Efficiency Energy Measures

in Heavy Industry in China, India, Brazil, Indonesia,

and South Africa, HWWI Research Paper No. 6,

Hamburg.

Johan Gullichsen, Hannu Paulapuro., 1998.,

“Papermaking Science and Technology”, Published

in cooperation with the Finnish Paper Engineers'

Association and TAPPI, Helsinki

Kilponen, L., P. Ahtila., J. Parpala., Matti Pihko., 2000,.

“Improvement of Pulp Mill Energy Efficiency in An

Integrated Pulp and Paper Mill”, Publication of the

Laboratory of Energy Economics and Power Plant

Engineering, Helsinki University of Technology.

Kocurek, M.J., 1989., “Pulp and Paper Manufacture, Vol. 5:

Alkaline Pulping”, Joint Textbook Committee of The

Paper Industry.

Halaman 115 dari 131

Kramer K.J., et al, 2009. Energy Efficiency Improvement

and Cost Saving Opportunities for the Pulp and

Paper Industry, Berkeley Lab University of California,

Berkeley.

Kraristya. 2004. Teknologi digester.

kharistya.wordpress.com

Lawrence, E.O., 2009., “Energy efficiency Improvement

and Cost Saving opportunities for the Pulp and Paper

Industry”, Environmental Energy Technologies

Division, US Environmental Protection Agency.

Miner, R., Garcia, J.P. 2007. The Greenhouse Gas and

Carbon Profile of the Global Forest Products

Industry, NCASI Special Report No. 07-02.

NCASI-IFC, 2009. A Calculation Tool for Characterizing the

Emissions from the Forest Products Value Chain,

Including Forest Carbon.

NCASI, 2005. Calculation Tools for Estimating Greenhouse

Gas Emissions from Pulp and paper Mills. Research

Triangle Park.NC.USA.

Noel de Nevers. 2000. Air pollution Control Engineering,

2nd Ed., McGraw-Hill International Edition.

Ohman, F., H. Theliander., 2007., Filtration Preperties of

Lignin Precipitated from Black Liquor, Tappi Journal,

Vol. 6 No. 7.

Paramsothy, 2004. Optimizing Hydrolysis/Acidogenesis

Anaerobic Reactor With TheApplication of Microbial

Reaction Kinetic. University of Peradeniya. Tropical

Agricultural Research Vol 16: 327-338.

Ray, B.K., Reddy, B.S., 2008. Understanding Industrial

Energy Use, Indira Gandhi Institute, Mumbai.

Halaman 116 dari 131

Stultz, S.C., and J.B. Kitto., 2000., “Steam / Its Generation

and Use”, The Babcock & Wilcox Company.

Springer, Allan. 1993., Pollution Control for Pulp and Paper

Industry, McGraw-Hill International Edition.

Smith. A., et al. 2001. Waste Management Options and

Climate Change. AEA Technology. Abingdon.

Tomas, R.A. 2009. “ Allocation of GHG Emissions in a

Paper Mill an Application Tool to Reduce Emissions”

Universitat de Girona, ISBN: 978-84-692-5159-1

Thomas. 2003.. Anaerobic Digester Methane to Energy.

Focus On energy. Mc mahon Associates.Inc.

Wisconsin. Hal 4-6.

Tomas, R.A., 2009. Allocation of GHG Emission in a Paper

Mill – An Appliction Tools to Reduce Emissions,

Universitat de Girona.

Upton, B.H., 2001. Technologies for Reducing

Carbondioxide Emission: A Resource Manual for

Pulp,Paper, and Products Manufacturers, NCASI

Special Report No. 01-05.

Udgata, T.,2005. “Global Warming and Paper Industries

Roles”, W&F Snippet, Vol.9 Issue 7.

US EPA 2008. Climate Leaders Greenhouse Gas Inventory

Protocol Offset Project Methology for landfill methane

collection and combustion. Climate Protection

Partnerships Division. Tersedia pada

http:/www.epa.gov/climateleaders/resources/optional-

module.html

Valzano. F; Jackson M., Campbell A.; 2001. Greenhouse

Gas Emissions from Composting facilities. ROU. The

Ubiversiy of New South Wales. Australia.

Halaman 117 dari 131

Wintoko, J., H. Theliander, T. Richards., 2007.,

“Experimental Investigation of Black Liquor Pyrolysis

using Single Droplet TGA”, Tappi Journal, Vol. 6 No.

5.

Worrell, E.; Martin, N. 200. “Opportunities to Improve

Energy efficiency in the U.S. pulp and Paper Industry”

Ernest Orlando Lawrence, Berkely National

Laboratory

Halaman 118 dari 131

APPENDIX 1

DISTRIBUTION OF INDONESIAN PULP AND PAPER INDUSTRIES 2009

No Company

Name Mill Site

National Production Capacity

Product Grades

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton / year 4.266.000 Ton / year 52.500

Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

1 Adiprima Suraprinta

Gresik Newsprint

--- --- 150.000 --- --- --- --- ---

2 Asia Paper Mills Tangerang Kraft Liner Medium

157.500 --- --- --- --- --- --- ---

3 Aspex Kumbong Cileungsi-Bogor

Newsprint 430.000 --- --- --- --- --- --- ---

4 Kertas Basuki Rachmat

Banyuwangi Printing

--- --- 13.700 --- --- --- --- ---

5 Kertas Bekasi Teguh

Bekasi Kraft Liner Medium

150.000 --- --- --- --- --- --- ---

6 Kertas Blabak Magelang Printing Medium

--- 54.800 --- --- --- --- --- ---

7 Bukir Muria Jaya Karawang Cigarette 5.500 --- --- --- --- --- --- ---

8 Cipta Paperia Serang Kraft Liner Medium

72.000 --- --- --- --- --- --- ---

Halaman 119 dari 131

LANJUTAN

No Company Name Mill Site

National Production Capacity

Product Grades

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton / year 4.266.000 Ton / year 52.500

Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

9 Ekamas Fortuna Malang Kraft Liner Medium

--- --- 156.000 --- --- --- --- ---

10 Esa Kertas Nusantara

Karawang Coated paper

156.000 --- --- --- --- --- --- ---

11 Fajar Surya Wisesa

Cikarang Barat

Kraft Liner Medium Duplex

700.000 --- --- --- --- --- --- ---

12 Graha Cemerlang Paper Utama

Karawang Tissue

40.000 --- --- --- --- --- --- ---

13 Gunung Jaya Agung

Tangerang Printing Tissue

36.000 --- --- --- --- --- --- ---

14 Indo Paper Primajaya

Banten Tissue

49.500 --- --- --- --- --- --- ---

15 Indah Kiat Pulp & Paper

Tangerang Kraft Liner Medium Printing

106.000 --- --- --- --- --- --- ---

16 Java Paperindo Utama Industries

Mojokerto Printing, Carbon, MG Paper

--- --- 82.500 --- --- --- --- ---

17 Jaya Kertas Kertosono Kraft Liner Medium Tissue

--- --- 150.000 --- --- --- --- ---

Halaman 120 dari 131

LANJUTAN

No Company Name Mill Site

National Production Capacity

Product Grades

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton / year 4.266.000 Ton / year 52.500

Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

18 Kertas Nusantara Berau, Kalimatan Timur

Pulp --- --- --- --- --- --- --- 525.000

19 Kertas Leces Probolinggo

Kraft Liner Medium Printing Newsprint

--- --- 195.000 --- --- --- --- ---

20 Lispap Raya Sentosa

Banten Tissue

7.200 --- --- --- --- --- --- ---

21 Lontar Papyrus Jambi Pulp Tissue Printing

--- --- --- --- --- 701.000 345.000

--- ---

21 Kertas Noree Indonesia

Bekasi Kraft Liner Medium Board

145.000 --- --- --- --- --- --- ---

22 Niki Tunggal Lumajang Joss Paper

--- --- 3.600 --- --- --- --- ---

23 Kertas Padalarang

Padalarang Printing Security

7.900 --- --- --- --- --- --- ---

24 Pakerin Mojokerto Kraft Liner Medium

--- --- 700.000 --- --- --- --- ---

Halaman 121 dari 131

LANJUTAN

No Company Name Mill Site

National Production Capacity

Product Grades

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton / year 4.266.000 Ton / year 52.500

Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

25 Panca Usahatama Paramita

Tangerang Tissue MG Paper

7.000 --- --- --- --- --- --- ---

26 Papertech Indonesia

Subang Board

60.000 --- --- --- --- --- --- ---

27 Papyrus Sakti Bandung Duplex 150.500 --- --- --- --- --- --- ---

28 Parisindo Pratama Bogor Printing Specialty

24.000 --- --- --- --- --- --- ---

29 PDM Indonesia Medan Cigarette --- --- 9000 --- --- --- ---

30 Pelita Cengkareng Tangerang Kraft Liner Medium Duplex

157.800 --- --- --- --- --- --- ---

31 Pindo Deli Pulp&Paper Mills

Karawang Printing

1.465.000 --- --- --- --- --- --- ---

32 Pura Barutama Kudus Kraft Liner Medium Security

--- 93.000 --- --- --- --- --- ---

33 Pura Nusapersada

Kudus

Sack Paper Medium Board

--- 62.000 --- --- --- --- --- ---

Halaman 122 dari 131

LANJUTAN

No Company Name Mill Site

National Production Capacity

Product Grades

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton / year 4.266.000 Ton / year 52.500

Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

34 Riau Andalan Kertas

Pelawan-Pekanbaru

Printing --- --- --- --- 350.000 --- --- ---

35 Riau Andalan Pulp & Kertas

Pelawan-Pekanbaru

Pulp --- --- --- --- 2.000.000 --- --- ---

36 Sarana Kemas Utama

Pulogadung Kraft Liner Medium

6000 --- --- --- --- --- --- ---

37 Setia Kawan Tulungagung

Printing, Newsprint

--- 33.000 --- --- --- --- --- ---

38 Sinar Hoperindo Cileungsi MG Paper Kraft

8000 --- --- --- --- --- --- ---

39 Sopanusa Tissue & Packaging

Mojokerto MG Paper Tissue

--- --- 48.000 --- --- --- --- ---

40 Suparma Surabaya Kraft, Board, Tissue

--- --- 165.000 --- --- --- --- ---

41 Surabaya Agung Industri Pulp & Kertas

Gresik Printing Boards --- --- 486.800 --- --- --- --- ---

42 Surabaya Mekabox

Gresik Kraft Liner Medium

--- --- 85.200 --- --- --- --- ---

43 Surya Pamenang Kediri Board Art Paper

--- --- 150.000 --- --- --- --- ---

44 Surya Zig Zag Kediri Cigarette --- --- 24.000 --- --- --- --- ---

Halaman 123 dari 131

LANJUTAN

No Company Name Mill Site

National Production Capacity

Production Grade

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton /year 4.266.000 Ton / year 52.500

Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

45 Tanjung Enim Lestari Pulp & Kertas

Muara Enim Pulp

--- --- --- --- --- --- 450.000 ---

46 Toba Pulp Lestari Toba Samosir

Dissolving Pulp

--- --- --- 420.000 --- --- --- ---

47 Kertas Tjiwi Kimia Mojokerto Kerkas Cetak

--- --- 1.134.000 --- --- --- --- ---

48 Unipa Daya Tangerang Kraft Lainer Medium

15.000 --- --- --- --- --- --- ---

Source : APKI Directory 2009

Halaman 124 dari 131

APPENDIX 2

PAPER CONSUMPTION IN VARIOUS COUNTRIES

Country Consumption per capita

(kg) Consumption1 Country-Based

(1000 t)

1995 2007 1995 2007

Austria 192 268 1550 2196

Belgium 237 3752 26632 4089

Cyprus NA 132 NA 105

Czechoslovakia NA 159 NA 1622

Denmark 214 229 1134 1256

Finland 175 369 896 1933

French 164 144 9631 8754

Germany 194 254 15821 20873

Greece 82 108 857 1157

Hungary NA 97 NA 967

Ireland 102 115 361 476

Italia 140 205 8076 11894

Latvia NA 87 NA 195

Lithuania NA 50 NA 180

Halaman 125 dari 131

APPENDIX 2 (continuation)

Country

Consumption per capita (kg)

Consumption1 Country-Based

1995 2007 (1000 t)

Luxemburg 168 3752 See Belgium See Belgium

Nederland 201 210 3120 3502

Norway 176 188 756 874

Malta NA 84 NA 34

Poland NA 109 NA 4209

Portugal 82 120 802 1277

Slovakia NA 91 NA 496

Slovenia NA 210 NA 421

Spain 129 190 5147 7708

Sweden 210 256 1857 2314

UK 194 200 11288 12157

Non Europe Countries

USA 332 288 87409 87496

China 22 55 26499 72900

Indonesia 14 25 NA 5985

Japan 239 246 30018 31255

Halaman 126 dari 131

APPENDIX 2 (continuation)

Country Consumption per capita (kg)

Consumption1 Country-Based

1995 2007 (1000 t)

Brazil 35 42 5433 8091

Egypt 9 NA NA NA

Total 49 59 276231 391799 Notes: When „NA‟ reveals for EU-27 missing countries, not available information or information is not given due to competition rule Source: [255, VDP 2009], [256, VDP 1997] 1 Consumption = production + Import – Export

2 For Belgium and Luxemburg just that value available

Halaman 127 dari 131

APPENDIX 3 SPECIFIC ENERGY CONSUMPTION FOR PULP AND PAPER INDUSTRY

Paper Grades Energy Consumption Range Source of data

(Number of Industry)

Unit From Up to

Kraft pulp Non-Integrated Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

700 3800

800 5100

(1) (5 industry)

Uncoated wood-containing paper – integrated

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

1200 1000

1400 1600

(2)(1 Industry) (4) (2 Industry)

Coated wood-containing paper – integrated

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

1200 1300

2100 1800

(2) (2 Industry) (3) (8 Industry) (4) (3 Industry)

Uncoated wood-free paper – integrated

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

600 1200

800 2100

(2)(1 Industry) (3) (1 Industry)

Halaman 128 dari 131

Coated wood-free paper - integrated

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

600 1200

1000 2100

(3)(5 Industry) (4) (2 Industry)

APPENDIX 3

Paper Grades Energy Consumption Range Source of data (Number of Industry)

Unit Unit Unit

Recycled Paper Packaging Without Deinking

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

300 1100

700 1800

(2)(1 Industry) (3)(11 Industry) (4) (7 Industry)

Recycled Printing Paper Without Deinking

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

900 1000

1400 1600

(2)(1 Industry) (3)(7 Industry) (4) (4 Industry)

Recycled Board With Deinking

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

400 1000

700 2700

(2)(1 Industry) (3)(4 Industry) (4) (5

Halaman 129 dari 131

Industry)

Tissue Non-Integrated (Without through-air-drying)

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

900 1900

1200 2300

(2)(2 Industry) (3) (4 Industry)

Recycled Tissue (Without through-air-drying)

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

800 1900

2000 2800

(2)(1 Industry) (4) (3 Industry)

Wood-free specialty paper

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

600 1600

3000 4500

(2)(3 Industry) (3) (3 Industry)

Source : all data taken from [249, Blum et al. 2007]: (1) Swedish EPA, statistical data of Swedish Kraft pulp mills, 2005 (2) PTS, Examination studies: Energy optimization in European mills (not published), Munich 2004 to 2007 (3) PTS, Internal data collection of German pulp and paper mills (not published), Munich 2004 to 2006 (4) Institution for Paper Science and Technology GmBh, Questionnaire based survey (not published)

Darmstadt, 2007

Halaman 130 dari 131

APPENDIX 4 ENERGY CONSUMPTION FOR UTILITY IN THE MILL GENERALLY

Process/Activities Energy

Consumption (kWh/t)

Description

Biological Effluent Treatment

Mechanical + aerobic

Mechanical + aerobic/anaerobic (biogas

not considered)

Mechanical + aerobic/anaerobic (biogas

considered)

4 – 8 5 – 10

Surplus 20 – 15

Using pump, agitator, and aeration. Biogas product and utilization not considered. Energy balance by using biogas (waste water treatment of recycled fiber industry produce around 25 kWh/t)

Raw Water Treatment 2 – 5 Using raw water pump and preparation

Pressurized Air 20 – 30 Using compressor and air-dryer

Work Transportation

1 – 2 Using Forklift and Industrial Truck

Finishing (Without packaging)

10 – 40 Using rewinder, broke pulping, including packaging line

Administration NA (1) Not Considered (for office, canteen, etc.)

(1) NA : Not Available Source : PTS, Examination studies: Energy optimization in European mills (not published), Munich 2004 to 2007 unpublished from [249, Blum et al. 2007]

Halaman 131 dari 131

GHG EMISSION FROM VARIOUS COUNTRIES

No. Country MtCO2

equivalent % from World

GHG

1. USA 6928 20,6

2. China 4938 14,7

3. EU-25 4725 14

4. Russia 1915 5,7

5. India 1884 5,6

6. Japan 1317 3.9

7. Germany 1009 3

8. Brazil 851 2,5

9. Canada 680 2

10. UK 654 1,9

11. Italy 531 1,6

12. South Korea 521 1,5

13. French 513 1,5

14. Mexico 512 1,5

15. Indonesia 503 1,5

16. Australia 491 1,5

17. Ukraine 482 1,4

18. Iran 480 1,4

19. South Africa 417 1,2

20. Spain 381 1,1

21. Poland 381 1,1

22. Turk 355 1.1

23. Arab Saudi 341 1

24. Argentina 289 0,9

25. Pakistan 285 0,8

Top 25 27915 83

Rest of World 5751 17

Developed Countries 17355 52

Developing Countries 16310 48

Notes: Data year 2000. Total emission not included fuel and the changing of land and forest usage

i

MINISTRY OF INDUSTRY CENTER FOR PULP AND PAPER RESEARCH AND

DEVELOPMENT Jl. Raya dayeuhkolot No 132, Kotak Pos 1005. Bandung 40258

Telp (022) 5202980 & 5202871; Fax (022) 5202871

TECHNOLOGY MAPPING GUIDELINE FOR PULP AND PAPER INDUSTRY

IN

IMPLEMENTATION OF ENERGY CONSERVATION AND CO2 EMISSION REDUCTION IN INDUSTRIAL

SECTOR (PHASE 1)

CENTER FOR ASSESSMENT ON GREEN INDUSTRY

AND ENVIRONMENT AGENCY FOR ASSESSMENT ON POLICY, CLIMATE

AND QUALITY OF INDUSTRY

2011

ii

TECHNOLOGY MAPPING GUIDELINE FOR PULP AND PAPER INDUSTRY IN

IMPLEMENTATION OF ENERGY CONSERVATION AND CO2

EMISSION REDUCTION IN INDUSTRIAL SECTOR (PHASE 1)

FOUNDER Industry Minister

M.S Hidayat

ADVISOR Arryanto Sagala

STEERING COMMITTTEE

Tri Reni Budiharti Shinta D. Sirait

AUTHORS

Ngakan Timur Antara Susi Sugesty Henggar Hardiani Sri Purwati

Yusup Setiawan Heronimus Judi Tjahyono Rini S Soetopo Yuniarti Puspita Kencana

Teddy Kardiansyah

EDITORS Sangapan

Denny Noviansyah Yuni Herlina Harahap

Juwarso Gading Wiwiek Sari Wijiastuti Patti Rahmi Rahayu

PUBLISHED BY

Center for Pulp and Paper Research and Development Center for Green Industry and Environment Assessment

Agency for Industrial Policy, Climate and Quality Assessment

PRINTED BY MINISTRY OF INDUSTRY

iii

TECHNOLOGY MAPPING GUIDELINE FOR PULP AND PAPER INDUSTRY IN IMPLEMENTATION OF ENERGY CONSERVATION AND CO2 EMISSION REDUCTION IN INDUSTRIAL SECTOR (PHASE 1) 1st Edition. Jakarta : Ministry of Industry (MOI), January 2011 xiii + 133 pages. Version: Presented in Bahasa Indonesia and English Publisher Address: MINISTRY OF INDUSTRY Jl. Gatot Subroto Kav. 52-53 Jakarta Selatan 12950 ISBN:.......................

iv

FOREWORD

Praise the Lord giving us His mercy and grace so this

Technology Mapping Guideline For Pulp and Paper Industry

within the framework of Implementation of Energy Conservation

and CO2 Emission Reduction in Industrial Sector (Phase 1) can

be finalized in time.

This Guideline is structured to enhance knowledge in

implementation of energy conservation and reduction of CO2

emission and discussed with among stakeholders comprising of

representatives from governments, experts and practitioners.

It is expected that this Guideline is useful for the related

parties to implement energy conservation and reduction of CO2

emission. Finally, we would like to thank all those who have

participated in the preparation of this guideline.

Jakarta, January 2011 Head of

Agency for Assessment on Policy, Climate and Quality of Industry

Arryanto Sagala

v

EXECUTIVE SUMMARY

The development of global warming due to

increasing concentrations of Greenhouse Gases (GHG)

emissions have an impact on climate change that will

ultimately change the world climate patterns. This

conditions could endanger the lives and ecosystems has

led convening of the United National Framework

Convention on Climate Change (UNFCCC), to launch

the Kyoto protocol in 1997.

Indonesia as a developing country binding to

Kyoto protocol ratification, and issued the Regulation no.

17/2004 as a commitment to reduce CO2 emissions by

26% with its own funding and 41% through the

assistance of international donors. Based on this policy,

the Ministry of Industry in cooperation with Indonesian

Climate Change Trust Fund (ICCTF) prepare the

Guidelines of Technology Mapping for Pulp and Paper

Industry.

Among the sources of GHG emissions in

Indonesia, industrial sector is ranked 4th, including pulp

and paper industries, cement, steel, textile,

petrochemical, food-beverage and ceramics and glass.

The development of technology and production capacity

in pulp and paper industries, provide the opportunities for

energy savings and reduce GHG emissions all at once

significantly.

The book "Guide to Technology Mapping for Pulp

and Paper Industries" consist the following:

- Overview of pulp and paper making process and

environmental management

- Pulping technology which is energy efficient and low

carbon emissions.

vi

- Paper making technology which is energy efficient and

low carbon emissions.

- Environmental technology management in relation to

carbon emissions

In the view of pulping technology, characteristics

and product quality of chemical process is better than a

mechanical and semi-chemical, so it can be used for

high-quality paper materials. The pulp industry supplied

its own energy needs from biomass waste such as black

liquor in recovery boilers or the bark and timber waste

boiler Paper manufacturing using a very large energy

obtained from the power plant which normally uses fossil

fuels. Consumption of water is large enough for the

formation of sheets, partly recycled and wasting.

Environmental management in the pulp and

paper industry is managing wastewater to meet

environmental quality standards, and simultaneously

utilize solid waste as alternative energy and control

greenhouse gas emissions, not to pollute the air, so it

can reduce GHG emissions into atmosphere.

Pulping technology energy saving can not be

separated with the concept of environmentally friendly

technologies. With the adoption of environmentally

friendly technology in the manufacture of pulp, it can be

obtained several benefits including saving of : raw

materials, water, and energy, thereby reducing the

pollution load and simultaneously costs saving. Energy

savings in the pulp industry can be done with

conservation in cooking and pulp bleaching system.

Saving in the pulp cooking system can be done through

modification of digester delignification method (extended

delignification), and pulping aid applications by using

chemicals or phosphanate antraquinone. While on the

vii

pulp bleaching done by adding a heat transfer system

installation on ClO2 feed system.

Some energy conservation activities in the

chemical recovery unit can be done by increasing the

maximum cost of heat energy generated from the

combustion process. Combustion efficiency can be

improved by adding the total black liquor solids entering

the boiler furnace, the addition of quaternary air flow in

the recovery boiler, the use super concentrator on the

evaporator, and improved filtration system CaCO3 and

refractory bricks in lime kilns.

The use of biomass fuels in the pulp mill will save

the use of coal. Biomass fuel is being developed and

fairly easy to get around the mill, such as shell oil,

coconut oil, palm fiber and others. To improve the

efficiency of combustion, used the type of Fluidized Bed

Boiler (FBC) and circulating Fluidized Bed Combustion

Boilers (CFBC). Conservation of energy in the power

boiler can be done with some of the activities of which

avoids the leakage and reducing excess air.

Energy savings in paper making process can be

done at each stage of the process. Unit stock

preparation to consume much energy and the use of

additives such as CMC in refining can save energy. A

preliminary study showed that the use of certain

enzymes can show energy savings up to 40%. Energy

savings on Fourdrinier paper machine can be done by

optimization of vacuum system. With the application of

Gap Former technology to replace Fourdrinier machine,

increase production capacity of about 30% and save

energy around 40 kWh / ton of paper. Energy

conservation in paper drying section can be done by

decreasing the use of air in the dryer if you apply a

viii

closed hood system and optimize the heat recovery

system.

In line with the development of increasing

efficiency of production, water and energy savings as

described above, it will reduce the amount of waste

produced. But the consequences will change the

characteristics of the waste water, becomes denser with

increasing levels of dissolved organic. Liquid waste will

be more effectively treated with anaerobic biological

processes. By way of anaerobic biological processes it

will conserve energy, utilize biogas as alternative energy,

and reducing GHG emissions.

Solid waste generated from the pulp and paper

industry is dominated by organic waste that is generally

derived from the raw material fiber. There are several

ways of solid waste management, in general is based on

the characteristics and potentials, which include the

managing of landfills, incineration, composting and

anaerobic digestion. Each of the solid waste

management activities have the potential to generate

energy when used to reduce GHG emissions.

Management of gas emissions from pulp and

paper industry is to control particulates and pollutant

gases. Largest emission sources may come from a

digester, CRP and power plant. Selection of gas

management technology is based on the number and

types of pollutants and the presence or absence of

potential to be exploited. On that ground can be selected

several appliances that particulate control technology

namely cyclones, fabric filters, electrostatic precipitator

(ESP). While the technology to control gas, among

others, use the scrubber, absorber, the gas controlling

ix

device SOx and NOx and also controlling over the non-

condensable gas.

Last but hopefully, this manual of technology

mapping in the pulp and paper industry can be a

guidance and useful for all parties concerned.

x

TABLE OF CONTENT

FOREWORD …………………………………………. iv EXECUTIVE SUMMARY …………………………… v TABLE OF CONTENT ……………………………… ix LIST OF APENDICES ………………………………. xii LIST OF FIGURES ............................................... xii LIST OF TABLES ……………………………………xiv CHAPTER I INTRODUCTION …………………………. 1 1.1. Environmental Issues Related to Climate Change.. 1 1.2. Contribution of Pulp and Paper Industry ………….. 4 1.3. Condition of Pulp and Paper Industry …………… 7 CHAPTER II OVERVIEW OF THE PULP AND PAPER INDUSTRY ………………………………………………. 13 2.1. Pulp Technology …………………………………… 13 2.2. Papermaking Technology ………………………… 24 2.3. Environmental Management Technology ………. 27 2.3.1. Liquid Waste Management ……………………. 27 Liquid Waste Management Error! Bookmark not defined. 2.3.2. Solid Waste Management …………………….. 29 Solid Waste Management Error! Bookmark not defined. 2.3.3. Gas Waste Management ……………………… 30 Management of Gas Waste Error! Bookmark not defined. CHAPTER III PULPING TECHNOLOGY FOR ENERGY SAVING AND LOW CARBON ………………………… 32 3.1. Conservation of Energy in Wood raw Material Handling, Chipping, Wood Chip Screening …….. 33 3.2. Modification Of Continues Delignification Technology (Extended Delignification) On Cooking System …………………………..………………… 36 3.2.1 RDH (Rapid Displacement Heating) and Superbatch

……………………………………………………. 39 RDH (Rapid Displacement Heating) and Superbatch Error! Bookmark not defined. 3.2.2 ITC (Isothermal Cooking) ……………………... 41 3.2.3 Black liquor impregnation ……………………… 43

xi

3.3 Application Washing Technologies Using Both On The Displacement Method And Bleaching Brownstock …………………………………… 46

3.4 Optimization Of The Performance Of Chemical Recovery (Recovery Boilers, Evaporators, Recovery Boilers, Lime Kilns) ………………… 47

3.5 Optimization of Biomass and Coal Fuel Power Boilers Performance …………………………. 51

CHAPTER IV PAPERMAKING TECHNOLOGY FOR SAVING ENERGY AND LOW CARBON ………..….. 55 4.1 Papermaking Technology ………………….. 55 4.1.1 Stock Prep: Refining ………………............... 55 4.1.2 Paper Machine: The Forming and Pressing … 55 4.1.3 Paper Machinery: Drying Section ……………. 57 4.2 Saving Energy and Carbon Emissions in the Paper

Industry ……………………………………… 60 4.3 Short Overview of Investment For Some New

Process ……………………………………… 63

CHAPTER V ENVIRONMENTAL MANAGEMENT IN PULP AND PAPRE INDUSTRY …………………………….. 65 5.1 Liquid Waste Management ………………… 65 5.1.1 Processing Technology …………………….. 66 5.1.2 Anaerobic Technology Development and Application

…………………………………………………… 68 5.2. Solid Waste Management …..……………… 71 5.2.1 Landfill ………………………………………… 74 5.2.2 Incineration …………………………………… 77 5.2.3 Composting …………………………………… 81 5.2.4 Anaerobic Digestion Process ……………….. 84 5.3. Gas Emissions Management ………………… 91 5.3.1 Sources and Characteristics ………….……… 91 5.3.2 Technology of Management Particulate Emissions

and Gas ………………………………………… 93 5.3.2.1. Separation of Particulate ……………………. 94 5.3.2.2. Separation of Gas Pollutants ……….………. 99

xii

5.3.2.3. Emission of Non Condensable Gas ………. 109 CHAPTER VI CLOSING REMARKS …………….. 111 REFFERENCES ………………….…………………… 114

LIST OF APPENDICES

APPENDIX 1 …………………………………………… 119 APPENDIX 2 …………………………………………… 125 APPENDIX 3 …………………………………………… 128 APPENDIX 4 …………………………………………… 132

LIST OF FIGURES

Figure 1.1 Forecast of GHG Emissions in Indonesia 6 Figure 2.1 Process Diagram of Kraft Pulp Mill ……. 16 Figure 2.2 Distribution of Energy in the Pulping

Process …………………………………… 22

Figure 2.3 Papermaking Process …………………. 25 Figure 2.4 Proportion of Water Separation and

Energy Consumption ……………………. 25

Figure 2.5 Distribution of Energy Consumption in Paper Mill …………………………………

26

Figure 2.6 Share of Energy Consumption in Paper Industry ……………………………………

26

Figure 3.1 Mechanism of chip damage …………… 36 Figure 3.2 Dimensions of optimal chip stack …… 36 Figure 3.3 Cycle Of Displacement Batch Cooking

Process …………………………………. 38

Figure 3.4 Summary Of The Various Cycles Of Displacement Batch Cooking Process …

39

Figure 3.5 System RDH equipment / Superbatch… 40 Figure 3.6 ITC Digester Continuous Cooking

System …………………………………. 42

xiii

Figure 3.7 Black Liquor Impregnation ……………… 43 Figure 3.8 Wash The Master And Twin Roll Press.. 46 Figure 3.9 Addition Of 1 Unit Superconcentrator … 47 Figure 3.10 Addition Of Quaternary Air Flow ………. 48 Figure 3.11 FBC and CFBC …………………………. 52 Figure 4.1 Current Technology Pressing (Shoe

Press) …………………………………….. 56

Figure 4.2 Comparison of Performance Pressing 56 Figure 4.3 Drying System Condebelt ……………… 58 Figure 4.4 Air Impingement Drying ………………… 59 Figure 5.1 Phase on Anaerobic Process …………. 75 Figure 5.2 Landfill Methane Gas Collection System

and Utilization of Energy ……………….. 76

Figure 5.3 Rotary Kiln Incinerator ………………….. 78 Figure 5.4 Fludized Bed Incinerator ……………….. 79 Figure 5.5 Composting Process and Gas Emission 81 Figure 5.6 Stage of Anaerobic Digestion Process.. 85 Figure 5.7 Anaerobic Digestion Wet One Step

System ……………………………………. 87

Figure 5.8 Anaerobic Digestion One Stage dry System …………………………………….

88

Figure 5.9 Flowchart of Two Phase Anaerobic Digestion ………………………………….

90

Figure 5.10 (A) Multiple Cyclone and Cyclone, (B) Multiple Cyclone installed in Boilers ……

95

Figure 5.11 Fabric Filter ……………………………….. 96 Figure 5.12 Electrostatic Precipitator ………………… 97 Figure 5.13 (A) Venturi Scrubber (B) Cyclone

Scrubber (C) Spray Scrubber………….… 98

Figure 5.14 Packed Tower Scrubber …………………. 100 Figure 5.15 Several types of absorber ………………. 101

xiv

LIST OF TABLES

Table 1.1 Indonesian National Greenhouse Gas

Emissions …………………………………… 5

Table 1.2 CO2 Emission Reduction Targets in all Sectors ………………………………………

7

Table 1.3 Consumption of Steam and Electricity Pulp and Paper Industry in Indonesia ………….

8

Table 1.4 Consumption of Steam and Electricity to Various Types of Paper …………………..

9

Table 1.5 Specific Energy Consumption of Heavy Industry ……………………………………..

10

Table 1.6 Energy Saving Opportunities ……………. 11 Table 1.7 Carbon Emissions from Heavy

Industries………………………………. 11

Table 1.8 Details of Carbon Emissions from Paper Industry ………………………………………

12

Table 2.1 General Classification of Pulping Process Table 2.2 Summary of General Pulping Results ….. 15 Table 2.3 Energy Consumption in Pulp Mill ……….. 23 Table 3.1 Conservation Of Energy In Wood Raw

Material Handling, Chipping, Wood Chip Screening …………………………………..

34

Table 3.2 Conservation Of Energy in the System Of Cooking and Bleaching …………………..

44

Table 3.3 Conservation Of Energy in Pulp Washing System ………………………………………

47

Table 3.4 Energy Conservation in Chemical Recovery System (Evaporator, Recovery Boiler, Lime Kiln) ……………………………

49

xv

Table 3.5 Conservation Of Energy In The System Of Power Boilers (Biomass Fuel Or Coal) …..

53

Table 4.1 Comparison of Performance of New Drying Technology …………………………………

59

Table 4.2 Energy Conservation Opportunities in Paper Industry ………………………………

61

Table 4.3 Best 2009 World Energy Intensity ……….. 62

Table 4.4 Source of Carbon Emissions at Paper Mill………………………………………

63

Table 4.5 Overview of Investment For Energy Savings ……………………………………..

64

Table 5.1 Sources and Types of Solid Wastes Pulp and Paper Industry …………………………

72

Table 5.2 Advantages and Weaknesses of Solid Waste Management Technology………….

73

Table 5.3 Several Factors Affecting the Composting Process ………………………………………

82

Table 5.4 Sources and Characteristics of Gas and Particulate Emissions …………………….

92

Table 5.5 Classification of Particulate Separator Technology ………………………………..

94

Table 5.6 Wet FGD and Dry Type ………………….. 103 Table 5.7 Nox Control Methods …………………….. 107 Table 5.8 The Range Of Explosive Concentrations

Of Sulfur Gases ……………………………. 109

Page 1 of 132

CHAPTER I

INTRODUCTION

1.1 Environmental Issues Related to Climate

Change

Increasing the concentration of Greenhouse Gases

(GHG) emission such as CO2, CH4, N2O, SF6, HFCs and

PFCs are the result of human activities that cause

increased heat radiation (long wave) that are trapped in the

atmosphere. This causes the phenomenon of global

warming resulting in climate change. Some climate change

is happening, among others, the earth's surface

temperature increases, the increased evaporation in the

air, the changing patterns of rainfall and air pressure that

will ultimately change the world climate patterns.

Carbon dioxide is one of the gases that cause

global warming, because it has heat absorbing properties

of sunlight. Each year, the earth releases 8 billion tons of

CO2 that comes from humans and animals, fossils and

natural gas (6.5 billion tons) and from 1.5 billion tons of

firewood. Humans have destroyed the balance, through

burning oil, coal, natural gas and excessive deforestation,

thus increasing the amount of CO2 throughout the earth,

surface, both in the atmosphere and the sea.

The development of global warming due to CO2

emission has risen to about 30 % since the 1970s. During

the 142 years between 1860 to 2002 world temperatures

rose by 1oC and in 35 years between 1935 to 1970 world

temperatures rose by 0.5 o C. This figure will rise again to

at least 2-4 o C in the year 2100 (IPCC, 2007). The biggest

contribution to global warming is CO2 by 61%, followed by

Page 2 of 132

15% CH4, CFCs by 12% and 4% N2O, and other sources

up to 8% (Callan, 2000).

Convention on Climate Change or UNFCCC (United

Nations Framework Convention on Climate Change) is an

agreement that aims to stabilize greenhouse gas

concentrations in the atmosphere, the conditions do not

endanger the lives and ecosystems to ensure sustainable

development. Kyoto Protocol was born in 1997 at the First

Commitment Period (2008-2012) states that developed

countries must make efforts to reduce the rate of increase

of GHG emission in the country, but this does not apply to

developing countries. Legally, based on the Kyoto Protocol

for the year 2008-2012, developed countries must reduce

its GHG emission by an average of 5.2% of world total in

1990 as well as assist the developing countries in terms of

technology transfer. It is known at this convention, the

principle of "common but differentiated responsibilities",

where every country has the same responsibilities but with

a different role. Based on these principles, it was agreed

also that the developed countries will lead efforts to tackle

climate change.

Although Indonesia does not have an obligation,

Indonesia ratifies the UNFCCC through regulation No.

6/1994, that is Indonesia commits to participate in the

program of mitigation and adaptation to climate change that

has started since 1990. The commitment is further

strengthened with the ratification of the Kyoto Protocol

through Act No. 17 of 2004 on Ratification of the Kyoto

Protocol on UN Framework Convention on Climate

Change. This is forced by statements of Indonesian

President in Copenhagen in 2009. Then with reference to

the Kyoto Protocol of 1997 and the Bali Road Map, the

Indonesian National Action Plan (RAN), which establishes

Page 3 of 132

a commitment to reduce CO2 emission by 26% with own

funding (BaU, Business as Usual) and by 41% with the

help of international donors. The commitment was

conveyed by the President at the G20 meeting in Pittsburg,

USA (November 2009) and COP-15 (December 2009). The

RAN is stated for the industrial sector to reduce GHG

emission is 0,001 Gt CO2 equivalent if the funds

themselves or 0.005 Gt CO2 equivalent with the help of

foreign donors, in 2020.

The industrial sector is the largest contributor to

greenhouse gases after the forestry, and transportation. In

the industrial sector there are 3 sources of GHG emission

i.e the activities to meet the energy needs of approximately

40%, and the rest were production process and waste

management. Related with energy use, the Indonesian

government has issued Government Regulation no.

70/2009 concerning the obligation of conservation of

energy for industry which use energy above 6,000 TOE

(ton oil equivalent) per year. These are the industries that

consume relatively high energy. Some industries are

classified using energy above 6,000 TOE such as cement

industry, steel industry, pulp and paper industry, textile

industry, industry-ceramic, fertilizer industries of

petrochemical industry, food industry-specific drinks. These

industries absorb 80% of the total energy.

Regarding to the implementation of Regulation No.

70/2009, the Ministry of Industry in cooperation with ICCTF

Program for the years of 2010-2011. Two of the programs

are preparing the Technology Mapping Guidelines for Pulp

and Paper Industry and Carbon Calculation Guidelines for

Pulp and Paper Industry. These guidelines are expected to

assist the industry in energy conservation activities and the

reduction of CO2 emission, and could be used by

Page 4 of 132

governments and stakeholders as a benchmark for energy

conservation in pulp and paper industry. In these guidelines

it is explained in detail about the overview of Pulp and

Paper Industry includes energy-efficient, low carbon, and

environmental management. These guidelines have been

prepared to support the high competitiveness and

environmentally sound of pulp and paper industry.

1.2 Contribution of GHG Emission in Indonesia

In Indonesia, the sources of GHG emission are

classified into several activities, namely from forestry and

land use, energy sector, industrial sector, agriculture and

urban waste, and farm. The data in Table 1.1 shows that

the largest emitters of greenhouse gases generated from

forestry and land use was 46%, while the industrial sector

occupied on the 4th rank of 2.42% (Table 1.1).

Page 5 of 132

Table 1.1 Indonesian National Greenhouse Gas Emission

Sources CO2 (Gg) CH4 (Gg) N2O (Gg) CO2eq (Gg) %

Energy 305.983 1.221 6 333.540 23,56

Industries 31.938 104 0 34.197 2,42

Agriculture 2.178 2.419 72 75.419 5,33

Land Use Change and Forestry 649.173 3 0 649.254 45,85

Burning Peat land 172.000 - - 172.000 12,15

Waste 1.662 7.020 8,05 151.578 10,69

Total 1.415.988 100

Source: KLH - The Indonesian Second National Communication,2009

In line with the increasing activities mentioned above from year to year, then the GHG emission will also increase. Prediction of increasing GHG emission from 2000 to 2020 can be seen in Figure 1.1.

Page 6 of 132

Figure 1.1 Forecast of GHG Emission in Indonesia (Source: BAPENAS)

On the basis of the above predictions, the

government's National Energy make a policy to suppress

the increasing of GHG emission. To actualize RAN (The

National Action Plan) in achieving the reduction target of

CO2 emission by 26%, the government has issued

Presidential Regulation No. 5/2006 with the following items:

• Decrease the share of fossil oil to less than 20% (yr 2005:

54.78%)

• Increase the share of gas to more than 30% (yr 2005:

22:24%)

• Increase the share of coal to more than 33% (yr 2005;

16.77%)

• Increase the share of renewable energy to more than

17% (yr 2005: 6.20%)

• Energy Elasticity less than 1 (existing elasticity is 1.84)

• Decrease Average Energy Intensity to less than 1% per

year

When comparing the predictive value of GHG

emission in 2020 from their respective activities, to

implement national energy policy and without implementing

Page 7 of 132

the policy, it will show the difference in CO2 emission value

of self efforts or by help of country donors as seen in Table

1.2.

Table 1.2 CO2 Emission Reduction Targets in all Sectors

Activities

Sector

Sector

Emission of

CO2 2020

(Without

Reduction)

CO2 Emission in 2020

(with reduction target 26%)

26% +15%

(total 41%)

Peat lands 1.09 0.28 0.057

Waste 0.25 0.048 0.030

Forestry 0.49 0.392 0.310

Agriculture 0.06 0.008 0.003

Industry 0.06 0.001 0.004

Transportation - 0.008 0.008

Energy 1.00 0.030 0.010

Total 2.95 0.767 0.422

1.3 Condition of Pulp and Paper Industry

In accordance with the geographical position of

Indonesia, which has vast areas of forest as a source of

wood raw material, then Indonesia has a comparative

advantage in the development of wood processing

industries, particularly pulp and paper industry. According

to the Directory APKI in 2009, the company's pulp and

Page 8 of 132

paper industry in Indonesia are 81 mills, which consist of 3

integrated pulp and paper, 2 pulp industries, and 76 paper

industries. Overview of Pulp and Paper Industry distribution

in Indonesia based on the type of product and energy

consumption can be seen in Appendix 1.

Pulp and paper industry spread in the area of Java around

57.96% (6,607,200 tons / year), while in Sumatra of about

37.43% (4.266 million tons / year) and Kalimantan region is

only 4.61% (52 500 Tons / year). In Indonesia, paper

consumption per capita is very low at 14 kg / capita in 1995

increased to 25 kg / capita in 2007. Paper consumption is

very low compared to European countries like Belgium who

reached 375 kg / capita, Finland 369 kg / capita and

Germany 254 kg / capita (in 2007), while non-European

countries like the USA can reach 288 kg / capita, Japan

246 kg / capita, China 55 kg / capita (in 2007).

Consumption data in some other countries can be found in

Appendix 2. Energy consumption for paper production in

Indonesia, classified by type of paper products can be seen

in Table 1.3.

Table 1.3 Consumption of Steam and Electricity Pulp and Paper

Industry in Indonesia

No Paper Product

Type

Heat Consumption

ton/ton

Electricity Consumption

KWh/ton

1 Newspapers

4,4 939,11

2 Cigarettes

4,1 1750

3 Carton (Lainer

& medium) 2,44 420

4 Kraft Pulp 2,2 468

5 Printing-Writing 1,65 600

Source: Center for Pulp and Paper, 2010

Page 9 of 132

According to several industry surveys, the data

shows that the largest steam requirements contained in the

industry that manufactures specialty paper and Kraft pulp

and lowest consumption found in the printing-writing

industry. For comparison, the energy consumption in other

countries can be seen in Table 1.4 which describes the

consumption of electricity and steam for various types of

paper.

Table 1.4 Consumption of Steam and Electricity to Various Types

of Paper

No Paper Products Heat Consumption

kWh/ton

Electricity

Consumption

kWh/ton

1 Tissue 1900 - 2800 800 - 2000

2 Spesialty 1600 - 4500 600 - 3000

3 Board

(deinking) 1000 - 2700 400 - 700

4 Kraft Pulp 3800 - 5100 700 - 800

5 Printing-Writing 1000 - 1600 1200 - 1400

Source: IPPC, 2010

Pulp and paper industries consume considerable

energy, but with the development of technology, energy

consumption still can be savings. The paper industry is

capital-intensive industries. Investment required to build a

pulp mill with a capacity of 1 million tons per year is 1.2

billion USD (APKI, 2010). One of the causes of high

investment is due to pulp and paper industry consumes a

lot of energy. Table 1.5 shows the magnitude of energy

consumption of pulp and paper industry compared with

other heavy industries.

Page 10 of 132

Table 1.5 Specific Energy Consumption of Heavy Industry

Industry Specific Energy

Consumption ( GJ / Ton )

Steel 2,80 – 37,10

Aluminum 11,95 – 85,19

Textile 3,20 – 32,40

Cement 2,20 – 7,90

Pulp and Paper 10,70 – 34,30

Source: (Ray, 2008)

In Table 1.5, it is clear that the specific energy

consumption of pulp and paper industry is quite high,

equivalent to the steel industry and the range of low energy

consumption close to the aluminum industry which both of

them are heavy industries. With that such a high energy

consumption, and its main energy source of fossil fuels, it is

clearly that carbon emission cannot be avoided. But the

best efforts can be done to improve the efficiency and

energy saving (Miner, 2007).

Energy saving opportunities that can be compared

with other industries can be seen in Table 1.6. The amount

of carbon emission from pulp and paper industry as well as

prediction of reduction by the year 2030, relative to other

heavy industry can be seen in Table 1.7, and direct or

indirect emission carbon detail can be seen in Table 1.8.

Page 11 of 132

Table 1.6 Energy Saving Opportunities

No Industry Energy Saving Potential

1 Textile 20 – 35 %

2 Steel 11 – 32 %

3 Pulp adn Paper 10 – 20 %

4 Ceramics and Galsses 10 – 20 %

5 Food and Beverages 13 – 15 %

6 Petrochemicals 12 – 17 %

7 Cement 15 – 22 %

Source: kemenperin-2009

Table 1.7 Carbon Emission from Heavy Industries

Industry Specific Emission

(ton CO2/ton product)

Reduction Potential

(%)

Steel 1,6 – 3,8 20 – 50

Aluminum 8,3 -8,6 15 – 25

Cement 0,73 – 0,99 11 – 40

Oil Refinery 0,32 – 0,64 10 -20

Pulp and Paper 0,22 – 1,4 5 -40

Source: (Bernstein, 2007)

Page 12 of 132

Table 1.8 Details of Carbon Emission from Paper Industry

Emission Source Million metric tons of CO2 e

per year1

Million short tons of CO2 e

per year

Direct Emission

Direct Emission associated with fuel combustion (excluding biomass CO2)

57.7 63.6

Wastewater treatment plant CH4 releases

0.4 0.4

Forest products industry landfills

2

2.2 2.4

Use of carbonate make-up chemicals and flue gas desulfurization chemicals

0.391 0.43

1

Secondary pulp and paper manufacturing operations (i.e., converting primary products into final products)

2.5 2.8

Direct emission of CO2 from biomass fuel combustion (biogenic)

4

113 125

Process-related CO2

including CO2 emitted from lime kilns (biogenic)

4

Unavailable5 Unavailable

5

Indirect Emission

Electricity purchases by pulp and paper mills

25.4 28

Electricity purchases by secondary manufacturing operations (i.e., converting primary products into final products)

8.9 9.8

Steam purchases

Unavailable

5 Unavailable

5

Source: (US-EPA 2010)

Page 13 of 132

CHAPTER II

OVERVIEW OF THE PULP AND PAPER

INDUSTRY

2.1 Pulp Technology

Pulping process is classified into 3 types namely

mechanical, chemical, and semi-chemical. The product has

the different fibers characteristics. Selection of the process

depends on the available wood species and end use of

pulp produced. Chemical processes dominate nearly all the

world, because this pulp can be made into various types of

paper including fine paper. About 90% of various types of

chemical processes are dominated by the Kraft process.

Chemical pulping process, it can dissolve more lignin than

the other processes, which can lead to better quality and

more extensive usage.

The advantages of chemical pulp are better, more

organized, more flat and more compact with a lower

opacity than the mechanical pulp sheets. In addition to the

same degree of white (bleached brightness) is more stable

chemical pulp. Chemical pulp can be used as raw material

for paper with the level not white such as paper bags,

linerboard, and wrapping paper. Higher grade and

bleached type of chemical pulp can make a high quality

paper such as fine paper (writing, printing, photocopying).

In mechanical pulping lignin is not removed or

partially removed, so that the fiber has less intact, rigid, and

shorter. The paper made from mechanical pulp will bulky,

Page 14 of 132

have a good opacity, and easy to absorb ink for good

printing properties.

Table 2.1 General Classification of Pulping Process

Process

Characteristics

Mechanical pulping by mechanical energy

high yield (90-95%)

short fibers, not whole, not pure, weak, unstable

good print quality

Difficult to bleach

The

combination

of chemical

mechanical

pulping with a combination of chemical and

mechanical treatment

The yield is (intermediate) (55-90%)

The properties of the pulp is medium

(intermediate)

Chemical pulping with chemicals and heat

low yield (40-55%)

Fiber pulp intact, long and pure, strong, stable

The print quality is low and easily bleached

Source: Smook, 1989

Page 15 of 132

Table 2.2 Summary of General Pulping Results

Classification Process Yield (%)

Relative Strength

SW HW

Mechanical

Stone Groundwood RMP TMP

CTMP

90 - 95 90 - 95

90 85 - 90

5 5 - 6 6 - 7 7 - 8

3 3

3 - 4 4 - 5

Chemi-Mechanical

Chemi Groundwood Cold Soda

85 - 90 85 - 90

- -

5 - 6 5 - 6

Semichemical NSSC

High Yield Sulfit High Yield Kraft

65 - 80 55 - 75 50 - 70

- 7 7

6 6 6

Chemical Kraft Sulfit Soda

40 - 50 45 - 55 45 - 55

10 9 -

7 - 8 7

7 - 8

Source: Smook, 1989

Page 16 of 132

Figure 2.1 Process Diagram of Kraft Pulp Mill (IPPC, 2010)

Mechanical pulping processes are generally simple

and have a high yield (90-95%), and therefore can only be

used for certain papers such as newsprint. Semi-chemical

process is a combination of chemical mechanical process.

Yield and pulp properties of semi-chemical are an

intermediate between chemical and mechanical pulps. Pulp

is suitable for the middle layer of corrugating medium.

Flowchart of pulp manufacturing process can be

seen in Figure 2.1 (EPA, 2010). Pulping process is divided

into five main areas, namely: (1) wood preparation, (2)

pulping, (3) bleaching, (4) chemical recovery, (5) drying the

Page 17 of 132

pulp (non-integrated mill only). The description of each

process is as follows:

a. Wood Preparation

Wood is the main raw material used to produce pulp.

Wood is generally shaped log or chip and processed in the

timber handling area, referred to as wood-yard. In general,

wood-yard operation is separate from the type of pulping

process. When the timber enter the wood-yard in the form

of log, it is necessary to do a series of operations for logs

entering the pulping process, usually prepared in the form

of wood chips. Logs are transported to the slasher, to be

withheld in accordance with the desired size, followed by

the removal of bark, flakiness, chip screening, and

transportation to storage. Chips produced from logs or

purchased chip typically stored in a large storage pile.

b. Pulping

During the pulping process, wood chips are separated

into individual cellulose fibers to remove lignin (adhesive

material between cells that glue the cellulose fibers

together) of wood. There are five main types of pulping

processes: (1) chemical, (2) mechanical, (3) semi-

chemical, (4) recycling, and (5) other (eg, dissolving, non-

wood). The most common pulping processes are chemical

processes.

Manufacture of chemical pulp (ie, Kraft, soda, and

sulfite) involves "cooking" raw materials (wood chip) using

an aqueous chemical solution, high temperature and

pressure to isolate the fiber pulp. Kraft pulping process is

the most common pulping process used by pulp mills in

Indonesia to produce virgin fiber.

Page 18 of 132

Kraft pulping process using alkaline cooking

solution consisting of sodium hydroxide (NaOH) and

sodium sulfide (Na2S) to dissolve the lignin of wood, while

the soda process uses only NaOH. Cooking condensation

(white liquor) is mixed with wood chips in a reactor

(digester). After the flakes of wood to cook, the digester

contents removed by pressure into the tank. Wood is

softened, broken down into pulp fibers. Pulp and waste

cooking condensation (black liquor) and then separated in

a series of brown pulp washing. Dissolving pulp can be

made via the sulfite or Kraft process, in order to obtain

wood pulp with high purity which is used for conversion into

products such as rayon, viscose, acetate and cellophane.

c. Pulp Bleaching

This process removes color from the pulp (due to the

residual lignin) by adding chemicals to the pulp with varying

combinations, depending on end use product. The same

bleaching process can be used for each category of

pulping process.

The most common bleaching chemicals are

chlorine, chlorine dioxide, hydrogen peroxide, oxygen,

sodium hydroxide and sodium hypochlorite. Concerns the

formation of chlorinated compounds such as dioxins,

furans, and chloroform, has resulted in a shift from the use

of chlorinated compounds in the bleaching process.

Chemicals are added to bleach pulp in the reactor

bleaching gradually. Spent bleaching liquor remove at

every washing stage. Washing effluent is collected in a

particular tank and reused as washing water at another

stage or sent to the waste processing.

Page 19 of 132

d. Chemical Recovery

For reasons of economy and environment, chemical

pulp mill has a recovery process to reclaim the remaining

chemical ripening process. In Kraft pulp mills, spent

cooking liquor is known as weak black liquor, a solution

derived from the pulp brown stock washing, is poured into

the area of chemical recovery. Chemical recovery process

includes the process of concentrated black liquor,

combustion of organic compounds, reduction of inorganic

compounds and produce cooking liquor again. Chemical

recovery process consists of several stages which are

described as follows:

- Black Liquor Concentration

Dilute black liquor (12-15% solids) from the pulping

process containing lignin, oxidized organic compounds

and inorganic (sodium sulfate and sodium carbonate)

and white liquor (Na2S and NaOH) concentrated

through a series of multiple-effect evaporator (MEE) to

improve the solid content to about 50%. Concentrated

black liquor from the EEC system further oxidized in

the oxidizing system of black liquor or concentrated

further in the direct contact evaporator (DCE) or be

directed to the non-direct contact evaporator (NDCE),

commonly known as the concentrator. Oxidation of

black liquor prior to evaporation in the DCE will reduce

odor emission of total reduced sulfur compounds

(TRS), which excluded black liquor in DCE upon

contact with hot exhaust gases from the recovery

furnace. Solids content of black liquor from the final

evaporator / concentrator range between 65-68%.

- Recovery Furnace

Concentrated black liquor is sprayed into the

recovery furnace, where organic compounds were

Page 20 of 132

burned, and Na2SO4 reduced to Na2S. Black liquor is

burnt in a recovery furnace has a high energy content

(5800-6600 Btu / lb dry solids), which recovered as

steam for process needs, such as wood chip cooking,

heating and evaporation of black liquor, pre-heating

combustion air, and drying the pulp or paper products.

Steam from recovery is often combined with steam

from the boilers of fossil-fueled power plants or

burning wood. Addition of Na2SO4 as makeup, or "salt

cake," can also be added to the black liquor prior to

combustion. The molten inorganic salt, commonly

called the "smelt", collected in the char bed at the

bottom of the furnace. Smelt withdrawn and dissolved

in dilute washing water in the smelt dissolving tank

(SDT) that produce carbonate salt solution is called

green liquor, with the main content of Na2S and

Na2CO3. Green liquor also contains insoluble

impurities of unburned carbon and inorganic

impurities, which is called the dregs, released in a

series of clarification tanks.

- Caustization and Calcination

Green liquor moved to the caustization area,

where Na2CO3 converted to NaOH with the addition of

lime (CaO). Subsequently transferred to the tank

slaker, where CaO from the lime kiln reacts with water

to form calcium hydroxide (Ca (OH) 2). From these

slaker, green liquor causticizers in caustisizer react

with NaOH and calcium carbonate (CaCO3).

Caustization product is then forwarded to the clarifier

white liquor, which would eliminate the deposition of

CaCO3, referred to as lime mud. Lime mud washed to

remove residual sodium. Mud from washing and then

Page 21 of 132

dried and calcined in a lime kiln to produce lime, which

is used back in the tank slaker. Washing mud filtrate,

used in the SDT for dissolving smelt from recovery

furnaces. White liquor (NaOH and Na2S) from the

clarifier is used again for cooking in the digester.

- Pulp Drying

After the process of pulping and bleaching, the pulp

is processed into stock used for making paper. In non-

integrated mill, the pulp will be sold dried, packaged

and then shipped to paper mills. At integrated mills,

paper mills use pulp produced directly from pulp mill.

Page 22 of 132

HPS: High pressure steam (62-100 bar, 460-500 °C) MPS: medium pressure steam (12.5 bar, 205

oC)

LPS: low pressure steam (4.1 bar, 145 oC)

Figure 2.2 Distribution of Energy in the Pulping Process

Power

LPS

MPS

Additional Water

Secondary Heat (water)

Kondensat

Turbine and generator

HPS

Making pulp

Process

Power Boiler (biomass and fossil fuel)

Recovery boiler

Page 23 of 132

Pulp mills can produce the energy by themselves to

power plant operations through co-generation systems

(cogeneration system). The energy provided in the form of

heat energy (steam) or electricity energy to drive

machinery. Types of boilers are used depending on the

type of product produced, pulp mill recovery of the energy

supplied by boilers, and the bark boiler. In addition for

integrated pulp and paper mill, also coupled with the fossil

fuel boiler.

Table 2.3 Energy Consumption in Pulp Mill

No Process Steam

(GJ/ADT)

Electricity

(kWh/ADT)

1. Raw Material Preparation - 50

2. Chip Feeding System into digester

- 20

3. Cooking in digester 1.7 40

4. Pulp Washing and Screening - 30

5. Oxygen Delignification 0.5 75

6. Pulp Bleaching 2.3 100

7. Pulp machine 2.3 141

8. Evaporator 3.1 30

9. Power plant 2.3 60

10. Lime kiln and Recaustization - 50

11. Hot Water Preparation - 32

12. Water and Waste Water Treatment

- 30

13. Others - 30

Total Consumption 12.2 688

Source: Lawrence, 2009

Page 24 of 132

Pulp mills in Indonesia fulfill their energy

requirement by them self by power plant operations

through co-generation systems (cogeneration system). The

energy provided in the form of heat or steam and electricity

energy to drive machinery. In the pulp mill there are only 2

types of boilers is the recovery boiler and power boiler.

Approximately 70% of energy supplied from the recovery

boiler while the rest is supplied from the power boiler.

Figure 2.2 shows a diagram of energy distribution in

the pulping process. For recovery boiler, fuel obtained from

black liquor which is a liquid reaction products between

cooking chemicals (white liquor) with wood raw material.

This fluid is obtained from the pulping process after

concentration. Energy supply in the recovery boiler is one

cycle of the chemicals recovery process in the Kraft pulping

process. Fuel power boilers consist of biomass derived

from barking and reject screening process wood flakes (pin

chips and fines chips). To add calorific value of biomass it

is usually mixed with coal.

Theoretically, the Recovery Boiler produce steam is

15.8 GJ / ADT and electricity 655 kWh / ADT. Steam

needed is fulfilled by the Recovery Boiler, and the rest of

electricity needed met by the bark-fired boilers.

2.2 Papermaking Technology

Paper is made from three main materials, namely

fiber, water, and additives. All of these materials are

processed in stock preparation, then sent to the paper

machine to form sheets, then pressed and dried. In

general, the process of papermaking can be seen in Figure

2.3.

Page 25 of 132

Figure 2.3 Papermaking Process

In the process of papermaking, fibers and additives

are mixed with water, and then the water is separated

again while forming the sheet. There are unique

characteristics associated with the operation of paper mill

water separation, as shown in Figure 2.4. Water separation

process occurs in the formation, pressing, and drying. The

proportion of water the most separated in the formation, but

the largest proportion of energy used in drying sections.

Figure 2.4 Proportion of Water Separation and Energy

Consumption

Page 26 of 132

The main energy source used in the paper industry

is the steam and electricity. The various unit operations in

paper mills using both types of energy, as shown in Figure

2.5 and Figure 2.6.

Figure 2.5 Distribution of Energy Consumption in Paper Mill

Source: (FAPET, 1999)

Figure 2.6 Share of Energy Consumption in Paper Industry

Page 27 of 132

2.3 Environmental Management Technology

Technology development of environmental

management in the pulp and paper industry (PPI) leads to

minimize the amount of formed waste, to manage waste in

a treatment until it reaches the requirements for disposal

into the environment, and to utilize waste become a

feasible and safe product.

Technology that leads to prevent the formation of

waste is a strategy for environmental management through

clean production programs, which generally apply has been

quite good in Indonesia. In principle, this technology is

used to prevent or minimize waste by modifying the

process that aims to improve the efficiency of the

production process by reducing raw material consumption

of fiber, water, chemicals, and energy and the formation of

waste that is hazardous. While the technology that lead to

better management of waste in liquid, solid or gas, in its

application is determined on the basis of waste

characteristics, performance and reliability of process /

operating system, the consideration of environmental and

economic feasibility. Determination of technology and

waste management systems based on waste

characteristics, either from the extent to which pollution

load can contribute in producing carbon emission, and the

potential to be used as alternative energy.

2.3.1 Liquid Waste Management

Judging from the source wastewater PPI can come

from several stages of the process that each provide

different characteristics. The liquid waste from the pulping

process generally cause problems blackish brown color,

Page 28 of 132

alkaline pH, high contamination COD, BOD and toxic.

Liquid waste from paper manufacturing process provides

the characteristics with high levels of suspended solids,

COD and BOD dissolved high.

Wastewater management is done by eliminating or

reducing the contaminant content of organic materials and

inorganic suspended, colloidal and dissolved in the liquid

waste to the extent required to be disposed to the

environment. Technology used is divided into several

stages according to the characteristics and quality of

results to be achieved, covering the physics, chemistry and

biology. Physical processing is classified in the initial

process for separating material that big and heavy

contamination by filtration, flotation and sedimentation.

Chemical processing is required to separate the fine

suspended solids and colloids with the addition of chemical

compounds through the process of coagulation, flocculation

and sedimentation. Biological Treatment aims to reduce the

content of dissolved organic contaminants that cannot be

separated in the previous processing.

Currently, biological treatment is an important waste

treatment and is widely used in the PPI because it is

environmentally friendly and is a consequence of the

application of recycled fiber and water are increasingly

stringent, so the amount of waste water a little but a high

organic content and is dissolved. PPI wastewater has main

pollutant characteristics of organic matter and a source of

high carbon, therefore, be very effectively treated with

biological processes either by aerobic or anaerobic.

Anaerobic processing now starting to be developed in the

PPI due to a change in the characteristics of wastewater of

high organic load, is complex and dissolved so that the

anaerobic treatment system is the most profitable

Page 29 of 132

alternative. Another advantage is the low energy required,

even to produce biogas which can be exploited. However, if

this technology not managed properly, it caused problems

in emission. Biogas is formed from the biodegradation by

microbes as CO2 and CH4 gas can be released into the

atmosphere contributes to the increase of greenhouse

gases (GHG) emission and affect climate change.

2.3.2 Solid Waste Management

Solid waste produced in PPI is large enough and

type and characteristics vary, depending on the unit

processes where the waste is formed. Solid waste is

divided into organic waste that can be either the remnants

of the raw material or sludge from wastewater treatment

plants (WWTP), and inorganic waste that can be either ash

combustion products (fly ash) from the unit power plant and

incinerator units. Of the several types of solid wastes,

WWTP sludge is the most problematic in terms of handling.

Through utilization of waste management

technology solution that is recommended to do by the

industry, because it is an alternative to solving

environmental problems and also can provide added value

to the industry. Solid waste is mainly organic waste, has

favorable prospects to be exploited because of the

potential to produce energy. Other potential of solid waste

is to be made compost to improve soil fertility and crop

productivity.

There are several alternative waste management

technologies that can be done in the PPI, such as landfill,

incineration, composting, and anaerobic digestion, which

their selection reviewed from various aspects of technical,

environmental and economic. Because solid waste of PPI

is carbon sources, then in process management activities

Page 30 of 132

will be generated carbon emission such as CO2 and CH4

which can be released into the atmosphere as a

greenhouse gas.

Landfill is solid waste management by put the

unused solid waste on the ground in a controlled way.

During the accumulation performed on leachate control

which can cause contamination of ground water, and

control of gas emission that can lead to increased

greenhouse gases. Incineration is the management of solid

waste by burning organic must be equipped with air

pollution control due to the greenhouse effect.

Management of solid waste through composting is an

alternative way that is prospective, but is still constrained

by regulation to the requirements of the use of compost

products. While anaerobic digestion in general is still in the

study and test its application in Indonesian PPI. This

technology is high prospects to be applied, to overcoming

the problems of biological sludge, to produce biogas which

is a renewable fuel gas. But this technology requires

process control and more specific gas emission, both from

the utilization of product gas methane (CH4) as well as

emission of energy that's released into the atmosphere.

2.3.3 Management of Gas Waste

Source of the largest particulate and gas emission

in the Kraft pulp mill is in Chemical Recovery Plant (CRP).

These emission contain sulfur compounds that smell and

are toxic, so it can cause problems if released in the

atmosphere without good control. Management of waste

gases can be done through processing with equipment

electrostatic precipitator (ESP), cyclone, and wet scrubber.

Emission discharged into the air processed through the

chimney with a sufficient height so as not to cause any

Page 31 of 132

disturbance to the surrounding environment. However, the

CO2 released into the atmosphere is still an impact on

greenhouse gas effect and climate change.

Page 32 of 132

CHAPTER III

PULPING TECHNOLOGY FOR ENERGY SAVING AND

LOW CARBON

The concept of pulping technology for energy-

saving cannot be separated with the concept of

environmentally friendly technologies. In the principle of

energy conservation in the pulp industry is definitely going

environmentally friendly process, and vice versa. The

principle of energy conservation which is most easily

performed and a small risk and do not require high costs

are preventive measures, such as preventing leaks on

piping systems, especially prevention of loss of heat that

flows in a steam pipe. The next most important action is the

behavior or habits of industry personnel to always treat

your work area or unit of production as the area and

energy-efficient machine.

As it is known that the pulp industry is one of the

industry with huge potential to pollute the environment,

especially pollution resulting from liquid effluent in the

bleaching process. The implementation of environmentally

sound pulping technology has now become a must for the

pulp and paper industry and has become the standard

technology. Given the dangers of chlorine-organic

compounds are considered highly toxic waste from the

bleaching with chlorine, then the use of chlorine should be

abandoned.

To support this effort, in addition to improving

existing bleaching process towards chlorine-free bleaching

technology, which is even more important is improving the

process previously during cooking processes. Pulping

Page 33 of 132

technology toward the acquisition of low kappa number

with continues delignification (extended delignification)

shall be applied without reducing the quality of the pulp or

even to improve the quality of the previous. The target

kappa numbers as low as possible so allow industry to

apply the bleaching of environmentally sound technologies.

With the adoption of environmentally friendly

technology in the manufacture of pulp would be useful

include:

• Saves raw materials, water, and energy

• Reduce the pollution load, and air emission (low carbon)

• Save costs

The processes that save energy and reduce

emission in the pulp industry (energy conservation), among

others:

1. Handling of raw materials, chipping, wood chip screening

2. Modifications continued delignification technology

(extended delignification) on cooking system

3. Washing technology applications using the displacement

method both brown stock and bleaching

4. Optimization of the performance of Chemical Recovery

(evaporators, recovery boilers, lime kilns)

5. Power Boiler Optimization of system performance

(biomass fuels or coal)

3.1 Conservation Of Energy In Wood Raw Material

Handling, Chipping, Wood Chip Screening

Energy conservation in timber handling, chipping, wood

chip screening can be seen in Table 3.1 below.

Page 34 of 132

Table 3.1 Conservation Of Energy In Wood Raw Material Handling, Chipping, Wood Chip Screening

No Activities Energy Conservation Investment

1. Avoid log blocking at chipper feeding

Avoid unload machine operation No Investment

2. Minimize the chip pile high Avoid heat due to the pile No or small investment

3. Follow fifo procedure (first in first out) in storage chip pile

Chip will stay at the same time and the same degree of degradation

No or small investment

4. Put Chip in chips silo Reduce wood loss Silo installation

5. Apply Cradle Debarker Reduce wood degradation and loss. Saving energy 30% for debarking

Debarking System modification

6. Change pneumatic chips conveyor with belt conveyor

Save electrical power from 18,5 kWh/ton (pneumatic) to 1 kWh/ton (belt),

Inmvestment through conveyor changing or modification

7. Apply automatic chip handling and thickness screening

Supporting fifo management, yield, and raw materials saving

Control system completed, ROI 15 – 20%

Page 35 of 132

8. Apply Chip screening bar-type chip screens

Long life-time compare to conventional, low maintenance cost, increase yield 2%, save energy 0,33 MMBtu/ton pulp

Change the conventional screening

9. Apply Chips conditioner Decrease Reject 1,2%, pulping energy save 0,19 MMBtu/ton, Cost save $30/day

Change or modification existing slicer

Page 36 of 132

Figure 3.1 Mechanism of chip damage

Figure 3.2 Dimensions of optimal chip stack

Page 37 of 132

3.2 Modification Of Continues Delignification Technology

(Extended Delignification) On Cooking System

The basic principle of obtaining a low kappa number

of pulp is to regulate the selectivity of delignification with

method, among others:

- The concentration of active alkali must be low at the

beginning of cooking and maintained for a relatively

uniform during cooking

- The concentration of SH-must be high, especially during

the initial delignification

- Content of lignin dissolved in liquor consumption must be

maintained to remain low, especially at the final stage

of cooking

The principle of the process is to save the black

liquor in the cooking process to be used (re-use) in the

subsequent cooking. The more cycles of the process that

must be passed as in Figure 3, the more efficient the

energy required.

Page 38 of 132

Figure 3.3 Cycle Of Displacement Batch Cooking Process

The method can be used in a batch system is a

modification of displacement cooking digester by blow cold

way, rapid displacement cooking, superbatch, enerbatch.

While modifications to the continuous digester are

isothermal cooking, lo-solids, black liquor impregnation

(compact cooking or impregnation bin).

Page 39 of 132

Figure 3.4 Summary Of The Various Cycles Of Displacement Batch Cooking Process

3.2.1 RDH (Rapid Displacement Heating) and Superbatch

Pulping process, in principle, be done by utilizing

warm and hot black liquor used to soak the chip prior to the

process of cooking by using black liquor and hot white

liquor. Heating at high temperatures so that a lower steam

consumption and energy efficient, more selective process

and produce low pulp kappa number. The system main

equipment consists of:

- Digester displacement screen

- Hot black liquor accumulator

- Hot white liquor accumulator

- Warm black liquor accumulator

- Cool black liquor accumulator

- White / black liquor exchanger

Page 40 of 132

Figure 3.5 System RDH equipment / Superbatch

Process RDH / Superbatch:

Charging of chip into the digester (with steam packing,

the contents of the digester increased by 25%)

Charging of warm liquor into the digester tank of warm

black liquor. Discharge valve closed, the digester liquor

is pressed with a warm up to 5.5 bar. Chips had pre-

impregnation by a dilute black liquor. Excess hot black

liquor from the hot black liquor tank is passed through a

heater (heat transfer equipment) and used to heat white

liquor and then stored in a hot white liquor accumulator.

Hot white liquor and hot black liquor from the hot black

liquor tank is pumped into the digester, move

(displacement) warm liquor into the tank cool black

liquor, weak black liquor excess is pumped into the

evaporator

Page 41 of 132

Cooking starts with an initial digester temperature of

about 160oC, factor H is recorded through a distributed

control system (DCS). Cooking process occurs without

adding a lot of steam

After the target H-factor is achieved, washer filtrate is

pumped into the digester and move the hot liquor into

three accumulator based on temperature differences.

The most heat of black liquor is transferred to the hot

black liquor tank (166oC), warm black liquor to warm

black liquor tank (93-132oC), cold black liquor into the

cold black liquor tank (below 93oC).

After mass of pulp is cold in the digester, pulp is to be

blow with compressed air without the steam addition.

The latest technology uses a pumping system (pump

out), and fiber damage due to friction can be avoided

so that we have a higher fiber strength.

3.2.2 ITC (Isothermal Cooking)

ITC Technology is a modification of the MCC

(modified continuous cooking) and EMCC (extended

modified continuous cooking). The process is divided into

zones in the digester is longer than the continuous

conventional, i.e. impregnation zone, concurrent cooking

zone, countercurrent cooking zone and extended cooking

zone. In conventional systems there are only 3 zones,

namely impregnation zone, heating and cooking zone,

washing zone. ITC temperature drastically improved in a

washing zone (hi-heat washing) to the point where a

uniform temperature is reached on the whole digester. 6%

of alkali consumption in cooking process is consumed in hi-

heat washing zone.

Page 42 of 132

With a uniform temperature throughout the digester

will reduce the temperature in the cooking zone. The

temperature of cooking zone can be reached 10 °C lower

than the MCC system. Thus the use of steam on the

circulation of liquor consumption in the digester system will

go down.

Washing efficiency is not decreased despite the hi-

heat washing zone is added alkali about 6%. This is due to

the washing process in the ITC system uses very high

temperatures, together with cooking temperature.

Figure 3.6 ITC Digester Continuous Cooking System

Page 43 of 132

3.2.3 Black Liquor Impregnation

Figure 3.7 Black Liquor Impregnation

The principle of black liquor impregnation is to add

1 unit of impregnation reactor which is used to soak the

chips with black liquor. This principle is similar to the

displacement batch cooking, the use of black liquor at the

beginning of the process. The advantage of this process is

faster cooking process so it can save energy.

Energy conservation performed in the pulp

bleaching units is utilizing heat from the bleaching process.

This heat is obtained at the heat recovery in pulp washing.

Summary of energy conservation in the cooking and

bleaching of pulp can be seen in Table 3.2.

Page 44 of 132

Table 3.2 Conservation Of Energy in The System Of Cooking and Bleaching

No Activities Energy Conservation Investment

1. Batch digester

modification to extended

delignification :

- RDH

- Superbatch

- Coldblow

- Enerbatch

Steam saving from 1,38

ton/ton pulp (conventional) to

0,30 ton/ton (RDH), yield

increase 2 – 3%

Install heat exchanger,

pump and filtrate tank for

hot and warm

2. Batch digester

modification to extended

delignification :

- Isothermal cooking

(ITC)

- Lo-solids

- Black liquor

impregnation (BLI)

Steam saving from 0,72

ton/ton pulp (conventional) to

0,4 – 0,5 ton/ton pulp, yield

increase about 1%

Add cooking zone at ITC

system and Lo-solids, add

1 vessel medium unit, and

auxiliary for BLI

3 Apply pulping aid :

- Antrhraquinone

- Phosphanate

By anthraquinone yield

increase 2-5%, rejects

decrease, Kappa lower,

Sulfur emission low.

Additional direct production

cost

Page 45 of 132

Phosphanate can save

steam 8 – 10%, yield pulp

increase 4 – 6%.

4. Heat recovery bleaching

unit

Use heat from washer hood

to produce hot water

Add a heat exchanger unit

and tank

5. Chlorine dioxide (ClO2)

heat exchange

Preheating ClO2 before

entering mixer can save

steam

Add heat exchanger

installation at ClO2 feeding

system. Investment

$124000, pay back period 2

years.

Page 46 of 132

3.3 Application Washing Technologies Using Both On The

Displacement Method And Bleaching Brownstock

Pulp washing technology works use a lot of

technologies that work with the principle of diluting the pulp

with water followed by displacement. With this process

required dilution factor of about 1-3. This is the type of

equipment such as Rotary and Diffusion vacuum washer

(atmospheric displacement).

To save energy, washing process is modified by

pressurized displacement system, which eliminating the

process of dilution. Time is faster and less water

consumption. This type of equipment is pressure diffusion

consist of twin roll press, a press wash, and wash master.

Dilution factor of approximately 0.6 to 0.9, this means

beside saving energy also saves water usage.

Figure 3.8 Wash The Master And Twin Roll Press

Page 47 of 132

Table 3.3 Conservation Of Energy in Pulp Washing System

Activities Energy Conservation Investment

Pulp washing

improvement use

displacement

system

More efficient, remove

more solid, and low

consumption of power,

steam, and chemical.

Steam saving 9,500

Btu/ton dan electricity

saving 12 kWh/ton

Replacing

Conventional

Washing

System

3.4 Optimization Of The Performance Of Chemical

Recovery (Recovery Boilers, Evaporators, Recovery

Boilers, Lime Kilns)

Energy conservation opportunities recovery boiler is

taken by increasing the maximum cost of heat energy

generated from the combustion process. Combustion

efficiency can be improved by adding the total black liquor

solids entering the boiler furnace, add one level of

quaternary air, and others.

Figure 3.9 Addition Of 1 Unit Superconcentrator

6 5 3 4 2 1

Super

Konsen-

trator

B

L

Mixing

tank

RECOVERY

BOILER

Condensate

segregation

Page 48 of 132

Figure 3.10 Addition Of Quaternary Air Flow

Udara primer

Udara tersier

Udara kuaterner

Udara sekunder tingkat atas

Udara sekunder

Page 49 of 132

Energy Conservation in Chemical Recovery systems can be seen in Table 3.3 below.

Table 3.4 Energy Conservation in Chemical Recovery system (Evaporator, Recovery Boiler, Lime Kiln)

No. Activities Energy Conservation Investment

1. Using Superconcentrator in evaporator

- Heavy Black Liquor increase from 70 to 80%

- Steam economy 6 kg H2O/ton steam, 1,6 kg solid/kg pulp

- steam consumption 3,1 GJ/ADt, electricity 30 kWh/ADt

Menambah alat superkonsentrator dan pompa dalam sistem evaporator.

2. Improvement of composite tubes for Recovery boiler piping

Increasing Boiler efficiency, decreasing shutdown and corrosion

Mengganti pipa carbon steel menjadi co-extruded tube terutama di bagian superheater

3. Deposit Monitoring System of Recovery boiler

Control and inspection to increase heat transfer surfaces, early detection of plugging and pipe fouling, monitoring to reduce shut down

Additional handheld infrared inspection system

4. Application of intelligent

monitoring deposit (plugging and fouling) followed by cleaning use

sootblowing modification to be

Page 50 of 132

sootblowing intelligent sootblowing method, will save high pressure steam 2%

intelligent shoot blowing

5. Additional Quarternary Air flow at Recovery boiler

Reducing particle carry over and tube fouling, decreasing recovery boiler washing frequency, reducing shut down, HPS 100 bar 500

oC energy

increase by 3 – 5% and reheat.

Investmenti $300,000 - $500,000 for additional fresh air level

6. Lime kiln oxygen enrichment

Improving burning efficiency, reducing fuel consumption 7 – 12 %

Investment is low, only need pipe and injection system of O2. Pay back period 1 – 3 year

7. Improving filtration system of CaCO3 and refactory brick at lime kiln

Saving energy 0,47 MMBtu/ton CaO or 5%

Modification or replacing existing system

Page 51 of 132

3.5 Optimization of Biomass and Coal Fuel Power Boilers

Performance

The use of biomass fuels in the pulp mill will save

the use of coal. Because it is bio-energy based so CO2

emission is low. To improve the efficiency of combustion

used type of Fluidized Bed Boiler (FBC) and Circulating

Fluidized Bed Combustion Boilers (CFBC). The

advantages of using FBC boiler are flexible to solid fuel,

high combustion efficiency, and reduced emission of

harmful pollutants such as SOx and NOx.

In a circulating system of CFBC bed parameters are

kept to form the floating solids from the bed. Solids

removed in a relatively dilute phase in the riser, and a

down-comer with a cyclone of a cyclone the solids. This

type is more profitable because it can operate at greater

capacity, reducing SO2 and NOx emission are greater as

well.

Page 52 of 132

Figure 3.11 FBC and CFBC

Page 53 of 132

Table 3.5. Conservation Of Energy In The System Of Power Boilers (Biomass Fuel Or Coal)

No. Energy Conservation Advantages Investment

1. Monitoring and control of continuos burning system

Control system for measuring, monitoring oxygen and carbon to optimize the mixing of fuel/air and get a higher flame temperature, so efficiency is maximum and air emission decrease

Application of advanced continuous monitoring system and control. Investment $200000, payback period 6 months

2. Decreasing flue gas to avoid leaking

Avoided leaking can save energy 2 – 5% Maintenance, monitoring and routine inspection

3. Reducing Excess Air Using of excess air around 15% can reduce NOx emission

-

4. Improving isolation of piping system

Saving energy 6 – 26% Maintenance routine and replacing with new materials

5. Boiler maintenance To keep boiler at peak performance by improving boiler management, saving energy 10%.

Implementation of Boiler Maintenance Program

6. condensate returning Saving fresh water and chemical processing of boiler feed water

Installation of condensate return system

7. Reducing boiler blow down

Optimize blow down to minimize boiler deposit, saving fuel 1,1%

Installation of automatic blow down system to improve blow down rate

8. Blow down steam recovery

Maintain thermodynamic properties of steam and water, reducing corrosion in piping system, saving fuel 1,2%.

Additional continuous blow down heat recovery systems installation

Page 54 of 132

Other energy conservation can be done in the pulp

industry is the application of coal gasification technology,

which in this gasification process, hydrocarbon is converted

into synthetic gas (syngas) that is a mixture of carbon

monoxide and hydrogen. The synthesis gas is used to burn

lime (lime mud/CaCO3) on the calcination process (lime

kilns) in order to save oil consumption and to reduce CO2

emission.

Gasification can also be made to the biomass

contained in the pulp mill, such as bark, pin chips and fines.

Biomass fuel is made or molded into pellets and then

carried out gasification in the gasifier reactor. The calorific

value of syngas formed larger than the biomass if directly

burned in power boilers. Syngas from biomass gasification

can be used to fuel power plants with integrated recovery

boilers and as fuel for lime kilns.

The use of other biofuels that can be developed to

utilize the energy content in the NCG (non-condensable

gases). With the methanol content of 1% in the NCG allow

this gas be isolated and used to fuel limekiln, that will

reduce demand for oil and coal and also reduce CO2

emission.

Page 55 of 132

CHAPTER IV

PAPERMAKING TECHNOLOGY FOR SAVING

ENERGY AND LOW CARBON

4.1 Papermaking Technology

4.1.1 Stock Prep: Refining

Refining is a unit in stock prep with the most

energy consuming. Basically saving measures that can be

done is to increase refineability of the fiber that will be

refined. The most conventional way to do this is by using

refining additive. One example of such additives is CMC

(carboxy methylcellulose), which works exactly like a

component of hemicellulose in the fiber. Fiber-containing

hemicellulose has a higher refineability and also better.

Selection of refiner bar pattern also determine the

energy consumption of refining. Current models are usually

designed for refiner energy as low as possible, and most

importantly is the knife model for short fiber should not be

equals with for a long fiber.

Current refining technology for energy saving is to use

enzymes. For certain enzymes, lab-scale experiments

showed energy savings can occur up to 40%. The Using of

enzymes continues developed because it is very effective

and even more environmentally friendly than using

chemical additives.

4.1.2 Paper Machine: The Forming and Pressing

All paper machines using a vacuum system in the

formation. Vacuum system is not working effectively

causing increased consumption of energy and steam to the

Page 56 of 132

process of separating water from the sheet of paper.

Therefore, optimization of vacuum system should always

be made to the paper machine. The commonly used of

forming part is the Fourdrinier machine. Currently Gap

Former technology has offered as an alternative to the

Fourdrinier machine with the advantages increasing

production capacity of about 30% and energy savings of

about 40kWh / ton of paper.

Figure 4.1 Current Technology Pressing (Shoe Press)

Figure 4.2 Comparison Of Performance Pressing

Page 57 of 132

Typically, the sheet pressing process carried out by

two rotating roller surface. A new innovation shows that

one of the main rollers, especially the base for pressing can

be replaced by a material that acts as the base sheet when

pressed by a roller that rotates (shoe press). In this way

then pressed into a broader nip than the conventional. This

causes an increase in water discharge capacity during

pressing. Drought sheets can reach 35-50% more than 5-

7% from the conventional one.

4.1.3 Paper Machinery: Drying Section

Application of advanced technologies to control

dryer showed energy savings of 4500 lb of steam / hour,

reduced energy consumption, reduced maintenance costs,

and increase productivity. Decrease the use of air to the

dryer can be done if you apply a closed hood system and

optimize the heat recovery system. Heat recovery system

can be increased from 15% to 60-70% when coupled with

proper treatment.

The temperature is often controlled with ventilation

pocket of high air temperature is more than the minimum

requirement. As a result a lot of wasted energy disposed.

When the temperature is lowered to 180-195 ° C, there will

be a saving of steam around 1000 to 2000 lb / hr. Some

actions to take advantage of waste heat will be very helpful

energy saving program. The use of stationary syphon in the

dryer will save energy of 0.85 MMBTU per ton due to

improved drying efficiency. The use of mechanical

recompression to reuse superheated steam into the dryer,

can save energy by 50%. While the use of heat pump

system for utilizing waste heat in the dryer, will provide

energy savings of 0.4 MMBtu per ton of paper. The heat

from the air vents can also be utilized to heat other

Page 58 of 132

facilities. For the hood that uses hot air as in a tissue

machine, dump the hot air can be used to heat the

incoming air.

The use of new technology for the drying process is

also possible, for example Conde belt drying system. In this

system, a sheet of paper is dried in a state of contact with

the hot steel belt. The system is claimed to be 5-15 times

faster than conventional systems, but not suitable for high

paper grammage.

Air Impingement Drying System, uses hot air, so

use less steam, but electricity increases. This system is

suitable for drying of coating process, but for the ordinary

process can be used as an alternative to conventional

cylinder drying system. Steam savings can reach 10-40%,

but electricity increased by 5%.

Figure 4.3 Drying System Condebelt

Page 59 of 132

A. Direct B. Indirect

Figure 4.4 Air-Impingement Drying

Table 4.1 Comparison of Performance of New Drying Technology

In summary, a number of measures that can be

done to improve efficiency of paper drying process are:

a. Drying Process Control

b. Dew Point Control

c. Optimization of Water Removal on Forming and

Pressing

d. Impairment Loss of Energy Blow through

e. Decreasing of Air Consumption

f. Pocket Ventilation Temperature Optimization

g. Waste Heat Recovery

h. Using Shoe Press (Extended Nip)

i. Optimization of Vacuum System for Paper machine

j. Use of Advanced Technology: Gap Forming; Conde

Belt Drying: Air Impingement Drying

Page 60 of 132

4.2 Saving Energy and Carbon Emission in the Paper

Industry

Energy is used in various unit processes in the

paper industry. Energy used to drive motors, pumps,

vacuum, drying, and so forth. Energy saving opportunities

in various levels certainly exist, but should be sorted for

effective energy saving measures.

Roles and opportunities for energy conservation in

various key processes in the paper industry, is seen in

Table 4.2. At the table, the paper industry are categorized

into 2 groups: paper mills with pulp as raw material and

integrated mills. The plant consists of an integrated paper

mill raw material made from raw wood and waste paper.

There is a difference in energy consumption between the

two categories of plants for the same type of paper

because the different sources of raw material. Raw material

for paper pulp mill, pulp dry flat imported or purchased from

outside, inside there are factors of transportation. While the

integrated pulp mills already available in the factory and in

the form of slurry that can be directly used.

In Table 4.2 it can also be seen, the greatest

opportunities for energy savings exist in two places, namely

refining and drying. Refining is a mechanical process to

modify the fiber to be worthy created sheet and contribute

directly to the quality of the paper. Drying is the process of

dewatering of the sheet by means of evaporation. Various

drying techniques can be applied to improve the efficiency

of this drying process. Overall, energy use in the industrial

world's Best Available Technology BAT in 2009 based on

the type of raw materials and products can be seen in

Table 4.2.

Page 61 of 132

Table 4.2 Energy Conservation Opportunities in Paper

Industry

Source: (EU-China, 2009)

In Table 4.3, described the range of energy intensity

for the paper mill from 7.2 to 10.5 GJ / ADT, while the

integrated mill from 6.6 to 22.4 GJ / ADT. The above data is

data BAT 2009, which means the best technology available

and most practical to use at this time.

Page 62 of 132

Table 4.3 Best 2009 World Energy Intensity

Raw Materials Product

Energy

Intensity

( GJ / adt )

Pulp Uncoated Fine (wood free) 9,0

Coated Fine (wood free) 10,4

Newsprint 7,2

Board 9,6

Kraft Liner 7,8

Tissue 10,5

Recovered Paper Board (Without Deinking) 11,2

Newsprint (Deinking) 7,6

Tissue (Deinking) 11,3

Wood Bleached Uncoated Fine 18,3

KraftLiner & Bag Paper 17,6

Bleached Coated Fine 22,4

Bleached Uncoated Fine 22,3

Newsprint 6,6

Magazine Paper 7,3

Board 11,8

Source: (Eu-China, 2009)

According to (NCASI, 2005), carbon emission from

pulp and paper industry can be categorized as direct and

indirect emission. Direct emission means emission from

sources that are under the control of the company. While the

indirect emission means the emission arising from corporate

activities but its source is under the control of another

company. Some examples of paper mill operations that can

be a source of carbon emission either directly or indirectly can

be seen in Table 4.4.

Page 63 of 132

Table 4.4 Source of Carbon Emission at Paper Mill

Emission Sources of Carbon Emission

Direct

Emission

- Power boiler, turbin, or other combustion

appliances produce steam or power for mill

- Incinerator

- Dryer fuels with gas or other fossil fuels

- Local Vehicles and machineries

- Transportation vehicle to and from the mill

Indirect

Emission

- Preparation of virgin or secondary fiber

- Screening, thickening, washing

- Paper and board production, including

cleaning and refining

- Coating process

- Trimming, roll wrapping, sheet cutting

- Normal operation of office and building for the

employees

- Waste water treatment equipment

- Equipment for emission control such as ESP

and biofilter

4.3 Short Overview of Investment For Some New Process

Various energy saving opportunities described

above is the effort that has been done on commercial

paper industry, so that the techno-economic factors have

been considered. However, to get a concrete figures, the

amount of investment in some new process will be

summarized in the following table.

Page 64 of 132

Table 4.5 Overview of Investment For Energy Savings

Source: (EPA, 2010)

Process/ Technology

Saving Energy Investment Estimation

Shoe Press Steam 2-15% USD 40,24 /ton

Gap Former electricity 40 kWh/ton USD 75.750/ inch width

Advanced Dryer Control

Steam 2 kg/jam Pay Back Period : 3 years

Closed Hood and Ventilation System

Steam 0,72 MMBTU/ton electricity 6,3 kWh/ton

USD 9,57 / ton

Waste Heat Recovery

Steam 0,4 MMBTU/ton USD 18 /ton

Condebelt Drying

Steam 15 % electricity 20 kWh/ton

USD 28 /ton

Page 65 of 132

CHAPTER V

ENVIRONMENTAL MANAGEMENT IN PULP AND

PAPER INDUSTRY

5.1 Liquid Waste Management

The liquid waste pulp and paper industry is highly

polluting, so can have an impact on the environmental

equilibrium in particular bodies of receiver water. Waste

characteristics varies greatly depending on the stage of the

process in which wastewater is derived. The main

contaminant material in waste is organic material from raw

materials of fibers, and organic and inorganic chemicals

are added during the production process, such as heavy

metals.

Technological developments that lead to increased

efficiency of production processes and recycling of water

has been reducing the amount of liquid waste that is

formed, but the changing characteristics of the waste

becomes more concentrated. Characteristics of wastewater

containing contaminant materials with high organic content

are complex and will bring problems if disposed off without

proper management. In the management of wastewater

treatment is needed so that when thrown out of the factory

achieve effluent quality standards as required so as not to

exceed the carrying capacity of the receiving environment

Decision on wastewater treatment technologies

process is based on waste characteristics, reliability and

performance of the process, as well as environmental

considerations. Wastewater treatment of pulp and paper

can be done by steps through the treatment of physics,

Page 66 of 132

chemistry, and biology process or a combination thereof in

accordance with the target expected results

5.1.1 Processing Technology

i. Physics - Chemistry Process

This process is usually used at the beginning of

processing; the goal is to eliminate pollutants,

especially suspended solids in the paper industry that

uses recycled paper in its raw material. The separation

of suspended solids and colloidal fines required the

addition of alum coagulant and flocculants

polyelectrolytes (PE). Sedimentation process is a series

of processes after coagulation - flocculation is used to

separate the sludge that is formed from the processed

wastewater. Energy consumption in the processing

system of physics - chemistry as a whole is about 20 -

30 kW/m3. The energy used to run pumps and

agitators in the equalization basin, bath tub mixer and

clarifier chemical.

ii. Biological Process

Industrial wastewater treatment of pulp with the

primary objective is to set aside biological contaminants

dissolved organic compounds with the aid of microbial

activity. This process of biological wastewater treatment

is important, especially for industries that implement

water recycling system or a closed system.

Based on the need for oxygen to support growth

and microbial activity, biological treatment is divided

into aerobic and anaerobic processes. Aerobic process

is used to process liquid waste organic matter content

is relatively simple or easy to biodegrade. While

anaerobic preferred to treat wastewater of high organic

Page 67 of 132

loads and are complex compounds that are difficult to

biodegrade.

ii. a. Aerobic System

In aerobic systems, organic contaminants are

biologically oxidized into water (H2O) and CO2, and also

produce new cells as mud and organic waste materials

are not biodegradable.

In general, aerobic biological treatment

processes that are widely applied in the pulp and paper

industry is the activated sludge system, because it has

a high processing efficiency and the land used is not

too large. The effectiveness of activated sludge process

is influenced by several factors including environmental

factors and process conditions. Environmental factors

consist of the need for oxygen, nutrients, temperature,

pH, and compounds that are toxic to activated sludge

microorganisms, while the condition of the process

consists of organic loading, sludge age and recycled

activated sludge.

Stages of processing process consists of

equalization, aeration activated sludge, sedimentation,

and sludge return system. The Needs of overall energy

required approximately 70-120 kW/m3. Energy is

mainly used for the aeration process and also to run the

pumps and agitators in the equalization basin, bath

addition of nutrients and clarifier and thickener. The

condition of the activated sludge systems are generally

operated at organic loading from 0.10 to 0.55 kgBOD /

kgMLSS, today, with a concentration of mixed liquor

suspended solid (MLSS) between 2000-4000 ppm,

residence time in aeration basin between 10-24 hours,

and the sludge age 5-15 days.

Page 68 of 132

ii. b. Anaerobic System

Anaerobic process is the process of

biodegradation of organic compounds into methane

(CH4) and carbon dioxide (CO2) by anaerobic bacteria.

This process has been developed for pulping waste

water treatment that have complex organic matter, such

as compounds of lignin, tannins and other extractive

substances, and also in paper mill waste water

recycling system of high water.

The process of decomposition of complex organic

compounds into biogas by bacterial activity that live in

anaerobic environment which is basically done by two

dominant bacterial groups, namely:

Bacteria acidogenic, consisting of an organic acid-

forming bacteria, butyric and propionic, and acetic

acid by bacteria acetogenic.

Bacteria methanogenic, composed of bacteria that

converts acetophilic acetic acid into methane (CH4),

and bacteria that can alter hidrogenophilic H2 and

CO2 into CH4.

The effectiveness of wastewater treatment with

anaerobic system influenced by several factors, such

as temperature, pH, alkalinity and nutrients with

optimum conditions as follows:

Temperature: 35 ° - 37 ° C (mesophilic),

: 45 oC - 55 oC (thermophilic)

Alkalinity: 1000 - 5000 mg / l CaCO3

Nutrition: COD: N: P = 350: 5: 1

PH: acidification <6; methanation> 6.5

Page 69 of 132

To optimize and distribute the microbial activity for a

maximum biodegradation process can be used in bio-

reactors that are classified as dispersed growth bioreactor

and bioreactor biofilms. Anaerobic wastewater treatment

processes in pulp and paper industry using a bioreactor

biofilms are generally anaerobic filter system and the fixed

bed were placed in anaerobic sludge blanket (UASB).

- Anaerobic Filter System

Anaerobic filter reactor system fitted in the

supporting media for the attachment of

microorganisms, and as a trapping mechanism for

microorganisms in the form of flock. Place the

attachment of microorganisms to form rocks that are

porous such as gravel, ceramic rings and now

developed into plastic.

Needs of the energy used to pump such as

nutrition, chemicals, each recirculation between (0.75 to

1 kW). Meanwhile, energy used for the agitator in bath

nutrients (urea solution, H3PO4), between (1.5 to 2.0

kW/m3)

- Fixed Bed Were Placed Anaerobic Sludge Blanked

(UASB)

Anaerobic wastewater treatment system that uses

a fixed bed were placed anaerobic sludge blanket

reactor (UASB) will be effective on a system equipped

with a unit of utilization of biogas into energy. In this

process the waste stream is pumped into the reactor

from below and above (up-flow). At the initial operation

of the bioreactor is a process of acclimatization of

microorganisms and the formation of granular sludge

by setting the flow rate up-flow, then the microorganism

which was originally suspended in a fluid will

Page 70 of 132

experience growth to form granular sludge biomass.

Granular is a form of biomass that has a diameter of 1-

5 mm and large densities. So have a good ability to

settle. This requires the formation of granular sludge

process control with the requirements of specific

operating conditions and the addition of specific

micronutrients that lasted a relatively long process

depending on the characteristics of waste water

treated. Granular condition is achieved when the

situation is steady state which can be identified by:

Fluctuations COD reduction efficiency is

relatively stable

Ratio (value ratio) against the concentration of

volatile acid concentration is 0.1 alkalinity or

pH values fluctuate in neutral pH region, ranging

from 6.8 to 7.5

Needs of the energy used in the anaerobic UASB

system is relatively similar to anaerobic filter system. UASB

anaerobic systems can operate on organic load 10-30 kg

COD/m3, today. Efficiency of wastewater treatment of pulp

and paper industry can be achieved by 80-85% in reducing

pollutant COD. Production of methane (CH4) formed at 35 oC is 0.41 l / g COD reduction. Based on the results of the

efficiency of wastewater treatment has been applied in the

pulp industry achieve COD reduction of 80%, while the

methane gas composition reaches 55-70% or with the

production as much as 0.3 to 0.4 m3/kg COD reduction.

5.1.2 Anaerobic Technology Development and Application

In general, emission of gas produced in wastewater

treatment contained in the processing systems and

Page 71 of 132

anaerobic digestion sludge (mud). In anaerobic waste

water treatment system, resulting CH4 will break down into

CO2 gas that is not included in the calculation as a

greenhouse gas. Beside methane, it produced a very small

number of N2O.

The development of anaerobic technology to lower

carbon emission at the wastewater treatment process shall

be equipped with off-gas collection system in order to

control gas emission so as not to escape into the

atmosphere, while also to remove the smell. By collecting

the gas emission allows methane formed from the

anaerobic process be used as a substitute fuel alternative

fuel.

5.2 Solid Waste Management

Pulp and paper industries produce liquid waste and

solid waste quite big. Types and characteristics of solid

wastes from pulp and paper industry varied, depending on

raw material, product type, and unit processes where the

waste is formed. Grouping types of solid waste from

sources on the basis of unit processes that produce will

illustrate the characteristics of solid waste, whether organic

or inorganic including waste, and whether including

hazardous and toxic waste. By knowing the characteristics

of this solid waste, will be able to determine appropriate

management technology. Sources and types of solid waste

from pulp and paper industry in general can be seen in

Table 5.1.

Page 72 of 132

Table 5.1. Sources and Types of Solid Wastes Pulp and Paper

Industry

Sources of waste Types of waste

1. Wood raw material

supply unit

2. pulp washing and

screening unit

3. Chemical recovery units

(CRP)

4. waste paper

preparation unit

5. wastewater treatment

(WWTP)

6. power plant unit

- Leather and wood dust,

mud, sand

- Solid residual strain

(reject, knot)

- lime mud, dreg and grit

- fibers mud, plastics, ink

sludge

- primary mud, secondary

sludge

- fly ash and bottom ash

From some solid wastes such a large amount and

cause problems is the organic waste in the form of sludge

from WWTP unit; inorganic waste in the form of ash

combustion products (fly ash) unit power plant and

incinerator units. Ash generated from power plant units are

distinguished from the type of fuel that is derived from fossil

(coal, oil, etc.), and biomass (bark, palm shells, etc.).

According to the environmental regulation of coal ash,

including ash waste classified as hazardous while the

waste biomass is a non-hazardous. Solid waste needs to

be managed properly to prevent negative impacts on the

environment, especially organic waste which is a source of

carbon that contribute in producing carbon emission

(GHG), emission associated with global warming issues.

Page 73 of 132

Table 5.2 Advantages and Weaknesses of Solid Waste Management Technology

Items

Technology

Landfill Incineration Aerobic

Composting Anaerobic digestion

Power was quickly crushed waste

slow cepat medium medium

The effectiveness of the process

low high medium medium

energy consumption low high medium medium

process control Easy difficult medium difficult

Needs area large small large medium

equipment investment large large medium large

operating costs low high medium high

The potential use of energy low high low high

Potential gas emission low high medium medium

Page 74 of 132

There are several solid waste management

technologies used in the pulp and paper industry, the

selection is based upon a review of some aspects of

technical, economic, or environmental. On the other hand

also consider the possibility of a potential waste is to be

utilized as a side product. Solid waste management in pulp

and paper industry in general uses of technology: (1)

landfills, (2). incineration; (3). Anaerobic digestion and (4).

composting. Selection of the application of these

technologies in the pulp and paper industry to be

considered on the basis of advantages and disadvantages

of each technology (Table 5.2.).

5.2.1 Landfill

Landfills are management of solid waste chosen for

the solid waste that is not utilized and will be discharged

into the environment through a process of piling into the

soil media. Solid waste pulp and paper industry which is

managed through accumulation in landfills generally

includes waste contaminated hazardous materials from

incinerator ash and coal combustion ash, and other solid

waste that can not be used and should be discarded into

the environment. From the type of solid waste dumped, the

organic waste will be broken down by microbes into the gas

escape into the atmosphere that can contribute to

greenhouse gasses. While inorganic waste will accumulate

and dissolved in leachate that can pollute ground water.

The mechanism of processes occurring in landfill

take place slowly and consist of several phases of

decomposition as shown in Figure 5.1. These phases

covering four stages: aerobic process; facultative aerobic,

anaerobic.

Page 75 of 132

Figure 5.1 Phase on Anaerobic Proces

Gas result from microbial decomposition in the

landfill is dominated by CH4 and CO2, which each have the

same relative concentration. While other gases can be

either non-methane volatile organic gases, NOx, CO and

H2. Methane gas (CH4) generated from the landfill is varied

, determined by the technology used and the function of

several factors (EPA, 2009), among which:

1. The total amount of waste being dumped into landfills

per year

2. Age landfill

3. Waste characteristics, such as temperature and soil

moisture content

Landfill Technology Development and Application

Landfill technology developed at this time equipped

with a control over the amount and type of waste entering

landfills and the handling of leachate. In the next

Page 76 of 132

technology development is equipped with gas collection

system for the flaring and use of gas to produce energy.

Installation of landfill and completeness of its components

which produce low carbon emission can be seen in Figure

5.2.

Figure 5.2 Landfill Methane Gas Collection System and

Utilization of Energy. (EPA, 2008)

Landfill gas collection system at catcher of them

consisting of gas (wells), the pipes, blowers, and other

technologies that allow to improve the performance of the

gas control. At some landfills flare system only if the landfill

gas was burned and discarded. While the use of landfill gas

for energy use landfill gas combustion technology by

installing equipment such as turbines, reciprocating

engines, boiler, heater, or kiln as the main unit. For the

purposes of regulation and safety, the design of landfill gas

utilization technology for energy products still must be

equipped also with a flare system

Landfill is also designed with the aim to prevent pollution of

the generation of leachate from the waste, including

hazardous waste category. Landfill construction was

designed on the basis of classification of coatings, adjusted

Page 77 of 132

for the potential impact of pollution levels. According to

environmental regulations in Indonesia, landfill construction

is divided into 3 categories: category I (double liner),

category II (single liner), category III (clay liner), which is

sequentially landfills with the requirements of heavy,

medium, and light. To apply this landfill technology has to

go through licensing procedures established by the Ministry

of Environment.

In general, the existing landfill on the pulp and paper

industry in Indonesia is still using a technology that only

aims to prevent pollution of ground water. Based on the

characteristics of waste and follow the regulations, in

general construction of landfills in the pulp and paper

industry are designed to follow the category III, which is

equipped with a leachate collection and treatment

installations. Landfill is not equipped with gas control

system or the installation of gas gathering systems or

flares, so that the landfill gas released into the atmosphere.

5.2.2 Incineration

The process of incineration is the alternative solid

waste management is selected on the basis of its ability to

reduce the amount of waste quickly and leaving little ash.

In the process of incineration of organic compounds are

oxidized to form CO2 and water vapor and heat energy in a

form that can be recovered. This will benefit if the

incineration of waste containing organic materials burned

high with low ash content (<10%), low water content

(<60%), and has a high calorific value (> 3000 calories).

Incineration Technology Development and Application

Incinerator technology progress very rapidly, in line

with the increasing energy demand and the emergence of

environmental issues associated with global warming. The

next technology provides opportunities to utilize the

Page 78 of 132

resulting energy for steam production and eventually into

electricity products.

Development of incinerator design which was originally

only equipped handling gas emission in a simple way

through the cyclone alone be able to handle all the

problems of B3 waste. Based on the waste characteristics

vary and consideration of technical aspects, environmental

and economic, it can choose the types of incinerators are

commonly used in industry, among others, are as follows

below.

a-1. Rotary Kiln Incinerator

These types of incinerators are widely used because it

can be used to treat various types of waste with a varied

range of water content.

Figure 5.3 Rotary Kiln Incinerator

(Http://www.google.co.id/search?hl=id&source=Rotary+Kiln+Incinerator)

Horizontal cylindrical rotary kiln rotating at speeds

between 0.75 to 2.5 rpm resulting in mixing of waste with

combustion air. Waste residence time in the kiln varies

Page 79 of 132

between a few seconds to several hours. Combustion

temperature has a range 815-16500 C.

a-2. Fluidized Bed Incinerator

Incinerator of this type has a combustion chamber

with the fluidization system and airtight construction

meetings to keep the system at positive pressure and

prevent leakage of heat from the burning. Combustion

chamber contains a pile of sand that will be fluidized by a

blast of air that flows into the first heated by the gases of

combustion. Waste to be burned in through the conveyor

with the use of hot air those contacts along the conveyor

until the waste has continued to increase levels of drying

solids. Incoming waste bait falls on a pile of sand which is

then fluidized by hot air flow with high turbulence.

Figure 5.4 Fludized Bed Incinerator

(Http://www.google.co.id/images?um=fludized+bed+incinerator)

Page 80 of 132

With this system, the fluidization of contact between

the hot sand with waste, so that the water contained in the

waste turned into steam, and finally there is an optimum

combustion. The inside of the combustion chamber is

coated with refractory material, while the pipes are made

from stainless steel to prevent abrasion and erosion and

damage caused by the gases of combustion. At the

incinerator are also designed systems that prevent the

entrainment of sand and ash go into the gas stream of

combustion.

In Indonesia, the implementation of incinerators for

waste management industry must follow the rules and

guidelines established by the Ministry of Environment,

among others:

- Design incinerator has a specification that meets the

specified requirements.

- Perform trial operation of the incinerator and pollution

control gas emission

- Record operating conditions, the result of combustion,

and combustion efficiency

- Carry out monitoring according to the provisions

established.

In general the application of incinerators for solid

waste management is mostly done by the paper industry

which uses waste paper raw materials, especially the

deinking process. Currently, consideration of the use of

incinerators in the pulp and paper industry is still limited to

regulatory compliance in waste management. The

technology that led to the utilization of energy from

combustion is still in the stage of assessment and testing,

especially to generate steam and electricity. From selecting

the type of incinerators, Rotary Kiln and Fluidized Bed, both

Page 81 of 132

has already implemented in the paper industry in

Indonesia. With the development of incineration technology

also enables the utilization of solid waste via gasification

process. To get higher efficiency, solid waste can be fed in

the form of pellets or briquettes.

5.2.3 Composting

The purpose of composting is to stabilize the

organic materials derived from waste, reduce odor, kill

pathogenic organisms and finally produce the so-called

organic fertilizers (compost) and suitable to be applied on

land application and plants. The mechanism of the process

of composting organic material into compost and gas

emission can be seen in Figure 5.5.

Figure 5.5 Composting Process and Gas Emission

(Source: Valzano, F. et al, 2001)

Siklus

nitrogen

mati

Udara (O2)

Kelembaban Mikroorganisme

Karbohidrat/lipid

Selulosa

Lignin

Protein

Abu (ash)

Metabolit

intermediate

CO2

Nitrogen anorganik

Humus/kompos

Organisme baru

Panas

H2O

panas

Page 82 of 132

In the composting process temperature will increase

from mesophilic to thermophilic. When the temperature

reaches 40 °C, mesophilic microbial activity is replaced by

thermophilic microbes. At temperatures above 55 ° C some

of pathogenic microorganisms will die. During the

thermophilic phase, high temperatures accelerate the

decomposition of proteins, fats and carbohydrates such as

cellulose and hemicellulose. After most of the materials

decompose, the temperature will gradually decrease.

During the composting process will occur shrinkage volume

and biomass material. This reduction can reach 30-40% of

the volume / weight of initial material.

Factors affecting the composting process include C /

N ratio, particle size, aeration, porosity, water content,

temperature, pH, content of harmful substances. The

optimum condition of some of these factors can be seen in

Table 5.4. Long composting time depends on the

characteristics of the composted materials, methods of

composting and activators are added.

Table 5.3 Several Factors Affecting the Composting

Process

Parameter Optimum Values

C/N ratio 35 : 1

water content 50 – 75%, depend on the substrate

particle size 50 mm for windrow composting

Air flow 0,6 – 1,8 m3 air.day-1,kg-1volatile solid

during thermophilic phase and decrease

during maturation

pH 6,5 – 8,0

Oxygen > 10% v/v

Temperature 55oC ( 50-65

oC)

Page 83 of 132

Composting Process Technology and Application

The composting process that occurs naturally is

long and slow. To speed up the composting process has

been developed composting technology from the simple

technology, moderate, to high technology. In principle,

based composting technology development to optimize the

biodegradation process of organic material, so that

composting can run more quickly and efficiently.

Composting technology is very diverse, both

aerobically and anaerobically, with or without activator

composting. Appropriate composting activators to

accelerate the composting process. Aerobic composting is

the most widely used, because it is easy and cheap to do,

and do not require control processes that are too difficult.

The composting process can be classified into 2 systems,

namely:

- An open system (unconfined process)

- A closed system (Confined processes)

a-1. The Composting Process Open Systems

This process includes the process of Windrow and

aerated static pile. In general, the stages of both processes

are similar, just a different process technologies. At

Windrow method, the contact of oxygen with the compost

pile takes place with the reversal of natural convection,

while in aerated static pile is done by air conduction.

a-2. Closed System Composting Process

Mechanization of the composting process takes

place in a closed system or reactor. This system is

designed to address odor problems and speed up

processing time by setting environmental conditions, such

as air flow, temperature and oxygen concentration. This

Page 84 of 132

closed system requires an investment cost that much more

expensive than open systems.

Pulp and paper industries in some countries, have

made sludge waste management with use it as compost

with a good quality (Carter, 1983). Some pulp and paper

industry in Indonesia has also examined the utilization of

sludge waste as compost and test try to plant. The study

indicates that the sludge compost application at a dose of

10 tons / ha to increase the productivity of various crops

and soil quality significantly. However, continuous

application is only done by an industry that has timber

estate.

5.2.4. Anaerobic Digestion Process

The mechanism of biochemical reactions that

occurred in anaerobic process can be seen in Figure 5.6.

The process of anaerobic digestion is the process of

biodegradation of organic compounds by anaerobic

bacterial activity through several stages of hydrolysis,

acidification and methanation. Anaerobic biodegradation

produces biogas consisting of methane (50-70%), CO2 (25-

45%) and small amounts of hydrogen, nitrogen and H2S

(Elizabeth. 1981; kharistya. 2004).

Page 85 of 132

Figure 5.6 Stages of Anaerobic Digestion Process

Hydrolysis is the process of solving insoluble

organics large and complex to small molecules that can be

delivered to the microbial cells and can be metabolized

(Thompson, 2008). Hydrolysis process can be done

enzymatically convert complex organic suspended

dissolved into simple organic that can be used by bacteria

(Thompson, 2008).

Acidification of the complex phase which involves

the formation of acid, hydrogen production, and stage

acetogenic. Sugar, long chain fatty acids and amino acids

formed from hydrolysis is used as a substrate. Organic

acids with low molecular weight resulting from

acidogenesis stage will be parsed into methane (CH4) and

CO2 by bacteria methanogenic. Biogas as by product of

decomposition of organic matter has been considered as

an alternative energy source. The composition of biogas is

Page 86 of 132

generally composed of CH 4 55-70%; CO2 27-45%; N2 0-

3%; H20 - 1%; H2S <3%. CH4 is a gas that has the highest

calorific value is around 9,000 kcal./m3. Heat value of

biogas is 4500-6300 kcal./m3 depends on gas content in

addition to CH4. Therefore, 1 m3 of biogas is equivalent to

0.4 kg 0.6 kg of diesel oil or gasoline, or 0.8 kg of coal.

Anaerobic Digestion Technology

The development of innovative anaerobic digestion

technology is intended to optimize the rate of the digestion

process so as to produce maximum methane gas.

Optimization processes and maximizing production can be

achieved among others by way of early treatment of the

material / feed, develop optimum conditions of inoculum

and environmental conditions such as temperature

settings, pH, addition of nutrients and control of toxic

components. Selection of proper reactor design is the key

parameter in the success of the process. There are several

types of anaerobic digestion reactor that is;

a-1. Wet Digestion One Step System

Digestion of this single stage wet systems, suitable

for processing solid waste that has a solid content less than

15%, whereas for the processing of solid waste that has a

high solid content of 20% - 40% more suited done with a

single stage digestion system is dry. Flow diagram of single

stage digestion system is wet and dry system can be seen

in Figure 5.7 and Figure 5.8.

Page 87 of 132

Figure 5.7 Anaerobic Digestion Wet One Step System.

http://www.ciwmb.ca.gov/Publications/

Page 88 of 132

Figure 5.8 Anaerobic Digestion One Stage Dry System

(Http://www.ciwmb.ca.gov/Publications/)

Page 89 of 132

a-2. Phase Two Digestion

Two-phase anaerobic digestion system is a process

where acid formation steps (hydrolysis and fermentation of

volatile acid) are physically separate from the step

formation of biogas (methane gas). This is different from

one stage anaerobic digestion, where acidogenesis and

methanogenesis occurs together (Shuizhou, et al, 2005).

Two-stage digestion system which separates the

formation of volatile fatty acid (VFA) from the process of

methanogenesis can enhance overall digestion

performance (Elliott, et al. 2007). It is shown from the

performance of two-phase anaerobic digestion process

which can reach not only the production of hydrogen but

also a higher methane production obtained by increasing

the hydrolysis process performance at an early stage.

Methane gas production reached about 21% higher than

that obtained in the digestion process one stage (Liu, et al.

2008). Thus the process of anaerobic digestion of two-

phase becomes very important to increase the production

of biogas to produce methane (Medhat, et al. 2004).

Flowchart 2-stage anaerobic digestion can be seen in

Figure 5.9.

Page 90 of 132

Figure 5.9 Flowchart of Two Phase Anaerobic Digestion

(Source: http://www.ciwmb.ca.gov/Publications/)

Page 91 of 132

Pulp and paper industries in some countries, have

made sludge waste management with how to use it as

compost with a good quality (Carter, 1983). Some pulp and

paper industry in Indonesia has also examined the

utilization of sludge waste as compost and test try to plant.

The study indicates that the sludge compost application at

a dose of 10 tons / ha to increase the productivity of

various crops and soil quality significantly. However,

continuous application is only done by an industry that has

timber estate.

5.3 Gas Emission Management

5.3.1 Sources and Characteristics

The biggest source of emission in the pulp and

paper industry is the unit that uses chemical processes

such as pulping unit, chemicals recovery units, pulp

bleaching units and paper manufacturing. Pulping process

will produce gas polluters in the form of sulfur compounds,

carbon compounds and nitrogen compounds, while

emission from the unit CRP, especially in the form of

particulates such as Na2SO4, Na2CO3, and sulfur gases

that cause odor source. And the bleaching process

produces chlorine gas. Sources and Characteristics of Gas

and Particulate Emission can be seen in Table 5.5.

Page 92 of 132

Table 5.4 Sources and Characteristics of Gas and Particulate Emission

Unit Process

Gas Emission

Particulate

Preparation of Wood Raw Materials

- -

Pulping Unit • compound methyl mercaptan (CH3HS) • dimethyl sulfide (CH3CH3S) • dimethyl disulfide (CH3CH3S2) • gases are not condensed

CRP Unit

Recovery boiler

compound methyl mercaptan (CH3HS)

dimetl sulfide (CH3CH3S)

dimethyl disulfide (CH3CH3S2)

H2S, NOx

particulate

Evaporator

H2S

metil merkaptan (CH3HS).

Lime kiln NOx, H2S. particulate

Pulp bleaching units • chlorine gas, • chlorine dioxide • volatile organic compounds (VOCs)

power plant Units including cogeneration

SO2,

NOx,

CO dan

trace element

particulate

Papermaking Unit formaldehyde

Page 93 of 132

Chemical pulping process and semi-chemical

produces a number of emission including volatile organic

such as methanol, formaldehyde, acetaldehyde and methyl

ethyl ketone and reduced sulfur gases. Emission of

reduced sulfur-containing gases (H2S, methyl mercaptan,

and dimethyl disulfide), cause the smell is very disturbing,

although in low concentrations. Overall, the compounds are

expressed as total reduced sulfur compounds (TRS) that is

released from various sources in the Kraft chemical pulping

process and semi-chemical. Emission of gases that are

emitted from the Kraft pulping process can cause air

pollution. Before the gas emission released into the

environment must be controlled in advance so as not to

cross the line emission standard. Basically gas emission

control is through cleaning and particulate emission by

separating the pollutant gas. Generally, in addition gas

emission control aims to reduce the impact of pollution on

local air quality, as well as to minimize the loss of

chemicals.

5.3.2 Technology of Management Particulate Emission and

Gas

Management of particulate and gas emission in the

pulp and paper industry conducted by the separation of

particulate and gas emission or the collection and

combustion gases are not condensed (Non-Condensable

Gases) for concentrations do not exceed certain limits

which can effected health. Basically, the management of

waste gases can be done with control of the process itself,

through the proper operation of all process equipment in

order to minimize the waste gas that is formed from each

unit process.

Page 94 of 132

5.3.2.1 Separation of Particulate

Particulate separation technology of gas from the

waste stream can be done with some units of equipment

that can be classified as shown in Table 5.5.

Table 5.5 Classification of Particulate Separator Technology

Technology Information

Cyclone Effective for separation of particulate size> 20 μm; separation efficiency between 75 - 95%

Electrostatic Precipitator (ESP)

Effective for the separation of particulate size of 10-20 μm separation efficiency> 99%

Filter Cloth (Fabric Filter)

Effective for separation of fine particulate size 99% separation efficiency

Particulate Scrubber

Venturi scubber

Cyclone Scrubber

Spray scubber

Effective for separation of fine particulate size efficiency will be increased by adding a liquid absorbent material

a). Cyclone

Cyclone is a mechanical device that is used to set

aside relatively large-sized particles from a gas stream.

Gas entering from above in a tangential spin to the bottom

that make the particles fall in and out of the bottom of the

cone. Clean gas that comes out of the top of the appliance

such as CO2 gas. Cyclone has separation efficiency

between 75-95% for weight and particles size > 20 μm.

Figure 5.10 shows the cyclone and multiple cyclones that

place in the boiler installation.

Page 95 of 132

Figure 5.10 (A). Multiple Cyclone and Cyclone, (B). Multiple

Cyclone installed in Boilers

Page 96 of 132

b). Filter Cloth (Fabric Filter)

The filter fabric is very efficient to separate the fine

particles. Is a cylindrical bag filters. Fine particulates are

collected in a bag of fabric filter cylinder which is then

separated particles are collected in a bag attached and

removed or separated either by way shaken until the

particles fall into the collector under the filter. Filtration

efficiency can reach 99%. The weakness of this tool is a

filter material sensitive to high temperatures (> 315oC), so

that the fabric is often broken, usually the duration of use

are between 1-2 years.

Figure 5.11 Fabric Filter

c). Electrostatic Precipitator (ESP)

Electrostatic precipitator (ESP) is a particulate

separator based on the concept of precipitation due to

electrostatic forces is very effective to separate particulate

size 10-20 μm. The particles are negatively charged in the

Page 97 of 132

gas flow will be attracted by the positively charged collector

electrode, then released with a rapping system using a

water spray or vibration system that collected in the hopper

at the bottom of the ESP.

Figure 5.12 Electrostatic Precipitator (ESP)

ESP is generally used in the recovery boiler with an

efficiency> 99%. Increased efficiency is influenced by the

increase in plate surface area and decreasing temperature.

These ESP tools require high maintenance, and require

energy for operation ranged between 60-10 kWh/ton pulps

(Cici, 1988).

d). Particulate Scrubber

Scrubber provides double performance of the

separation of pollutant gases and particulates at the same

Page 98 of 132

time. Separation of pollutants carried out using a liquid that

will be binding and washing, which can be separated and

reused. Several types of scrubber can be seen in Figure

5.13.

Figure 5.13 (A). Venturi Scrubber, (B). Cyclone Scrubber, (C).

Spray Scrubber,

In principle pollutant gases must have a good solubility

and chemical reaction occurs with a liquid absorbent.

Usually used water as an absorber because it is cheap, not

corrosive and easy handling that can be used to absorb

particulates and SO2 gas. Alkali solution is usually used for

the separation of TRS, H2S, and Cl2 gas. Absorption

efficiency can be improved by mixing with a number of

active carbon powders. Explanation of some type of

scrubber is as follows:

Page 99 of 132

Venturi Scrubber: The liquid that is injected into the

venturi throat to form soft splashes and contact with the

pollutant particles in turbulent flow. The fluid carrying

the particles is separated from the gas in the cyclone.

Cyclone Scrubber: With this tool until the liquid is

sprayed into the cyclone occurs absorption of particles

from the inlet gas stream. The particles will be trapped

by sparks sprayed liquid and flows down to the

expenditure, while the clean gas flows upward out of

cyclone.

Spray Scrubber: Using the type of spraying the

opposite direction to the flow of working gas at low

pressure, but with a fairly large flow rates. Because the

motion flow system allows the aerosol product out the

system, the outlet section mounted mist eliminator

equipment

5.3.2.2 Separation of Gas Pollutants

A. Packed Tower Scrubber

Packed tower scrubber consists of a cylindrical tank

filled with filler material that serves as a distribution medium

flow by providing a large surface area for contacts both the

liquid and gas phases. The flow of gas enters from the

bottom of the tank to flow upward. While the absorbent

liquid entering from the top of the tank and flows downward

go to clean gas to flow over the tank, while absorbing liquid

that binds the contaminants flowing into the bottom of the

tank. Filler material frequently used is ceramic, plastic or

rock shaped like a ring or a ball. Energy requirement in

pulp mill scrubber usage ranges from 20-40 kWh/ton pulp

(Cici, 1988).

Page 100 of 132

Figure 5.14 Packed Tower Scrubber

B. Absorber

Absorber is a gas separation unit that uses the

principle of absorption of contaminants in gas streams that

are eliminated or removed by dissolving it in liquids. The

absorption of pollutant gases is done by the gas stream

containing pollutant gas flowed in the opposite direction

(counter current) with a flow of liquid is used as absorbent.

The flow of gas containing pollutant gases entered through

the bottom of the absorber unit and the gas flow is clean

out through the top of the absorber unit. The liquid

absorbent flowed by way of spraying from the top of the

absorber, and the liquid has been absorbed pollutant gas

can be regenerated in the regenerator unit so it can be

reused as an absorbent. Several types of absorbers are

shown in Figure 5.15.

Page 101 of 132

Figure 5.15 Several Types of Absorbers

Page 102 of 132

C. SOx Gas Control

SOx gases can be controlled by using Flue Gas

Desulphurization (FGD) wet method or dry method (Table

5.6). FGD wet type is more widely used, use absorbent

(absorbent) slurry solution containing compounds such as

Na, Ca, or Mg. Lime CaCO3 most widely used because it is

relatively inexpensive price, and produce CaSO4 (gypsum).

Absorption with alkali was developed to eliminate major

problems associated with lime, namely precipitation and

blockage of the scrubbing tower. Dual alkali using two

reagents and the two processes are repeated to remove

SO2 Na2SO3 or NaOH solution to neutralize role of SO2 in

absorber column. Because Na2SO3 and Na2SO4 is soluble

in water, no precipitation occurred in the scrubber. With this

system cause water pollution problems, besides the alkali

NaOH is much more expensive than lime. There are four

sub-processes in this system, namely:

• Preliminary processing of the gas flow pre-scrubber

• absorption of SO2 by Na2SO3 solution

• cleaning Na2SO4

• regeneration through the addition of Na2CO3 Na2SO3

Page 103 of 132

Table 5.6 Wet FGD and Dry Type

Type of FGD

Method

Absorbent Reaction By Product

Type of FGD Non-Regeneration

Wet Method

Limestone scrubbing CaCO3 - slurry

CaCO3+ H2O+2SO2 2CaSO3 + CO2 + H2O

CaSO3+1/2O2 CaSO4

CaSO4

FGD Method

Absorbent Reaction By Product

Lime scrubbing CaO – slurry

CaO+H2O Ca(OH)2

SO2+ H2O H2SO3

H2SO3+Ca(OH)2 CaSO3.2H2O

CaSO3.2H2O+1/2O2 CaSO4. 2H2O

CaSO3, CaSO4

FGD Method

Absorbent Reaction By Product

Dual alkali NaOH solution or Na2SO3

2NaOH+SO2Na2SO3+H2O

Na2SO3+H2O+SO22NaHSO3

Na2SO3, Na2SO4

Mg(OH)2 – slurry Mg(OH)2+SO3MgSO3+H2O

Mg(OH)2+2SO2Mg(HSO3)2 Reaction in Oxidized Tank:

MgSO3+1/2O2MgSO4

Mg(HSO3)2+Mg(OH)22MgSO3+2H2

MgSO3, MgSO4

Page 104 of 132

Type of FGD

Method

Absorbent Reaction By Product

O

NH3 and water 2NH4OH+SO2(NH4)2SO3+H2O

(NH4)2SO3+SO3+SO2+H2O2NH4HSO3+H2

(NH4)2SO4

Dry Method

Lime Spray Drying CaO and CaCO3 powder

CaSO3, CaSO4

Type of FGD Regeneration

Wet Method

Wellman-Lord (W-L) Process

Na2SO3 + SO2 + H2O 2NaHSO3

Na2SO3 + 1/2O2 Na2SO4

2Na2SO3+ SO3+ H2O Na2SO4 + 2NaHSO3

2NaHSO3 + heat Na2SO3 + SO2 + H2O

Na2CO3 + SO2 Na2SO3 + CO2

Page 105 of 132

First of all exhaust gas is passed into venturi pre-

scrubber. This Pre-scrubber aside and SO3 and HCl

particles contained in exhaust gas stream that would

interfere with absorption of SO2. Pre-scrubber also serves

to reduce the temperature and humidity increase the

exhaust gas. Temperature and humidity at the inlet pre-

scrubber generally is around 150oC and 20%, while the

outlet temperature and humidity changes to 50oC and 95%.

Some sulfite will be oxidized to sulfate by oxygen,

as well as SO3 is still contained in the exhaust gas flow

through sulfat. Natrium pre-scrubber will be oxidized to

sulfate (Na2SO4) no longer contribute to the absorption of

SO2 and should be excluded from the system. To prevent

from excessive accumulation of sulfate in continuous

cleaning of the base absorber can be done by using a

surge tank. The flow of exhaust gas at the base of the tray

tower contains NaHSO3 useful for further processing.

Exhaust gas from the bottom of the tray tower partially

delivered to the chiller / crystallizer which formed crystals

are more difficult Na2SO4 dissolved, then centrifuged slurry,

and solids are dried and set aside. Gas that has been

centrifuged still contains a lot of bisulfite and then returned

to the process. Exhaust gas from the bottom of the tray

tower partly also sent to the evaporator where SO2 is

released and crystal Na2SO3. Steam then condensed and

recovered, resulting SO2 concentrations (containing about

85% SO2 and 15% H2O). SO2 gas can be reduced to

elemental sulfur or oxidized to sulfuric acid.

Page 106 of 132

D. NOx Gas Control

NOx emission can form NO and NO2 gases which are

formed by two mechanisms as a result of the combustion

process as follows:

Fuel NOx : NOx is formed from the reaction between

nitrogen (N) contained in the fuel with oxygen at high

temperature

Thermal NOX: NOx is formed from the reaction

between N2 and O2 at high temperatures in the

combustion chamber

NOx is primarily formed as a result of combustion can

be controlled in the following manner:

a. Combustion modification to reduce or prevent the

formation of NOx

Flue gas recirculation done by reducing the peak

flame temperature and the amount of oxygen to

reduce NOx formed

Low NOx burner designed to burn off excess fuel

using low water

staged combustion is used to reduce the peak

temperature

b. Controlling NOx that has been shaped in a way to

convert them into N2.

Selective Catalytic Reduction (SCR) is a simple way

to change the NOx into N2 and H2O, where the gas

stream containing NOx and NH3 injected with

passes to the catalyst layer, suitable for processing

a large volume of air

Non-Selective Catalytic Reduction (NSCR) is

changing the NOx into N2 and H2O by passing the

Page 107 of 132

gas stream in a catalytic coating containing precious metals such as platinum (Pt) and CH4,

CO or H2 as a reducing agent. This process is difficult to apply to a large volume of air with

a low NOx concentration.

Catalytic cracking process using noble metal at a temperature of around 450oC.

Table 5.7 NOx Control Methods

Method - NOx

controlled Type

NOx Allowance

(%) Description

Flue gas recirculation

Thermal NOx 70 - 80

Low NOx burner Fuel NOx, Thermal NOx

10-25

Staged burner Fuel NOx, Thermal NOx

40-70

Selective catalytic reduction (SCR)

Fuel NOx, Thermal NOx

80-90 NH3 injected

Catalyst: metal,

catalyst support materials: ceramic (Ti, Al, etc.)

Form: granules, honeycomb, plate

Page 108 of 132

Method - NOx

controlled Type

NOx Allowance

(%) Description

temperature optimum: 300-400oC

Reaction:

4NO+4NH3+O24N2+6H2O

2NO+4NH3+O23N2+6H2O The process is simple, easy to operate,

not produced waste, there are no byproducts

Selective non catalytic reduction (SNCR)

Fuel NOx, Thermal NOx 60-80 NH3, temperatures 800-1000

oC

Non selective

catalytic reduction

(NSNCR)

Fuel NOx,

Thermal NOx

catalysts: Pt + CH4, or CO, or H2

Catalytic cracking Fuel NOx,

Thermal NOx

catalysts: Pt

Page 109 of 132

5.3.2.3 Emission of Non-Condensable Gas

In the system of non-condensable gas collection

from the digester and evaporator required certain

conditions for the risk of detonation be avoided. This can

be done by collecting the solid condition that is above the

limit concentration of explosive or by dilution at

concentrations below the explosive conditions. Limitation of

gas concentration of sulfur compound that is explosive can

be seen in Table 5.8.

Table 5.8 The Range Of Explosive Concentrations Of Sulfur

Gases

Sulfur Compounds Gas The Range of Explosion

Concentrations

(% Volume)

1) H2S

2) CH3SH

3) CH3CH3S

4,3 – 45,5

2,2 – 9,2

3,9 – 21,9

Gas collection concentrated condition of the non-

condensable gas is more difficult because of the

fluctuations in the flow and composition. Ways you can do

is to use gas reservoirs operated at a pressure and a

constant and regulated flow of gas at concentrations that

do not easily explode. After the gas collects in the

composition and flow is kept constant, the gases can treat

with combustion.

The collection in the form of aqueous

concentrations below the explosive gas is done by use of a

gas reservoir connected to the pipe to the atmosphere. To

transform the gas with large flow fan used for air

conduction as a diluents with a size larger than the

Page 110 of 132

incoming gas fan. To avoid the risk of dilution is not

enough; the system is equipped with equipment that serves

to overcome the danger of explosion and damage to

equipment.

Burning is an effective way to eliminate the toxic

pollutant gases, odor, or gas is difficult to be processed,

and to reduce the danger of explosion. In combustion, the

organic compound in gaseous form is converted into

carbon dioxide (CO2) and water, and sulfur is converted

into sulfur dioxide (SO2). For the combustion process,

typically required additional fuel and it takes time to perfect

combustion. The combustion efficiency depends on the

number of oxygen, the high combustion temperature, gas

mixing and sufficient time for combustion. Efficiency can be

achieved is generally about 90%. Generally it takes to burn

waste fuel gas with heating value of at least 50% of the

calorific value of combustion mixture. If it takes too much

extra fuel the combustion process carried out with the aid

of a catalyst in the form of heavy metals such as platinum,

copper, cobalt, nickel, chromium and iron.

Page 111 of 132

CHAPTER VI

CLOSING REMARKS

Indonesia ratified the Kyoto Protocol and participate

through regulation No. 17/ 2004 which committed to reduce

CO2 emission of potentially Greenhouse Gas (GHG)

emission. Indonesia's GHG reduction target set at 26%

with its own funding and 41% through the assistance of

international donors. Following up on this commitment, the

Ministry of Industry in cooperation with Indonesian Climate

Change Trust Fund (ICCTF) formulates guidelines for

technology mapping in the pulp and paper industry.

One of the source emitters in Indonesia is industrial

sector, was ranked 4th, which including pulp and paper

industry because it includes high energy consuming

industries. The development of technology and high

production capacity in the pulp and paper industry can

provide opportunities for energy savings and reduce

emission significantly all at once.

Overall energy savings in the pulp and paper industry

can be done with energy conservation at each unit process

of cooking systems, pulp bleaching, chemical recovery,

stock preparation, paper machines, and power plant and

waste management. Implementation of environmentally

friendly technology in the manufacture of pulp and paper

basically also do energy saving at the same time can

increase production efficiency. Some benefits which can be

obtained from the implementation of environmentally

friendly technologies that save energy, conserve materials,

save water, reduce air emission, cut costs, reduce pollution

load.

Page 112 of 132

Some processes that can save energy and reduce

emission in the pulp industry, among others:

handling of wood raw material, chipping, wood chip

screening

modification delignification technology continues on

cooking system

washing technology applications using both the

displacement method and bleaching brown stock

optimizing the performance of chemical recovery

(evaporators, recovery boilers, lime kilns)

optimize the performance of power system boiler

(biomass fuels or coal)

Implementation of energy saving in the paper

industry can be done mainly on paper drying units in the

following way:

control of drying process

control of dew point

optimization of dewatering in the forming and pressing

reduction blow through energy loss

reduction of air consumption

optimization pocket ventilation temperature

residual heat recovery

the use of shoe (extended nip) press

optimization of paper machine vacuum system

The use of advanced technologies such as gap

forming; water impingement drying

Technology for environmental management is an

activity of processing and utilization of waste in the form of

liquid, solid or gas. In its application is determined on the

basis of waste characteristics, and the burden of pollution

Page 113 of 132

and the extent to which can potentially generate carbon

emission and opportunities can be utilized as an energy

source. Wastewater management in the pulp and paper

industry using an anaerobic process technology that

features a gas container for energy-efficient technology and

environmentally friendly. Management of solid waste by

landfill, incineration, composting and anaerobic digestion in

general all of these alternatives can be applied in

accordance with the characteristics of the waste to be

treated with the terms fitted gas emission control to be

used. Thus, to reduce gas emission into atmosphere.

Page 114 of 132

REFERENCES

Adams, Terry N., 1997,. “Kraft Recovery Boilers”, Tappi

Press, Atlanta.

APPI, 2008. Executive Summary of APP‟s Carbon

Footprint Assessment. Environmental resources

management.

Bernstein, L., Roy, J., 2007. Fourth Assesment Report of

IPCC of Working Group 3, Cambridge University

Press.

Borman, G.L., Ragland K.W., 1998,. “Combustion

Engineering”, McGraw-Hill, Singapore,Brunner.

Calvin R. 1994. Hazardous Waste Incineration. 2nd

Ed.. McGraw-Hill International Edition.

Buku Pegangan Manajer Pengendalian Pencemaran

Udara. Badan Pengendalian Lingkungan hidup

Daerah Provinsi Jawa Barat

CEPI. 2009. Transport Carbon Footprint – Assesment

Guidelines. Brussels

CEPI. 2007. Europian Paper Industry Develops Carbon

Footprint Framework for Paper and Board. Bussels.

Cici. Mehmet . 1968. Energy Consumption and Air Pollution

in the manufacture of Pulp and Paper. Erc.Univ. Fen

Bil. Derg.. 4. 1-2. 646 – 656.

DoE. 2005. Energy and Environmental Profile of the US

Pulp and Paper Industry. US Department of Energy.

Elizabeth C.P.. paul N. C. 1981. Biogas production and

utilization. Ann Arbor Science publishers Inc.

Eriksson. E. Striple, H., Karlsson, P.E., 2009. Executive

Summary for Billerud Carbon Footprint, Svenska

Miljoinstitutet, Stockholm.

Gavrilescu, D. 2008. “Energy from Biomass in Pulp and

Paper” Environmental Engineering and Management

Page 115 of 132

Journal, September/October 2008, Vol.7.No.5, 537-

546.

Gielen,D; Tam,C. 2006. “ Energy Use, Technologies and

CO2 Emission in the Pulp and Paper Industry”

WBCSD, IEA, Paris, 9 October 2006.

Green, R.P., and G. Hough, 1992,. “Chemical Recovery in

The Alkaline Pulping Processes”, Third edition, Tappi

Press, Atlanta,

Hayashi, D., Krey, M., CO2 .2005. Emission Reduction

Potential of Large Scale Efficiency Energy Measures

in Heavy Industry in China, India, Brazil, Indonesia,

and South Africa, HWWI Research Paper No. 6,

Hamburg.

Johan Gullichsen, Hannu Paulapuro., 1998.,

“Papermaking Science and Technology”, Published

in cooperation with the Finnish Paper Engineers'

Association and TAPPI, Helsinki

Kilponen, L., P. Ahtila., J. Parpala., Matti Pihko., 2000,.

“Improvement of Pulp Mill Energy Efficiency in An

Integrated Pulp and Paper Mill”, Publication of the

Laboratory of Energy Economics and Power Plant

Engineering, Helsinki University of Technology.

Kocurek, M.J., 1989., “Pulp and Paper Manufacture, Vol. 5:

Alkaline Pulping”, Joint Textbook Committee of The

Paper Industry.

Kramer K.J., et al, 2009. Energy Efficiency Improvement

and Cost Saving Opportunities for the Pulp and

Paper Industry, Berkeley Lab University of California,

Berkeley.

Kraristya. 2004. Teknologi digester.

kharistya.wordpress.com

Lawrence, E.O., 2009., “Energy efficiency Improvement

and Cost Saving opportunities for the Pulp and Paper

Page 116 of 132

Industry”, Environmental Energy Technologies

Division, US Environmental Protection Agency.

Miner, R., Garcia, J.P. 2007. The Greenhouse Gas and

Carbon Profile of the Global Forest Products

Industry, NCASI Special Report No. 07-02.

NCASI-IFC, 2009. A Calculation Tool for Characterizing the

Emission from the Forest Products Value Chain,

Including Forest Carbon.

NCASI, 2005. Calculation Tools for Estimating Greenhouse

Gas Emission from Pulp and paper Mills. Research

Triangle Park.NC.USA.

Noel de Nevers. 2000. Air Pollution Control Engineering,

2nd Ed., McGraw-Hill International Edition.

Ohman, F., H. Theliander., 2007., Filtration Preperties of

Lignin Precipitated from Black Liquor, Tappi Journal,

Vol. 6 No. 7.

Paramsothy, 2004. Optimizing Hydrolysis/Acidogenesis

Anaerobic Reactor With TheApplication of Microbial

Reaction Kinetic. University of Peradeniya. Tropical

Agricultural Research Vol 16: 327-338.

Ray, B.K., Reddy, B.S., 2008. Understanding Industrial

Energy Use, Indira Gandhi Institute, Mumbai.

Smith. A., et al. 2001. Waste Management Options and

Climate Change. AEA Technology. Abingdon.

Smook, G.A., “Handbook for Pulp dan Paper

Technologists”, Joint Textbook Committee of the

Paper Industry.

Springer, Allan. 1993., Pollution Control for Pulp and Paper

Industry, McGraw-Hill International Edition.

Stultz, S.C., and J.B. Kitto., 2000., “Steam / Its Generation

and Use”, The Babcock & Wilcox Company.

Page 117 of 132

Thomas. 2003.. Anaerobic Digester Methane to Energy.

Focus On energy. Mc mahon Associates.Inc.

Wisconsin. Hal 4-6.

Tomas, R.A. 2009. “ Allocation of GHG Emission in a

Paper Mill an Application Tool to Reduce Emission”

Universitat de Girona, ISBN: 978-84-692-5159-1

Tomas, R.A., 2009. Allocation of GHG Emission in a Paper

Mill – An Appliction Tools to Reduce Emission,

Universitat de Girona.

Udgata, T.,2005. “Global Warming and Paper Industries

Roles”, W&F Snippet, Vol.9 Issue 7.

Upton, B.H., 2001. Technologies for Reducing

Carbondioxide Emission: A Resource Manual for

Pulp,Paper, and Products Manufacturers, NCASI

Special Report No. 01-05.

US EPA 2008. Climate Leaders Greenhouse Gas Inventory

Protocol Offset Project Methology for landfill methane

collection and combustion. Climate Protection

Partnerships Division. Tersedia pada

http:/www.epa.gov/climateleaders/resources/optional-

module.html

Valzano. F; Jackson M., Campbell A.; 2001. Greenhouse

Gas Emission from Composting facilities. ROU. The

University of New South Wales. Australia.

Wintoko, J., H. Theliander, T. Richards., 2007.,

“Experimental Investigation of Black Liquor Pyrolysis

using Single Droplet TGA”, Tappi Journal, Vol. 6 No.

5.

Worrell, E.; Martin, N. 200. “Opportunities to Improve

Energy efficiency in the U.S. pulp and Paper Industry”

Ernest Orlando Lawrence, Berkely National

Laboratory

Page 118 of 132

_____EPA, 2010. “Available and Emerging Technologies

for Reducing Greenhouse Gas Emission from the

Pulp and Paper Manufacturing Industry” October

2010

_____ Integated Pollution Prevention and Control (IPPC)-

Techniques in the pulp and paper industry., 2010.,

Europeun Commision-Directorate General TRC- Joint

Reseach Centre. Spain.

_____ 2010, IPPC, Best Available Techniques in the Pulp

and Paper Industry. European Commision Integrated

Pollution Prevention and Control (IPPC). Directorate

General JRC, Joint Research Center, Spanyol, Spain.

Page 119 of 132

APPENDIX 1

DISTRIBUTION OF INDONESIAN PULP AND PAPER INDUSTRIES 2009

No Company

Name Mill Site

National Production Capacity

Product Grades

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton / year 4.266.000 Ton / year 52.500 Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

1 Adiprima Suraprinta

Gresik Newsprint

--- --- 150.000 --- --- --- --- ---

2 Asia Paper Mills Tangerang Kraft Liner Medium

157.500 --- --- --- --- --- --- ---

3 Aspex Kumbong Cileungsi-Bogor

Newsprint 430.000 --- --- --- --- --- --- ---

4 Kertas Basuki Rachmat

Banyuwangi Printing

--- --- 13.700 --- --- --- --- ---

5 Kertas Bekasi Teguh

Bekasi Kraft Liner Medium

150.000 --- --- --- --- --- --- ---

6 Kertas Blabak Magelang Printing Medium

--- 54.800 --- --- --- --- --- ---

7 Bukir Muria Jaya Karawang Cigarette 5.500 --- --- --- --- --- --- ---

8 Cipta Paperia Serang Kraft Liner Medium

72.000 --- --- --- --- --- --- ---

Page 120 of 132

CONTINUE

No Company Name Mill Site

National Production Capacity

Product Grades

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton / year 4.266.000 Ton / year 52.500 Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

9 Ekamas Fortuna Malang Kraft Liner Medium

--- --- 156.000 --- --- --- --- ---

10 Esa Kertas Nusantara

Karawang Coated paper

156.000 --- --- --- --- --- --- ---

11 Fajar Surya Wisesa

Cikarang Barat

Kraft Liner Medium Duplex

700.000 --- --- --- --- --- --- ---

12 Graha Cemerlang Paper Utama

Karawang Tissue

40.000 --- --- --- --- --- --- ---

13 Gunung Jaya Agung

Tangerang Printing Tissue

36.000 --- --- --- --- --- --- ---

14 Indo Paper Primajaya

Banten Tissue

49.500 --- --- --- --- --- --- ---

15 Indah Kiat Pulp & Paper

Tangerang Kraft Liner Medium Printing

106.000 --- --- --- --- --- --- ---

16 Java Paperindo Utama Industries

Mojokerto Printing, Carbon, MG Paper

--- --- 82.500 --- --- --- --- ---

17 Jaya Kertas Kertosono Kraft Liner Medium Tissue

--- --- 150.000 --- --- --- --- ---

Page 121 of 132

CONTINUE

No Company Name Mill Site

National Production Capacity

Product Grades

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton / year 4.266.000 Ton / year 52.500 Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

18 Kertas Nusantara Berau, Kalimatan Timur

Pulp --- --- --- --- --- --- --- 525.000

19 Kertas Leces Probolinggo

Kraft Liner Medium Printing Newsprint

--- --- 195.000 --- --- --- --- ---

20 Lispap Raya Sentosa

Banten Tissue

7.200 --- --- --- --- --- --- ---

21 Lontar Papyrus Jambi Pulp Tissue Printing

--- --- --- --- --- 701.000 345.000

--- ---

21 Kertas Noree Indonesia

Bekasi Kraft Liner Medium Board

145.000 --- --- --- --- --- --- ---

22 Niki Tunggal Lumajang Joss Paper

--- --- 3.600 --- --- --- --- ---

23 Kertas Padalarang

Padalarang Printing Security

7.900 --- --- --- --- --- --- ---

24 Pakerin Mojokerto Kraft Liner Medium

--- --- 700.000 --- --- --- --- ---

Page 122 of 132

CONTINUE

No Company Name Mill Site

National Production Capacity

Product Grades

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton / year 4.266.000 Ton / year 52.500 Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

25 Panca Usahatama Paramita

Tangerang Tissue MG Paper

7.000 --- --- --- --- --- --- ---

26 Papertech Indonesia

Subang Board

60.000 --- --- --- --- --- --- ---

27 Papyrus Sakti Bandung Duplex 150.500 --- --- --- --- --- --- ---

28 Parisindo Pratama Bogor Printing Specialty

24.000 --- --- --- --- --- --- ---

29 PDM Indonesia Medan Cigarette --- --- 9000 --- --- --- ---

30 Pelita Cengkareng Tangerang Kraft Liner Medium Duplex

157.800 --- --- --- --- --- --- ---

31 Pindo Deli Pulp&Paper Mills

Karawang Printing

1.465.000 --- --- --- --- --- --- ---

32 Pura Barutama Kudus Kraft Liner Medium Security

--- 93.000 --- --- --- --- --- ---

33 Pura Nusapersada

Kudus

Sack Paper Medium Board

--- 62.000 --- --- --- --- --- ---

Page 123 of 132

CONTINUE

No Company Name Mill Site

National Production Capacity

Product Grades

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton / year 4.266.000 Ton / year 52.500 Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

34 Riau Andalan Kertas

Pelawan-Pekanbaru

Printing --- --- --- --- 350.000 --- --- ---

35 Riau Andalan Pulp & Kertas

Pelawan-Pekanbaru

Pulp --- --- --- --- 2.000.000 --- --- ---

36 Sarana Kemas Utama

Pulogadung Kraft Liner Medium

6000 --- --- --- --- --- --- ---

37 Setia Kawan Tulungagung

Printing, Newsprint

--- 33.000 --- --- --- --- --- ---

38 Sinar Hoperindo Cileungsi MG Paper Kraft

8000 --- --- --- --- --- --- ---

39 Sopanusa Tissue & Packaging

Mojokerto MG Paper Tissue

--- --- 48.000 --- --- --- --- ---

40 Suparma Surabaya Kraft, Board, Tissue

--- --- 165.000 --- --- --- --- ---

41 Surabaya Agung Industri Pulp & Kertas

Gresik Printing Boards --- --- 486.800 --- --- --- --- ---

42 Surabaya Mekabox

Gresik Kraft Liner Medium

--- --- 85.200 --- --- --- --- ---

43 Surya Pamenang Kediri Board Art Paper

--- --- 150.000 --- --- --- --- ---

44 Surya Zig Zag Kediri Cigarette --- --- 24.000 --- --- --- --- ---

Page 124 of 132

CONTINUE

No Company Name Mill Site

National Production Capacity

Production Grade

11.398.200 Ton/year

29782.200

Ton / Thn

Java Sumatera Kalimantan

6.607.200 Ton /year 4.266.000 Ton / year 52.500 Ton/year

57,96% 37,43% 4,61%

Ja-Bar-Banten Ja-Teng Ja-Tim Sum-Ut Riau Jambi Sum-Sel Kal-Tim

34.69% 2,13% 21,14% 3,68% 20,62% 9,18% 3,95% 4,61

45 Tanjung Enim Lestari Pulp & Kertas

Muara Enim Pulp

--- --- --- --- --- --- 450.000 ---

46 Toba Pulp Lestari Toba Samosir

Dissolving Pulp

--- --- --- 420.000 --- --- --- ---

47 Kertas Tjiwi Kimia Mojokerto Kerkas Cetak

--- --- 1.134.000 --- --- --- --- ---

48 Unipa Daya Tangerang Kraft Lainer Medium

15.000 --- --- --- --- --- --- ---

Source : APKI Directory 2009

Page 125 of 132

APPENDIX 2 PAPER CONSUMPTION IN VARIOUS COUNTRIES

Country Consumption per capita (kg)

Consumption1 Country-Based (1000 t)

1995 2007 1995 2007

Austria 192 268 1550 2196

Belgium 237 3752 26632 4089

Cyprus NA 132 NA 105

Czechoslovakia NA 159 NA 1622

Denmark 214 229 1134 1256

Finland 175 369 896 1933

French 164 144 9631 8754

Germany 194 254 15821 20873

Greece 82 108 857 1157

Hungary NA 97 NA 967

Ireland 102 115 361 476

Italia 140 205 8076 11894

Latvia NA 87 NA 195

Lithuania NA 50 NA 180

Page 126 of 132

APPENDIX 2 (continuation)

Country

Consumption per capita (kg) Consumption1 Country-Based

1995 2007 (1000 t)

Luxemburg 168 3752 See Belgium See Belgium

Nederland 201 210 3120 3502

Norway 176 188 756 874

Malta NA 84 NA 34

Poland NA 109 NA 4209

Portugal 82 120 802 1277

Slovakia NA 91 NA 496

Slovenia NA 210 NA 421

Spain 129 190 5147 7708

Sweden 210 256 1857 2314

UK 194 200 11288 12157

Non Europe Countries

USA 332 288 87409 87496

China 22 55 26499 72900

Indonesia 14 25 NA 5985

Japan 239 246 30018 31255

Page 127 of 132

APPENDIX 2 (continuation)

Country Consumption per capita (kg) Consumption1 Country-Based

1995 2007 (1000 t)

Brazil 35 42 5433 8091

Egypt 9 NA NA NA

Total 49 59 276231 391799

Notes: When „NA‟ reveals for EU-27 missing countries, not available information or information is not given due to competition rule Source: [255, VDP 2009], [256, VDP 1997] 1 Consumption = production + Import – Export

2 For Belgium and Luxemburg just that value available

Page 128 of 132

APPENDIX 3

SPECIFIC ENERGY CONSUMPTION FOR PULP AND PAPER INDUSTRY

Paper Grades

Energy Consumption Range Source of data

(Number of

Industry) Unit From Up to

Kraft pulp Non-Integrated Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

700

3800

800

5100

(1) (5 industry)

Uncoated wood-containing

paper – integrated

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

1200

1000

1400

1600

(2)(1 Industry)

(4) (2 Industry)

Coated wood-containing paper –

integrated

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

1200

1300

2100

1800

(2) (2 Industry)

(3) (8 Industry)

(4) (3 Industry)

Uncoated wood-free paper –

integrated

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

600

1200

800

2100

(2)(1 Industry)

(3) (1 Industry)

Coated wood-free paper -

integrated

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

600

1200

1000

2100

(3)(5 Industry)

(4) (2 Industry)

Page 129 of 132

APPENDIX 3

Paper Grades Energy Consumption Range Source of data

(Number of

Industry) Unit Unit Unit

Recycled Paper Packaging

Without Deinking

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

300

1100

700

1800

(2)(1 Industry)

(3)(11 Industry)

(4) (7 Industry)

Recycled Printing Paper Without

Deinking

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

900

1000

1400

1600

(2)(1 Industry)

(3)(7 Industry)

(4) (4 Industry)

Recycled Board With Deinking

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

400

1000

700

2700

(2)(1 Industry)

(3)(4 Industry)

(4) (5 Industry)

Tissue Non-Integrated (Without

through-air-drying)

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

900

1900

1200

2300

(2)(2 Industry)

(3) (4 Industry)

Recycled Tissue (Without

through-air-drying)

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

800

1900

2000

2800

(2)(1 Industry)

(4) (3 Industry)

Wood-free specialty paper

Electricity (kWh/t)

Heat (kWh/t)

600

1600

3000

4500

(2)(3 Industry)

(3) (3 Industry)

Page 130 of 132

Source : all data taken from [249, Blum et al. 2007]: (1) Swedish EPA, statistical data of Swedish Kraft pulp mills, 2005 (2) PTS, Examination studies: Energy optimization in European mills (not published), Munich 2004 to 2007 (3) PTS, Internal data collection of German pulp and paper mills (not published), Munich 2004 to 2006 (4) Institution for Paper Science and Technology GmBh, Questionnaire based survey (not published)

Darmstadt, 2007

Page 131 of 132

APPENDIX 4

ENERGY CONSUMPTION FOR UTILITY IN THE MILL GENERALLY

Process/Activities

Energy

Consumption

(kWh/t)

Description

Biological Effluent Treatment

Mechanical + aerobic

Mechanical + aerobic/anaerobic (biogas

not considered)

Mechanical + aerobic/anaerobic (biogas

considered)

4 – 8

5 – 10

Surplus 20 – 15

Using pump, agitator, and aeration.

Biogas product and utilization not

considered.

Energy balance by using biogas (waste

water treatment of recycled fiber industry

produce around 25 kWh/t)

Raw Water Treatment 2 – 5 Using raw water pump and preparation

Pressurized Air 20 – 30 Using compressor and air-dryer

Work Transportation

1 – 2 Using Forklift and Industrial Truck

Finishing (Without packaging)

10 – 40 Using rewinder, broke pulping, including

packaging line

Administration NA (1) Not Considered (for office, canteen, etc.)

(1) NA : Not Available Source : PTS, Examination studies: Energy optimization in European mills (not published), Munich 2004 to 2007 unpublished from [249, Blum et al. 2007]

Page 132 of 132

APENDIX 4

GHG EMISSION FROM VARIOUS COUNTRIES

No. Country MtCO2

equivalent % from World

GHG

1. USA 6928 20,6

2. China 4938 14,7

3. EU-25 4725 14

4. Russia 1915 5,7

5. India 1884 5,6

6. Japan 1317 3.9

7. Germany 1009 3

8. Brazil 851 2,5

9. Canada 680 2

10. UK 654 1,9

11. Italy 531 1,6

12. South Korea 521 1,5

13. French 513 1,5

14. Mexico 512 1,5

15. Indonesia 503 1,5

16. Australia 491 1,5

17. Ukraine 482 1,4

18. Iran 480 1,4

19. South Africa 417 1,2

20. Spain 381 1,1

21. Poland 381 1,1

22. Turk 355 1.1

23. Arab Saudi 341 1

24. Argentina 289 0,9

25. Pakistan 285 0,8

Top 25 27915 83

Rest of World 5751 17

Developed Countries 17355 52

Developing Countries 16310 48

Notes: Data year 2000. Total emission not included fuel and the changing of land and forest usage