30

BAB 2PERENCANAAN PABRIK2.1. Alasan Pendirian PabrikKebutuhan energi di dunia khususnya di Indonesia terus meningkat, namun sumber energi utama terus menipis ,seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk, dan pola konsumsi energi itu sendiri. Selama ini sumber energi utaa berasal dari energi fosil, maka dari itu diperlukan energi alternatif untuk memenuhi kebutuhan energi di Indonesia. Beberapa faktor yang menjadi pertimbangan dan alasan dalam pendirian pabrik Biodiesel ini antara lain :

1) Kebutuhan Fatty Acid Methyl Ester sebagai bahan bakar mesin diesel dinilai sangat menjanjikan untuk memenuhi kebutuhan sumber energi di Indonesia.2) Pabrik ini diharapkan dapat mendorong perkembangan industri di Indonesia, salah satunya sebagai pengekspor Fatty Acid Methyl Esther (FAME, menggingat Indonesia telah berhasil menjadi produsen minyak sawit (Crude Palm Oil) terbesar di dunia menggeser Malaysia dan negara-negara produsen lainnya, berdasarkan data Oil World tentang perkembangan pangsa Indonesia dalam produksi minyak sawit dunia.3) Biodiesel merupakan energi alternatif yang ramah lingkungan.4) Pendirian pabrik biodiesel diharapkan dapat mengurangi pengangguran dengan meyerap banyak tenaga kerja, seperti mengikut sertakan masyarakat dalam produksi suatu produk terutama masyarakat di sekitar lokasi pabrik. 5) Mendorong pertumbuhan industri-industri kimia baru yang menggunakan biodiesel dan gliserol sebagai bahan baku atau sebagai bahan pendukung.

2.2. Pemilihan KapasitasKapasitas produksi dapat ditentukan dari kebutuhan dalam negeri. Kebutuhan biodiesel berdasarkan data dari Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral meningkat dari tahun ke tahun seperti terlihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1 Konsumsi Biodiesel di IndonesiaTahunKebutuhan (ton)

200914.778,02767

201073.122,50675

2011122.867,263

2012110.116,4931

2013140.639,9104

Sumber : Badan Pusat Statistika (www.bps.go.id)Metode Regresi Linier yang digunakan dapat memperkirakan konsumsi Fatty Acid Methyl Ester (FAME) di Indonesia pada tahun 2019 sebesar 323.279,04 ton. Untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri , maka pada awal pendirian pabrik ini direncanakan yaitu kapasitas 194.000 ton/tahun, sekitar 60% dari kebutuhan impor Indonesia pada tahun 2019.2.3. Pemilihan Bahan BakuBahan baku utama yang digunakan dalam pembuatan Fatty Acid Methyl Ester ini adalah Crude Palm Oil (CPO). Adapun pertimbangan-pertimbangan dalam pemilihan Crude Palm Oil (CPO) sebagai bahan baku adalah (Ketaren, 1986):

1) Kandungan Trigliserida dalam Crude Palm Oil (CPO) tinggi, yaitu 95 99%.

2) Berdasarkan data Oil World, Indonesia merupakan salah satu negara penghasil Crude Palm Oil terbesar di dunia3) Dari segi ekonomi Crude Palm Oil (CPO) lebih murah dibandingkan bahan baku lainnya. Komposisi Trigliserida Crude Palm Oil dapat dilihat pada table 2.2.Tabel 2.2. Komposisi Trigliserida dari Crude Palm OilTrigliseridaKomposisi (%)

Tripalmitin3-5

Dipalmito-Stearin1-3

Oleo-Miristopalmitin0-5

Oleo-Dipalmitin21-43

Oleo-Palmitostearin10-11

Palmito-Diolein32-48

Stearo-Diolein0-6

Linoleo-Diolein3-12

(Shannon D. Sanford, 2009)Bahan Pendukung dalam pembuatan Methyl Ester ini berupa alkohol. Alkohol yang digunakan adalah alkohol dengan rantai pendek, seperti methanol, etanol dan butanol. Metanol dan etanol dapat dengan mudah dihasilkan dari bahan nabati. Methanol merupakan jenis alkohol yang paling disukai dalam pembuatan biodiesel karena metanol (CH3OH) mempunyai keuntungan lebih mudah bereaksi atau lebih stabil dibandingkan dengan etanol (C2H5OH) . Hal ini karena metanol memiliki satu ikatan carbon sedangkan etanol memiliki dua ikatan carbon, sehingga lebih mudah memperoleh pemisahan gliserol dibanding dengan etanol. Pada rasio 6:1, metanol akan menghasilkan ester yang besar dibandingkan dengaan menggunakan etanol atau butanol (Arifin, 2004). Alkohol yang digunakan sebagai bahan baku harus memiliki kadungan air yang kecil. Alkohol yang mengandung banyak air akan menyebabkan hasil biodiesel yang rendah dan banyak membentuk sabun. Alkohol dengan rantai pendek seperti methanol dan ethanol mudah menyerap air, dan mudah untuk direcovery.2.4. Pemilihan ProsesDari dua proses yang ada dalam pembuatan Fatty Acid Methyl Ester, proses yang dipilih adalah proses transesterifikasi. Pemilihan proses ini didasarkan atas pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut :

1) Asam lemak bebas yang terkandung pada bahan baku (Free Fatty Acid / FFA) < 5,0 persen. 2) Proses dan peralatan yang digunakan relatif sederhana pada proses transesterifikasi.

3) Proses esterifikasi mempunyai kondisi operasi 170oC, sedangkan transesterifikasi mempunyai kondisi operasi yang tidak terlalu tinggi sekitar 90 C yang dapat menghemat kebutuhan energi selama proses sehingga dapat mengurangi biaya operasi (Hikmah, 2010).2.5. Uraian Proses Pembuatan Fatty Acid Methyl Ester

2.5.1. Tahap Reaksi

Bahan baku utama Trigliserida atau Crude Palm Oil (CPO) di simpan di Tanki (T-03) pada T 60oC agar tidak terjadi pembekuan atau penggentalan selama proses penyimpanan. Pada Tanki (T-02) terdapat reaktan kedua yaitu methanol yang akan dicampur di Mix Point (MP-01) dengan katalis NaOH yang terdapat di (T-01). Campuran methanol dan NaOH dipanaskan terlebih dahulu sampai mencapai 60oC sebelum dipompakan menuju Atomizer Ultrasonik yang terdapat pada MT-01 melalui Heater (H-01). Campuran methanol dan NaOH akan di disemprotkan melalui Ultrasonik atomizer dengan diameter rata-rata mikrotetesan 40 m dan berkecepatan 20 kHz, sehingga proses pencampuran antara campuran methanol dan NaOH dengan trigliserida yang dipompakan dari T-03 lebih homogen, dan kavitasi ultrasonik meningkatkan perpindahan massa pada Mixing Tank (MT-01). Campuran dari dua reaktan dan katalis tersebut di pompakan menuju reaktor tubular (R-01) dengan temperatur 105oC dan tekanan 2 atm, melalui Heat Exchanger (HE-01) agar terjadi pertukaran panas sehingga mencapai suhu kondisi operasi reaktor (R-01) tersebut. Di reaktor (R-01) terjadi reaksi transesterifikasi yang menghasilkan produk Fatty Acid Methyl Ester dan Gliserol. Reaksi Pembentukan Fatty Acid Methyl Ester, sebagai berikut:Reaksi Pembentukan Fatty Acid Methyl Ester :Reaksi I :

O

CH2C-O-R

CH2-OH

O NaOH

CH C-O-R + 3CH3OH

CH OH+ 3R COOCH3

O

CH2-C-O-R

CH2-OH

Trigliserida Metanol Gliserol FAMEReaksi II :

R-COOH + NaOH R-COONa + H2O Asam Karboksilat Natrium Hidroksida Natrium Karboksilat Air

2.5.2. Tahap Pemurnian FAME (Fatty Acid Methyl Ester)

Fame dan Gliserol yang terbentuk akan di alirkan menuju Flash Distilation (FD) untuk memisahkan Fame dari sisa methanol yang tidak bereaksi. Kondisi Operasi pada FD yaitu 74,207oC dan 1 atm, sehingga perlu diturunkan temperatur produk dan sisa reaksi melalui cooler (C-01) dan dipasang valve pada keluaran reaktor untuk mengatur tekanan keluarnya, agar kondisi operasi terpenuhi. Di dalam Flash Distilation (FD) terjadi pemisahan antara produk (fame dan gliserol) dan methanol serta trigliserida sisa berdasarkan temperatur titik didih. Methanol yang memiliki titik didih lebih kecil dari kondisi operasi akan mengalami flash up sebagai top product, keluar menuju Total Condensor (TCD). Pada TCD, methanol berubah dari uap menjadi liquid kemudian dialirkan kembali ke T-02 melalui pompa (P-07). Methanol yang keluar dari Total Kondensor (TDC) memiliki kemurnian 100%, sehingga dibutuhkan air untuk menggencerkan methanol di dalam Mix Pont (MP-02) sebelum dipompakan menuju T-02, agar tercapainya kemurnian 46%, sesuai kondisi methanol awal.Fame dan gliserol serta trigliserida sisa memiliki titik didih lebih besar dibandingkan mehanol, sehingga akan keluar sebagai bottom product flash distilattion, kemudian dialirkan ke Decanter (D-01) melalui Heat Exchanger (HE-01). HE-01 berguna untuk menurunkan temperatur produk dan trigliserida sisa, agar mencapai suhu operasi Decanter (D-01) yaitu 30oC. Decanter bermanfaat untuk memisahkan produk (fame dan gliserol) dan sisa reaktan serta impuritis berdasarkan berat jenis. Fame yang memiliki berat jenis lebih kecil dari gliserol akan keluar sebagai top product decanter, yang kemudian akan di cuci di dalam Washing Tank (WT-01) menggunakan air dari utilitas yang terlebih dahulu dipanaskan melalui Heater (H-01). Air pencuci yang telah mengikat impuritis pada fame kemudian dialirkan menuju water treatment melalui bottom washing tank, sedangkan Fame yang telah dicuci dipompakan menuju Vaccum Dryer guna mengguapkan kandungan air sisa pencucian. Vaccum Dryer memiliki kondisi operasi 110 oC dan 0,68 atm. Untuk mencapai kondisi operasi tersebut produk keluaran Washing Tank (WT-01) terlebih dahulu dipanaskan melalui Heater-03 (H-03) dan diatur tekanan nya menggunakan valve, agar mencapai kondisi operasi. Fame yang keluar dari Vaccum Dryer (VD-01) dengan tingkat kemurnian 99% akan disimpan di dalam Tanki (T-05) bertemperatur 30 oC, sehingga keluaran VD perlu diturunkan temperaturnya dari 110oC menjadi 30oC menggunakan Cooler (C-02), dan kemudian produk fame dipompakan menuju membran agar terhindar dari pengotor atau impuritis sebelum dialirkan menuju Tanki (T-05).2.5.3. Tahap Pemurnian Gliserol

Bottom product decanter (D-01) berupa gliserol dialirkan menuju Reaktor Penetralan (R-02), guna menurunkan pH sampai mencapai pH netral. Penetralan pada reaktor (R-02) menggunakan asam phospat sebagai reaktan kedua yang dialirkan dari Tanki (T-04), setelah reaksi penetralan selesai ,gliserol yang keluar sebagai top product reactor -02 akan dipompakan menggunakan pompa (P-15) untuk dialirkan ke Decanter-02 (DC-02) untuk memisahkan gliserol dan asam lemak bebas yang masih terikut, sedangkan Free Fatty Acid (FFA) yang keluar sebagai bottom product reactor -02 akan di tampung di Tanki FFA (T-07).Pada Decanter-02 (DC-02), gliserol yang telah terpisah dari asam lemak bebas, dan trigliserida sisa akan dialirkan menuju Distillation Coulmn (DC). DC berguna untuk memisahkan gliserol dengan air berdasarkan titik didihnya yang memiliki rentang temperatur yang jauh.Gliserol sebagai bottom product distillation column, sedangkan air dan trigliserida sisa yang terikut sebagai top product distillation column. Top product distillation column dialirkan menuju Condensor (CD-01) untuk mengubah uap menjadi liquid, lalu dialirkan ke utilitas, sedangkan bottom product distillation column keluar melaui Reboiler menuju Cooler-04(A/B/C) agar temperaturnya menurun guna mencapai kondisi operasi pada Tanki-06.

Gambar 2.1. Diagram Alir Proses Pembuatan FAME30