I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

PT Pertamina EP adalah anak perusahaan dari PT Pertamina (PESERO) yang

bergerak di bidang eksplorasi, eksploitasi, dan produksi minyak bumi. Salah satu lokasi

dari perusahaan tersebut terletak di Cilamaya, Jawa Barat. Lokasi tersebut berada di

tengah suatu kawasan pemukiman.

Minyak bumi yang dieksploitasi dari perut bumi memiliki empat fase, yaitu gas, air,

minyak, dan kondensat. Minyak dan kondensat dapat dimanfaatkan seluruhnya ke dalam

proses produksi, sedangkan gas dan air umumnya akan dibuang ke lingkungan. Air dan

gas ini mengandung senyawa-senyawa yang jika berada di atmosfer dalam jumlah

tertentu akan dapat memberikan dampak negatif bagi manusia ataupun lingkungan,

sehingga untuk membuangnya ke lingkungan harus terlebih dahulu dikendalikan. Air

akan dibuang setelah melalui proses pengolahan terlebih dahulu pada suatu unit Water

Treatment Plant atau langsung diinjeksikan ke dalam suatu lapisan di dalam perut bumi.

Sedangkan untuk gas, jika jumlahnya cukup banyak akan diolah dan dapat bermanfaat.

Salah satu proses pengolahan ini adalah penyisihan Karbon dioksida (CO2) dari gas

alam yang akan dimanfaatkan. Hal ini dikarenakan gas CO2 memiliki energi kalor yang

rendah sehingga akan menurunkan kualitas dari gas alam tersebut yang akan diproses

lebih lanjut untuk dijadikan sumber energi. Proses penyisihan ini terjadi pada suatu unit

CO2 Removal. CO2 tersebut selama ini kemudian dilepaskan ke atmosfer.

Selama ini, CO2 tidak menjadi perhatian utama dalam upaya pengendalian

pencemaran udara, bahkan di beberapa unit pengendali pencemar udara, CO2 merupakan

buangan yang dihasilkan dari proses pengendalian tersebut, seperti pada unit Flaring

dimana pembakaran sempurna dari gas Hidrokarbon akan memberikan hasil akhir gas

CO2. Perhatian yang masih rendah selama ini pada gas CO2 dikarenakan CO2 dianggap

sebagai gas yang tidak berbahaya. Dengan konsentrasi rata-rata sebesar 332 ppm di

atmosfer, CO2 tidak berbahaya bagi manusia, karena sifatnya yang tidak berbau, tidak

I-2

berwarna dan tidak bereaksi dengan tubuh manusia. Sedangkan bagi tumbuhan,

tumbuhan akan tumbuh lebih baik dalam lingkungan yang kaya CO2.

Namun, saat ini CO2 sudah mulai mendapatkan perhatian serius. Hal ini

dikarenakan CO2 merupakan salah satu Gas Rumah Kaca (GRK) yang dipercaya sebagai

penyebab terjadinya efek pemanasan global dimana dampaknya sudah mulai dirasakan

akhir-akhir ini. Perbandingan dampak yang ditimbulkan dari gas CO2 jika dibandingkan

dengan gas-gas rumah kaca lainnya dapat dilihat pada grafik di bawah ini.

Sumber : IPCC,2000

Gambar 1.1. Sumbangan Gas-gas Rumah Kaca terhadap Terjadinya Efek Rumah Kaca

Besarnya sumbangan dari gas CO2 terhadap pemanasan global dikarenakan

peningkatan konsentrasinya yang begitu signifikan beberapa dekade terakhir ini yang

disebabkan peningkatan emisi gas CO2. Grafik di bawah ini memperlihatkan besarnya

emisi CO2 dalam skala global pertahunnya dan prediksi besarnya emisi CO2 sampai pada

tahun 2090.

Sumber : IPCC,2005

Gambar 1.2. Besar Emisi Global CO2 Tahunan

I-3

Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan emisi CO2 yang cukup

besar tiap tahunnya. Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka perlu dicari sebuah solusi

untuk mengelola emisi CO2 tersebut.

Telah dikenal beberapa upaya dalam pengelolaan emisi CO2 ini, antara lain:

1. Forestrasi, dimana CO2 diserap dari atmosfer melalui aktivitas biologi

2. Aquifer Storage, CO2 diinjeksikan ke dalam aquifer (reservoar) alami dalam

lapisan tanah. CO2 ini akan terperangkap secara hidrodinamik.

3. Injeksi bawah laut, CO2 akan diinjeksikan ke dalam laut dengan kedalaman

sekitar 3.000 meter. Kedalaman yang cukup besar ini untuk memastikan

bahwa gas CO2 tersebut akan terperangkap dengan stabil.

4. Karbonatasi mineral, dalam proses ini gas CO2 direaksikan dengan jenis

mineral tertentu yang kemudian akan membentuk padatan karbonat.

Dari beberapa alternatif di atas, terdapat beberapa keuntungan dalam pengelolaan

emisi gas CO2 melalui proses karbonatasi mineral. Dalam proses karbonatasi mineral, gas

CO2 akan berubah menjadi senyawa mineral karbonat sehingga akan terjadi penyisihan

emisi CO2 secara permanen.

Dengan mempertimbangkan debit gas yang tidak terlalu besar, maka proses

karbonatasi mineral merupakan suatu alternatif layak dipertimbangkan karena besarnya

biaya investasi yang dibutuhkan tidak akan sebesar alternatif lainnya seperti injeksi.

Selain itu dari segi ekonomi juga dapat menguntungkan pihak penggelola dalam hal ini

Pertamina apabila dari proses karbonatasi mineral tersebut dapat diperoleh hasil akhir

berupa Presipitat Kalsium Karbonat yang memiliki nilai manfaat dan nilai ekonomi.

Dengan keuntungan tersebut, maka proses karbonatasi mineral dipilih untuk

dilihat potensi serta efektifitasnya dalam upaya pengelolaan emisi gas CO2 dari unit CO2

Removal. Sedangkan pemilihan sampel gas dari unit CO2 removal dengan pertimbangan

kandungan CO2 yang cukup tinggi di gas buangnya tersebut.

Pada unit CO2 removal, CO2 yang terdapat pada flue gas disisihkan dengan

menggunakan suatu pelarut/absorbent Methylethylamine (MEA). Ketika terjadi kontak

antara flue gas dengan MEA tersebut, gas CO2 akan bereaksi dengan amine. Setelah

I-4

terjadi proses penyisian CO2, tahap selanjutnya adalah proses regenerasi MEA dengan

cara pemanasan. Ketika terjadi proses pemanasan tersebut, gas CO2 dengan tingkat

kemurnian yang cukup tinggi akan terlepas dari senyawa amine (MEA). Senyawa amine

yang sudah terbebas dari gas CO2 kemudian digunakan kembali dalam proses penyisihan

gas CO2 dari flue gas.

Dalam proses karbonatasi mineral, digunakan senyawa alkali. Beberapa jenis

senyawa alkali dapat dimanfaatkan dalam proses karbonatasi mineral ini antara lain

senyawa Kalsium dan Magnesium (Ca dan Mg). Dari proses karbonatasi mineral, akan

terbentuk peresipitat karbonat dari kedua unsur tersebut (CaCO3 atau MgCO3).

Dalam rencana Tugas Akhir ini, akan digunakan senyawa Kalsium dengan

pertimbangan kondisi operasi dari proses karbonatasi mineral dengan senyawa kalsium

lebih mudah untuk diusahakan selain itu dari proses karbonatasi mineral dengan senyawa

kalsium ini dapat diusahakan dihasilkan produk yang memiliki nilai manfaat.

Senyawa kalsium yang digunakan dalam proses ini adalah larutan Kalsium

hidroksida/Air kapur (Ca(OH)2). Namun apabila menggunakan Ca(OH)2 murni yang

tersedia di pasaran, alternatif ini akan cukup berat dari segi ekonomi mengingat harganya

yang cukup tinggi. Dengan mempertimbangkan hal tersebut, maka diupayakan sumber

alternatif Ca(OH)2. Alternatif yang cukup potensial adalah dengan memanfaatkan limbah

pengelasan karbid. Dalam proses pengelasan karbid akan terbentuk senyawa Ca(OH)2

sebagai hasil sampingannya. Proses pengelasan karbid sendiri dapat dilihat di bawah ini.

CaC2 + 2 H2O → C2H2 + Ca(OH)2 (1)

Ca(OH)2 tersebut yang akan dimanfaatkan dalam proses karbonatasi mineral gas

CO2. Pada proses karbonatasinya, Kalsium Hidoksida (Ca(OH)2) dalam bentuk larutan

direaksikan dengan gas CO2. Dalam fasa liquid tersebut, akan terbentuk ion karbonat

(CO3-2) yang kemudian bereaksi dengan ion Ca2+ untuk membentuk Kalsium Karbonat

(CaCO3) yang akan mengendap (Precipitate Calcium Carbonate/PCC).

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (2)

PCC ini banyak digunakan sebagai bahan pengisi (filler) di industri-industri kimia

seperti, industri kertas, cat, PVC, ban, farmasi, dan juga pasta gigi.

I-5

Dengan menggunakan reaktor karbonatasi mineral dan memanfaatkan sumber emisi

CO2 dari unit CO2 removal, dapat dihitung seberapa besar efisiensi dalam menurunkan

konsentrasi CO2 pada gas tersebut serta kuantitas dari PCC yang dihasilkan, sehingga

dapat dilihat sejauh apa kelayakan proses karbonatasi mineral sebagai alternatif solusi

bagi pengelolaan emisi CO2.

I.2. Maksud dan Tujuan

1. Melihat potensi dari proses karbonatasi mineral sebagai alternatif

penanganan emisi CO2 serta potensi pemanfaatan limbah las karbid sebagai

bahan baku senyawa alkali

2. Mengetahui pengaruh dari variasi penambahan massa limbah las karbid,

karakteristik fisik larutan penyerap dan debit aliran gas terhadap proses

karbonatasi mineral

I.3. Ruang Lingkup

Ruang lingkup penelitian ini adalah :

• Reaktor yang digunakan berupa tabung-tabung Impinger yang disusun secara

seri dimana didalamnya sudah diisi oleh larutan Ca(OH)2 dengan kosentrasi

tertentu

• Parameter penyisihan yang diamati meliputi pengukuran tingkat efisiensi

penyisihan (%) dan koefisien transfer massa volumetrik (KLa). Tingkat

efisiensi penyisihan diperoleh dengan membandingkan besarnya kosentrasi

CO2 pada inlet dan outlet reaktor, sedangkan koefisien transfer massa

volumetrik dapat diperkirakaan dengan membandingkan data-data

pengukuran kosentrasi CO2 di inlet dan outlet reaktor serta besarnya debit

gas CO2 dalam selang waktu tertentu

• Sifat fisik dari PCC yang dihasilkan. Sifat fisik yang akan diamati adalah

berat dari PCC yang dihasilkan.

I-6

I.4. Metodologi

1. Studi Literatur ( buku referensi, jurnal dan laporan penelitian, internet )

2. Survey Lapangan, yaitu : melakukan survey terhadap lokasi tempat dilakukannya

penelitian, besarnya debit gas dari unit CO2 removal serta komposisi gasnya

3. Penyiapan Absorber (larutan Ca(OH)2)

4. Pengambilan sampel gas CO2

5. Running Reaktor, yaitu: Melakukan proses karbonatasi mineral dengan reaktor

yang tersedia dan emisi gas CO2 serta absorber yang sudah disiapkan

6. Pengambilan Data Primer, meliputi :

• Pengukuran kosentrasi CO2 di awal dan di akhir reaktor karbonatasi mineral

dengan menggunakan CO2 Analyzer

• Analisa larutan penyerap sebelum dan setelah proses karbonatasi mneral

dilakukan

• Pengecekan sifat fisik dari PCC yang dihasilkan

7. Perhitungan dan Analisa data, yaitu : melakukan perhitungan dan analisa terhadap

data pengukuran yang diperoleh

8. Kesimpulan dan saran

I.5. Sistematka Penulisan

Sistematika pembahasan laporan tugas akhir adalah sebagai berikut

BAB I Pendahuluan

Berisi tentang permasalahan yang akan dibahas secara umum, meliputi latar

belakang penelitian, maksud dan tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian

serta sistematika penulisan.

I-7

BAB II Tinjauan Pustaka

Menjelaskan tentang teori-teori yang berhubungan dengan penelitian tugas

akhir, meliputi teori-teori dasar mengenai gas karbon dioksida, unit CO2

removal, proses karbonatasi mineral, serta fisika kimia proses absorpsi gas.

BAB III Metodologi

Pembahasan mengenai bahan dan peralatan yang digunakan untuk penelitian,

metode pengumpulan data dan analisa, tahapan jalannya penelitian serta

kerangka metodologi penelitian.

BAB IV Analisa dan Pembahasan

Meliputi hasil data yang diperoleh dari penelitian, pengolahan data dan

analisa hasil pengolahan data berdasarkan teori-teori dan penelitian yang

pernah dilakukan sebelumnya.

BAB V Kesimpulan dan Saran

Meliputi kesimpulan dari hasil penelitian tugas akhir dan saran yang dapat

diberikan untuk pengembangan penelitian selanjutnya.