chapter ii

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Karateristik Limbah Cair Kelapa Sawit

Limbah cair yang dihasilkan oleh pabrik minyak kelapa sawit (PMKS)

berasal dari air kondensat pada proses sterilisasi, air dari proses klarifikasi, air

hydrocyclone (claybath), dan air pencucian pabrik. Jumlah air buangan tergantung pada sistem pengolahan, kapasitas olah pabrik, dan keadaan peralatan klarifikasi.

Limbah cair PMKS mengandung bahan organik yang relatif tinggi dan tidak bersifat

toksik karena tidak menggunakan bahan kimia dalam proses ekstraksi minyak.

Komposisi kimia limbah cair PMKS dan komposisi asam amino limbah cair segar

disajikan pada tabel 2.1 dan 2.2 berikut.

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Limbah Cair PMKS

Komponen % Berat Kering Ekstrak dengan ether 31.60 Protein (N x 6,25) 8.20 Serat 11.90 Ekstrak tanpa N 34.20 Abu 14.10 P 0.24 K 0.99 Ca 0.97 Mg 0.30 Na 0.08 Energi (kkal / 100 gr) 454.00

(Naibaho, 1996)

Tabel 2.2a Komposisi Asam Amino Limbah Cair Segar PMKS

Asam Amino % Lisine 0.98 Histidine 2.02 Arginine 0.74 Aspartot asam 8.37 Threoine 3.37 Serine 8.19 Glutamit asam 13.19 Piroline 3.80 Glycine 1.96 Alanine 5.67

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.2b Komposisi Asam Amino Limbah Cair Segar PMKS (Lanjutan) Valine 4.05 Methionine 0.14 Isoleusine 3.10 Leusine 8.79 Tyrosine 2.06 Phanylalarine 3.48

(Naibaho, 1996)

Limbah cair PMKS umumnya bersuhu tinggi, berwarna kecoklatan,

mengandung padatan terlarut dan tersuspensi berupa koloid dan residu minyak

dengan kandungan biological oxygen demand (BOD) yang tinggi. Bila larutan

tersebut langsung dibuang ke perairan sangat berpotensi mencemari lingkungan,

sehingga harus dioleh terlebih dahulu sebelum dibuang.

Parameter yang menggambarkan karakteristik limbah terdiri dari sifat fisik,

kimia, dan biologi. Karakteristik limbah berdasarkan sifat fisik meliputi suhu,

kekeruhan, bau, dan rasa, berdasarkan sifak kimia meliputi kandungan bahan

organik, protein, BOD, chemical oxygen demand (COD), sedangkan berdasakan

sifat biologi meliputi kandungan bakteri patogen dalam air limbah (Wibisono,

1995). Berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup ada 6 (enam)

parameter utama yang dijadikan acuan baku mutu limbah meliputi :

a. Tingkat keasaman (pH), ditetapkannya parameter pH bertujuan agar

mikroorganisme dan biota yang terdapat pada penerima tidak terganggu,

bahkan diharapkan dengan pH yang alkalis dapat menaikkan pH badan

penerima.

b. BOD, kebutuhan oksigen hayati yang diperlukan untuk merombak bahan

organik secara biologi. Semakin tinggi nilai BOD air limbah, maka daya

saingnya dengan mikroorganisme atau biota yang terdapat pada badan penerima

akan semakin tinggi.

c. COD, kelarutan oksigen kimiawi adalah oksigen yang diperlukan untuk

merombak bahan organik dan anorganik secara kimia, oleh sebab itu nilai COD

lebih besar dari BOD.

d. Total suspended solid (TSS), menggambarkan total padatan melayang-layang

dalam cairan limbah. Pengaruh TSS lebih nyata pada kehidupan biota


dibandingkan dengan total solid. Semakin tinggi TSS, maka bahan organik membutuhkan oksigen untuk perombakan yang lebih tinggi.

e. Kandungan total nitrogen, semakin tinggi kandungan total nitrogen dalam cairan

limbah, maka akan menyebabkan keracunan pada biota.

f. Kandungan oil and grease, dapat mempengaruhi aktifitas mikroba dan

merupakan pelapis permukaan cairan limbah sehingga menghambat proses

oksidasi pada saat kondisi aerobik.

Kementerian Negara Lingkungan Hidup secara khusus telah menerbitkan 2

(dua) Keputusan Menteri yang menyangkut pemanfaatan air limbah PMKS yaitu

Kepmen LH Nomor 28 Tahun 2003 tentang Pedoman Teknis Pengkajian dan

Pemanfaatan Air Limbah Industri Minyak Kelapa Sawit pada Tanah di Perkebunan

Kelapa Sawit dan Kepmen LH Nomor 29 Tahun 2003 tentang Tata Cara Perizinan

Pemanfaatan Air Limbah Industri Minyak Kelapa Sawit pada Tanah di Perkebunan

Kelapa Sawit (Soerjani, 2007). Karakteristik limbah yang dihasilkan PMKS dan

baku mutu limbah disajikan pada tabel 2.3 di bawah ini.

Tabel 2.3 Karaktersitik Limbah PMKS dan Baku Mutu Limbah

Parameter Limbah PMKS *) Baku Mutu Limbah

**) pH 4,10 6 9 BOD (g/L) 212,80 110 COD (g/L) 347,20 250 TSS (g/L) 211,70 100 Kandungan Nitrogen Total (g/L) 41 20 Oil and grease (g/L) 31 30

*) Amaru (2008)

**) Kepmen LH Nomor 51/MEN LH/10/1995

Berdasarkan data di atas, ternyata semua parameter limbah cair PMKS

berada diatas ambang batas baku mutu limbah. Jika tida dilakukan pencegahan dan

pengolahan limbah, maka akan berdampak negatif terhadap lingkungan seperti

pencemaran air yang mengganggu bahkan meracuni bota perairan, menimbulkan

bau, dan menghasilkan gas metan dan CO2 yang merupakan emisi gas penyebab

efek rumah kaca yang berbahaya bagi lingkungan.


2.2 Pengertian Biogas

Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktifitas anaerobik atau fermentasi

dari bahan-bahan organik termasuk di antaranya: kotoran manusia dan hewan,

limbah domestik (rumah tangga), sampah biodegradable atau setiap limbah organik

yang biodegrable dalam kondisi anaerobik. Kandungan utama dalam biogas adalah

metana dan karbon dioksida (Anonim2, 2007 ).

Umumnya, semua jenis bahan organik bisa diproses untuk menghasilkan

biogas. Tetapi hanya bahan organik homogen, baik padat maupun cair yang cocok

untuk sistem biogas sederhana. Bila sampah-sampah organik tersebut membusuk,

akan dihasilkan gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2). Tapi, hanya CH4 yang

dimanfaatkan sebagai bahan bakar.

Umumnya kandungan CH4 dalam reaktor sampah organik berbeda-beda.

Zhang et al.(1997) dalam penelitiannya, menghasilkan CH4 sebesar 50-80% dan CO2

20-50%. Sedangkan Hansen (2001), dalam reaktor biogasnya mengandung sekitar

60-70% CH4, 30-40% CO2, dan gas-gas lain, meliputi amonia (NH3), hidrogen

sulfida (H2S), merkaptan (tio alkohol) dan gas lainnya. Tetapi secara umum rentang

komposisi biogas dapat dilihat pada tabel 2.4 sebagai berikut:

Tabel 2.4 Komposisi Biogas

Komponen % Metana (CH4) 55-75

Karbon dioksida (CO2) 25-45 Nitrogen (N2) 0-0,3 Hidrogen (H2) 1-5

Hidrogen sulfida (H2S) 0-3 Oksigen (O2) 0,1-0,5

(Hermawan, dkk, 2007) CH4 dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara,

dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi CO2 yang lebih sedikit.

Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena

CH4 merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila

dibandingkan dengan CO2. Karbon dalam biogas merupakan karbon yang diambil

dari atmosfer oleh fotosintesis tanaman, sehingga bila dilepaskan lagi ke atmosfer

tidak akan menambah jumlah karbon di atmosfer bila dibandingkan dengan

pembakaran bahan bakar fosil.


Biogas dapat terbakar apabila mengandung kadar CH4 minimal 57% yang

menghasilkan api biru (Hammad et al., 1999). Sedangkan menurut Hessami (1996),

biogas dapat terbakar dengan baik jika kandungan CH4 telah mencapai minimal 60%.

Pembakaran gas CH4 ini selanjutnya menghasilkan api biru dan tidak mengeluarkan

asap (Hermawan dkk, 2007).

2.3 Sejarah Biogas

Gas CH4 terbentuk karena proses fermentasi secara anaerobik oleh bakteri

metana atau disebut juga bakteri anaerobik dan bakteri biogas yang mengurangi

sampah-sampah yang banyak mengandung bahan organik sehingga terbentuk gas

metana (CH4) yang apabila dibakar dapat menghasilkan energi panas. Sebetulnya di

tempat-tempat tertentu proses ini terjadi secara alamiah sebagaimana peristiwa

ledakan gas yang terbentuk di bawah tumpukan sampah di Tempat Pembuangan

Sampah Akhir (TPA) Leuwigajah, Kabupaten Bandung, Jawa Barat. Gas metana

sama dengan gas LPG (Liquidified Petroleum Gas), perbedaannya adalah gas metana

mempunyai satu atom C, sedangkan elpiji lebih banyak. (Anonim1, 2005).

Kebudayaan Mesir, China, dan Roma kuno diketahui telah memanfaatkan gas

alam ini yang dibakar untuk menghasilkan panas. Namun, orang pertama yang

mengaitkan gas bakar ini dengan proses pembusukan bahan sayuran adalah

Alessandro Volta (1776), sedangkan Willam Henry pada tahun 1806

mengidentifikasikan gas yang dapat terbakar tersebut sebagai CH4. Becham (1868),

murid Louis Pasteur dan Tappeiner (1882), memperlihatkan asal mikrobiologis dari

pembentukan CH4.

Pada akhir abad ke-19 ada beberapa riset dalam bidang ini dilakukan. Jerman

dan Perancis melakukan riset pada masa antara dua Perang Dunia dan beberapa unit

pembangkit biogas dengan memanfaatkan limbah pertanian. Selama Perang Dunia II

banyak petani di Inggris dan benua Eropa yang membuat digester kecil untuk

menghasilkan biogas yang digunakan untuk menggerakkan traktor. Karena harga

BBM (Bahan Bakar Minyak) semakin murah dan mudah memperolehnya pada tahun

1950-an pemakaian biogas di Eropa ditinggalkan. Namun, di negara-negara

berkembang kebutuhan akan sumber energi yang murah dan selalu tersedia selalu


ada. Kegiatan produksi biogas di India telah dilakukan semenjak abad ke-19. Alat

pencerna anaerobik pertama dibangun pada tahun 1900.

Negara berkembang lainnya, seperti China, Filipina, Korea, Taiwan, dan

Papua Niugini, telah melakukan berbagai riset dan pengembangan alat pembangkit

biogas dengan prinsip yang sama, yaitu menciptakan alat yang kedap udara dengan

bagian-bagian pokok terdiri atas pencerna (digester), lubang pemasukan bahan baku

dan pengeluaran lumpur sisa hasil pencernaan (slurry) dan pipa penyaluran gas bio

yang terbentuk.

Dengan teknologi tertentu, gas metana dapat dipergunakan untuk

menggerakkan turbin yang menghasilkan energi listrik, menjalankan kulkas, mesin

tetas, traktor, dan mobil. Secara sederhana, gas metana dapat digunakan untuk

keperluan memasak dan penerangan menggunakan kompor gas sebagaimana halnya

LPG. (FAO, 1981).

2.4 Langkah-Langkah Pembentukan Biogas

Secara umum, langkah-langkah pembentukan biogas ada 3 yaitu :

1. Hidrolisis Pada langkah pertama, bahan organik secara enzimatis diuraikan oleh enzim

ekstraselular (selulosa, amilase, proteinase, dan lipase) mikroorganisme. Bakteri

mendekomposisi rantai panjang karbohidrat, protein dan lemak menjadi bagian

yang lebih pendek. Sebagai contoh, polisakarida diubah menjadi monosakarida.

Protein dibagi menjadi peptida dan asam amino.

2. Asidifikasi

Bakteri penghasil asam, terlibat dalam langkah kedua, menkonversi hasil

fermentasi menjadi asam asetat (CH3COOH), hidrogen (H2) dan karbon dioksida

(CO2). Bakteri ini bersifat anaerobik dan dapat tumbuh di bawah kondisi asam.

Untuk menghasilkan asam asetat, mereka membutuhkan oksigen dan karbon.

Untuk ini, mereka menggunakan oksigen larut dalam larutan atau oksigen terikat.

Selain itu, bakteri penghasil asam menciptakan suatu kondisi anaerobik yang

penting bagi mikroorganisme penghasil metana. Setelah itu, terjadi penguraian

senyawa dengan berat molekul yang rendah menjadi alkohol, asam organik, asam

amino, karbon dioksida, hidrogen sulfida, dan metana.


3. Pembentukan Metana

Bakteri penghasil metana, terlibat dalam langkah ketiga, mendekomposisi

senyawa dengan berat molekul rendah. Sebagai contoh, digunakan hidrogen,

karbon dioksida, dan asam asetat untuk membentuk CH4 dan CO2. Di bawah

kondisi alami, mikroorganisme penghasil metana bersifat anaerobik dan sangat

sensitif terhadap perubahan lingkungan.

2.5 Parameter Fermentasi

Pada dasarnya efisiensi produksi biogas sangat dipengaruhi oleh berbagai

faktor meliputi : suhu, derajat keasaman (pH), konsentrasi asam-asam lemak volatil,

nutrisi (terutama nisbah karbon dan nitrogen), zat racun, waktu retensi hidrolik,

kecepatan bahan organik, dan konsentrasi amonia. Dari berbagai penelitian yang

penulis peroleh, dapat dirangkum beberapa kondisi optimum proses produksi biogas

pada tabel 2.5 dibawah ini:

Tabel 2.5 Kondisi Optimum Produksi Biogas

Parameter Kondisi Optimum Suhu 550C

Deajat Keasaman 6,8-7,8 Nutrien Utama Karbon dan Nitrogen

Sulfida

Kadar alkalinitas diperoleh dengan menitrasi sampel dengan larutan standar

asam dan diperoleh hasil dalam satuan mg/L CaCO3.

2.5.2 pH

Konsentrasi ion-hidrogen merupakan kualitas parameter yang penting di dalam

limbah cair. pH dapat diartikan sebagai eksistensi dari kehidupan mikroba di dalam

limbah cair (biasanya bernilai 6 - 9). Limbah cair memiliki pH yang sulit diatur

karena adanya proses pengasaman pada limbah cair.

2.5.3 Nutrisi

Nutrisi bagi pertumbuhan mikroba dalam limbah cair umumnya adalah

nitrogen dan fosfor (NP). Untuk mendapatkan sludge yang kecil pada proses

anaerobik, maka diperlukan kadar NP yang cukup. Oleh karena itu, penambahan N

dan/atau P yang dibutuhkan tergantung dari substrat dan nilai dari SRT (Solid

Retention Time). Biasanya jumlah nutrisi yang dibutuhkan seperti NP dan sulfur (S)

pada rentang 10-13, 2-2,6 dan 1-2 mg/100 mg limbah. Namun, agar metanogenesis

yang terjadi maksimum, konsentrasi NPK biasanya 50, 10, dan 5 mg/L. Kandungan

N dapat diperoleh dari berbagai macam senyawa, salah satunya NH4HCO3 (amonium

hidrogen karbonat).

2.5.4 Logam Terlarut

Logam terlarut sangat penting di dalam proses fermentasi limbah cair, terutama

pada proses metanogenesis, karena berfungsi sebagai nutrisi penting bagi

pertumbuhan mikroba. Kandungan logam terlarut yang direkomendasikan pada

pengolahan limbah cair seperti besi, kobalt, nikel dan seng adalah 0,02; 0,004; 0,003

dan 0,002 mg/g produksi asam asetat. Sedangkan kadar logam terlarut yang

direkomendasikan per liter reaktor adalah 1 mg FeCl2; 0,1 mg CaCl2; 0,1 mg NiCl2;

dan 0,1 mg ZnCl2. Penambahan logam-logam ini meningkatkan aktifitas mikroba

dan sangat menguntungkan pada proses anaerobik untuk limbah cair.

2.6 Fermentasi Anaerobik

Fermentasi anaerob berarti selama proses fermentasi tidak ada udara yang

masuk di dalam reaktor. Fermentasi anaerob memiliki bebearapa keuntungan dan

kerugian, yang ditunjukkan pada tabel 2.6 berikut ini:


Tabel 2.6 Keuntungan dan Kerugian Fermentasi Anaerobik

No. Keuntungan Kerugian 1. Energi yang dibutuhkan sedikit Membutuhkan waktu pembiakan

yang lama 2. Produk samping yang dihasilkan

sedikit Membutuhkan penambahan senyawa alkalinity

3. Nutrisi yang dibutuhkan sedikit Tidak mendegradasi senyawa nitrogen dan fosfor

4. Dapat menghasilkan senyawa methana yang merupakan sumber energi yang potensial

Sangat sensitif terhadap efek dari perubahan temperatur

5. Hanya membutuhkan rekator dengan volume yang kecil

Menghasilkan senyawa yang beracun seperti H2S.

(Metcalf & Eddy, 2003)

2.7 Nilai Potensial Biogas

Biogas yang bebas pengotor (H2O, H2S, CO2, dan partikulat lainnya) dan telah

mencapai kualitas pipeline adalah setara dengan gas alam. Dalam bentuk ini, gas

dapat digunakan sama seperti penggunaan gas alam. Pemanfaatannya pun telah layak

sebagai bahan baku pembangkit listrik, pemanas ruangan, dan pemanas air. Jika

dikompresi, biogas dapat menggantikan gas alam terkompresi yang digunakan pada

kendaraan. Di Indonesia nilai potensial pemanfaatan biogas ini akan terus meningkat

karena adanya jumlah bahan baku biogas yang melimpah dan rasio antara energi

biogas dan energi minyak bumi yang menjanjikan. Berdasarkan sumber Departemen

Pertanian, nilai kesetaraan biogas dengan sumber energi lain ditunjukkan pada tabel

2.7 berikut:

Tabel 2.7 Kesetaraan Biogas dengan sumber lain

Bahan Bakar Jumlah Biogas 1 m3 Elpiji 0,46 kg

Minyak tanah 0,62 liter Minyak solar 0,52 liter

Bensin 0,8 liter Gas kota 1,5 m3

Kayu bakar 3,5 kg (Hermawan, dkk, 2007)


2.8 Deskripsi Proses Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Biogas dari Limbah

Cair Kelapa Sawit(LCKS)

2.8.1 Pretreatment Limbah Cair Kelapa Sawit LCKS dikumpulkan di dalam bak penampungan (F-101), dimana pada bagian

atasnya terdapat screening filter (H-102 A/B) yang bertujuan untuk menyaring

partikel-partikel seperti cangkang sawit atau serat-serat lain yang dapat menggangu

proses fermentasi. Selain itu, pasir yang terkandung di dalam LCKS juga diendapkan

agar tidak mengganggu proses fermentasi dan alat yang digunakan tidak cepat rusak.

Lumpur yang mengendap dipisahkan dari LCKS dan menuju penyaringan filter press

untuk dimanfaatkan sebagai pupuk.

2.8.2 Fermentasi Limbah Cair Kelapa Sawit menjadi Biogas Limbah cair kelapa sawit (LCKS) yang telah terpisah dengan ampas ditampung

dalam bak penampung (F-103). Sebagian LCKS dialirkan ke tangki pencampuran

NaHCO3 (M-110) untuk melarutkan padatan NaHCO3. Penambahan senyawa

NaHCO3 dilakukan untuk menetralkan pH di dalam reaktor, karena proses fermentasi

berlangsung dengan baik dalam pH 6-8. Kemudian campuran NaHCO3 dialirkan ke

dalam bak netralisasi (F-106) bersama dengan LCKS yang dialirkan dari bak

penampung (F-103). Kemudian inokulum dan sebagian LCKS di alirkan ke dalam

tangki pencampuran nutrisi (M-102) untuk memudahkan proses penambahan nutrisi

ke dalam reaktor karena nutrisi berupa padatan. Jika nutrisi di tambahkan langsung

ke dalam reaktor, maka kondisi reaktor akan sulit dijaga agar tetap di dalam kondisi

anaerobik.

Setelah itu, LCKS yang telah netral pH-nya, larutan nutrisi beserta inokulum

dialirkan ke fermentor. Fermentor yang digunakan adalah jenis tangki berpengaduk

(Continious Stirred Tank Reactor). suhu di dalam fermentor dijaga 35-390C, dimana

bakteri yang digunakan adalah bakteri mesofillik. Proses yang terjadi meliputi proses

hidrolisis, asidifikasi, dan proses pembentukan metana dengan hydraulic retention

time 7 hari. Dari fermentor, sisa ampas dialirkan ke filter press untuk kemudian

diolah menjadi pupuk padat dan pupuk cair.


2.8.3 Pemurnian Biogas Komponen biogas terbesar yang dihasilkan yaitu metana (CH4) dan karbon

dioksida (CO2). Campuran gas ini diturunkan suhunya hingga 30oC pada cooler I (E-

301) agar proses absorpsi berlangsung lebih efektif. Lalu campuran gas dialirkan ke

dalam suatu kolom membran kontaktor untuk memisahkan CO2 dimana air sebagai

absorber. Jenis membran yang digunakan adalah serat berongga (hollow fibre).

Selektivitas air tehadap CO2 dan solubilitas CO2 dalam air menyebabkan CO2 dapat

melewati membran dalm melarut dalam air. Campuran Air-CO2 masuk ke dalam bak

(F-303) dan CH4 ditampung dalam tangki (F-304) .

2.8.4 Pencairan Biogas Gas metan yang telah dimurnikan ditampung dalam tangki akumulasi (F-304)

Tekanan gas metana dinaikkan dari 1 atm menjadi 3 atm menggunakan kompresor

sentrifugal (G-401), akibatnya temperatur gas meeningkat menjadi 112oC.

Temperatur gas diturunkan hingga 30oC dengan mengalirkan ke cooler II (E-402).

Selanjutnya temperatur gas diturunkan hingga -48oC melalui heat exchanger I (E-

403) dengan propana sebagai refrigeran. Lalu pendinginan tahap berikutnya

dilakukan hingga suhu -115,5oC dengan metana pada alur recycle sebagai refrigeran.

Gas bersuhu rendah dan bertekanan tinggi ini dilewatkan pada ekspander (G-410)

untuk menurunkan tekanan gas metan menjadi 1,2 atm sekaligus menurunkan

suhunya menjadi -166,22oC. Kemudian, uap metana basah ini dialirkan menuju flash

drum untuk memisahkan metana cair dengan metana gas yang tidak berhasil

dicairkan. Metana yang masih berupa gas ini masih cukup dingin, sehingga ia

dilewatkan kembali ke heat exchanger (E-404) sebagai pendingin lalu masuk

kembali ke tangki akumulasi CH4 (F-304). Metana cair ditampung dalam tangki (F-

406). Sedangkan off gas ditampung dalam tangki (F-407) dan dapat pula dijual.

2.9 Sifat-sifat Bahan Pembantu dan Produk 2.9.1 Metana (CH4)

Fungsi : merupakan komponen unsur terbesar (70%) di dalam biogas.

1. Berat Molekul : 16,043 g/mol

2. Temperatur kritis : -82,7oC


3. Tekanan kritis : 45,96 bar

4. Fasa padat

Titik cair : -182,5oC

Panas laten : 58,68 kJ/kg

5. Fasa cair

Densitas cair : 500 kg/m3

Titik didih : -161,6oC

Panas laten uap : 510 kJ/kg

6. Fasa gas

Densitas gas : 0,717 kg/m3

Faktor kompresi : 0,998

Spesifik graviti : 0,55

Spesifik volume : 1,48 m3/kg

CP : 0,035 kJ/mol.K

CV : 0,027 kJ/mol.K

Viskositas : 0,0001027 poise

Kelarutan : 0,054 vol/vol

(Anonim, 2007)

2.9.2 Karbon Dioksida (CO2)

Fungsi : merupakan salah satu komponen di dalam biogas yaitu sebesar 30%.

1. Berat Molekul : 44,01 g/mol

2. Temperatur kritis : 31oC

3. Tekanan kritis : 73,825 bar

4. Densitas kritis : 464 kg/m3

5. Fasa padat

Densitas padat : 1562 kg/m3

Panas laten : 196,104 kJ/kg

6. Fasa cair

Densitas cair : 1032 kg/m3

Titik didih : -78,5oC

Panas laten uap : 571,08 kJ/kg


Tekanan uap : 58,5 bar

7. Fasa gas

Densitas gas : 2,814 kg/m3

Faktor kompresi : 0,9942

Spesifik graviti : 1,521

Spesifik volume : 0,547 m3/kg

CP : 0,037 kJ/mol.K

CV : 0,028 kJ/mol.K

Viskositas : 0,0001372 poise

Kelarutan : 1,7163 vol/vol

(Anonim, 2007)

2.9.3 Ferro Klorida (FeCl2)

Fungsi: sebagai sumber nutrisi bagi mikroba

1. Berat molekul : 126,751 gr/mol

2. Titik lebur : 677 0C

3. Kelarutan dalam air : 64,4 gr/100 ml pada 10 0C

105,7 gr/100 ml pada 100 0C

4. Densitas : 3,16 gr/cm3

5. Agen flokulan dalam pengolahan air limbah buangan

6. Tidak larut dalam tetrahidrofuran

7. Merupakan padatan paramagnetik

(Wikipedia, 2009)

2.9.4 Seng Klorida (ZnCl2)

Fungsi: sebagai sumber nutrisi bagi mikroba

1. Berat Molekul : 136,3 gr/mol

2. Titik didih : 732oC

3. Titik Lebur : 290oC

4. Tekanan Uap pada 428oC : 1 mmHg

5. Densitas : 2,91 gr/mL


6. Kelarutan pada 25oC : 423 gr/100 gr Air

7. pH : 4

8. berupa kristal putih dan tidak berbau

2.9.5 Natrium Bikarbonat (NaHCO3)

Fungsi : sebagai agen penetral pH.


2. Titik lebur : 500 C (323 K)


4. Kelarutan dalam air : 7,89 g / 100 ml pada 180 C

5. Tingkat kebasaan (pKb) : -2,43

6. Berwarna padatan putih

7. Merupakan senyawa ampoterik

8. Bersifat endotermis

9. Tidak berbau

(Wikipedia, 2009)

2.9.6 Urea (H2NCONH2)

Fungsi: sebagai sumber nutrisi bagi mikroba.


2. Titik lebur : 132,7- 135 0C


4. Kelarutan dalam air : 108 gr/100 ml pada 20 0C

733 gr/100 ml pada 100 0C

5. Tingkat keasaman (pKa) : 0,18

6. Tingkat kebasaan (pKb) : 13,82

7. Berupa padatan berwarna putih

8. Kristal berbentuk prismatik

(Wikipedia, 2009)

2.9.7 Air (H2O) Fungsi: sebagai absorben gas karbondioksida (CO2) di dalam membran

kontaktor


1. Berat molekul : 18,016 gr/gmol

2. Titik lebur : 0C (1 atm)

3. Titik didih : 100C (1 atm)

4. Densitas : 1 gr/ml (4C)

5. Spesifik graviti : 1,00 (4C)

6. Indeks bias : 1,333 (20C)

7. Viskositas : 0,8949 cP

8. Kapasitas panas : 1 kal/gr

9. Panas pembentukan : 80 kal/gr

10. Panas penguapan : 540 kal/gr

11. Temperatur kritis : 374C

12. Tekanan kritis : 217 atm

(Perry, 1997)

2.9.8 Propana (C3H8) Fungsi: sebagai refrigerant pada proses pendinginan gas metana (CH4).

1. Berat molekul : 44,1 g/mol

2. Densitas cair : 1,83 kg/m3

3. Densitas gas : 0,5077 kg/

4. Titik cair : -187,6oC

5. Titik didih : -42,09oC

6. Kelarutan dalam air : 0,1 g/cm3

(Anonim, 2007)


No Kode Nama Alat

1 F-101 Bak Penampung

2 H-102 Screening

3 F-103 Tangki Penampung

4 L-104 Pompa ke Tangki Penampung

5 L-105 Pompa ke Tangki Pencampur NaHCO3dan netralisasi

6 F-106 Tangki Netralisasi

7 F-201 Tangki penampung sebelum reaktor

8 L-201 Pompa ke Tangki Nutrisi dan reaktor

9 M-202 Tangki Pencampur Nutrisi

10 L-203 Pompa dari tangki air

11 M-110 Tangki Pencampur NaHCO3

12 R-210 Reaktor Fermentasi

13 H-204 Filter Press

14 F-205 Tangki Biogas

15 L-301 Pompa air pendingin

16 L-302 Pompa propana

17 E-301 Cooler I

18 F-302 Tangki Air

19 F-303 Tangki Air+CO2

20 D-310 Membran kontaktor

21 F-304 Tangki Gas Metana

22 G-401 Kompresor 23 E-402 Cooler II

24 E-403 Heat Exchanger I

25 E-404 Heat Exchanger II

26 F-405 Flash Drum

27 F-406 Tangki Metana Cair

28 G-410 Ekspander

29 F-407 Tangki Metana Gas

30 G-305 blower

LC

NaHCO3

FeCl2

CO(NH3)2

POME

1

LC

LC

FC

FC

ZnCl2

FC

3

2

13

11

4

FC

FC

15

L-201

F-106

5 7

14

H-102 A/B

17

9

FC

PR

LC

FC

pHC

PUPUK PADAT

PC

PC

LI30

20

29

12

6

8

27

Propana

18

19

21

35

TR

Air pendingin masuk

Air pendingin keluar

FC

24

23

22

34

LI

LI

L-104

F-101

10 R-210

M-110

M-202

H-204

D-310

E-301

F-205

F-302

F-303

G-401

E-403

F-405

PC F-304 25

PC

TC

E-404

26

Propana bekas

G-410

28

31

32

33

PC

LI

LC F-103

L-105

LC

FC

L-305

F-106

FC

PC

G-305

E-402

FC TC

FCTC

FC

F-230 LC

PC

F-201 LC

FC

L-202

16

36

40

41

39

37

38

F-406

F-407

pHC

L-301

L-302

PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN METANA CAIR DARI-

LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 15.000 KG/HARI.

Skala : Tanpa Skala Tanggal Tanda Tangan Digambar Nama : Alviah Nadya Sari S.

NIM : 0 50405010

1. Nama : Dr.Ir. Fatimah, MT NIP : 19640617 199403 2 001

Diperiksa /Disetujui 2. Nama : Ir . Indra Surya, MSc

NIP : 19630609 198903 1 004

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARAMEDAN

FLOWSHEET PABRIK PEMBUATAN METANA CAIR DARI LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT


Komponen Alur 1 Alur 3 Alur 4 Alur

5 Alur 6 Alur 7 Alur 8 Alur 9 Alur 10 Alur

11 Alur

12 Alur

13 Alur

14 Alur

15 Alur 16 Alur 17 Alur 18 Alur 19 Alur

20 Alur 21

T (0C) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 39 39 30 30 39.21

P (atm) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

POME 484632 484632 464232 22400 - 22400 22400 484632 484568 64 - - - 64 485843.58 - 461443.59 - - -

CH4 - - - - - - - - - - - - - - - 16000 - - - 16000

CO2 - - - - - - - - - - - - - - 7188.41 - - - 7188.41

NaHCO3 - - - - 1211.58 1211.58 1211.58 121158 1211.58 - - - - - - - 1211.58 - - -

UREA - - - - -- - - - - - 24.23 - - 24.23 - - 24.23 - - -

FeCl2 - - - - - - - - - - - - 0.5 0.5 - - 0.5 - - - Ampas padat - - - - - - - - - - - - - - - - - - 27760 -

Ampas cair - - - - - - - - - - - - - - - - - 434919.11 - -

ZnCl2 - - - - - - - - - - - 0.05 - 0.05 - - 0.05 - - -

Air - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

propana - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Total 484632 484632 464232 22400 1211.58 23611.58 23611.58 605790 485779.58 64 24.23 0.050 0.5 88.78 485843.58 23188.41 462679.9 434919.11 27760 23188.41

Alur 22 Alur 23 Alur 24 Alur 25 Alur 26 Alur 27 Alur 28 Alur 29 Alur 30 Alur

31 Alur

32 Alur

33 Alur 34 Alur 35 Alur 36 Alur 37 Alur 38 Alur 39 Alur 40 Alur 41

30 30 30 112 30 -60 -125 -166 -166 -166 -166 -166 28 30 28 -103 -53 28 35 60

1 1 1 1 3 3 3 1 1.2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

16000 16000 20000 20000 20000 20000 20000 16000 16000 1000 4000 4000 - - - - - - - -

7188.41 71.587 71.587 71.587 71.587 71.587 71.587 71.587 71.587 - - - - 7116.76 - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

- - - - - - - - - - - - 11192.37 11192.37 13341.03 - - 29042.03 13341.03 29042.03

- - - - - - - - - - - - - - - 7155.16 7155.16 - - -

23188.41 16071.587 20071.587 20071.587 20071.587 20071.587 20071.587 16071.587 16071.587 1000 4000 4000 11192.37 18309.13 13341.03 7155.16 7155.16 29042.03 13341.03 29042.03


chapter ii

Documents