Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia 2009Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia 2009

KAJIAN PRODUKSI ARANG AKTIFKAJIAN PRODUKSI ARANG AKTIFDARI SEKAM PADIDARI SEKAM PADI

UNTUK PENGOLAHANUNTUK PENGOLAHANAIR LIMBAH INDUSTRIAIR LIMBAH INDUSTRI

Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia 2009Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia 2009

KAJIAN PRODUKSI ARANG AKTIFKAJIAN PRODUKSI ARANG AKTIFDARI SEKAM PADIDARI SEKAM PADI

UNTUK PENGOLAHANUNTUK PENGOLAHANAIR LIMBAH INDUSTRIAIR LIMBAH INDUSTRI

1

Frita YuliatiHerri Susanto

Program Studi Teknik KimiaFakultas Teknologi Industri ITB

Jl. Ganesha 10, Bandung

Bandung, Oktober 2009

Latar Belakang

Sekam Padi PertanianPadi

Industri tekstil/kayulapis/ cat / farmasi dll

Arang Sekam

2

Air limbahmengandung fenol

ADSORPSI

Arang SekamPadi Aktif

1. Penentuan kondisi operasi proses aktivasi arang sekam padi yang sesuaiuntuk menghasilkan arang sekam aktif untuk menyerap fenol dari air limbah.

2. Kajian awal mengenai keekonomian produksi arang sekam padi aktif.

Metodologi Penelitian

Gasifikasi skalalaboratorium

Gasifikasi di PLTD-GSekam Haurgeulis

Arangsekam

Model airlimbah

Arangsekam

Air limbahgasifikasi

Percobaan

Pengolahan airlimbah dengan

karbon aktif

3

Keterangan:Dilakukan dalam penelitian ini

Percobaanlaboratorium

Metodeproduksi arang

sekam aktif

Percobaanlaboratorium

Kondisi operasiproduksi arang

sekam aktif

Uji cobaEvaluasi kelayakan

ekonomi

Ruang Lingkup Penelitian

1. Arang sekam padi diperoleh dari unit gasifikasi di PLTD-G SekamHaurgeulis

2. Aktivasi arang sekam selama 3 jam menggunakan:

larutan NaOH 0,5 M pada 25-27 oC

larutan NaOH 0,5 M pada 92 oC

larutan NaOH 1 M pada 25-27 oC

3. Analisis luas permukaan spesifik, jari-jari pori, volume porimenggunakan Quantachrome Nova 1000 Surface Area and Pore SizeAnalyzer

4

Analyzer

4. Sebagai pembanding, digunakan arang aktif KBW yang berbahankayu produksi PT Aimtopindo Nuansa Kimia

5. Uji kapasitas adsorpsi fenol oleh arang sekam padi dan arang sekampadi aktif dengan air limbah gasifikasi dari PLTD-G SekamHaurgeulis, dengan konsentrasi fenol antara 39-44 mg/L dan pH=6,55

6. Konsentrasi fenol dianalisa dengan metode 4-aminoantipirin

7. Berdasarkan kondisi aktivasi dengan hasil terbaik, dilakukan kajiankelayakan ekonomi fasilitas produksi arang sekam aktif

Uji Laju Adsorpsi Fenol dari Air LimbahGasifikasi

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

ASP

AN1

AN2

5

0,0

0,5

1,0

0 30 60 90 120

Waktu (menit)

AN2

AN3

KBW

NamaNama AktivasiAktivasi

ASP -

AN1 Larutan NaOH 0,5 M, suhu ruang

AN2 Larutan NaOH 0,5 M mendidih

AN3 Larutan NaOH 1 M suhu ruang

KBW -

Hubungan antara Luas Permukaan Spesifikdan Jumlah Fenol Teradsorpsi

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

ASP

AN1

AN3

AN2

KBW

6

0,0

0,5

0 50 100 150 200

Luas Permukaan Spesifik Adsorben

(m2/g adsorben)

ASP

NamaNama AktivasiAktivasi

ASP -

AN1 Larutan NaOH 0,5 M, suhu ruang

AN2 Larutan NaOH 0,5 M mendidih

AN3 Larutan NaOH 1 M suhu ruang

KBW -

Rencana Pabrik Arang Sekam Padi AktifSkala Kecil Sinar matahari

Penyaringan PengeringanAktivasi

Pembakaran

Arang sekamaktif kering

Pencucian Pencucian2

3

4

5

1

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Panas

16

7

Unit produksi arang sekam padi aktif ini terdiri dari:

Satu unit tungku berbahan bakar sekam padi

Satu unit tangki berpengaduk

Satu unit penyaring

Satu unit pengering arang sekam aktif bertenaga matahari.

Produksi: batch

Kapasitas sesuai dengan kapasitas penggilingan gabah milikperorangan yang umum di Indramayu, Jabar (30 ton gabah keringgiling /hari), yaitu 487 kg arang sekam aktif/hari

Evaluasi Kelayakan Ekonomi – Asumsi-asumsi

Umur pabrik: 8 tahun.

Biaya investasi: 50 % modal sendiri + 50 % hutang.

Penggilingan gabah menghasilkan limbah sekam padi sebesar 6ton/hari. Seluruh sekam padi digunakan sebagai bahan bakar, danarang sekam padi yang digunakan sebagai bahan pembuatan arangaktif adalah sisa pembakaran.

Harga pengadaan lahan: nol.

8

Pembangunan fasilitas ini berlangsung selama 6 bulan, sehinggaproduksi dapat dimulai pada semester ke-2 tahun ke-0.

Depresiasi dihitung dengan metode straight line.

Harga perolehan arang sekam padi adalah nol.

Harga bahan bakar sekam padi adalah nol.

Harga jual arang sekam padi aktif adalah Rp 5.000,00 /kg.

Evaluasi Kelayakan Ekonomi -Perhitungan

Nilai (Rp)

Pendapatan

Penjualan arang sekam aktif 717.883.844

Penjualan abu sekam 29.800.514

Pengeluaran

Investasi 545.199.651

Kewajiban hutang

Pokok hutang 34.074.978

Bunga 4.429.747

Laba kotor - kewajiban hutang 341.399.167

Pajak 51.209.875

Laba bersih 290.189.292

9

Investasi 545.199.651

NaOH 190.239.219

Listrik 35.027.201

Gaji (4 orang pegawai) 38.400.000

Perawatan alat 10.903.993

Pengolahan limbah 13.629.991

Penyimpanan produk 35.894.192

Depresiasi 43.685.869

Laba kotor 379.903.893

Laba bersih 290.189.292

NPV 1.507.294.608

ROI (%) 27,02

Evaluasi Kelayakan Ekonomi – NPV dan

Analisis Sensitivitas

-500.000.000

0

500.000.000

1.000.000.000

1.500.000.000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

NP

V(R

p)

10

-1.000.000.000

Waktu (tahun)

-350.000.000

150.000.000

650.000.000

1.150.000.000

1.650.000.000

2.150.000.000

2.650.000.0003.150.000.000

-50

%

-40

%

-30

%

-20

%

-10% 0% 10% 20% 30% 40% 50%N

PV

(Rp

)

Kapasitas Penjualan M aterial

Kesimpulan Arang sekam padi aktif merupakan adsorben yang dapat digunakan

dalam pengolahan limbah yang mengandung fenol dan senyawaturunannya.

Aktivasi arang sekam menggunakan larutan NaOH 0,5 M pada 92oC meningkatkan luas permukaan dan kapasitas adsorpsi fenol lebihbesar, jika dibandingkan dengan larutan NaOH 0,5 M dan 1 M padatemperatur ruang. Produksi arang sekam padi aktif dengan skala478,6 kg arang sekam aktif/hari cukup ekonomis.

Pendirian pabrik arang sekam aktif di daerah penghasil beras dapat

11

Pendirian pabrik arang sekam aktif di daerah penghasil beras dapatmenyerap tenaga kerja serta mengurangi masalah limbah sekampadi yang tidak termanfaatkan.

Terima kasih kepada Yayasan Bhakti Tanoto yang telah

membiayai penelitian yang berjudul Pemanfaatan Arang

12

membiayai penelitian yang berjudul Pemanfaatan Arang

Sekam Padi Aktif sebagai Pengolah Air Limbah Gasifikasi

TERIMA KASIHTERIMA KASIH

13

TERIMA KASIHTERIMA KASIH

Produksi beras Indonesia

Tahun Berat (juta ton)

2003 52,14

2004 54,09

2005 54,15

2006 54,45

2007 57,15

14

2007 57,15

2008 60,25

Sumber: www.bps.go.id

Berat sekam yang dihasilkan adalah 22% dari berat gabah kering giling(Pakpahan, 2006).

Produksi Arang Sekam Padi Aktif

Produksikarbonaktif darisekam padi

Luas permukaanspesifik

Pengaruh kondisiaktivasi Peneliti

Karbonisasi Aktivasidengan basa

Hassler (1951) Benke dkk.(2006)

Penyisihan 75 % silika dgnlarutan NaOH 0,5 M, 80oC, 2 jam 285 m2/g

Luas permukaanspesifik berbandinglurus dgn jumlah

Benke dkk.(2006)

15

larutan NaOH 0,5 M, 80oC, 2 jam 285 m2/g

spesifik berbandinglurus dgn jumlahsilika tersisihkan

Kenaikan temperaturaktivasimeningkatkanjumlah silikatersisihkan

(2006)

Aktivasi arang sekam dgnlar H2SO4 49 % 112m2/g

Samudera (2008)

Tahap PercobaanArang sekam sisa gasifikasi

Pencucian

Arang sekam bersih

Aktivasi

Larutan NaOH 0,5 M 25-27 oC Larutan NaOH 0,5 M 92 oC Larutan NaOH 1 M 25-27 oC

16

Arang sekam aktif

Uji Adsorpsi FenolAnalisis LuasPermukaanSpesifik

Air Limbah Gasifikasi

Pengolahan Data

Hasil: kondisi operasiproses aktivasi terbaik

Alat-alat Percobaan

17

Pencucian arangsekam padi Aktivasi arang sekam

padi AN1 dan AN3Aktivasi arang

sekam padi AN2Uji adsorpsi

fenol

Neraca Massa Proses Produksi ArangSekam Padi Aktif

Laju Alir (kg/hari)

Aliran 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Sekam padi 6000

Arang sekampadi 1077 60 1017 658 426 426 426

Air 120 5982 3616 2366 3018 3845 1539 76957 74236 4259 3266 994 53 941

18

Air 120 5982 3616 2366 3018 3845 1539 76957 74236 4259 3266 994 53 941

NaOH 120 118 1

Silika dankarbon 232

Abu sekam padi 199