NERACA MASSA DAN PENGEMBANGAN PROSES

MANDIRI ENERGI PADA PABRIK CPO

HERMASLIN PASARIBU

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2015

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Neraca Massa dan

Pengembangan Proses Mandiri Energi Pada Pabrik CPO adalah benar karya saya

dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun

kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip

dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah

disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir

skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Maret 2015

Hermaslin Pasaribu

NIM F34100021

ABSTRAK

HERMASLIN PASARIBU. Neraca Massa dan Pengembangan Proses Mandiri

Energi Pada Pabrik CPO. Dibimbing oleh TAJUDDIN BANTACUT.

Pabrik kelapa sawit menggunakan energi dalam jumlah besar sehingga

keterbatasan pasokan bahan bakar fosil di masa yang akan datang menjadi kendala

produksi. Tujuan penelitian ini adalah menghitung kebutuhan energi rasional

produksi CPO dan mengkaji kecukupan energi melalui pemanfaatan hasil

samping. Model neraca massa dikembangkan untuk menggambarkan kebutuhan

dan kecukupan energi tersebut. Hasil perhitungan model berdasarkan kinerja

rasional, pabrik kelapa sawit 60 ton tandan buah segar/jam dapat menghasilkan

rendemen sebesar 26,80%. Volume hasil samping biomassa yaitu tandan kosong,

serat, cangkang, dan limbah cair masing-masing 14.265,3 kg, 4.612,9 kg, 1.958,7

kg dan 21.057 kg. Potensi energi yang dapat dimanfaatkan dari hasil samping

tersebut adalah sebesar 65.006.768 kkal. Energi tersebut dapat digunakan untuk

memenuhi kebutuhan energi listrik pabrik 1.020 kWh dan uap panas 30 ton

bahkan menghasilkan kelebihan energi sebesar 1.021,78 kWh. Dengan demikian,

pabrik CPO dapat mandiri energi dengan pemanfaatan hasil samping sebagai

sumber energi, sehingga dapat dibatasi dalam penggunaan bahan bakar fosil dan

listrik dari jaringan umum.

Kata kunci: biomass pabrik kelapa sawit, mandiri energi, model neraca massa

ABSTRACT

HERMASLIN PASARIBU. Mass Balance and Development of Energy

Independent Process in CPO Mills. Supervised by TAJUDDIN BANTACUT.

Palm oil mill consumes large amounts of energy so that the limited supply

of fossil fuels in the future become a production constraint. The purpose of this

study was to calculate the rational energy requirements of CPO production and

assess the adequacy of energy through the utilization by-products of byproducts.

Mass balance model was developed to describe the need and the sufficiency of

energy. The results of the model calculations based on the rational performance,

palm oil mill with capacity of 60 tons fresh fruit bunches/hour produce crude palm

oil at 26.80% yield. This production coupled with biomass by-products include

empty bunches, fiber, shells, and liquid waste 1,4265.3 kg, 4,612.9 kg, 1,958.7 kg

and 21,057 kg respectively. These by-product potentially consist of energy as

much as 65,006,768 kcal. This energy can be used to meet the energy needs of

1,020 kWh of electrical plant and steam 30 tons with an excess energy of 1,021.78

kWh. Palm oil mills can be a surplus energy production system. Therefore it is

recommended that palm oil mills should be restricted in using fossil energy and

electricity from public network.

Keywords: mass balanced model, oil palm’s biomass, self-help energy

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknologi Pertanian

pada

Departemen Teknologi Industri Pertanian

NERACA MASSA DAN PENGEMBANGAN PROSES

MANDIRI ENERGI PADA PABRIK CPO

HERMASLIN PASARIBU

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2015

Judul Skripsi : Neraca Massa dan Pengembangan Proses Mandiri Energi Pada

Pabrik CPO

Nama : Hermaslin Pasaribu

NIM : F34100021

Disetujui oleh

Dr Ir Tajuddin Bantacut, MSc

Dosen Pembimbing

Diketahui oleh

Prof Dr Ir Nastiti Siswi Indrasti

Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala

karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih

dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 ini ialah Neraca

Massa dan Pengembangan Proses Mandiri Energi Pada Pabrik CPO.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Tajuddin Bantacut selaku

pembimbing. Di samping itu, ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada

ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya termasuk

juga teman-teman, dosen dan staf departemen Teknologi Industri Pertanian

Institut Pertanian Bogor.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

Bogor, Maret 2015

Hermaslin Pasaribu

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR LAMPIRAN vi

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Tujuan Penelitian 2

Ruang Lingkup Penelitian 2

METODE 2

Kerangka Pemikiran 2

Jenis dan Sumber Data 3

Pemodelan Neraca Massa dan Energi 3

Pengolahan dan Analisis Data 10

HASIL DAN PEMBAHASAN 10

Model Neraca Massa dan Energi Level I 10

Model Neraca Massa dan Energi Level II 10

Model Neraca Massa dan Energi Level III 11

Pemanfaatan Hasil Samping Industri Minyak Sawit 12

Rancangan Proses Produksi CPO Mandiri Energi 16

SIMPULAN DAN SARAN 17

Simpulan 17

Saran 17

DAFTAR PUSTAKA 17

LAMPIRAN 21

RIWAYAT HIDUP 27

DAFTAR TABEL

Keterangan simbol pada Gambar 2 4 Faktor efisiensi pada model Level II 6

Keterangan simbol pada Gambar 3 7 Faktor efisiensi model Level III 9

Hasil perhitungan model Level I 10 Hasil perhitungan model Level II 11

Hasil perhitungan model Level III dan faktual pabrik 11 Kandungan kalori tandan buah segar 12

Potensi energi limbah cair kelapa sawit (LCPKS) 14 Potensi energi biomassa pabrik kelapa sawit 60 ton/jam 15

Potensi uap berbasis hasil samping pabrik kelapa sawit 60 ton/jam 15

DAFTAR GAMBAR

Model neraca massa Level I 3 Model neraca massa Level II 3

Model neraca massa Level III 6 Hasil perhitungan model Level III 12

Sistem biogas berbasis LCPKS 14 Sistem pemanfaatan biomassa kelapa sawit 15

Diagram pengolahan kelapa sawit 60 ton/jam mandiri energi 16

DAFTAR LAMPIRAN

Data Pengolahan Kelapa Sawit PT X bulan Juni 21 Matriks Perhitungan Model Level II 22

Hasil Perhitungan Matriks Model Level II 22

Matriks Perhitungan Model Level III 23

Hasil Perhitungan Matriks Model Level III 24 Hasil Perhitungan potensi hasil samping pabrik kelapa sawit 25

Sistem Pengolahan Kelapa Sawit Mandiri Energi 26

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Proses produksi pada pabrik kelapa sawit membutuhkan energi dalam

jumlah yang besar. Energi rata-rata pengolahan per ton tandan buah segar (TBS)

adalah sebesar 17-20 kWh dan 0,35-0,5 ton uap panas (Chavalparit 2006; Vijaya

et al. 2008; Sommart dan Suneerat 2011). Sejalan dengan kesinambungan dan

mungkin pertambahan permintaan terhadap minyak sawit dan produk olahannya

maka akan terjadi peningkatan kebutuhan energi.

Pada proses produksi crude palm oil (CPO), sumber energi terbesar yang

digunakan berasal dari bahan bakar fosil yang ketersediaannya mengalami

penurunan setiap tahun (The Colorado River Comission of Nevada 2002). Di

Indonesia, total cadangan minyak bumi diperkirakan habis dieksplorasi dalam 32

tahun mendatang (ESDM 2012). Oleh sebab itu, dalam beberapa tahun ke depan,

terbatasnya persediaan bahan bakar fosil akan menjadi kendala utama proses

produksi industri termasuk pabrik kelapa sawit.

Tandan buah segar sebagai bahan baku memiliki kandungan energi yang

tinggi. Sebagian energi tersebut terbuang ke lingkungan dalam bentuk hasil

samping seperti tandan kosong, cangkang, serat, dan limbah cair. Berdasarkan

basis kering, tandan kosong kelapa sawit mengandung heating value antara 9,6-

19 MJ/kg, cangkang 17-21 MJ/kg, dan serat 4,6-5 MJ/kg (Prasertsan dan

Prasertsan 1996; Husein 2002; Pleanjai et al. 2007; Kavalek et al. 2012;

WURFBR 2013). Beragam kajian telah dilakukan dan merekomendasikan cara

pemanfaatan hasil samping pabrik minyak sawit tersebut. Tandan kosong kelapa

sawit, serat, dan cangkang dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler (Prasertsan

dan Prasertsan 1996; Husein 2002; Pleanjai et al. 2007; Kavalek et al. 2012;

Singh et al. 2013; WURFBR 2013). Tandan kosong dan serat dengan kelembaban

masing-masing 60-70% dan 17-40% dikeringkan terlebih dahulu sebelum

dimanfaatkan sedangkan cangkang dapat langsung dimanfaatkan (NL Agency

2003; Sing et al. 2010). Limbah cair kelapa sawit dengan sistem kolam anaerobik

dapat menghasilkan biogas yang mengandung 40-70% metan (Ma 1999).

Penelitian tersebut bersifat parsial sehinggga penerapannya dalam sistem terpadu

sulit dilakukan. Oleh karena itu, penelitian terhadap sistem terpadu produksi CPO

dengan memanfaatkan hasil penelitian tersebut perlu dilakukan.

Penelitian ini mengkaji pemanfaatan hasil samping pabrik kelapa sawit

untuk memenuhi kebutuhan energi pabrik. Analisis dilakukan dengan

mengembangkan model neraca massa yang menghubungkan input, produk, dan

hasil samping yang terbuang ke lingkungan. Dalam penelitian ini, pengembangan

model didasarkan pada pendekatan hukum kekekalan massa. Model ini

menghasilkan perhitungan kecukupan energi pabrik dari pemanfaatan hasil

samping. Jika energi yang dapat diperoleh dari optimalisasi dan pemanfaatan hasil

samping sama dengan atau melebihi energi yang diperlukan, maka pabrik tersebut

dapat dikembangkan sebagai sistem produksi mandiri energi. Sebaliknya, jika

energi yang dapat diperoleh tersebut lebih kecil dari kebutuhan, maka sistem

produksi memerlukan input atau tambahan energi dari luar sistem sehingga sistem

tersebut bergantung pada tambahan energi dari luar.

2

Tujuan Penelitian

Tujuan utama penelitian ini adalah pengembangan rancangan proses

produksi pabrik kelapa sawit mandiri energi. Kajian sistem produksi dari

pengembangan aliran proses berdasarkan prinsip-prinsip kesetimbangan massa

dan energi. Untuk mencapai tujuan ini, langkah-langkah utama yang dilakukan:

1. Menganalisis kesetimbangan massa dalam produksi CPO.

2. Menghitung potensi rasional energi yang dapat dihasilkan dari pemanfaatan

hasil samping pabrik menggunakan model neraca massa dan energi.

3. Membangun aliran proses produksi mandiri energi serta minimal input (less

input) dan optimal output.

Ruang Lingkup Penelitian

Penelitian ini difokuskan pada aliran massa pada proses produksi

berdasarkan prinsip-prinsip kekekalan massa, membuat perhitungan kebutuhan

energi optimal, analisis potensi energi yang dapat dihasilkan dari hasil samping

produksi CPO sebagai dasar perancangan aliran massa dan energi tertutup pada

proses produksi CPO. Penelitian dilakukan pada pabrik kelapa sawit yang

menghasilkan CPO dan kernel dengan kapasitas 60 ton tandan buah segar/jam.

Oleh karena itu, model kesetimbangan massa dan energi fokus dan dibatasi pada

pabrik tersebut.

METODE

Kerangka Pemikiran

Tandan buah segar (TBS) mengandung minyak/lemak, serat, cangkang,

tandan kosong, yang dapat dikonversi menjadi energi (materials bearing energy).

Oleh karena itu, pengolahan TBS menjadi CPO dapat dilakukan dengan

memanfaatkan energi yang terkandung di dalamnya. Pada tahap pendahuluan,

pemanfaatan hasil samping atau bahan yang belum dimanfaatkan secara optimal

digunakan sebagai sumber energi. Apabila tidak mencukupi, maka tahap

berikutnya adalah menggunakan sebagian kandungan utama (minyak/lemak)

untuk energi.

Untuk memudahkan, kajian dilakukan dengan membuat model

kesetimbangan massa dan energi berdasarkan hukum kekekalan massa dan energi.

Hubungan tersebut menunjukkan kuantifikasi massa dan energi dalam setiap

tahapan proses sehingga diketahui jumlah potensial yang dapat dimanfaatkan

dalam sistem produksi.

Alat perhitungan pengembangan model menggunakan Microsoft Excel.

Hasil perhitungan yang diperoleh digunakan untuk mengetahui kecukupan energi

pabrik dari pemanfaatan hasil samping. Jika energi yang dapat diperoleh sama

dengan atau melebihi energi yang diperlukan, maka pabrik tersebut dapat

dikembangkan sebagai sistem produksi mandiri energi dengan rancangan proses

tertutup. Sebaliknya, jika energi yang dapat diperoleh tersebut lebih kecil dari

3

kebutuhan, maka sistem produksi memerlukan input atau tambahan energi dari

luar sistem sehingga sistem tersebut disebut dengan tidak mandiri energi.

Jenis dan Sumber Data

Data yang digunakan adalah data primer dan data sekunder. Data primer

diperoleh dari pengamatan langsung terhadap sistem input-output proses produksi

CPO, kebutuhan energi selama proses, dan sumber energi yang digunakan untuk

menggerakkan pabrik. Data sekunder berasal dari studi literatur seperti buku,

sumber elekronik, jurnal nasional dan internasional, laporan penelitian, skripsi,

majalah, laporan perusahaan dan buku statistik.

Pemodelan Neraca Massa

Model Neraca Massa Level I

Model sistem pengolahan CPO sederhana (Level I) dengan asumsi bahwa

produksi CPO dalam satu kompartemen untuk melihat hubungan input, produk

dan waste. Model neraca massa sederhana ini dapat dilihat pada Gambar 1.

Perincian model menjadi model berikutnya adalah untuk memperbaiki akurasi

perhitungan. Model ini mengacu pada proses produksi CPO dengan basis

perhitungan pada kapasitas olah 60 ton TBS/jam.

Keterangan: I= Input, P= Produk, W= Waste, sehingga I= P+L dan efisiensi (E)= P/I.

Model Neraca Massa Level II

Pada level ini, model dikembangkan dengan membangun kompartemen

menurut stasiun proses pengolahan kelapa sawit sehingga mendekati keadaan

faktual. Kompartemen tersebut adalah stasiun penerimaan buah, perebusan,

perontokan buah, pengempaan, pemurnian minyak, dan stasiun pengolahan biji.

Gambar 1 Model neraca massa Level I

Gambar 1Model neraca massa dan energi Level

W

P I Sistem pengolahan CPO

Gambar 2 Model neraca massa Level II (Keterangan simbol pada Tabel 1)

4

Model neraca massa Level II dapat dilihat pada Gambar 2.

Pada model neraca massa Level II, terdapat 13 peubah yang terdiri dari 1

peubah bebas (I1) dan 12 peubah terikat (X1, X2, X3, X4, dan X5; P5 dan P6;

W1,W2,W3,W5, dan W5) (Gambar 2). Peubah bebas merupakan input massa,

sedangkan peubah terikat merupakan hasil output dari proses.

Dari 13 peubah terikat didapatkan beberapa persamaan yang dapat

diklasifikasikan menjadi persamaan kesetimbangan massa dan persamaan efisiensi.

Berikut ini adalah persamaan matematika dan penjelasan dari 13 peubah yang

digunakan pada model neraca massa Level II.

Persamaan keseimbangan massa:

Kompartemen 1 : I1 – X1 – W1 = 0…………………(2.1)

Kompartemen 2 : X1 – X2 – W2 = 0…………………(2.2)

Kompartemen 3 : X2 – X3 – W3 = 0…………………(2.3)

Kompartemen 4 : X3 – X4 – X5 = 0…………………(2.4)

Kompartemen 5 : X4 – W5 – P5 = 0…………………(2.5)

Kompartemen 6 : X5 – W6 – P6 = 0…………………(2.6)

Persamaan efisiensi:

Kompartemen 1

Efisiensi persamaan matematika pada penerimaan buah (a1)

a1 =𝑋1

I1=

𝑇𝐵𝑆 𝑦𝑎𝑛𝑔𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑆𝑡 .𝑃𝑒𝑛𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎𝑎𝑛 𝐵𝑢𝑎 ℎ

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑇𝐵𝑆 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 𝑘𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑆𝑡 .𝑃𝑒𝑛𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎𝑎𝑛 𝐵𝑢𝑎 ℎ

Berdasarkan pengamatan di lapangan, rata-rata TBS yang tidak layak olah

(mentah, rusak, dan sebagainya) sebesar 0,5%. Stasiun penerimaan buah

Tabel 1 Keterangan simbol pada Gambar 2

Kompartemen Keterangan (stasiun)

I Penerimaan tandan buah segar

II Perebusan

III Perontokkan buah

IV Pengempaan

V Pemurnian minyak

VI Pengolahan (pemecahan) biji

Input Produk

I1 = Tandan buah segar (TBS) P5 = Minyak (Crude Palm Oil)

P6 = Inti (Kernel)

Waste Aliran internal

W1 = TBS ditolak X1 = TBS olah

W2 = Limbah cair perebusan X2 = Tandan buah rebus

W3 = TKKS (tandan kosong) X3 = buah kelapa sawit

W5 = Limbah cair pemurnian

W6 = Cangkang

X4 = minyak kasar hasil pengempaan

X5 = serat buah dan biji

5

merupakan stasiun sebelum dilakukannya pengolahan terhadap kelapa sawit. TBS

yang keluar dari stasiun ini yaitu 99,5%, sehingga nilai a1 adalah 0,99.

Kompartemen 2

Efisiensi pada perebusan buah (a2)

a2 =𝑋2

X1=

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑆𝐹𝐵 𝑇𝐵𝑆 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑠𝑢𝑑𝑎 ℎ 𝑑𝑖𝑏𝑒𝑟𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑇𝐵𝑆 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 𝑘𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑆𝑡𝑒𝑟𝑖𝑙𝑖𝑧𝑒𝑟

TBS yang keluar dari stasiun rebusan disebut sterilized fruit bunches (SFB).

DitJend PPHP (2006) menyebutkan bahwa SFB yang dihasilkan dari stasiun

perebusan yaitu 88,5%, jadi nilai a2 adalah 0,89.

Kompartemen 3

Efisiensi pada perontokan buah (a3)

a3 =X3

𝑋2=

𝐵𝑟𝑜𝑛𝑑𝑜𝑙𝑎𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑟𝑜𝑛𝑡𝑜𝑘

𝑆𝐹𝐵 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑜𝑙𝑎 ℎ (𝑑𝑖𝑟𝑜𝑛𝑡𝑜𝑘𝑘𝑎𝑛 )

Bobot brondolan dari tandan buah segar yaitu sebesar 64,5% masing-masing

terdiri atas serat dan minyak (mesocarp), serta cangkang dan kernel (Pleanjai et al.

2004). Nisbah brondolan dengan SFB yang dirontokkan adalah 0,73. Jadi, nilai a3

adalah 0,73.

Kompartemen 4

Efisiensi dalam pengolahan buah (a4)

a4 =X4

𝑋3=

𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑂𝑖𝑙 kasar

𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝐵𝑟𝑜𝑛𝑑𝑜𝑙𝑎𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑜𝑙𝑎 ℎ

Minyak kelapa sawit yang berasal dari screw press terdiri atas campuran

minyak (35-45%), air (45-55%) dan padatan lain dengan proporsi yang beragam

(Singh et al. 2010). Dengan demikian, persentase minyak dengan kadar air

tertentu (crude oil) terhadap tandan buah yaitu sebesar 50%. Bobot buah

brondolan dari tandan buah segar yaitu sebesar 64,5% masing-masing terdiri atas

serat dan minyak (mesocarp), serta cangkang dan kernel (Pleanjai et al. 2004).

Nisbah crude oil dengan buah brondolan adalah 0,77 sehingga nilai a4 adalah 0,77.

Kompartemen 5

Efisiensi dalam menghasilkan pure oil atau CPO (a5)

a5 =P5

𝑋4=

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑝𝑢𝑟𝑒 𝑜𝑖𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛

𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑜𝑖𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑚𝑢𝑟𝑛𝑖𝑘𝑎𝑛

Minyak kelapa sawit yang berasal dari screw press terdiri atas campuran

minyak (35-45%), air (45-55%) dan padatan lain dengan proporsi yang beragam

(Singh et al. 2010). Jadi, nilai a5 adalah 0,50.

Kompartemen 6

Efisiensi dalam menghasilkan kernel (a6)

6

Gambar 3 Model neraca massa Level III (Keterangan simbol pada Tabel 3)

a5 =P6

𝑋5=

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑘𝑒𝑟𝑛𝑒𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑏𝑖𝑗𝑖 𝑢𝑡𝑢 ℎ 𝑑𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑜𝑙𝑎 ℎ

Persentasi kernel yang dihasilkan pada pengolahan kelapa sawit sebesar 6%,

sedangkan biji utuh yang diolah 13% terhadap TBS (Lorestani 2006). Sehingga

nilai a6 adalah 0,46.

Berdasarkan uraian di atas, nilai faktor-faktor efisiensi dapat dilihat pada Tabel 2.

Model Neraca Massa Level 3

Model Level III menggunakan rincian tahapan proses pada beberapa stasiun

pengolahan kelapa sawit sebagai kompartemen seperti pada Gambar 3.

Kompartemen pada level ini adalah stasiun penerimaan buah, stasiun perebusan,

stasiun perontokan buah, pengempaan buah, penyaringan kotoran, pemisahan

sludge, pengurangan kadar air minyak pada oil purifier, pengurangan kadar air

minyak pada vacuum dryer, pemisahan serat, pemisahan cangkang, pengurangan

kadar air kernel.

Tabel 2 Faktor efisiensi pada model Level II

Simbol Nilai

a1 0,99

a2 0,89

a3 0,73

a4 0,77

a5 0,50

a6 0,46

7

Model neraca massa Level III meliputi 23 peubah yang terdiri atas 1

peubah bebas (I1) dan 22 peubah terikat (X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, X9, X10 ;

P8 dan P11 ; dan W1, W2, W3, W5, W6, W7, W8, W9, W10, dan W11) (Gambar 3).

Dari 22 peubah terikat didapatkan beberapa persamaan yang dapat

diklasifikasikan menjadi persamaan kesetimbangan massa dan persamaan efisiensi.

Berikut ini adalah persamaan matematika dan penjelasan dari 23 peubah yang

digunakan pada model neraca massa Level III.

Persamaan Keseimbangan Massa:

Kompartemen 1 : I1 – X1 – W1 = 0…………………(3.1)

Kompartemen 2 : X1 – X2 – W2 = 0…………………(3.2)

Kompartemen 3 : X2 – X3 – W3 = 0…………………(3.3)

Kompartemen 4 : X3 – X4 – X5 = 0…………………(3.4)

Kompartemen 5 : X4 – X6 – W5 = 0…………………(3.5)

Kompartemen 6 : X6 – X7 – W6 = 0…………………(3.6)

Kompartemen 7 : X7 – X8 – W7 = 0…………………(3.7)

Kompartemen 8 : X8 – P8 – W8 = 0…………………(3.8)

Tabel 3 Keterangan simbol pada Gambar 3

Kompartemen Keterangan

I Stasiun penerimaan buah

II Stasiun perebusan

III Stasiun perontokkan buah

IV Pengempaan buah

V Penyaringan kotoran

VI Pemisahan sludge

VII Pengurangan air pada oil pirifier

VIII Pengurangan air pada vacuum dryer

IX Pemisahan serat

X Pemisahan cangkang

XI Pengurangan kadar air kernel

Input Produk

I1 = Tandan Buah Segar P8 = Minyak (Crude Palm Oil)

P11 = Inti (Kernel)

Waste Aliran internal

W1 = TBS ditolak X1 = TBS olah

W2 = Limbah cair perebusan X2 = Tandan buah rebus

W3 = TKKS (tandan kosong) X3 = buah kelapa sawit

W5 = Kotoran

W6 = Sludge

W7, W8 = Air

W9 = Serat

W10 = Cangkang

W11 = Air

X4 = minyak kasar hasil pengempaan

X5 = serat buah dan biji

X6 = minyak kasar

X7 = minyak kasar CST

X8 = minyak

8

Kompartemen 9 : X5 – X9 – W9 = 0…………………(3.9)

Kompartemen 10 : X9 – X10 – W10 = 0…………………(3.10)

Kompartemen 11 : X10 – P11 – W11 = 0…………………(3.11)

Persamaan Efisiensi:

Nilai faktor efisiensi a1 a2, a3, a4 pada model Level III sama dengan model Level II.

Kompartemen 5

Efisiensi penyaringan (tahap awal pemurnian) crude oil (a5)

a5 =X6

𝑋4=

𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑜𝑖𝑙 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑦𝑎𝑟𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛

𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑜𝑖𝑙 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑒𝑚𝑝𝑎𝑎𝑛

Singh et al. (2010) menyebutkan bahwa terdapat padatan (endapan)

dengan proporsi yang beragam selain campuran minyak (35-45%), dan air 45-

55% pada minyak hasil pengempaan. Endapan pada proses pemurnian sekitar 2-

4% terhadap TBS (Chavalparit et al. 2006; Lorestani 2006; Pleanjai et al. 2004)

atau setara 5-7% terhadap CPO. Nisbah crude oil hasil penyaringan terhadap hasil

pengempaan adalah 0,95. Jadi, nilai a5 adalah 0,95.

Kompartemen 6

Efisiensi pada CST dan sludge separator (a6)

a6 =W6

𝑋6=

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑠𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑂𝑖𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑚𝑢𝑟𝑛𝑖𝑘𝑎𝑛

Menurut Lorestani (2006), crude oil hasil pengempaan (43% terhadap TBS)

mengandung slugde sebanyak 2 % terhadap TBS. Nisbah sludge terhadap total

crude oil yang dimurnikan adalah 0,05, sehingga nilai a6 adalah 0,05.

Kompartemen 7

Efisiensi pada pemurnian minyak (a7)

a7 =X8

𝑋7=

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑜𝑖𝑙 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑟𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑎𝑖𝑟

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑜𝑖𝑙 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑎𝑖𝑟 𝑡𝑒𝑟𝑡𝑒𝑛𝑡𝑢

Minyak kasar pada proses pemurnian selain padatan adalah sebesar 41%

(Lorestani 2006) mengandung kadar air sisa sekitar 10-12% (Kramandita et al.

2014). Sehingga crude oil hasil pengurangan kadar air pada purifier adalah 31%.

Nisbah crude oil hasil pengurangan kadar air dengan crude oil total adalah 0,75.

Kompartemen 8

Efisiensi pada pemurnian minyak (a8)

a8=P8

𝑋8=

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝐶𝑃𝑂 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑚𝑢𝑟𝑛𝑖𝑘𝑎𝑛

Crude oil hasil pengurangan kadar air pada purifier adalah 31%. Crude palm

oil (CPO) yang terdapat pada TBS sekitar 25% (Ohimain et al. 2013). Nisbah

CPO dengan total minyak yang dimurnikan adalah 0,80. Jadi, nilai a8 adalah 0,80.

9

Kompartemen 9

Efisiensi pada Depericarper (a9)

a9 =X9

𝑋5=

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑏𝑖𝑗𝑖 𝑢𝑡𝑢 ℎ 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑏𝑖𝑗𝑖 𝑢𝑡𝑢 ℎ 𝑑𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑜𝑙𝑎 ℎ

Persentasi biji utuh dan serat yang dihasilkan terhadap TBS pada

pengolahan kelapa sawit sebesar 27%, sedangkan biji utuh yang dihasilkan 13%

(Lorestani 2006). Sehingga nisbah dalam pemisahan serat (a9) yaitu 0,48.

Kompartemen 10

Efisiensi pada pemisahan kernel dan cangkang (a10)

a10 =X10

𝑋9=

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑘𝑒𝑟𝑛𝑒𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑏𝑖𝑗𝑖 𝑢𝑡𝑢 ℎ 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑜𝑙𝑎 ℎ

Persentasi kernel yang dihasilkan pada pengolahan kelapa sawit sebesar 7%,

sedangkan biji utuh yang diolah 13% (Lorestani 2006). Sehingga nisbah dalam

menghasilkan kernel (a10) sebesar 0,54.

Kompartemen 11

Efisiensi pada pengeringan kernel (a11)

a11 =P11

𝑋10=

𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑘𝑒𝑟𝑛𝑒𝑙 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛

𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑘𝑒𝑟𝑛𝑒𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑛

Persentasi kernel terhadap TBS yang dihasilkan pada pengolahan kelapa

sawit sebesar 7%, dengan kadar air 1% (Lorestani 2006). Sehingga nisbah dalam

menghasilkan kernel kering (a11) adalah 0,86.

Berdasarkan uraian di atas, faktor-faktor efisiensi dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4 Faktor efisiensi model Level III

Simbol Nilai

a1 0,99

a2 0,89

a3 0,73

a4 0,77

a5 0,95

a6 0,05

a7 0,75

a8 0,80

a9 0,48

a10 0,54

a11 0,86

10

Pengolahan dan Analisis Data

Data kuantitatif dihitung dengan menggunakan perangkat computer

Microsoft Excel. Efisiensi digunakan sebagai koefisien peubah. Kandungan energi

hasil samping dihitung berdasarkan nilai kalor (heating value) masing-masing

komponen. Kandungan energi total dihitung dengan mengalikan massa produk

dengan nilai kalor komponen.

Kandungan Energi (kkal) = Massa x Nilai kalor

HASIL DAN PEMBAHASAN

Neraca Massa Level I

Basis perhitungan neraca massa Level I berdasarkan kapasitas olah pabrik

60 ton tandan buah segar/jam. Neraca massa sederhana ini dapat dilihat pada

Tabel 5.

Pada neraca massa Level I, rendemen CPO yang dihasilkan sebesar 26,15%.

Nilai tersebut berada pada kisaran rendemen CPO terbaik yaitu 22-28% (Wijbrans

dan Zupthen 2011; Ohimain et al. 2013). Berdasarkan hasil perhitungan, dapat

dilihat bahwa terdapat peluang peningkatan produksi CPO. Selain itu, hasil

perhitungan menunjukkan besarnya jumlah hasil samping proses. Perhitungan

model ini hanya menghitung kesetimbangan massa secara garis besar dalam satu

kompartemen sehingga perlu dikembangkan dengan merinci aliran massa yang

mendekati proses faktual pada pabrik.

Neraca Massa Level II

Basis perhitungan pada neraca massa Level II sama dengan Level I. Nilai

rendemen CPO yang dihasilkan dengan menggunakan perhitungan model neraca

massa Level II (Tabel 6) yaitu 26,1%. Nilai rendemen ini tidak jauh berbeda

dengan neraca massa Level I yaitu lebih kecil 0,05%. Tetapi, hal tersebut

menunjukkan adanya koreksi dan peningkatan akurasi terhadap perhitungan.

Tabel 5 Hasil perhitungan model Level I

Komponen Model Level I

Massa (kg)

Input 60.000

Produk

Kernel 3.600

CPO 15.690

Total 19.290

Hasil Samping 40.710

Rendemen minyak (%) 26,15

11

Neraca massa Level II memperlihatkan bahwa produk dihasilkan dari

stasiun pemurnian minyak dan stasiun pabrik biji sedangkan hasil samping

dihasilkan pada stasiun penerimaan buah, perebusan (pengukusan), perontokkan

buah, pemurnian minyak, dan stasiun pabrik biji (Gambar 2). Namun, model

Level II belum dapat menggambarkan aliran massa secara faktual.

Neraca Massa Level III

Neraca massa Level III merupakan pengembangan neraca massa Level I dan

II menghasilkan aliran massa yang lebih kompleks sehingga detail perubahan dan

aliran massa terlihat lebih jelas. Sebagai contoh, pada kompartemen 4 sebelum

diolah pada stasiun pemurnian minyak, terlebih dahulu dilakukan tahap

pengendapan dan penyaringan dengan menggunakan sand trap tank dan vibrating

screen. Neraca massa Level III dapat dilihat pada Tabel 7.

Pada neraca massa Level III (Tabel 7), nilai rendemen CPO yang dihasilkan

yaitu 26,80% lebih besar dari pada Level I,II dan faktual pabrik. Hasil perhitungan

yang lebih baik menunjukkan bahwa pabrik masih dapat meningkatkan rendemen.

Meningkatnya rendemen menunjukkan proses produksi yang semakin efisien.

Oleh karena itu, hasil perhitungan model Level III digunakan sebagai dasar

perhitungan pemanfaatan hasil samping pada pengembangan aliran proses mandiri

energi. Aliran massa Level III dapat dilihat pada Gambar 4.

Tabel 7 Hasil perhitungan model Level III dan faktual pabrik

Komponen Model Level III Faktual Pabrik

Massa (kg) Massa (kg)

Input 60.000 60.000

Produk

CPO 16.081,61 15.007

Kernel 1.977,40 3.600

Hasil samping 41.940,99 42.262

Rendemen minyak (%) 26,80 25,01

Tabel 6 Hasil perhitungan model Level II

Komponen Model Level II

Massa (kg)

Input 60.000

Produk 19.967

CPO 15.662

Kernel 4.304

Hasil samping 40.033

Rendemen minyak (%) 26,1

12

Pemanfaatan Hasil Samping Industri Minyak Sawit

Hasil samping industri minyak sawit berupa limbah padat (biomassa) yakni

cangkang, serat, dan tandan kosong kelapa sawit dan limbah cair. Beberapa kajian

telah dilakukan terhadap pemanfaatan biomassa tersebut (Rushdan et al. 2007;

Yong 2007; Singh et al. 2010; Ahmad et al. 2011; Pattanapangchai dan

Limmeechokchai 2011; Singh et al. 2013). Pemanfaatan yang paling prospektif

adalah sebagai sumber energi. Selain biomassa, limbah cair juga potensial sebagai

sumber energi. Limbah cair pabrik kelapa sawit dapat menghasilkan biogas yang

terdiri atas gas metan yang merupakan penyebab pemanasan global (Begum dan

Mohd 2013). Limbah cair tersebut terutama berasal dari pemurnian minyak (60%),

perebusan tandan buah segar (36%), dan hidrocyclone (4%) (Ma 2000). Tabel 8

menjelaskan kandungan kalori komponen kelapa sawit.

Karakteristik Hasil Samping Industri Minyak Sawit

a. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Setiap produksi satu ton crude palm oil (CPO) diperlukan 5,8 ton tandan

buah segar dan menghasilkan tandan kosong kelapa sawit setara 20-28,5%

(Pleanjai et al. 2004; Lorestani 2006; Kavalek 2012; Embrandini et al. 2013).

Gambar 4 Hasil perhitungan model Level III (Keterangan simbol pada Tabel 3)

Tabel 8 Kandungan kalori tandan buah segar

Komponen Persentase

(%)

Nilai Heating

Value (kkal/kg)

Referensi

TKKS 20-28,5 2.294 Prasertsan dan Prasertsan 1996; Pleanjai et al. 2007

Serat 10-15 4.589 Prasertsan dan Prasertsan 1996; Husein et al. 2002

Cangkang 5-7 5.114 Prasertsan dan Prasertsan 1996; Husein et al. 2002

CPO 22-28 9.465 Wijbrans dan van Zupthen 2011; Ohimain et al. 2013

Kernel 4-7 9,6 Nasution et al. 2014; Calori24.com

Air dan sludge 25-34 Nasution et al. 2014

13

Alam et al. (2008) menambahkan bahwa TKKS mewakili 9% total produksi

limbah padat kelapa sawit.

Tandan kosong kelapa sawit, berdasarkan basis bobot kering mengandung

bahan organik yang terdiri atas N, P, K dan Mg masing-masing 0,8%, 0,1-0,7%,

2,4-2,8%, dan 0,2-0,8% (Baharuddin et al. 2009). Oleh sebab itu, TKKS dapat

digunakan sebagai pupuk organik yang dapat langsung disebar kelahan atau

dengan terlebih dahulu diinsenerasi (Singh et al. 2010). Selain digunakan sebagai

pupuk organik, tandan kosong kelapa sawit potensial dimanfaatkan sebagai bahan

baku pulp dan industri kertas (Law dan Jiang 2001; Rushdan 2007; Singh et al.

2013).

Pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit sebagai sumber energi terbarukan

dilakukan dalam rangka pengurangan ketergantungan terhadap minyak bumi.

Sebagai bahan bakar boiler, TKKS dengan kelembaban 60-70% harus

dikeringkan terlebih dahulu sebelum digunakan (Singh et al. 2010). Energi pada

TKKS sebesar 2.294 kkal/kg sehingga dari pabrik 60 ton dapat diperoleh

32.724.633 kkal.

b. Serat Kelapa Sawit

Komposisi berdasarkan bobot kering serat kelapa sawit terdiri dari N, P, K,

Mg, dan Ca masing-masing 0,29-1,4%, 0,07-0,08%, 0,47-1,18%, 0,02%, dan

0,11% (NL Agency 2003; DitJen PPHP 2006). Selain itu, serat kelapa sawit juga

mengandung komponen biokimia berupa selulosa, hemiselulosa, dan lignin

masing-masing 34,5%, 31,8%, dan 25,7% (DitJen PPHP 2006). Komposisi serat

tersebut memberi peluang industri pembuatan papan partikel.

Serat kelapa sawit merupakan bahan bakar utama yang digunakan untuk

boiler sebelum cangkang dan tandan kosong kelapa sawit dengan kandungan

energi 4.589 kkal/kg (Prasertsan dan Prasertsan 1996; Husein 2002; Pleanjai et al.

2007) sehingga dari pabrik 60 ton dapat diperoleh energi 21.168.481 kkal. Serat

tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi pembangkit listrik untuk

menggerakkan pabrik. Sebelum dimanfaatkan, perlu dilakukan pengeringan

terlebih dahulu karena serat masih mengandung kelembaban 17- 40% (NL

Agency 2003).

c. Cangkang Kelapa Sawit

Cangkang kelapa sawit dihasilkan melalui proses pemecahan biji pada

stasiun pabrik biji. Komposisi biokimia cangkang kelapa sawit berdasarkan bobot

kering terdiri dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin masing-masing 20,8%, 22,7%,

dan 50,7%. Komposisi cangkang yaitu N, P, K masing-masing yaitu 0,3-0,6%,

0,01%, dan 0,15% (WURFBR 2013). Oleh karena itu, cangkang dapat

dimanfaatkan sebagai arang, karbon aktif dan papan partikel (Tim PT. SP 2000).

Kegunaan utama cangkang kelapa sawit yaitu sebagai bahan bakar boiler

karena kandungan mencapai 5.114 kkal/kg (Prasertsan dan Prasertsan 1996;

Husein 2002; Pleanjai et al. 2007; Kavalek et al. 2012). Dengan demikian, pabrik

dengan kapasitas olah 60 ton dapat menghasilkan energi sebesar 10.016.779 kkal.

Kandungan K dan Cl cangkang sawit yang rendah membuat debu hasil

pembakaran lebih sedikit (WURFBR 2013).

14

d. Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS)

LCPKS merupakan suspensi koloid yang terdiri atas 95-96% air, 0,6-0,7%

minyak, 4-5% padatan total yang terdiri atas 2-4% padatan tersuspensi

(Mohammad et al. 2008). LCPKS mengandung bahan organik BOD, COD,

minyak dan grease, padatan total dan padatan tersuspensi dalam jumlah yang

beragam (Rupani et al. 2012; Ma 1995,2000; Lohsomboon et al. 2002). Bahan

organik yang terdapat pada LCPKS tersebut menimbulkan kerusakan lingkungan

apabila tidak dilakukan penanganan. Penanganan dan pemanfaatan LCPKS yaitu

sebagai pupuk cair dan sumber penghasil biogas.

Pemanfaatan Hasil Samping Sebagai Sumber Energi

Proses produksi pada pabrik membutuhkan energi listrik dan uap panas

dalam jumlah besar. Pabrik kelapa sawit membutuhan energi sebesar 17-20 kWh

dan 0,35-0,5 ton uap panas per ton tandan buah segar (Chavalparit 2006; Vijaya et

al. 2008; Sommart dan Suneerat 2011). Pemenuhan kebutuhan energi tersebut

dilakukan dengan pemanfaatan hasil samping.

Hasil perhitungan neraca massa mendapatkan bahwa jumlah tandan kosong

kelapa sawit, serat, cangkang dan limbah cair masing-masing adalah 14.265,3 kg,

4.612,9 kg, 1.958,7 kg dan 21.057 kg. Hasil samping tersebut dapat digunakan

sebagai bahan bakar pembangkit energi. Potensi energi limbah cair pabrik kelapa

sawit (LCPKS) dapat dilihat pada Tabel 9.

Berdasarkan perhitungan pada Tabel 9, potensi energi metan yang

dihasilkan pabrik 60 ton adalah 1.096.875 kkal. Potensi energi tersebut dapat

dimanfaatkan dengan mengembangkan teknologi sistem biogas seperti pada

gambar 5.

Tabel 9 Potensi energi limbah cair kelapa sawit (LCPKS)

Komponen Jumlah Referensi

Bobot LCPKS (kg) 21.058

massa jenis LCPKS 1200 kg/m3 Ahmad et al.2011

Volume LCPKS (m3) 17,55

setiap m3 LCPKS menghasilkan

20-28 m3 biogas

Ma et al.1999; Chotwattanasak

dan Puetpaiboon 2011

Volume biogass (m3) 438,75

Biogas mengandung 45-70% metan Ma et al. 1999

Volume metan (m3) 219,375

Nilai kalor metan 4,740-6,150 Ma et al. 1999

Total potensi energi metan (kkal) 1.096.875

Gambar 5 Sistem biogas berbasis LCPKS

Figure 2 (edit)

15

Limbah cair dengan potensi energinya tersebut menunjukkan bahwa LCPKS

merupakan salah satu sumber energi selain biomass. LCPKS dan biomassa yaitu

TKKS, serat dan cangkang memiliki potensi energi untuk pengembangan pabrik

mandiri energi. Potensi energi biomassa pabrik 60 ton/jam berdasarkan nilai

heating value komponen kelapa sawit (Tabel 8) dapat dilihat pada Tabel 10.

Berdasarkan Tabel 10, total potensi energi biomassa adalah 63.909.839 kkal,

sehingga total potensi kalori hasil samping pabrik 60 ton/jam berdasarkan Tabel 9

dan Tabel 10 adalah 65.006.768 kkal. Potensi energi yang terkandung dalam

biomassa tersebut dimanfaatkan dengan menjadikan biomassa sebagai bahan

bakar boiler untuk menghasilkan uap panas yang dapat dikonversi menjadi energi

listrik oleh turbin uap dan generator. Rangkaian proses tersebut dapat dilihat pada

Gambar 6.

Hasil samping seluruhnya dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk

pengembangan pabrik mandiri energi. Pabrik kelapa sawit dengan kapasitas olah

60 ton/jam membutuhkan listrik 1.020 kWh dan 30.000 kg uap panas. Hasil

perhitungan pada Tabel 11 menunjukkan bahwa total potensi uap faktual mampu

memenuhi kebutuhan uap pabrik bahkan dapat dipenuhi dengan memanfaatkan

TKKS saja.

Tabel 10 Potensi energi biomassa pabrik kelapa sawit 60 ton/jam

Biomassa Jumlah (kg) Potensi energi (kkal)

TKKS 14.265 32.724.633

Cangkang 1.959 10.016.779

Serat 4.613 21.168.481

Total 20.828 63.909.893

Gambar 6 Sistem pemanfaatan biomassa kelapa sawit (KESDM 2011)

Figure 3

aTabel 11 Potensi uap berbasis hasil samping pabrik kelapa sawit 60 ton/jam

Hasil samping Jumlah (kg) Potensi uap faktual (kg)

TKKS 14.265 35.658,92

Cangkang 1.959 10.914,94

Serat 4.613 23.066,58

LCPKS 21.058 1.195,22

Total 41.886 70.835,66 a perhitungan lebih rinci pada Lampiran 6.

16

Surplus uap panas dikonversi menjadi energi listrik. Berdasarkan

perhitungan potensi energi hasil samping (Tabel 11; Lampiran 6), potensi energi

listrik dari hasil samping dapat memenuhi kebutuhan pabrik bahkan menghasilkan

excess energi listrik sebesar 1.021,78 kWh. Excess energi ini dapat digunakan

untuk keperluan diluar pabrik.

Rancangan Proses Produksi CPO Mandiri Energi

Energi yang diperoleh dari pemanfaatan hail samping pabrik kelapa sawit

kapasitas olah 60 ton TBS/jam melebihi energi yang diperlukan sehingga pabrik

dapat dikembangkan sebagai sebuah sistem produksi mandiri energi. Berikut ini

merupakan diagram pengolahan kelapa sawit mandiri energi (Gambar 7).

Gambar 7 Diagram pengolahan kelapa sawit 60 ton/jam mandiri energi (Diagram rinci pada Lampiran 7)

17

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Proses pengolahan kelapa sawit dapat dikembangkan menjadi mandiri

energi. Hasil samping pabrik 60 ton/jam yaitu TKKS 14.265 kg, cangkang 1.959

kg, serat 4.613 kg, dan LCPKS 21.058 kg memiliki kalori sebesar 65.006.768 kkal.

Energi tersebut dapat menghasilkan uap faktual sebanyak 70.835,66 kg. Uap

faktual tersebut dapat memenuhi kebutuhan energi pabrik dengan kapasitas olah

60 ton/jam yaitu 1.020 kWh dan 30 ton uap panas bahkan surplus 1.022 kWh.

Oleh karena itu, pabrik pengolahan kelapa sawit dapat dikembangkan sebagai

sistem produksi mandiri energi. Pabrik pengolahan kelapa sawit tidak

memerlukan input energi berupa bahan bakar minyak untuk operasional pabrik

Saran

Beberapa saran yang perlu diperhatikan untuk meningkatkan hasil penelitian

yaitu:

1. Pengembangan model neraca massa yang lebih rinci sampai pada tahapan

proses pada masing-masing alat/mesin pengolahan perlu dilakukan untuk

meningkatkan akurasi perhitungan.

2. Pengembangan model perlu dilakukan pada pabrik kelapa sawit dengan

kapasitas olah beragam seperti 30, 45, dan 90 ton TBS/jam.

3. Kebijakan pembatasan penggunaan bahan bakar fosil dan listrik umum untuk

pabrik CPO dapat dilakukan.

DAFTAR PUSTAKA

Abdullah N, Sulaiman F. 2013. The Palm Oil Waste in Malaysia, Biomass Now-

Sustainable Growth and Use. Tersedia pada

http://www.intechopen.com/boks/biomass-now/sustainable-growth-and-use/the

-oil-palm-waste-in-malaysia.

Ahmad A, Ghufran R, Wahid Z A. 2011. Bioenergy from anaerobic degradation

of lipids in palm oil mill effluent. Environ Sci Biotech. 10:353-376

Alam MZ, Muyibi SA, Kamaludin N. 2008. Production of activated carbon from

oil palm empty fruit bunches for removal of zinc. In Twelfth International

Water Technology Conference (IWTC12). Alexandria: Egypt.

Begum S, M.Saad MF. 2013. Techno-economic Analysis of Electricity

Generation from Biogas Using Palm Oil Waste. Asian J Sci research. 6(2):

290-298

Baharuddin AS, Wakisaka M, Shirai Y, Abd Aziz S, Abdul Rahman NA, Hassan

MA. 2009. Co-composting of empty fruit bunches and partially treated palm oil

mill effluents in pilot scale. Int J Agric Res. 4(2):69–78

Chotwattanasak J, Puetpaiboon U. 2011. Full Scale Anaerobic Digester for

treating palm Oil Mill Wastewater. J Sust Energy Environ. 2:133-136

18

Chavalparit WH, Rulkens APJ, Mol S, Khaodir. 2006. Option For Environmental

Sustainability Of The Crude Palm Oil Industry in Thailand Through

Enhancement Of Industrial Ecosystem. Environ Dev Sust. 8:271-287

Chungsiriporn J, Prasertsan S, Bunyakan C. 2006. Minimization of water

consumtion and process optimization of palm oil mills. Clean Tech Environ

Policy. 8:151-158

[DJPHP] Direktorat Jenderal Pengolahan Hasil Pertanian. 2006. Pedaoman

Pengelolaan Limbah Industri Kelapa Sawit. Jakarta (ID).

Embrandiri A, H.Ibrahim M, Singh RP. 2013. Palm Oil Mill Wastes Utilization;

Sustainability in the Malaysian Context. Int J Sci Research Public, Vol 3.Issue

III.

Husain Z, Zainal ZA, Abdullah M. Z. 2002. Briquetting of palm fibre and shell

from the processing of palm nuts to palm oil. Biomass and Bioenergy. 22:505-

509

Kautsar FI. 2006. Aplikasi Produksi Bersih pada Industri Kelapa Sawit Studi

Kasus di PT Z Provinsi Riau. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Kavalek M, Bohumil H, Josef P. 2012. Analysis of Usability of shells from

Processing of Palm Nuts to Palm Oil as Solid Fuel. Czech University of Life

Science Prague.

Kementrian ESDM. 2011. Indo-Bioenergi dan Revitalisasi Bio-energi Nasional.

Seminar Nasional.

Kramandita R, Bantacut T, Romli M, Makmoen M. 2014. Utilizatian of palm oil

mills wastes as source of energy and water in the production process of crude

palm oil. J of Chem and Materials Research. ISSN (Paper) 2224-3224.

Law KN, Jiang XF. 2001. Comparative papermaking properties of oil palm empty

fruit bunch. Tappi J. 84(1):1-13

Law KN, Wan Rosli WD. (2000). CMP and CTMP of a fast growing tropical

wood: Acacia mangium. Tappi J. 83(7):61-68

Lohsomboon P, Palapleevalya P, Worathanakul P, Jirajjariyavech A, Liangsakul

R. 2002. Competitiveness for Thai Industry through Environmental

Management Benchmarking- Case Study: Palm Oil Idustry, Thailand

Environmental Institute.

Lorestani AA, Zinatizadeh. 2006. Biological treatment of palm oil mill effluent

(POME) using an up-flow anaerobic sludge fixed film (UASFF) bioreactor

[Thesis]. Malaysia: University Sains Malaysia.

Ma AN. 1995. A novel treatment for palm oil mill effluent. Palm Oil Res Inst

Malaysia (PORIM). 29:201-212

Ma AN. 1999. Treatment of palm oil mill effluent. Oil palm and environment:

malaysia perspective. Malaysia Oil Palm Growers’Council, pp 277.

Ma AN. 2000. Environmental management for the palm oil industry. Palm Oil

Dev . 30:1-10

Mahajoeno E, Lay BW, Suthajho SH, Siswanto. 2008. Potensi Limbah Cair

Pabrik Minyak Kelpa sawit untuk Produksi Biogas. Biodiversitas. 9:48-52

Ohimain, Elijah I, Sylvester C, Izah, Francis AU, Obieze. 2013. Material-mass

Balance of Smallholder Oil Palm Processing in the Niger Delta, Nigeria. Adv J

F Sci Tech. 5(3):289-294

19

Pattanapongchai A, Limmeechokchai B. 2011. Least cost energy planning in

Thailand: A case of biogas upgrading in palm oil industry. Sci Tech. 33(6):

705-715

Pleanjai S, Gheewala SH, Garivait S. 2007. Environmental Evaluation of Biodisel

Production from Palm Oil in a Life Cycle Perspective. Energy Environ,

8(2):15-32

Prasertsan S, Prasertsan P. 1996. Biomass residues from palm oil mills in

Thailand: an overview on quantity and potential usage. Biomass and

Bioenergy. 11(5):87-395

Puah CW, Choo YM, Ong SH. 2013. Production of Palm Oil with Methane

Avoidance at Palm Oil Mill: A Case Study of Cradle-to- Gate Life Cycle

Assessment. Am J Applied Sci. 10(11):1351-1355

Rahmat TA. 2002. Audit Energi pada Produksi Crude Palm Oil (CPO) di PTP.

Nusantara VII (Persero) Unit Usaha Rejosari – Lampung selatan [Skripsi].

Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Rushdan I, Latifah J, Hoi WK, Mohd Nor MY. 2007. Commercial_ scale

Production of Soda Pulp and Medium Paper From Oil Palm Empty Fruit

Bunches. Tropical forest science. 19(3):121-126

Rupani PF,Singh RP, Ibrahim MH, Esa N. 2010. Review of Current Palm Oil Mill

Effluent (POME) Treatmen Methods: Vermicomposting as a Sustainable

Practice. World Applied Sciences. 11(1):70-81

Singh P, Sulaiman O, Hashim R, Peng LC, Singh RP. (2013). Using biomass

residues from oil palm industry as a raw material for pulp and paper industry:

potensial benefits and threat to the environment. Environ Dev Sustain. 15:367-

383

Singh RP, Ibrahim MH, Esa N. (2010a). Composting of waste from palm oil mill:

A sustainable waste management practice. Review in Environ Sci Biotech.

9:331–344

Singh P, Sulaiman O, Hashim R, Rupani PF, Leh CP. (2010b). Biopulping of

lignocellulosic material using different fungal species: A review. Review in

Environ Sci Biotech. 9:165–172

Sommart K, Suneerat P. 2011. Assessment and Improvement of Energy Utilization

in Crude Palm Oil Mill. IACSIT. Singapura

Sudiyani Y. 2009. Utilization of Biomass Waste Empty Bunch Fiber of Palm Oil

for Bioethanol Production. Research Workshop on Suistanable.

Tim PT SP. 2000. Produksi Bersih Pengolahan Tandan Buah Segar di Pabrik

Kelapa Sawit. Makalah Lokakarya Pelaksanaan Produksi Bersih pada Industri

Minyak Sawit. Pekanbaru, 2-3 Maret 2000.

Vijaya S, Ma AN, Choo YM, Nik Meriam NS. 2008. Life cycle inventory of the

production of crude palm oil – A gate to gate case study of 12 palm oil mills.

Oil palm research. 20:484-494

[UU] Undang-undang No 30.2007. Tentang Energi.

Yong TLK, Keat TL, Mohamed AR, Bathia S. 2007. Potential of hydrogen from

oil palm biomass as a source of renewable energy worldwide. Energy

Policy.35:5692-5701

Wageningen UR, Food & Biobased Research. 2013. Valorization of palm oil

(mill) residues. Netherland.

20

Wan RWD, Law KN. 2011. Oil palm fibre as paper making material: potential

and challenges. Bioresources. 6(1):901-917

Wijbrans R, van Zupthen H. 2011. LCA GHG Emission in Production and

Combustion of Malaysian Palm Oil biodiesel. J Oil Palm Environ. 2:86-92

Word Growth. 2011. Manfaat Minyak sawit bagi Perekonomian Indonesia. Bente

AD, Rico-Hesse R. 2006. Model of dengue virus infection. Drug Discov Today

Dis Models. 3(1):97-103. doi: 10.1016/j.ddmod. 2006.03.014

Zinatizadeh AAL, Mohamed AR, Abdullah AZ, Mashitah MD, Husnain Isa M,

Najafpour GD . 2006. Process modeling and analysis of palm oil mill effluent

treatment in an upflow anaerobic sludge fixed film bioreactor using response

surface methodology (RSM). Water Res. 40:3193–3208

21

LAMPIRAN

Lampiran 1Data Pengolahan Kelapa Sawit PT X bulan Juni

Tanggal TBS Olah (kg)

Produksi

minyak (kg) Oil Extraktion

Rate (%)

1 1.175.272 290.827 24,75

2 - - -

3 1.430.016 354.860 24,82

4 1.072.652 266.713 24,86

5 772.296 192.199 24,89

6 - - -

7 980.512 244.459 24,93

8 1.017.036 253.865 24,96

9 - - -

10 1.002.024 249.739 24,92

11 1.076.596 267.319 24,83

12 1.007.748 251.205 24,93

13 1.118.280 279..012 24,95

14 1.026.816 256.950 25,02

15 1.005.156 251.803 25,05

16 - - -

17 960.960 240.493 25.03

18 843.640 211.272 25,04

19 888.960 222.838 25,07

20 1.037.904 260.471 25,10

21 880.608 220.832 25,08

22 767.088 192.739 25,13

23 - - -

24 1.365.596 343.429 25,15

25 921.400 232.048 25,18

26 850.632 214.355 25,20

27 962.208 242.677 25,22

28 996.624 251.112 25,20

29 1.000.836 251.879 25.17

30 - - -

22

Lampiran 2 Matriks Perhitungan Model Level II

Variabel X1 X2 X3 X4 X5 W1 W2 W3 W5 W6 P5 P6

1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 2 1 -1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0

3 0 1 -1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 4 0 0 1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0

5 0 0 0 1 0 0 0 0 -1 0 -1 0 6 0 0 0 0 1 0 0 0 0 -1 0 -1

7 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0.89 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

9 0 0.73 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0.77 -1 0 0 0 0 0 0 0 0

11 0 0 0 0.50 0 0 0 0 0 0 -1 0 12 0 0 0 0 0.46 0 0 0 0 0 0 -1

Lampiran 3 Hasil Perhitungan Matriks Model Level II

Persamaan Nilai Input Nilai Variabel Simbol

1 60000 59700.000 X1

2 0 52834.500 X2 3 0 40682.565 X3

4 0 31325.575 X4 5 0 9356.990 X5

6 0 300.000 W1 7 59700 6865.500 W2

8 0 12151.935 W3 9 0 15662.788 W5

10 0 5052.775 W6 11 0 15662.788 P5

12 0 4304.215 P6

23

24

Lampiran 5 Hasil Perhitungan Matriks Level III

Persamaan Nilai Input Nilai Variabel Simbol

1 60000 59700 X1

2 0 52834.5 X2

3 0 38569.185 X3 4 0 29698.2725 X4

5 0 8870.91255 X5

6 0 28213.3588 X6

7 0 23981.355 X7

8 0 19784.6179 X8

9 0 4258.03802 X9

10 0 2299.34053 X10

11 0 300 W1

12 59700 6865.5 W2

13 0 14265.315 w3

14 0 1484.91362 W5

15 0 4232.00382 W6 16 0 4196.73713 W7

17 0 3956.92358 W8

18 0 4612.87453 W9

19 0 1958.69749 W10

20 0 321.907675 W11

21 0 15827.6943 P8

22 0 1977.43286 P11

25

Lampiran 6 Hasil perhitungan potensi hasil samping pabrik kelapa sawit

Bahan Baku Biomassa Model Level III Aktual Pabrik

60 ton/jam 60 ton/jam

TKKS (kg) 14.265 13.200

Cangkang (kg) 1.959 3.600

Serat 4.613 7.200

Kandungan energi bomassa:

TKKS (kkal/kg) 2.294 (Pleanjai et al. 2007)

Cangkang (kkal/kg) 5.114 (Husein et al. 2002)

Serat (kkal/kg) 4.589 (Husein et al. 2002)

Total potensi energi hasil samping:

TKKS (kkal) 32.724.633 30.280.800

Cangkang (kkal) 10.016.779 18.410.400

Serat (kkal) 21.168.481 33.040.800 aLCPKS (kkal) 1.096.875

Total 65.006.768 81.732.000

Kebutuhan panas untuk produksi 1 kg uap, 30 bar dan temperatur saturated adalah

669,93 kkal

Total potensi uap pembakaran hasil

samping:

TKKS (kg uap) 48.847,84 45.199,95

Cangkang (kg uap) 14.951,98 27.481,08

Serat (kg uap) 31.598,05 49.319,78 aLCPKS (kg uap) 1.637,29

Total 97.035,16 122.000,81

Rata-rata efisiensi boiler dalam menghasilkan uap adalah 73%

Uap aktual yang dihasilkan boiler :

TKKS (kg uap) 35.658,92 32.995,96

Cangkang (kg uap) 10.914,94 20.061,19

Serat (kg uap) 23.066,58 36.003,44 aLCPKS (kg uap) 1.195,22

Total 70.835,66 89.060,59

Konversi uap panas pada single stage convertion turbine adalah sebesar 20 kg uap

panas/kW

Kebutuhan energi proses

Listrik (kW) 1.020 1.020

Uap (kg uap) 30.000 30.000

Penggunaan uap untuk pemenuhan

energi proses

Uap untuk produksi Listrik (kg uap) 20.400 20.400

Uap untuk pengolahan (kg uap) 30.000 30.000

Total 50.400 50.400

Uap berlebih (kg uap) 20.435,66 38.660,59

Potensi listrik dari uap berlebih (kWh) 1.021,78 1.993,03 a potensi energi LCPKS berasal dari perhitungan pada Tabel 9

26

27

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Simalungun, Sumatera Utara pada

tanggal 26 mei 1992. Penulis merupakan anak ketiga dari

pasangan Bapak Pentius Pasaribu dan Ibu Tiarma Hutajulu.

Penulis memulai pendidikan di Sekolah Dasar Negeri

091697 Bukit Lima, Kecamatan Bosarmaligas, Kabupaten

Simalungun, SUMUT dan lulus pada tahun 2004. Kemudian

penulis melanjutkan pendidikan pada sekolah menengah

pertama di Sekolah Menengah Pertama Swasta PTPN IV

Bukit Lima pada tahun 2004 hingga 2007. Setelah itu,

penulis melanjutkan pendidikan menengah ke atas di

Sekolah Menengah Atas Negeri 2 Pematangsiantar dan lulus pada tahun 2010.

Pada tahun 2010 penulis diterima di Departemen Teknologi Industri Pertanian,

Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melaui jalur Undangan

Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama menuntut ilmu di IPB, penulis sangat aktif

dalam organisasi kemahasiswaan maupun kepanitiaan di lingkungan universitas.

Pada tahun 2010-2011 penulis aktif sebagai pengurus dan anggota Keluarga

Mahasiswa Katolik (KEMAKI) IPB. Setelah itu, pada tahun 2011-2012 penulis

mendapat amanah untuk menjadi Ketua di Organisasi Mahasiswa Daerah

IKANMASS (Ikatan Mahasiswa Siantar Sekitarnya). Penulis juga kerap kali

mengikuti kepanitiaan yang ada di kampus baik internal maupun eksternal yaitu

Siang Keakraban IKANMASS, malam Keakraban IKANMASS, Ziarah Rohani

KEMAKI IPB, Paskah Mahasiswa Keuskupan Bogor, Hari Warga Industri

HIMALOGIN, Suksesi Ketua Badan Pengurus HIMALOGIN, dan Natal Civitas

Akademika (CIVA) IPB.Penulis juga pernah menjadi asisten praktikum

Teknologi Minyak, Emulsi dan Oleokimia.