BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pupuk adalah material yang ditambahkan pada media tanam atau tanaman untuk

mencukupi kebutuhan hara yang diperlukan tanaman sehingga mampu berproduksi

dengan baik. Material pupuk dapat berupa bahan organik ataupun non organik. Pupuk

berbeda dari suplemen. Pupuk mengandung bahan baku yang diperlukan untuk

pertumbuhan dan perkembangan tanaman, sementara suplemen seperti hormon

tumbuhan membantu kelancaran proses metabolisme. Meskipun demikian, kedalam

pupuk, khususnya pupuk buatan dapat ditambahkan sejumlah material suplemen.

Kebutuhan pupuk di Indonesia masih cukup besar karena sebagian penduduknya

masih hidup dari usaha pertanian. Salah satu jenis pupuk yang digunakan adalah pupuk

kalium sulfat (K2SO4) yang harganya relatif mahal, karena pabrik pupuk di Indonesia

yang memproduksi hanya sedikit. Pupuk kalium sulfat (K2SO4) mengandung unsur

kalium (K) yang sangat diperlukan oleh tanah untuk membantu menyuburkan tanaman.

Kalium (K) memiliki kegunaan untuk merangsang pertumbuhan akar dan meningkatkan

ketahanan terhadap penyakit.

Kekurangan unsur kalium (K) menyebabkan terhambatnya proses fotosintesa

dan jumlah tangkai bunga menurun, juga menyebabkan kerontokan. Walaupun pupuk

kalium sulfat (K2SO4) bukanlah pupuk yang utama dalam bidang pertanian, namun

keberadaannya masih sangat diperlukan untuk meningkatkan kualitas hasil pertanian.

Sebagian besar pupuk kalium berupa senyawa KCl, tetapi senyawa CaSO4 dan Na2SO4

juga dapat digunakan.

Oleh karena itu dibuatlah perancangan proses pembuatan pupuk kalium sulfat

(K2SO4) dengan bahan baku KCl dan Na2SO4 dengan proses single stage, serta dengan

bahan baku KCl dan H2SO4 dengan proses Manheim, yaitu mencampur langsung KCl

dengan H2SO4.

1.2 Tujuan

Mengetahui bahan baku pembuatan pupuk kalium sulfat (K2SO4)

Mengetahui reaksi pembentukan kalium sulfat (K2SO4)

Mengetahui kegunaan pupuk kalium sulfat (K2SO4)

BAB II

ISI

2.1 Dasar Teori

Ada tiga unsur utama dalam pupuk, yaitu unsur nitrogen, kalium dan fosfor.

Selain itu elemen sekunder dalam pupuk adalah kalsium, belerang, magnesium, dan

unsur-unsur lain adalah boron, mangan besi, seng, tembaga dan molibdenum (Anonim,

2009).

Kalium sulfat (K2SO4) juga dikenal sebagai garam abu sulfur merupakan garam

yang terdiri dari kristal putih yang dapat larut dalam air dan tidak mudah terbakar.

Bahan kimia ini biasanya digunakan dalam pupuk, menyediakan potassium dan sulfur.

Kalium sulfat dianggap sebagai kombinasi garam asam dan garam alkalin.

Pupuk Kalium Sulfat (K2SO4) lebih dikenal dengan nama ZK. Kadar K2O-nya

sekitar 48-52%. Bentuknya berupa tepung putih yang larut didalam air, sifatnya agak

mengasamkan tanah. Dapat digunakan untuk pupuk dasar sesudah tanam. Tanaman

yang peka terhadap keracunan unsur Cl, seperti tembakau disarankan untuk

menggunakan pupuk ini.

Tabel 2.1 Kandungan Unsur Hara dalam Pupuk ZK

Kandungan Kadar

Kalium (K2O) 50 %

Belerang 17 %

Air Maksimal 1 %

Klorida (Cl) Maksimal 2,5 %

2.2 Kegunaan

Pupuk ZK merupakan pupuk yang mengandung berbagai macam nutrien untuk

keperluan tanaman atau tumbuhan. Kegunaan serta keunggulan pupuk ZK adalah:

1. Kegunaan :

Mempengaruhi susunan dan mengedarkan karbohidrat di dalam tanaman.

Mempercepat metabolisme unsur nitrogen.

Mencegah bunga dan buah agar tidak mudah gugur.

2. Keunggulan :

Tidak higroskopis.

Mudah larut dalam air.

Sumber unsur hara kalium dan belerang dengan kadar cukup tinggi.

Dapat dicampur dengan pupuk lain.

Aman digunakan untuk semua jenis tanaman.

Memperkuat daya tahan tanaman terhadap serangan hama penyakit.

Merupakan pilihan terbaik untuk memenuhi kebutuhan unsur hara Kalium.

Untuk tanaman tembakau : memperbaiki kelenturan dan warna daun,

meningkatkan produksi daun dan jumlah

2.3 Sifat Fisika dan Kimia

2.3.1 Bahan Baku

1. KCl

Nama lain : Potassium Chloride

Rumus Molekul : KCl

Masa Atom : 74,55

Bau : Berbau

Kadar Air : 1% maksimum

Konsentrasi : 60 % K2O minimum

Penampilan : kristal putih solid

Warna : putih

Grade partikel : halus

Kepadatan : 1,984

Titik Lebur : 790 ºC

Titik Didih : 1420 ºC

Kelarutan dalam Air : 28,1 g/100 ml (0ºC) 34,4 g/100 ml (20ºC) 56,7 g/100 ml

(100ºC)

Kelarutan : Larut dalam eter, gliserol, alkalies. Sedikit larut dalam

alkohol

Keasaman (pH) : 7

PENANGANAN :

1. Kontak Mata:

Periksa dan lepaskan jika ada lensa kontak. Dalam kasus terjadi kontak, segera

siram mata dengan banyak air sekurang-kurangnya 15 menit. Air dingin dapat

digunakan. Dapatkan perawatan medis dengan segera.

2. Kontak Kulit :

Dalam kasus terjadi kontak, segera basuh kulit dengan banyak air sedikitnya

selama 15 menit dengan mengeluarkan pakaian yang terkontaminasi dan

sepatu. Tutupi kulit yang teriritasi dengan yg sesuatu melunakkan. Air dingin

mungkin dapat digunakan pakaian.cuci sebelum digunakan kembali. benar-

benar bersih sepatu sebelum digunakan kembali. Dapatkan perawatan medis

dengan segera.

3. Kulit Serius :

Cuci dengan sabun desinfektan dan menutupi kulit terkontaminasi dengan krim

anti-bakteri. Mencari medis segera

4. Inhalasi:

Jika terhirup, pindahkan ke udara segar. Jika tidak bernapas, berikan

pernapasan buatan. Jika sulit bernapas, berikan oksigen. Dapatkan segera

perhatian medis.

5. Serius Terhirup:

Evakuasi korban ke daerah yang aman secepatnya. Longgarkan pakaian yang

ketat seperti kerah, dasi, ikat pinggang atau ikat pinggang. jika sulit bernapas,

beri oksigen. Jika korban tidak bernafas, lakukan pernafasan dari mulut ke

mulut.

PERINGATAN:

1. Ini mungkin berbahaya bagi orang yang memberikan bantuan lewat mulut ke

mulut (resusitasi) bila bahan dihirup adalah racun, infeksi atau korosif. Cari

bantuan medis segera.

2. Tertelan:

Jangan mengusahakan muntah kecuali bila diarahkan berbuat demikian oleh

personel medis. Jangan pernah memberikan apapun melalui mulut kepada

korban yang sadar. Longgarkan pakaian yang ketat seperti kerah, dasi, ikat

pinggang atau ikat pinggang. Dapatkan bantuan medis jika gejala muncul.

2. H2SO4

Nama Lain : Minyak asam belerang, babcock asam, asam sulfat

Bentuk : Cair

Masa Atom : 98,08

Konsentrasi : 98 % minimum

Bau : berbau

Penampilan : cair berminyak

pH : 1 N solusi (sekitar 5% b/b)=0,3; 0.1 N solution (sekitar

0,05% b/b)=2.1

Hazard : Bereaksi pada suhu ekstrim dengan kekerasan

dekomposisi.

Penanganan

Hindari kontak langsung dengan asam. Cegah penghisapan uap atau kabut,

dengan bekerja dalam almari asam atau dengan ventilasi yang baik.

Pengenceran asam dilakukan dengan menambahkan asam sedikit demi sedikit ke

dalam air dan bukan sebaliknya.

Saran penyimpanan :

Simpan asam dalam wadah yang kuat di tempat berventilasi dan dingin.

Jauhkan dari air, zat organik mudah terbakar dan logam.

3. Na2SO4

Nama Lain : Natrium sulfat, sodium sulfat

Rumus Molekul : Na2SO4

Berat Molekul : 142,04 g/mol

Bentuk : Kristal putih, higroskopis

Densitas : 2,68 gr/cm3

Titik Lebur : 884 °C

Kelarutan dalam air : 4,76 gr/100 mL air

Penanganan:

Cuci sampai bersih setelah menangani. Cuci tangan sebelum makan. Lepaskan

pakaian yang terkontaminasi dan cuci sebelum digunakan kembali. Minimalkan

generasi debu dan akumulasi. Hindari kontak dengan mata, kulit, dan pakaian.

Hindari konsumsi dan inhalasi. Gunakan dengan ventilasi yang memadai.

Jangan biarkan kontak dengan air. Jauhkan dari kontak dengan udara lembab

dan uap.

Penyimpanan:

Jaga agar tidak kontak dengan bahan oksidasi. Simpan di tempat yang sejuk,

kering, berventilasi baik jauh dari bahan yang tidak kompatibel. Jangan simpan

dalam wadah aluminium. Toko dilindungi dari kelembaban. Fasilitas untuk

menyimpan atau menggunakan bahan ini harus diperlengkapi dengan fasilitas

pencuci mata dan pancuran keselamatan. Gunakan ventilasi yang memadai

untuk menjaga konsentrasi udara rendah.

2.3.2 Produk

1. Produk Utama K2SO4

Nama lain : Kalium sulfat

Kalium ( K2O) : 50%

Sulfur (S) : 17%

Kadar Klorida (Cl) : Maksimal 2,5%

Kadar air maksimal : 1%

Bentuk : Powder/serbuk solid

Kepadatan : 2,66 g/cm3

Berat Molekul : 174,26

Warna : Putih

Titik lebur : 1069 °C, 1342 K

Tititk didih : 1689 °C, 1962 K

Penampilan:

Tak berwarna atau putih. Perhatian! Dapat menyebabkan iritasi mata dan kulit.

Dapat menyebabkan pernapasan dan pencernaan iritasi saluran. Sifat toksikologi

bahan ini belum sepenuhnya diselidik. Target Organ: Tidak diketahui.

Potensi Efek Kesehatan

1. Mata: Debu dapat menyebabkan iritasi mekanis.

2. Kulit: Dapat menyebabkan iritasi kulit.

3. Tertelan: Pemakanan dalam jumlah besar dapat menyebabkan iritasi

gastrointestinal.

4. Inhalasi: Dapat menyebabkan iritasi saluran pernafasan.

5. Kronis: keracunan Kalium dapat terjadi pada kasus yang jarang terjadi paparan

panjang atau konsumsi.

Penanganan

1. Mata: Bilas mata dengan banyak air selama minimal 15 menit, sesekali

mengangkat kelopak mata atas dan bawah. Dapatkan bantuan medis.

2. Kulit: Dapatkan bantuan medis. Siram kulit dengan banyak sabun dan air

selama minimal 15 menit sambil melepaskan pakaian dan sepatu yang

tercemar.

3. Jika tertelan: Jika korban sadar dan waspada, berikan 2-4 cupfuls susu atau air.

Jangan pernah memberikan apapun melalui mulut kepada orang yang tidak

sadar. Dapatkan bantuan medis.

4. Inhalasi: Hapus dari paparan udara segar segera.

5. Jika tidak bernapas, berikan pernapasan buatan. Jika sulit bernapas, berikan

oksigen. Dapatkan bantuan medis.

6. Catatan untuk Dokter: Orang dengan asma mungkin pada peningkatan risiko

dari paparan produk ini. Perlakukan berdasar gejala dan penuh dukungan.

2. Produk Samping HCl

Nama lain : Asam klorida

Konsentrasi HCl : 32%

Berat Molekul : 36,45

Kadar besi (Fe) : 140 ppm max

Bentuk : Cair

Densitas : 1,18 g/cm3

Titik lebur : -27,32 °C (274 K) larutan 38%

Titik didih : 110 °C (383 K) larutan 20,2%

Penanganan bahan : Bekerja dengan gas/uap HCL harus dalam lemari

asam.Waspada terhadap kebocoran gas.

Pencegahan terhadap pemaparan : Gunakan pelindung tubuh.

Penyimpanan : Simpan ditempat dingin, berventilasi dan lantai gedung

harustahan asam.

Syarat khusus penyimpanan bahan : Jauhkan dari bahan oksidator dan

bahanalkali serta sulfida, formadehid, logam natrium, merkuri sulfat dan

amoniumhidroksida.

3. Produk Samping NaCl

Nama lain : Natrium Klorida

Penampilan : Solid (bubuk kristal padat)

Bau : Sedikit

Rasa : Garam

Berat molekul : 58,44 gr/mol

Warna : Putih

Titik didih : 1413°C

Titik leleh : 801°C

Penanganan

1. Kontak kulit

Dalam kasus terjadi kontak , segera basuh kulit dengan banyak air sekurang-

kurangnya 15 menit dengan mengeluarkan pakaian yang terkontaminasi

dansepatu-

2. Kulit serius

Cuci dengan sabun desinfektan dan menutupi kulit terkontaminasi dengan

krimanti bakteri-

3. Inhalasi

Jika terhirup, pindahkan ke udara segar. Jika tidak bernapas, berikan

pernapasan buatan. jika sulit bernapas, berikan oksigen.

4. Mata

Basuh mata dengan banyak air minimal selama 15 menit, sesekali mengangkat

kelopak mata atas dan bawah . dapatkan bantun medis.

Tertelan

Jika korban sadar dari waspada, beri 2-4 cuplus susu atau air dapatkan

bantuanmedis. Cuci mulut dengan air.

Perhatian Ini mungkin berbahaya bagi orang yang memberikan lewat bantuan

pernapasan buatan (resustasi) bila bahan dihirup adalah racun, infeksi atau

korosif. Cari bantuan medis segera

Tertelan: Jangan mengusahakan muntah kecuali bila diarahkan berbuat demikian

oleh personel medis. Jangan pernah memberikan apapun melalui mulut kepada

korban yang sadar. Longgarkan pakaian yang ketat seperti kerah, dasi, ikat

pinggang atauikat pinggang. Dapatkan bantuan medis jika gejala muncul.

2.4 Harga Bahan Baku dan Produk

Tabel 2.1 Harga Bahan Baku dan Produk

Bahan Harga

KCl Rp 3.503/ kg

H2SO4 Rp 2.441/ kg

Na2SO4 Rp 793/ kg

K2SO4 Rp 9.973/ kg

HCl Rp 61.035/ kg

NaCl Rp 1.831/ kg

2.5 Data Termodinamika

Tabel 2.5 Data Termodinamika

Bahan ΔHf (kJ/mol) ΔGf (kJ/mol)

KCl -436,7 -409,1

H2SO4 -814,0 -690,0

Na2SO4 -1387,1 149,6

K2SO4 -1437,8 -1321,4

HCl -167,2 -131,2

NaCl -411,1 -384,1

2.6 Reaksi

1. Proses Manheim dengan pemcampuran langsung H2SO4 dengan KCl

Proses reaksi antara KCl dan asam sulfat :

2 KCl + H2SO4 K2SO4 + 2 HCl

Reaksi asam sulfat dan KCl terjadi dalam 2 tahap :

1). KCl + H2SO4 KHSO4 + KCl

2). KCl + KHSO4 K2SO4 + HCl

2. Dekomposisi KCl dengan menggunakan Na2SO4

Na2SO4 + 2KCl K2SO4 + 2NaCl

2.7 Margin Keuntungan Kotor (MKK)

Komponen Berat mol x Rp/kg = Rp/kmol

KCl 74,55 3.503 261.148,65

H2SO4 98,08 2.441 239.413,28

Na2SO4 142,04 793 112.637,72

K2SO4 174,26 9.973 1.737.894,98

HCl 36,45 61.035 2.224.725,75

NaCl 58,44 1.831 107.003,64

2.7.1 Margin keuntungan kotor bahan baku KCl dan H2SO4

MKK = produk – reaktan

= 3.962.620,73 – 500.551,93

= 3.462.068,8

2.7.2 Margin Keuntungan Kotor Bahan Baku KCl dan Na2SO4

MKK = produk – reaktan

= 1.850.532,7 – 373.786,37

= 1.476.746,33

2.8 Utilitas

Dalam suatu pabrik, peran dari utilitas sebagai unit pendukung operasional

suatu proses produksi pada pabrik tersebut sangatlah penting. Semua sarana pendukung

operasional proses produksi tersebut disediakan dan disiapkan oleh suatu unit atau

pabrik yang secara umum disebut pabrik utilitas. Sarana utilitas pada pabrik Kalium

Sulfat diantaranya :

Air

Air dalam pabrik kalium sulfat ini digunakan sebagai air pendingin, air sanitasi,

air umpan broiler dan air proses.

Steam

Steam pada pabrik digunakan untuk proses pemanasan (menaikkan suhu).

Listrik

Listrik berfungsi sebagai tenaga penggerak beberapa peralatan proses maupun

penerangan.

Bahan Bakar

Bahan bakar berfungsi untuk bahan bakar broiler dan pembangkit tenaga listrik.

2.9 Fasilitas Penyimpanan

2.9.1 Tangki Penampung Produk

Fungi : Menampung disolution K2SO4

Bentuk : Tangki silinder tegak dengan tutup atas standar dished

had dan tutup bawah berbentuk konis

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-283 grade C

Jumlah : 1 buah

Kapasitas : 48,5 ft3

Diameter Tangki : 3,7 ft

Tinggi Tangki : 3,7 ft

Tebal Tutup Atas : ¼ in

Tebal Tutup Bawah : ¼ in

Macam Las : Double Welded buat Joint

2.9.2 Tangki Penyimpanan Bahan Baku

Fungsi : Menampung larutan H2SO4

Tipe : Vertikal

Kapasitas : 2336,58 gal

Bentuk : Tangki silinder dengan tutup atas conical dan tutup

bawah datar

Diameter : 12 ft

Tinggi : 12 ft

Tebal Tangki : 4/16 ft

Tebal Tutup : 4/16 ft

Macam Las : Double welded butt Joint

Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA-212 grade A

Jumlah : 1 buah

2.10 Lokasi Pabrik

Ada beberapa kriteria yang harus dipertimbangkan dalam menentukan lokasi

pabrik agar pabrik yang kita rancang bisa mendatangkan keuntungan yang besar antara

lain : penyediaan bahan baku, pemasaran produk, fasilitas transportasi dan tenaga kerja.

Alasan pemilihan lokasi untuk lokasi pendirian pupuk kalium sulfat yang sesuai dengan

studi kelayakan antara lain :

tersedia sumber air,

dekat dengan konsumen pupuk.

dekat dengan pelabuhan.

berdekatan dengan pabrik penyedia bahan baku untuk

memudahkan memperoleh bahan baku seperti H2SO4.

Lokasi pabrik berada di Surabaya Jawa Timur, pertimbangan pemilihan lokasi

pabrik ZK di Surabaya antara lain sebagai berikut :

Penyediaaan bahan baku

Untuk menekan biaya penyediaan bahan baku, maka pabrik pupuk didirikan

berdekatan dengan pabrik pupuk lainnya yang juga untuk memudahkan

memperoleh bahan baku seperti H2SO4 , pabrik pupuk di Jawa Timur yaitu

petrokimia gresik. Untuk bahan baku KCl sementara ini impor dari Amerika

Serikat, karena ketersediaan bahan baku KCl di Indonesia sangat sedikit.

Pemasaran produk

Jawa adalah daerah industri kimia yang besar dan sedang berkembang pesat. Hal

ini menjadikan daerah tersebut sebagai pasar yang baik untuk pendirian pupuk

ZK. Saat ini pabrik yang membutuhkan pupuk kalium sulfat sebagian besar juga

terdapat di pulau Jawa, namun pemasaran pupuk ZK dari Jawa ke pulau-pulau

lainnya tidaklah sulit karena sudah tersedianya saran transportasi laut yang

memadai.

Transportasi

Sarana transportasi darat dan laut sudah tidak menjadi masalah, karena fasilitas

jalan raya dan pelabuhan di Paciran sudah memadai.

Tenaga Kerja

Untuk tenaga kerja dengan kualitas tertentu dapat dengan mudah diperoleh

meski tidak dari daerah setempat. Sedangkan untuk tenaga buruh diambil dari

daerah setempat atau dari para pendatang pencari kerja.

Faktor Penunjang Lain

Jawa Timur merupakan salah satu Provinsi yang memiliki daerah kawasan

industri yang telah ditetapkan oleh pemerintah, sehingga faktor-faktor seperti :

tersedianya energi listrik, bahan bakar, air, iklim dan karakter tempat atau

lingkungan bukan merupakan suatu kendala karena semua telah

dipertimbangkan pada penetapan kawasan tersebut sebagai kawasan industri.

2.11 Pengolahan Limbah

Dalam pabrik Kalium Sulfat selama proses produksi menghasilkan limbah yang

perlu diolah terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan. Limbah yang dihasilkan

ada 2 macam yaitu :

1. Limbah Cair

Limbah cair ini berasal dari flushing-flushing berkala yang dilakukan pada

slurry outlet saturator, bottom cone saturator, bagian dalam mother liquor tank,

basket centrifuge, dan oli peralatan.

2. Emisi Gas dan Partikulat

Emisi Kan pada pabrik Kalium Sulfat ini berupa debu berasal dari pupuk yang

terbawa oleh udara di Rotary dryer.

2.11.1 Penanganan Limbah Cair

Limbah cair pabrik Kalium Sulfat sebagian besar berasal dari flushing peralatan

pabrik. Limbah cair tersebut ditampung dalam stump tank kemudian dialirkan menuju

kolam netralisasi dan aerasi.

2.11.2 Penanganan Limbah Gas

Unit pengeringan dalam pabrik pupuk Kalium Sulfat dilengkapi dengan sistem

scrubbing yang bertujuan untuk menangkap debu pupuk dari Rotary dryer. Pencucian

debu menggunakan 1 buah Wat cyclone dilengkapi dengan instalasi saluran gas dan ban

yang dipasang setelah cyclone.