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 Penelitian1. Arang sekam padi diperoleh dari unit gasifikasi di PLTD-G Sekam

Haurgeulis2. 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

Analyzer4. Sebagai pembanding, digunakan arang aktif KBW yang berbahan

kayu produksi PT Aimtopindo Nuansa Kimia5. Uji kapasitas adsorpsi fenol oleh arang sekam padi dan arang sekam

padi 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-aminoantipirin7. Berdasarkan kondisi aktivasi dengan hasil terbaik, dilakukan kajian

kelayakan 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 120Waktu (menit)

AN2

AN3

KBW

NamaNama AktivasiAktivasiASP -AN1 Larutan NaOH 0,5 M, suhu ruangAN2 Larutan NaOH 0,5 M mendidihAN3 Larutan NaOH 1 M suhu ruangKBW -

Hubungan antara Luas Permukaan Spesifikdan Jumlah Fenol Teradsorpsi

1,01,5

2,02,53,03,5

ASP

AN1

AN3

AN2KBW

6

0,00,5

0 50 100 150 200Luas Permukaan Spesifik Adsorben

(m2/g adsorben)

ASP

NamaNama AktivasiAktivasiASP -AN1 Larutan NaOH 0,5 M, suhu ruangAN2 Larutan NaOH 0,5 M mendidihAN3 Larutan NaOH 1 M suhu ruangKBW -

Rencana Pabrik Arang Sekam Padi AktifSkala Kecil Sinar matahari

Penyaringan PengeringanAktivasi

PembakaranArang 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 milik

perorangan 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 6

ton/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)PendapatanPenjualan arang sekam aktif 717.883.844Penjualan abu sekam 29.800.514PengeluaranInvestasi 545.199.651

Kewajiban hutangPokok hutang 34.074.978Bunga 4.429.747Laba kotor - kewajiban hutang 341.399.167Pajak 51.209.875Laba bersih 290.189.292

9

Investasi 545.199.651NaOH 190.239.219Listrik 35.027.201Gaji (4 orang pegawai) 38.400.000Perawatan alat 10.903.993Pengolahan limbah 13.629.991Penyimpanan produk 35.894.192Depresiasi 43.685.869Laba kotor 379.903.893

Laba bersih 290.189.292NPV 1.507.294.608ROI (%) 27,02

Evaluasi Kelayakan Ekonomi NPV danAnalisis Sensitivitas

-500.000.000

0

500.000.000

1.000.000.000

1.500.000.000

0 1 2 3 4 5 6 7 8NPV

(Rp)

10

-1.000.000.000

Waktu (tahun)

-350.000.000150.000.000650.000.000

1.150.000.0001.650.000.0002.150.000.0002.650.000.0003.150.000.000

-50%

-40%

-30%

-20%

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

PV(R

p)

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 telahmembiayai penelitian yang berjudul Pemanfaatan Arang

12

membiayai penelitian yang berjudul Pemanfaatan ArangSekam Padi Aktif sebagai Pengolah Air Limbah Gasifikasi

TERIMA KASIHTERIMA KASIH

13

TERIMA KASIHTERIMA KASIH

Produksi beras Indonesia

Tahun Berat (juta ton)2003 52,142004 54,092005 54,152006 54,452007 57,15

14

2007 57,152008 60,25Sumber: 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