TKS 4054 – Tugas Pra-Rancangan PabrikSemester Ganjil 2015/2016

Prarancangan Pabrik Alkil Poliglikosida (APG) dari Glukosa dan Alkohol

Kelompok III

M. Reizal Ath. Thariq 1207112185Nurlis 1207121326Peter 1207113617

Laporan IStudi Literatur dan Basis Perancangan

Pembimbing: Zulfansyah ST., MT

Koordinator:Edy Saputra., MT. PhD

Program Studi Sarjana Teknik KimiaFakultas TeknikUniversitas Riau

2015/2016

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang PerancanganBerbagai produk berbasis sumber daya terbarukan merupakan produk yang

banyak diterima di negara-negara maju. Banyak negara maju mensyaratkan produk-produk yang masuk ke negaranya tidak bersifat merusak lingkungan dan tidak berasal dari bahan baku serta tahapan proses produksi yang mencemari lingkungan. Industri kosmetik, detergen, personal care, hingga industri pertanian seperti industri herbisida saat ini berkembang semakin pesat. Meningkatnya produk-produk tersebut mengakibatkan kebutuhan bahan aditif seperti surfaktan turut meningkat pula. Surfaktan memainkan peranan penting dalam bidang industri maupun produk konsumer. Surfaktan merupakan senyawa aktif penurun tegangan permukaan yang dapat diproduksi secara sintesis kimiawi ataupun biokimiawi. Surfaktan memiliki gugus hidrofobik dan hidrofilik dalam satu molekul. Pembentukan film pada antar muka fasa menurunkan energi antar muka.

Perkembangan surfaktan tidak hanya dalam pencarian jenis surfaktan yang baru untuk suatu aplikasi tertentu di suatu industri, tetapi aspek keramahan lingkungan menjadi suatu syarat utama. Surfaktan Alkil Poliglikosida (APG) merupakan salah satu surfaktan yang banyak dibutuhkan dan berpotensi sebagai surfaktan yang ramah lingkungan. Salah satu keunggulan dari surfaktan APG antara lain tidak beracun (non toxic) sehingga permintaan dunia terhadap surfaktan APG menjadi meningkat. APG biasa digunakan pada formulasi beberapa produk seperti formulasi herbisida, produk-produk perawatan badan, produk kosmetik maupun pemucatan kain tekstil.

Saat ini, kebutuhan akan surfaktan APG di Indonesia masih dalam bentuk impor. Impor surfaktan nonionik Indonesia pada tahun 2009 mencapai 18.176 ton (Aisyah, 2011). Permintaan surfaktan didunia international cukup besar. Pada tahun 2004, permintaan surfaktan sebesar 11,84 juta ton per tahun dan pertumbuhan permintaan surfaktan rata-rata 3 % per tahun (Amin, 2013)

Bahan baku untuk APG adalah karbohidrat dan alkohol lemak yang secara alami terbentuk dan renewable (Bastian, 2011). APG dapat diperoleh dengan mereaksikan fatty alcohol dengan karbohidrat menggunakan katalis asam. Hill et al. (2000) menyatakan bahwa, surfaktan APG dapat diproduksi dengan dua cara yaitu (1) secara langsung yaitu dengan satu tahap berupa tahap asetalisasi dan (2) cara tidak langsung yang melalui dua tahap yaitu butanolisis dan transasetalisasi, dimana kedua cara ini

kemudian dilanjutkan dengan tahap pemurnian yaitu proses netralisasi, distilasi, pelarutan dan pemucatan.

Surfaktan APG (Alkil Poliglikosida) merupakan surfaktan nonionik yang pada umumnya digunakan sebagai formulasi beberapa produk-produk perawatan diri (personal care products), formulasi herbisida, produk kosmetik maupun untuk pemucatan kain tekstil. Surfaktan APG merupakan surfaktan yang ramah lingkungan (biodegradable), karena bahan baku pembuatan surfaktan APG berasal dari minyak nabati dan karbohidrat dari pati. Bahan baku surfaktan APG adalah alkohol lemak (fatty alcohol) yang berbasis minyak nabati seperti minyak kelapa, minyak sawit atau minyak inti sawit (PKO/Palm Kernel Oil), minyak biji kapok dan minyak biji karet serta karbohidrat dari pati seperti tapioka dan sagu, atau dapat juga dengan dekstrosa (gula turunan pati). Surfaktan APG ini tidak berbahaya untuk mata, kulit serta dapat mengurangi efek iritasi akibat dari pemakaian surfaktan jenis lain serta dapat terurai baik secara aerob dan anaerob (Mehling et al. 2007). Data kebutuhan surfaktan nonionik Indonesia dapat dilihat pada tabel 1.1.

Tabel 1.1 Kebutuhan surfaktan nonionik di indonesia

Tahun Bobot (kg) Nilai (US $)

2005 16 735 515 29 790 690

2006 15 408 042 26 659 130

2007 14 865 928 28 353 164

2008 17 168 473 42 172 772

2009 18 176 494 38 617 994

Jan-Agust 2010 17 016 995 38 878 278 Sumber: BPS, 2010

Dari tabel 1 dapat dilihat bahwa kebutuhan surfaktan nonionik di Indonesia dari tahun 2005-2010 setiap tahunnya mengalami peningkatan sekitar 3%.

Indonesia merupakan negara penghasil kelapa sawit terbesar di dunia. Data Direktorat Jenderal Perkebunan (2009) menyatakan pada tahun 2009 luas areal kelapa sawit Indonesia sebanyak 7 321 897 Ha, dengan produksi inti sawit (Palm Kernel Oil/PKO) sebesar 3 888 058 ton. Tingginya produksi PKO ini tidak diimbangi dengan pengolahan yang memadai, untuk itu sangat perlu dilakukan penganekaragaman produk hilir dari inti sawit untuk meningkatkan nilai tambahnya. Salah satunya diolah menjadi alkohol lemak (fatty alcohol), dimana pada tahun 2009 produksi alkohol lemak Indonesia mencapai 155 000 ton. Selain itu, Potensi sagu di Indonesia dari sisi luasnya sangat besar. Sekitar 60% areal sagu dunia ada di Indonesia. Data yang ada menunjukkan bahwa areal sagu Indonesia menurut Profesor

Flach mencapai 1,2 juta ha dengan produksi berkisar 8,4-13,6 juta ton per tahun, dan sekitar 90% berada di Papua. Sagu adalah salah satu sumber pangan utama bagi sebagian masyarakat di beberapa bagian negara di dunia. Penyebaran tanaman sagu di Indonesia terutama di daerah Papua, Papua Barat, Maluku, Sulawesi Utara, Sulawesi Tengah, Sulawesi Tenggara, Sulawesi Selatan, Kalimantan Selatan, Kalimantan Barat, Jambi, Sumatera Barat (Mentawai), dan Riau. Direktorat Jenderal Perkebunan melaporkan bahwa luas areal dan produksi sagu menurut pengusahaan tahun 2011 berturut-turut hanya 100.616 ha dan 95.162 ton (Direktorat Jenderal Perkebunan, 2011).

Tabel 1.2 perkiraan kasar areal tanaman sagu di indonesiaWilayah Luas (hektar)

Non Budidaya BudidayaIrian Jaya 980000 14000Cendrawasih 100000 20000Daerah aliran sungai 400000 -Irian selatan 350000 20000Daerah lainnya 130000 10000Maluku 20000 10000Sumatra - 30000

Kalimantan - 20000

Riau Kepulauan - 20000

Sulawesi - 10000

Kepulauan Mentawai - 10000

Sumber: Direktorat Jenderal Perkebunan (2011)Penggunaan bahan baku pati sagu pada proses sintesis surfaktan APG

memiliki beberapa keunggulan, diantaranya ketersediaan pati yang banyak serta harganya yang lebih murah.

Jadi, hal yang melatarbelakangi pendirian pabrik alkil poliglikosida ini adalah meningkatnya permintaan akan surfaktan nonionik yang ramah lingkungan sehingga dibutuhkan suatu pabrik yang memproduksi alkil poliglikosida yang dapat memenuhi permintaan kunsumen dalam negri maupun untuk di ekspor.

1.2 Tujuan PerancanganAdapun tujuan dari perancangan pabrik alkil poliglikosida (APG) dari alkohol

lemak dan glukosa ini adalah untuk mengaplikasikan ilmu Teknik Kimia baik dalam

penggunaan neraca massa, neraca energi, analisa ekonomi, dan ilmu Teknik Kimia lainnya untuk menguji kelayakan perancangan pabrik tersebut.

1.3 Ruang Lingkup PerancanganAdapun ruang lingkup dari perancangan pabrik ini antara lain:

1. Studi literatur dan basis perancangan pabrik alkil poliglikosida dari alkohol lemak dan glukosa.Studi literatur ini berisi tentang penjelasan proses pembuatan alkil poliglikosida dan dasar perancangan pabrik alkil poliglikosida. Untuk basis perancangan berupa flowsheet dari proses yang digunakan.

2. Merancang dan menghitung neraca massa dan neraca energi.Neraca massa digunakan untuk menetukan kuantitas/komposisi pada masing-masing aliran, sedangkan neraca energi digunakan untuk menentukan panas yang dilepas/ditambah untuk memperoleh hasil sesuai dengan yang diinginkan.

3. Pemilihan dan perancangan peralatan. Unit-unit operasi pada perancangan pabrik ini disesuaikan dengan kondisi dan kebutuhan pabrik yaitu pemisahan, perpindahan panas, perpindahan massa, dan lain-lain.

4. Penentuan instrumentasi pabrik alkil poliglikosida.Alat instrumensi merupakan salah satu bagian penting dalam pabrik. Instrumentasi merupakan alat yang dipakai dalam suatu proses kontrol untuk mengatur jalannya suatu proses. Fungsi instrumentasi sebagai indicator, recorder, dan alarm.

5. Analisa ekonomi.Analisa ekonomi pada perancangan ini meliputi perhitungan Fixed Capital Invesment, Working Capital Invesment, Total Capital Invesment, Break Even Point, dan lain-lain. Analisa ini bertujuan untuk menghitung analisis kelayakan dari segi ekonomi.

1.4 Prospek EkonomiIndustri alkil poliglikosida merupakan suatu industri memiliki prospek

ekonomi yang menjanjikan. Untuk bahan baku di Indonesia cukup melimpah, sedangkan pabrik yang memproduksi alkil poliglikosida masih belum memadai.Dapat dilihat pada tabel 1.3 perkembangan ekspor-impor surfaktan nonionic di Indonesia, ekspor surfaktan nonionik di Indonesia masih berada jauh dibawah impornya.

Tabel 1.3 Perkembangan Ekspor-Impor Surfaktan Non Ionik Indonesia

Tahun

Volume (Ton) Nilai (ribu US$) Harga Ekspor

(US$/Ton)

Harga Impor

(US$/Ton)Ekspor Impor Balance Ekspor Impor Balance

2000 728 21,470 -20,742 764 33,083 -32,319 1049.45 1540.892001 654 25,508 -24,854 347 36,673 -36,326 530.58 1437.71

2002 254 27,766 -27,512 212 38,498 -38,286 834.65 1386.52

2003 260 25,294 -25,034 300 34,740 -34,440 1153.85 1373.45

2004 448 26,176 -25,728 559 39,809 -39,250 1247.77 1520.82

2005 1,321 16,740 -15,419 1,851 29,806 -27,955 1401.21 1780.53

2006 2,323 15,408 -13,085 3,655 26,659 -23,004 1573.40 1730.21

Sumber : BPS, diolah

Tabel 1.4 Kebutuhan Bahan Baku dan ProdukNo K

omponeKomposisi Jumlah (ton)

1 Pati Sagu 1.0002 Butanol 1,184% w

Sagu 18,43 Dodekanol ( Alkohol Lemak) 1,86% w Sagu 18,64 Katalis Asam-ptoluena

sulfonat0,0516% w Sagu

0,5165 H2O2 2% w Sagu 20

6 NaOH 23,148%wSagu

231,487 Alkil Poli Glikosida ( APG ) 50%wSagu 50

0 Sumber : Putri, 2010

Tabel 1.5 Tabulasi Perhitungan Gross Profit Margin

No KomponenJumlah

(ton)Harga/ton

($)Harga/ton

(Rp)

Total

(Rp x 103)

1 Pati Sagu 1.000 762* 9.023.135 9.023.135

2 Butanol 18.4 820** 9.704.332 9.704,3323 Dodekanol 18,64 Katalis Asam 0,5165 H2O26 NaOH7 Alkil

Poligikosida Total 9.032.839,332Produk1 Alkil Poli

Glikosida231 759* 9.063.353 2.093.634,543

Total 10.566.138,12Sumber : * Indonesian Palm Oil Magazine, 2014 ; ** Alibaba.com, 2014

Amin, Izazi Azzahidah, Mohd Ambar Yarmo, Nik Idris Nik Yusoff, Nor Asikin Mohamad Nordin, Wan Nor Roslam Wan Isahak, “Synthesis of Alkyl Polyglucoside from Dextrose-Decanol in The Presence of Silicotungistic Acid Sol-Gel Catalyst”, The Malaysian Journal of Analytical Sciences, 17(1), 96-97, 2013.

Aisyah, Siti, “Produksi Surfaktan Alkil Poliglikosida (APG) dan Aplikasinya pada Sabun Cuci Tangan Cair”, Tesis, Program Pasca Sarjana Fakultas Teknologi Agrikultur IPB, Bogor, 2011.

Bastian, Februadi, “Pemurnian Surfaktan Nonionik Alkil Poliglikosida (APG) Berbasis Tapioka dan Dodekanol”, Tesis, Program Pasca Sarjana Fakultas Teknologi Agrikultur IPB, Bogor, 2011.