BAB I. Pendahuluan 2BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang MasalahProtokol Kyoto 1997 yang bertujuan untuk memperlambat pemanasan global telah diberlakukan sejak 16 Februari 2005. Kesepakatan itu menyatakan perlunya pengurangan emisi sebesar 5,2 persen dari tingkat pada tahun 1990, sebelum tahun 2012. Emisi terbesar yang perlu dikurangi adalah karbon dioksida (CO2) selain metan,nitrous oxide,sulfur heksafluorida,HFC, danPFC yang merupakan gas rumah kaca (Hart John, 2005)Pada tahun 1750, terdapat 281 molekul karbondioksida pada satu juta molekul udara (281 ppm). Pada Januari 2007, konsentrasi karbondioksida telah mencapai 383 ppm (peningkatan 36 persen). Jika prediksi saat ini benar, pada tahun 2100, karbondioksida akan mencapai konsentrasi 540 hingga 970 ppm. Estimasi yang lebih tinggi memperkirakan bahwa konsentrasinya akan meningkat tiga kali lipat bila dibandingkan masa sebelumrevolusi industri. Kenaikan ini dipercepat dengan industrialisasi dan aktifitas manusia.Kontributor utama terhadap emisi CO2 ke atmosfer adalah pembakaran bahan bakar fosil (seperti pembangkit listrik, kendaraan) dan pembakaran hutan (terutama di daerah tropis). Estimasi emisi CO2 tahun 1989 yang dihasilkan dari dari aktifitas manusia sebesar 5,8 8,7 juta ton, dimana 71% - 89% berasal dari pembakaran bahan bakar fosil dan 10% - 28% dari pembakaran hutan. Bahan bakar fosil terdiri dari batubara, minyak bumi dan gas alam. Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC) mengeluarkan data cadangan dan produksi bahan bakar fosil dunia yang ditampilkan pada Tabel 1.1

Tabel 1.1 Cadangan Sumber Bahan Fosil DuniaJenis bahan bakarCadangan (giga ton)Produksi (giga ton/tahun)Cadangan/produksi

Batu bara4862,2218

Minyak bumi1433,541

Gas alam132263

(Sumber: IPCC)Dari Table 1.1 dapat dilihat bahwa batu bara memiliki cadangan paling banyak diantara bahan bakar fosil lainnya, sehingga batu bara kemungkinan akan digunakan untuk waktu yang lama.Pada Gambar 1.1 emisi CO2 dapat dikurangi dengan beberapa cara dan teknologi. CO2 secara geologi dapat diinjeksi ke perut bumi melalui pipa atau bantuan kapal sehingga tidak ada emisi ke atmosfir. Injeksi CO2 kedalam perut bumi digunakan secara komersial untuk meningkatkan laju produksi minyak mentah. Penangkapan CO2 juga digunakan untuk industri komersial, dimana CO2 dimurnikan menjadi bahan yg lebih berguna dan memiliki nilai tambah.

Gambar 1.1 Teknologi Pengurangan CO2(Sumber: Ali Muzzafar, 2007)Salah satu penyumbang terbesar emisi CO2 dari pembakaran bahan bakar fosil adalah industri Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) berbahan bakar batu bara. Kebutuhan energi listrik di Indonesia pada era globalisasi semakin meningkat. Dengan meningkatnya kebutuhan tersebut menyebabkan meningkatnya jumlah emisi gas rumah kaca. Untuk itu perlu upaya-upaya mengurangi emisi CO2, salah satunya dengan menangkap dan memurnikan gas CO2. Terdapat beberapa teknologi carbon capture and storage (CCS) yang telah berhasil dilakukan di beberapa negara maju. Teknologi ini memanfaakan gas buang beberapa jenis industri sebagai bahan baku. CO2 yang terdapat dalam gas buang ditangkap dalam kolom absorpi dan dimurnikan dalam kolom distilasi. Sehingga jumlah emisi CO2 yang terbuang ke atmosfer bersama degan gas buang berkurang.Teknologi penangkapan CO2 dapat diklasifikasikan menjadi 3 kategori, yaitu Pre-combustion Capture, Oxy-Fuel Combustion Capture dan Post Combustion Capture. Perbedaan diantara ketiga kategori tersebut ditunjukan pada Gambar 1.2

Gambar 1.2 Metode Penangkapan Gas CO2(Sumber: Ali Muzzafar, 2007)Industri pemurnian CO2 tidak saja memberi kontribusi pada penyelamatan lingkungan, namun dari segi ekonomi memiliki daya jual yang sangat tinggi. Produk akhir pabrik berupa CO2 murni standard food grade ini sangat diperlukan oleh berbagai jenis industri. Hanya saja, CO2 murni yang dihasilkan masih menggunakan bahan baku dari minyak bumi, sehingga harga jual CO2 murni menjadi mahal. Dengan adanya pembangunan pabrik pemurnian dan pencairan CO2 ini diharapkan tingginya kebutuhan CO2 murni di Indonesia bisa segera terpenuhi dengan harga jual yang lebih rendah.

1.1.1 Perkembangan dan Kebutuhan karbon dioksida cair di IndonesiaCO2 memiliki banyak kegunaan dalam berbagai industri. Diantaranya:1. CO2 mudah dipadatkan. CO2 padat ini menyublim di bawah tekanan atmosfer (CO2 cair hanya terdapat pada tekanan lebih besar dari 5,3 atm). CO2 padat yang disebut es kering (dry ice) digunakan sebagai pendingin.2. Untuk memadamkan kebakaran. Karena CO2 lebih berat dari udara, CO2 mengusir udara dari sekitar daerah yang disemprot sehingga api mati. Tabung pemadam kebakaran berisi CO2 cair dengan tekanan sekitar 60 atm. Ketika katup alat tersebut dibuka, CO2 cair akan segera menguap dan mengembang. Kedua proses itu menyebabkan penurunan suhu sehingga sebagian CO2 akan membeku membentuk sejenis kabut atau salju yang menutupi daerah yang disemprot.3. Dalam industri minuman, CO2 murni digunakan untuk pembuatan minuman berkarbonasi, yang memberikan ras segar.4. Dalam industri makanan, CO2 digunakan sebagai pengawet makanan serta perikanan, pemutihan gula, hingga pembuatan rokok.5. Selain itu CO2 murni juga bisa digunakan dalam industri manufaktur pengelasan, pemutihan kertas, fumigasi pada sektor pertanian sertasecondary oil recovery.6. CO2 digunakan untuk industry minuman berkarbonasi 7. Ketersediaan CO2 cair dalam beberapa kondisi dapat menggantikan peranan dry ice. CO2 Cair dapat disimpan& ditimbang dengan mudah tanpa kehilangan massa.8. CO2 digunakan sebagai pemadam api ringan (APAR) untuk memadamkan kebakaran di alat alat listrik/elektronik9. Dapat digunakan sebagai injection agent untuk mengatur temperature dalam suatu system reaksi10. CO2 cair dapat digunakan untuk mendinginkan truk ice cream dengan proses pendinginan yg relative lebih cepat.11. CO2 digunakan sebagai reagent di pabrik sodium salicylate, sodium dan ammonium bicarbonate.12. Sebagai asam lemah, larutan CO2 digunakan sebagi penetral kelebihan caustic di industry tekstil.13. CO2 cair telah lama digunakan untuk Long Airdox blasting system di industry pertambangan.Saat ini kebutuhan CO2 murni di Indonesia mencapai 250 ton per hari (Data: PT RMI KK tahun 2009). Hanya saja, C02 murni yang dihasilkan masih menggunakan bahan baku dari minyak bumi, sehingga harga jual CO2 murni menjadi mahal.

1.1.2 Ketersediaan Bahan BakuPembakaran bahan bakar fosil merupakan sumber terbesar emisi CO2. Tabel 1.2 menunjukkan kandungan karbon dalam beberapa jenis bahan bakar.

Tabel 1.2 Kandungan Karbon Bahan BakarJenis Bahan BakarTon C per TJ

Batubara26.2

LPG17.2

Gas15.3

Automotive Diesel Oil (ADO)20.2

Fuel Oil (FO)21.1

Industrial Diesel Oil (IDO)20.2

Kerosene19.6

Premium18.9

Kayu bakar29.9

Avgas/Avtur19.5

(Sumber: Dept. ESDM)

Dapat dilihat pada Tabel 1.2 bahan bakar yang memiliki kandungan karbon terbesar adalah batu bara. Saat ini, data menunjukan bahwa cadangan batubara di Indonesia mencapai 65,4 milyar ton, yang tersebar di Sumatera dan di Kalimantan Timur, sedangkan sisanya tersebar di pulau Jawa, Sulawesi dan Papua. Batubara di Indonesia banyak dikonsumsi untuk keperluan industri, diantaranya industri semen, pulp, tekstil metalurgi dan PLTU. Batubara juga dikonsumsi sebagai bahan bakar rumah tangga setelah diolah menjadi briket dalam berbagai bentuk (Purnomo Yusgiantoro, 2008).Tabel 1.3 Emisi CO2 dari Pembangkitan Energi ListrikTahunProduksi tenaga listrik (GWh)Emisi CO2(Juta Ton CO2)Faktor emisi CO2(kg CO2/kWh)

199032.293,224,200,749

199137.290,528,040,752

199239.422,630,050,762

199338.608,026,520,687

199444.668,534,210,766

199552.832,435,340,669

199657.523,554,690,951

199768.924,451,100,741

199874.461,050,920,684

199980.023,855,320,691

200083.503,560,070,719

(Sumber: Statistik PLN dan Dept. ESDM)

Pada Tabel 1.3 dapat dilihat produksi emisi CO2 dari produksi tenaga listrik setiap tahun semakin meningkat. Hal ini menunjukkan bahwa PLTU merupakan salah satu sumber emisi CO2 yang ketersediannya terus meningkat. Data tahun 2000 pada Gambar 1.3 menunjukkan emisi CO2 nasional yang bersumber dari pembangkit listrik mencapai 60 juta ton/tahun.

Gambar 1.3 Emisi CO2 nasional (Sumber: Departemen ESDM)1.1.3 Kapasitas ProduksiPra rancangan pabrik pemurnian dan pencairan gas CO2 dengan bahan baku gas buang ini direncanakan akan didirikan berdampingan dengan PT Indonesia Power UBP PLTU Suralaya. PLTU berlokasi di Kecamatan Pulo Merak,Kotamadya Cilegon,Jawa Barat. Letaknya di DesaSuralaya, 7 km ke arah utara dariPelabuhan Penyeberangan Merak. Jika dilihat dari aplikasi Google Earth, peta Lokasi pabrik seperti pada Gambar 1.4.

Gambar 1.4 Lokasi Pabrik(Sumber: Google Map, 2013)

1.2 Tujuan PerancanganTujuan dari pra rancangan pabrik pemurnian dan pencairan gas CO2 dengan bahan baku gas buang PLTU adalah:1. Menerapkan ilmu teknik kimia, khusunya dibidang rancangan dan operasi teknik kimia sehingga akan memberikan gambaran kelayakan pra rancangan pabrik pemurnian dan pencairan gas karbon dioksida dengan bahan baku gas buang;2. Pra rancangan pabrik ini dimaksudkan untuk meminimalkan kadar gas CO2 yang terbuang ke atmosfer dari emisi pembakaran batu bara di PLTU Suralaya. Dengan mengurangi kadar karbon dioksida yang dilepas ke atmosfer maka akibat dari gas rumah kaca dapat dikurangi.

3. Memenuhi kebutuhan pasar akan produk CO2 murni cair berstandar SNI dengan harga bersaing.

1.3 Ruang Lingkup PerancanganRuang lingkup yang dibahas dari perancangan pabrik pemurnian dan pencairan gas karbon dioksida dengan bahan baku gas buang PLTU adalah sebagai berikut :1. Pabrik ini didirikan berdampingan dengan PLTU Suralaya, menggunakan bahan baku gas buang hasil pembakaran batu bara;2. Proses pemurnian dilakukan dengan kolom absorber dengan amina sebagai solvent;3. Proses perncairan gas dilakukan dengan teknologi Linde ;4. Kapasitas produk yang dihasilkan 10 ton/jam atau 87.600 ton/tahun.5. Proses produksi berjalan secara kontinyu sehari 24 jam dengan pembagian waktu kerja 3 shift;6. Produk yang dihasilkan adalah CO2 murni cair berstandar SNI. 7. Hysis digunakan sebagai alat bantu dalam melakukan perhitungan pada kolom absorber, desorber, distilasi dan proses pencairan gas. Selain itu sebagai metode untuk menggambarkan proses yang terjadi.

1.4 Sistematika PenulisanSistematika penulisan laporan tugas akhir perancangan pabrik adalah sebagai berikut:BAB IPendahuluanBab ini berisi tentang latar belakang dan tujuan perancangan, ruang lingkup, dan sistematika penulisan.

BAB IITinjauan PustakaBab ini berisi tentang teori-teori yang mendukung dan berhubungan dengan perancangan, yaitu pengantar teori PLTU, batu bara, gas buang, karbon dioksida cair, penjelasan kegunaan dari karbon dioksida cair, serta proses pemurnian dan pencairan karbon dioksida.

BAB IIIMetodologi PenelitianBab ini berisi tentang metodologi yang digunakan dalam menentukan teknologi proses yang dipilih.

1

Proposal Pra Rancang PabrikPemurnian dan Pencairan Gas CO2 Dengan Bahan Baku Gas Buang PLTU Kapasitas 87.600 Ton/Tahun