3

SEMINAR NASIONAL VIIISDM TEKNOLOGINUKLIR

YOGYAKARTA, 310KT0BER 2012ISSN 1978-0176

PRINSIP TEKNOLOGI PROSES BERSIH

Rochmadi

Juru$an Teknik Kimia, Fakulta$ Teknik, Universitas Gadjah MadaJl. Grafika no. 2, Bulak$umur, Yogyakarta - 55284

Email untuk kore$ponden$i: [email protected]

ABSTRAK

PRINSIP TEKNOLOGI PROSES BERSIH. Perlakuan limbah dari pabrik kimia yang bersifat end ofpipetreatment memerlukan biaya yang tinggi, karena konsep ini didasarkan pada proses pabrik yang tidakberubah, sementara perlakuan limbah menyesuaikan proses pabriknya. Berdasarkan keselamatanlingkungan, konsep perlakuan limbah dari pabrik kimia jenis ini sudah tidak sesuai pada saat ini. Pabrikkimia yang ramah lingkungan mendasarkan konsepnya pada teknologi proses bersih, dimana penerapanprinsip minimalisasi limbah dimulai dari perancangan proses. Secara sistematis, limbah ditinjau dari unitpenghasil limbahnya, yaitu limbah dari unit proses dan dari unit utilitas. Limbah dari unit proses berasaldari reaktor, unit operasi penyiapan dan pemisahan, serta limbah yang dihasilkan dari operasi prosesspesifik (start up, shut down, pembersihan). Prinsip minimalisasi limbah diterapkan secara sistematis padasetiap unit, baikdi proses maupun di utilitas, pada saat proses sedang dirancang.

Kata kunci: pabrik kimia, limbah, teknologi proses bersih, minimalisasi

ABSTRACT

CLEAN PROCESS TECHNOLOGY PRINCIPLES. The end ofpipe treatment for chemical plant wasteneeds large amount of cost, because the plant process is basically not changed, while waste treatment of theplant has to conform with the existing plant process. Based on the safety of the environments, this kind ofchemical plant is not appropriate any longer. Environmentally friendly chemical plant always relies on theconcept of clean process technology, where the principle of waste minimization is applied to the beginning ofprocess design. Waste is classified based on its source, that is from process unit and utility unit. The waste ofunit process comes from reactor unit, preparation and finishing units, as well as from specific processoperation, such as start-up, shut down, cleaning and maintenance. The principle of waste minimization issystematically applied to each operation unit, both in the unit processes and unit operations, during processdesign.

Keywords: chemical plant, waste, clean process technology, minimization

PENDAHULUAN

Sebuah industri kimia tanpa menghasilkanlimbah {zero waste) merupakan sebuah tuntutanuntuk industri kimia pada jaman sekarang, karenakeselamatan lingkungan merupakan salah satuprioritas utama. Hal ini juga berlaku untuk industripengolahan bahan nuklir, dimana konsep prosespengolahan bahan-bahan nuklir sama dengankonsep proses industri kimia umumnya. Industrikimia dengan zero waste ini didasarkan padakonsep teknologi proses yang bersih. Sebelumkesadaran tentang teknologi proses bersih muncul,konsep pengolah limbah untuk industri kimia lebih

bersifat end of pipe treatment. Pada prinsip end ofpipe treatment ini, pabrik merupakan suatu unityang "tidak perlu" diubah prosesnya, sedangkanlimbah yang dihasilkan oleh pabrik, berapapunjumlahnya, akan diolah dulu sebelum dibuang kelingkungan. Pabrik kimia generasi lama didasarkanpada rancangan proses yang optimum, denganpengertian optimum yang didasarkan pada aspekekonomi saja. Akibatnya, agar limbah yangdihasilkan tidak mencemari lingkungan, unitpengolah limbah yang diperlukan untuk pabrik iniumumnya berbiaya mahal, baik peralatannyamaupun ongkos operasinya.

STTN-BA TAN & PTAPB BA TAN 24 Rochmadi

SEMINAR NASIONAL VIIISDM TEKNOLOGINUKLIRYOGYAKARTA, 310KT0BER 2012

ISSN 1978-0176_Kesadaran akan keselamatan lingkungan dan

mahalnya biaya pengelolaan limbah telahmendorong kita untuk untuk menerapkan prinsipzero waste. Oleh karena itu, saat ini prinsipminimalisasi limbah diperlukan, tidak hanya untukmenekan biaya pengolahan limbah, tetapi jugauntuk keselamatan lingkungan. Konsepminimalisasi limbah yang mendasari teknologiproses bersih paling tepat diterapkan dengan baikpada saat langkah perancangan proses, dimanasebuah pabrik kimia sedang dirancang. Tulisan inimenguraikan secara singkat tentang prinsipminimalisasi limbah dalam kerangka merancangproses.

Perancangan Pabrik Dan Proses

Sebuah persoalan atau permasalahan dibidang teknik kimia sudah diselesaikan dengancukup, apabila penyelesaiannya sudah mencakupsemua aspek dalam chemical engineering tools,yaitu: neraca massa, neraca energi (panas),kesetimbangan {equilibrium), laju/kecepatan proses{rateprocesses), ekonomi, dan humanity. Prinsip inimenunjukkan bahwa aspek humanitas, yangmenyangkut dengan manusia, tetapdipertimbangkan dengan baik, tidak hanya aspekteknis dan ekonomi saja. Aspek humanitasmencakup cukup luas, dan keselamatan lingkunganmerupakan salah satunya.

Sebuah pabrik kimia didasarkan pada sebuahrancangan pabrik yang sudah memenuhi semuaaspek dalam chemical engineering tools. Dalamperkembangannya, perancangan pabrik kimiamempunyai beberapa tingkatan, yaitu dari tingkatperancangan cepat {quick design), prarancangan{preliminary design), sampai perancangan detailatau detailed design [Harper, 1954]. Tetapimeskipun ada beberapa tingkatan, pekerjaanmerancang pabrik kimia untuk semua tingkat selalumencakup: perancangan proses {process design),perancangan peralatan {equipment design) yangdigunakan di dalam proses yang dipilih,perancangan utilitas yang digunakan oleh proses(air, kukus, listrik, udara tekan, dan yang lain), sertaevaluasi ekonomi untuk meninjau kelayakan pabriktersebut. Sebagaimana bidang teknik yang lain,

pabrik yang dirancang masih dalam angan-anganatau belum diujudkan, sehingga seorang perancangpabrik perlu mempunyai kemampuan abstraksi atauimaginasi, serta inovasi. Dalam merancangperalatan dan pabrik, perancang selalu melakukanoptimasi proses dan peralatan, sehingga teknik-teknik optimasi maupun perancangan alat perludikuasai dengan baik [Edgar dkk., 2001], termasukmetode scale-up [Zlokamik, 2002].

Merancang pabrik kimia selalu dimulai denganmerancang proses, dimana seorang ahli teknikproses merancang urutan langkah operasi, denganmemilih peralatan yang sesuai dan merangkaiperalatan tersebut menjadi urutan proses yang layak{feasible). Seperti yang telah disebutkan di atas,perancangan proses selalu memperhitungkan faktor-faktor ekonomi dan humanitas (keselamatan,kesehatan dan lingkungan). Untuk merancangproses yang sama sekali baru (yang belum pemahada sebelumnya), seorang ahli teknik proses perlukreatif, imajinatif, serta mempunyai kemampuanuntuk inovasi dan analisis-sintesis [Resnick, 1981;Seider dkk. 2010; Turton dkk. 2009].

Merancang proses didasarkan pada tigatitik atau posisi, yaitu bahan baku, tempat reaksi(sintesis) dan produk/hasil utama. Sebelummemulai merancang proses, data atau informasidetail dari bahan baku, produk yang diinginkan, dankondisi reaksi yang telah terbukti dapat dijalankan(meskipun skala laboratorium) perlu diketahui.Berdasarkan data/informasi awal ini, sebuah prosesdirancang dengan memilih peralatan yang dapatmenyesuaikan kondisi bahan baku {raw material)menjadi kondisi reaksi {synthesis), dan peralatanyang dapat menyesuaikan kondisi arus hasil keluarreaktor dengan spesifikasi produk yang diinginkan.Gambar 1 menunjukkan, langkah penyiapan{preparation) menghubungkan kondisi bahan bakudengan kondisi sintesis, sementara langkahfinishing menghubungkan kondisi sintesis dengankondisi produk, yang biasanya berupa prosespemisahan dan pemumian. Perancangan proses inibersifat open ended problem, sehingga jawabaimyaumumnya lebih dari satu altematif proses. Daribeberapa altematif jawaban tersebut, akan dipilihproses yang paling optimum.

RAWMATERIAL Preparation

,/

SYNTHESIS

(Reaction)FInishim PRODUCT

Gambar 1. Konsep process design

Smith [2005] membuat sistematika urutanperancangan proses, yang dimulai dari perancanganreaktor sampai dengan perancangan penangananlimbah {waste treatment). Dalam setiap langkah ini,

optimasi peralatan maupun proses selalu dilakukan,termasuk optimasi untuk minimalisasi limbah yangmungkin dihasilkan. Urutan langkah ini, olehSmith, digambarkan seperti lapisan onion, seperti

Rochmadi 25 STTN-BA TAN & PTAPB-BA TAN



yang ditunjukkan pada Gambar 2. Mengikuti yang dapat digunakan saat sebuah proses dirancang,konsep yang dibuat oleh Smith, tulisan ini agar pabrik yang dirancang ini berupa teknologimenguraikan prinsip-prinsip minimalisasi limbah proses bersih.

"x

� / / J !I \ � / j I

Gambar 2. Urutan perhitungan dalam perancangan proses [Smith, 2005]

KONSEP MINIMALISASI LIMBAH

Penekanan jumlah limbah yang dihasilkanoleh pabrik atau minimalisasi limbah perlu carayang sistematis dan cerdas. Prinsipnya tidak hanyamengolah limbah yang keluar atau dihasilkan olehpabrik agar jumlah limbah yang akan "dibuang" kelingkungan sedikit, tetapi konsepnya lebihmenekankan pada cara dimana jumlah limbah yangdihasilkan atau dikeluarkan dari sumbemyadiminimalisasi.

Ditinjau dari sumber penghasilnya, limbahdiklasifikasikan ke dalam [Smith dan Petela,1991a]:(a) limbah dari unit proses, dan (b) limbah dari unitutilitas. Limbah yang berasal dari unit prosesdihasilkan oleh:

· Unit reaktor,· Unit operasi pemisah maupun penyesuai,

termasuk sistem daur ulang {recycle system),· Operasi proses spesifik, seperti start up, shut

down, perubahan kondisi proses, pemeliharaan{maintenance), pembersihan alat-alat, dan Iain-lain.

Adapun limbah yang berasal dari unit utilitas bisaberupa; blow down dari boiler, cooling tower,senyawa hasil pembakaran bahan bakar (gas hasilpembakaran, abu, debu).

Minimalisasi Limbah Dari Reaktor

Reaktor sebagai tempat untuk reaksi sintesisdapat menghasilkan produk samping yang tidakdiharapkan, dan bisa menjadi limbah. Beberapaperistiwa di unit reaktor yang dapat menghasilkan

limbah adalah sebagai berikut [Smith dan Petela,1991b].1. Bila pendaurulangan reaktan sisa tidak bisa

dilakukan karena sifat prosesnya, maka reaktansisa berpotensi menjadi limbah.

2. Prosesnya mempunyai reaksi utama yangmenghasilkan produk limbah:

A+ B � hasil utama + produk limbah (1),

dengan A dan B adalah reaktan.3. prosesnya mempunyai reaksi utama dan reaksi

samping. Limbah dihasilkan oleh reaksisamping:

A+ B � hasil utama + E (2),

Hasil utama —>· produk limbah (3).

4. Zat pengotor {impurities) di dalam umpanreaktor bereaksi menghasilkan limbah.

5. Bila reaksinya menggunakan katalisator,degradasi dan kerusakan katalisator dapatmenghasilkan limbah.

Beberapa cara untuk meminimalisasi limbah darioperasi reaktor yang digambarkan di atas adalahsebagai berikut.

Pengurangan reaktan $i$a bila tidak bisadidaurulang {recycle)

1. Bila reaksinya searah (irreversible � , konversi reaksi di reaktor dinaikkan setinggi mungkin .

Ini dilakukan dengan membuat waktu reaksilebih lama, meninggikan suhu dan tekananreaksi, menggunakan katalisator yang lebihefektif.


y** �FEED +

Feed

HtlrtjSiiS-ittfSS 1 Purtfteatioii


ISSN 1978-0176_2. Menaikkan konversi untuk reaksi vang bolak-

balik (reversible � Reaksi bolak-balik tergantung pada besar dansifatnya konstante kesetimbangan reaksi,apakah reaksinya endotermis atau eksotermis.Prinsip termodinamika diterapkan pada reaksijenis ini, dimana konversi reaksi untuk hasilutama dipengaruhi oleh:a. reaktan berlebih {excess reactanf)b. penarikan produk dari campuran reaksi

(product removal)c. penggunaan senyawa inert untuk

menggeser reaksid. suhu dan tekanan reaksi

Pembahasan detail hal ini dapat ditemukan padabuku termodinamika dan kinetika reaksi.

Pengurangan produk limbah dari reaksi utama

Seperti yang ditunjukkan oleh persamaanreaksi (1), jumlah limbah sebanding dengan jumlahproduk utama. Untuk reaksi jenis ini, satu-satunyacara untuk meminimalisasi limabh yang dihasilkanadalah mencari rute reaksi yang lain, agar produklimbah tidak dihasilkan oleh reaksi utama.

Pengurangan produk limbah dari reaksisamping

Konsep minimalisasi limbah dari jenis reaksiini adalah memaksimumkan hasil utama,meminimumkan hasil samping (yang berupalimbah). Karena reaksinya lebih dari satu jenis (bisaparalel, seri atau gabungan keduanya), selektivitasproduk merupakan faktor yang penting. Yangdiinginkan adalah selektivitas (hasil

samping/produk utama) sekecil mungkin. Faktoryang berpengaruh terhadap selektivitas hasil adalah:

1. Jenis reaksi: parallel, seri, dan gabungannya,2. Jenis reaktor: plug flow, mixedflow,3. Konsentrasi reaktan di dalam reaktor,4. Suhu dan tekanan reaksi,5. Katalisator.

Pembahasan detail tentang optimasiselektivitas ini dapat ditemukan di kinetika reaksi[Smith, 2005].

Upgrade produk limbah menjadi produk yangbernilai lebih

Pada beberapa proses, senyawa limbah dapatdireaksikan lanjut menjadi senyawa yang berguna.Contoh untuk kasus ini adalah reaksi klorinasibenzene, dimana hasil sampingnya adalah HCl(sebagai limbah). Dengan penambahan unit oksidasiHCl menjadi CI2, limbah proses menjadi bahanyang bernilai lebih, yaitu menjadi reaktan lagi.

2 HCl + 0.5 O2 � CI2 + H2O (4)

Pemurnian umpan reaktor

Bila zat pengotor dalam umpan reaktormerupakan salah satu sumber limbah, makapemurnian umpan reaktor akan mengurangi bebanunit pemisahan setelah reaktor maupun bebanpurging. Akan tetapi, pemurnian umpan reaktorakan menambah ongkos proses pemisahan. Hal inidapat dioptimasikan antara biaya berkurangnyaumpan dan jumlah limbah yang dihasilkan terhadapkenaikan ongkos pemisahan/pemumian. Prinsip inidiilustrasikan pada Gambar 3.

SEPARATIONPftiiiuCt

FEED PURITY

Gambar 3. Trade off antara biaya pemurnian dengan pengurangan jumlah limbah [Smith, 2005]




Pengurangan limbah dari katali$ator

Bila dimungkinkan, penggunaan katalisatorheterogen lebih menguntungkan, karena katalisatorheterogen lebih mudah dipisahkan dan didaurulang.Akan tetapi, katalisator padat bisa terdegradasi, danperlu penggantian (replacement) bila umur pakainyasudah habis. Selain itu, kontaminan dan racunterhadap katalisator perlu ditekan sekecil mungkindi dalam reaktan. Katalisator untuk proses fluidisasibisa berpotensi menghasilkan debu katalisator. Halini bisa dicegah dengan menggunakan separatorpartikel dan menggunakan katalisator yangkekuatan mekaniknya tinggi (tidak mudah pecah).

Minimalisasi Limbah Dari Unit Operasi

Peralatan pada unit operasi sebelum dansesudah reaktor (penyiapan, pemisahan, sistem daurulang) dapat menghasilkan limbah. Prinsip untukmenekan hasil limbah yang ada di unit operasiadalah sebagai berikut [Smith dan Petela, 1991c].1. Daurulang limbah secara langsung,2. Pengurangan zat pengotor (impurities) umpan

reaktor,3. Tanpa pemakaian senyawa tambahan untuk

proses pemisahan,4. Pemisahan tambahan untuk limbah untuk

menaikkan pemungutan {recovery),5. Reaksi lanjut untuk hasil limbah.

Daurulang limbah secara langsung

Sebagai contoh untuk kasus ini adalahpembuatan isopropil alkohol dari reaksi hidrasipropilen. Reaksi dijalankanpada fase gas.

C3H6 + H2O � (CH3)2CH0H (5)

Umpan segar propilen mengandung sedikitpropan. Hasil yang keluar reaktor diembunkan dancairannya dipisahkan. Untuk mengurangipenumpukan propan (yang dianggap inert),sebagian arus daurulang dibuang (purging).Propilen sisa didaurulang, tetapi air sisa yang keluardari reaktor dibuang sebagai limbah. Untukmencegah agar limbah air ini tidak dibuang, airjustru didaurulang dan digunakan sebagai umpanreaktor lagi. Secara umum, pendaurulangan limbahbisa dilakukan secara langsung (tidak perlupemisahan) maupun tidak langsung (limbahdimumikan dulu).

Pengurangan zat pengotor dalam umpan reaktor

Prinsip ini sama dengan apa yang diuraikanpada Bab 1.5, yaitu Pemumian umpan reaktor.

Tanpa pemakaian senyawa tambahan untukpemisahan

Umumnya, pelarut (sebagai senyawa dari luarsistem yang ditambahkan dalam proses) diperlukanuntuk proses pemisahan dalam absorbsi danekstraksi. Karena pelarut yang digunakan biasanyaterikut keluar dari unit pemisahan , maka pelarutberpotensi menjadi limbah. Untuk mengurangilimbah yang berasal dari pelarut ini, proses yangdirancang tidak menggunakan senyawa yangdigunakan sebagai pelarut, sehingga mencegahterbuangnya pelarut sebagai limbah.

Pemisahan tambahan untuk limbah

Pada pabrik NH3 dari N2 + H2, sebagian besarreaktan (N2 + H2) didaurulang kembali. Tetapiumpan reaktor mengandung zat pengotor (gasArgon, metan) yang bersifat inert. Sebagian arusdaurulang hams dibuang (purging), agar akumulasizat pengotor tidak meningkat. Akan tetapi, aruspurging ini masih mengandung banyak (N2 + H2)maupun NH3, sehingga bila dibuang ke lingkungan,kerugian dari hilangnya umpan tidak terhindari.Proses pada pabrik amoniak yang baru sekarangmemungut lagi (N2 + H2) dari arus buang, dengantambahan unit proses membrane maupun adsorpsi.

Reaksi lanjut untuk hasil limbah

Tujuannya adalah pemanfaatan kembalilimbah dengan mengubahnya menjadi senyawayang berguna. Prinsip ini sudah dibahas pada bab1.4 (Upgrade produk limbah menjadi produk yangbemilai lebih), dimana contoh reaksinya adalah:

2HC1 + 0.5 O2 � CI2 + H2O

Minimalisasi Limbah Dari Hasil OperasiProses Spesifik

Selain beroperasi pada kondisi normal, pabrikjuga mengalami operasi yang sifatnya spesifik,misalnya pabrik berhenti mendadak karena adagangguan, pabrik mulai dioperasikan setelahberhenti (start-up). Semua jenis operasi spesifiktersebut menghasilkan limbah, yang skenarionyadigambarkan pada uraian berikut [Smith dan Petela,1992a].

Operasi start-up dan shut down pabrik

· Pada saat start-up, proses masih dalam

keadaan transient, reaktor masih menghasilkanproduk dengan konversi rendah (lebih rendahdaripada konversi design), sehingga reaktanyang belum bereaksi masih banyak. Hal iniberpotensi menghasilkan banyak limbah. Padakondisi ini pula, reaksi yang tidak diinginkan(reaksi samping) bisa terjadi, yang



ISSN 1978-0176_menghasilkan produk samping yang tidakdiinginkan.

· Proses pemisahan hasil setelah keluar reaktorpada saat start-up dan shut down bekerjadalam keadaan unsteady, yang dapatmenghasilkan senyawa intermediate dengankomposisi yang tidak diperbolehkan untukdidaurulang. Senyawa intermediate ini jugamungkin tidak bisa diproses lanjut, karenaperalatan yang sudah ada tidak dirancanguntuk memproses senyawa intermediate yangtidak diinginkan ini.

· Unit proses pemisah yang bekerja saatunsteady-state biasanya menghasilkan produkyang tidak memenuhi syarat {off-specproduct).

Perubahan produk (dalam proses unsteady-state)

· Seperti halnya pada operasi start-up dan shut

down, kondisi operasi pada saat pergantianproduksi dari satu produk ke produk yang lainjuga melewati kondisi unsteady-state. Hal iniselalu menghasilkan limbah.

· Pada proses batch, operasi pembersihanperalatan saat pergantian produksi produkyang satu ke produk yang lain jugamenghasilkan limbah.

Aktivitas pemeliharaan rutin (maintenance)

· Pembersihan peralatan saat pemeliharaanselalu menghasilkan limbah.

· Sisa bahan dari tangki penyimpan, baikcairan maupun uap, merupakan limbah.Uap dalam tangki bisa terlepas ke atmosfirsaat pembersihan.

· Bahan/senyawa yang ada di jaringan pipa,kran {valve), pompa, kompresor, dan alat-alat transportasi lain perlu dikeluarkan saatpembersihan, yang berarti menghasilkanlimbah.

Cara-cara minimalisasi limbah pada operasiproses spesifik

Langkah-langkah yang bisa ditempuh untukmeminimalisasi limbah yang dihasilkan saat operasispesifik ini adalah sebagai berikut.

■ Merancang proses agar jumlah shutdownsesedikit mungkin. Hal ini menyangkutperancangan proses yang robust.

■ Bila prosesnya kontinyu, proses dirancangagar dapat beroperasi lebih fleksibel.

■ Memasang tangki intermediate yang cukupuntuk menampung saat terjadi prosesunsteady atau kondisi gawat darurat{emergency). Hal ini juga menyangkutoptimasi penjadwalan proses saat

■ Sistem pengumpulan limbah selama prosespembersihan peralatan perlu dibangun.

■ Emisi limbah yang keluar dari pipa-pipa,kran {valve), pompa, kompresor, dan alat-alat transportasi lain perlu ditekan sekecilmungkin.

Minimalisasi Limbah Dari Unit Utilitas

Bila pabrik membuat energi panas dan listriksendiri di unit utilitas, maka pabrik akanmenghasilkan limbah yang berupa gas hasilpembakaran bahan bakar (CO2, SO2, NOx,hidrokarbon tak terbakar) dan abu bilamenggunakan bahan bakar padat. Demikian jugabila pabrik mengolah air sendiri, unit utilitas akanmenghasilkan limbah dari sistem pengolahan air,seperti endapan koagulan, larutan asam dan basadari regenerasi penukar ion, senyawa desinfektan,pencegah korosi, dan Iain-lain. Dibandingkandengan limbah yang dihasilkan oleh unit proses,karakter limbah dari unit utilitas ini lebih lunakterhadap lingkungan [Smith dan Petela, 1992b].Akan tetapi, jumlah limbah yang dihasilkan olehunit utilitas umumnya lebih banyak daripada jumlahlimbah yang berasal dari unit proses. Sumberlimbah dari unit utilitas dapat digolongkan menjadi:

1. Utilitas panas {hot utilities): furnace, steamboiler, turbin gas, mesin diesel. Limbahnyaberupa hasil pembakaran, yaitu gas (CO2, SO2,NOx) dan abu {ash), serta blowdown air dariboiler.

2. Utilitas dingin {cold utilities)', unit pengolahan air(endapan hasil sedimentasi, regenerasi penukarion, proses biologi anaerobik dan aerobik),sistem pendingin air tersirkulasi {blowdown daricooling tower).

Karena unit utilitas berfungsi menyediakan energi(panas, listrik) dan materi fluida utilitas (airpendingin, air proses) untuk unit proses, makaprinsip minimalisasi limbah di utilitas jugamenyangkut minimalisasi konsumsi energi danmateri fluida di unit proses.

Efisiensi enei�i proses

Pada dasamya, konsumsi energi yangberlebihan di unit proses juga akan menghasilkanlimbah yang banyak dari utilitas, karenpembangkitan energi berasal dari prosespembakaran. Misalnya pada steam boiler, bilasteam yang diproduksi banyak, maka gas hasilpembakaran dan abu juga banyak. Oleh karena itu,untuk menekan limbah yang dihasilkan oleh unitutilitas, pemanfaatan panas {heat recovery) yangmaksimum di unit proses hams ditingkatkan(dengan prinsip integrasi panas).

transient.Pengurangan emisi gas hasil pembakaran




Bila unit utilitas membangkitkan energi panas{steam boiler, furnace) terpisah dengan pembangkitlistrik (turbin gas, mesin diesel), emisi gas hasilpembakaran berasal dari dua sumber. Sebagaicontoh, sebuah furnace menghasilkan panas IMW+ 300 kg COi/jam per MW panas. Sebuah unitpembangkit listrik menghasilkan 400 kW + 450 kgC02/jam per MW. Dengan menggunakan turbin gascogeneration, energi yang dihasilkan berupa panasIMW + listrik 400 kW, dengan emisi 500 kgC02/jam per MW panas. Oleh karena itu,penggunaan pembangkit energi cogeneration akanmeningkatkan efisiensi.

Penggantian jeni$ bahan bakar

Bahan bakar padat sudah dikenal dengan emisiyang tinggi dari SO2 dan NOx serta abu terbang.Oleh karena itu, penggantian bahan bakar padatdengan bahan bakar gas bisa mengurangi itu semua,hanya saja harga bahan bakar gas lebih mahal,sehingga hal ini perlu dioptimasi {trade-off).

Pengurangan limbah dari $i$tem pemana$dengan steam

Selain emisi gas hasil pembakaran dari steampoiler, limbah juga berasal dari unit pengolah airumpan boiler (regenerasi penukar ion, pencucianfilter), blowdown dari boiler, dan kondensat yangdibuang karena tidak memenuhi syarat untukdidaurulang lagi. Limbah dari sistem ini dapatdikurangi dengan pengurangan konsumsi steam diunit proses (integrasi panas di unit proses),perbaikan sistem daurulang kondensat (agarkondensat tidak banyak dibuang) dan integrasipanas di sistem boiler (sistem cogeneration).

Pengurangan limbah dari sistem pendingin airtersirkulasi

Selain kehilangan air karena penguapan,

cooling tower selalu membuang (blowdown)sebagian air pendingin yang mengandung bahancorrosion inhibitor, anti scale agent, biocides, agarkadar padatan terlarutnya tidak meningkat. Untukmengurangi jumlah air blowdown ini, kecepatansirkulasi air pendingin hams dikurangi(pembuangan panas di unit proses dikurangi).Artinya, pemanfaatan panas {heat recovery) di unitproses juga perlu ditingkatkan. Alternatif lain untukmengurangi limbah air dari sistem pendingin iniadalah mengganti sistem pendingin air dengansistem pendingin udara.

RINGKASAN

Konsep pengelolaan limbah pabrik perlubergeser, dari pengolahan limbah yang dihasilkanoleh pabrik menjadi minimalisasi limbah yang

dihasilkan oleh pabrik, yang didasari oleh teknologiproses bersih. Prinsip teknologi proses bersihditerapkan sejak perancangan proses pabrik, bukansetelah pabrik didirikan. Teknologi proses bersihmendasarkan pada minimalisasi limbah dari tiapsumbemya, yaitu dari unit proses (reaktor, unitoperasi, proses operasi spesifik) dan unit utilitas,dimana kedua unit ini saling berpengaruh.

DAFTAR PUSTAKA

1. Edgar, T.F., Himmelblau, D.M., and Lasdon,L.S., (2001), Optimization of ChemicalProcesses, McGraw-Hill, Inc., New York.

2. Harper, J.I., (1954), Chemical Engineering inPractice, Reinhold Publishing Corp., NewYork.

3. Resnick, W., (1981), Process Analysis andDesign for Chemical Engineers, McGraw-Hill,Inc., New York.

4. Seider, W.D., Seader, J.D., Lewin, D.R. andWidagdo, S., (2010), Product and ProcessDesign Principles: Synthesis, Analysis andEvaluation, 3'�'' ed., John Wiley and Sons, Inc.,New York.

5. Smith, R., (2005), Chemical Process Designand Integration, John Wiley and Sons, Inc.,New York.

6. Smith, R. and Petela, E.A., (1991a), Wasteminimization in the process industries. Part 1:The problem. Chem. Eng., 506: 31.

7. Smith, R. and Petela, E.A., (1991b), Wasteminimization in the process industries. Part 2:Reactors. Chem. Eng., 509/510: 12.

8. Smith, R. and Petela, E.A., (1991c), Wasteminimization in the process industries. Part 3:Separation and recycle system. Chem. Eng.,513: 24.

9. Smith, R. and Petela, E.A., (1992a), Wasteminimization in the process industries. Part 4:Process operations. Chem. Eng., 517: 9.

10. Smith, R. and Petela, E.A., (1992b), Wasteminimization in the process industries. Part 5:Utility waste. Chem. Eng., 523: 16.

11. Turton, R., Bailie, R.C., Whiting, W.B. andShaeiwitz, J.A., (2009), Analysis, Synthesis,and Design of Chemical Processes, PearsonEducation, Inc., Boston.

12. Zlokamik, M., (2002), Scale-up in ChemicalEngineering, Wiley-VCH Verlag GmbH,Weinheim.


3

Documents

Transcript of 3