BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Protokol 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, dan PFC 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 sebelum revolusi 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

1

BAB I. Pendahuluan 2

Tabel 1.1 Cadangan Sumber Bahan Fosil DuniaJenis bahan bakar Cadangan

(giga ton)Produksi

(giga ton/tahun)Cadangan/produksi

Batu bara 486 2,2 218

Minyak bumi 143 3,5 41

Gas alam 132 2 63

(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)

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

BAB I. Pendahuluan 3

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)

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

BAB I. Pendahuluan 4

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 Indonesia

CO2 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 serta secondary

oil recovery.

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

BAB I. Pendahuluan 5

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/elektronik

9. Dapat digunakan sebagai injection agent untuk mengatur temperature dalam

suatu system reaksi

10. 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 Baku

Pembakaran bahan bakar fosil merupakan sumber terbesar emisi CO2. Tabel 1.2 menunjukkan kandungan karbon dalam beberapa jenis bahan bakar.

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

BAB I. Pendahuluan 6

Tabel 1.2 Kandungan Karbon Bahan Bakar

Jenis Bahan Bakar Ton C per TJBatubara 26.2LPG 17.2Gas 15.3Automotive Diesel Oil (ADO) 20.2Fuel Oil (FO) 21.1Industrial Diesel Oil (IDO) 20.2Kerosene 19.6Premium 18.9Kayu bakar 29.9Avgas/Avtur 19.5

(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 Listrik

TahunProduksi tenaga listrik

(GWh)Emisi CO2

(Juta Ton CO2)Faktor emisi CO2

(kg CO2/kWh)1990 32.293,2 24,20 0,7491991 37.290,5 28,04 0,7521992 39.422,6 30,05 0,7621993 38.608,0 26,52 0,6871994 44.668,5 34,21 0,7661995 52.832,4 35,34 0,6691996 57.523,5 54,69 0,9511997 68.924,4 51,10 0,7411998 74.461,0 50,92 0,6841999 80.023,8 55,32 0,6912000 83.503,5 60,07 0,719

(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

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

BAB I. Pendahuluan 7

Gambar 1.3 menunjukkan emisi CO2 nasional yang bersumber dari pembangkit listrik

mencapai 60 juta ton/tahun.

Emisi CO2 Nasional

0

50

100

150

200

250

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000

Ju

ta T

on

Pembangkit Listrik Rumah Tangga & Komersial Industri Transportasi Lainnya

Gambar 1.3 Emisi CO2 nasional (Sumber: Departemen ESDM)

1.1.3 Kapasitas Produksi

Pra 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 Desa Suralaya,  7 km ke arah utara dari Pelabuhan

Penyeberangan Merak. Jika dilihat dari aplikasi Google Earth, peta Lokasi pabrik

seperti pada Gambar 1.4.

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

BAB I. Pendahuluan 8

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

1.2 Tujuan Perancangan

Tujuan 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.

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

BAB I. Pendahuluan 9

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

harga bersaing.

1.3 Ruang Lingkup Perancangan

Ruang 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 Penulisan

Sistematika penulisan laporan tugas akhir perancangan pabrik adalah sebagai

berikut:

BAB I Pendahuluan

Bab ini berisi tentang latar belakang dan tujuan perancangan,

ruang lingkup, dan sistematika penulisan.

BAB II Tinjauan Pustaka

Bab ini berisi tentang teori-teori yang mendukung dan

berhubungan dengan perancangan, yaitu pengantar teori PLTU,

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

BAB I. Pendahuluan 10

batu bara, gas buang, karbon dioksida cair, penjelasan kegunaan

dari karbon dioksida cair, serta proses pemurnian dan pencairan

karbon dioksida.

BAB III Metodologi Penelitian

Bab ini berisi tentang metodologi yang digunakan dalam

menentukan teknologi proses yang dipilih.

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