PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan...

31
PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN PROSES FERMENTASI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER © 2011 OLEH : ARTHANI ROSYIDA (2308 030 070) EVI ANGGRAINI (2308 030 078) Dosen Pembimbing Prof. Dr. Ir. Suprapto, DEA NIP. 19600624 198701 1 001

Transcript of PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan...

Page 1: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT DENGAN PROSES FERMENTASI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

© 2011

OLEH :ARTHANI ROSYIDA (2308 030 070)EVI ANGGRAINI (2308 030 078)

Dosen PembimbingProf. Dr. Ir. Suprapto, DEANIP. 19600624 198701 1 001

Page 2: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Meningkatnyakebutuhan bahan bakar

• International Energy Agency 2006•kebutuhan minyakmencapai 34%.

KeterbatasanCadanganEnergi fosil

•BPS EW 2005•Tahun 1984 mencapai 9,6 milyar barrel,dan2004 menjadi 4,7 milyar barrel

Peluang Bioetanolsebagai bahan bakaralternatif

• Tahun 2010 kebutuhanmencapai 2,8 jutakilo liter

Prospek tandan kosongkelapa sawitdi Indonesia

• Luas lahan PKS diIndonesia 2005 mencapai5,5 juta Ha•Produksi kelapa sawit12,7 juta ton•Produksi TKKS sebesar2,3 juta ton.

PerancanganPabrik BioetanolDari limbahtandan kosongkelapa sawit

Page 3: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Bahan bakar alternatif

Berasal dari biomassa

Menggunakan proses kimia dan biologi

Kegunaan Bioethanol

- Dalam Industri Kimia

- Bidang Kedokteran, Farmasi dan Laboratorium

- Bahan Bakar Alternatif Kendaraan Bermotor

Page 4: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Bahan Baku PembuatanBioetanol

Bahan – bahanberpati

Bahan – bahanyang mengandung

gula

Bahan-bahanberserat (selulosa)

Page 5: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Bahan Baku Berserat (sellulosa)

Page 6: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Tandan Kosong Kelapa Sawit

Komposisi Kadar %

Selulosa 40

Hemiselulosa 24

Lignin 21

Abu 15

Page 7: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Pertimbangan Pemilihan Lokasi :

Lokasi yang dekat dengan perairansehingga dapat memudahkantransportasi dan kebutuhan utilitaspabrik

Lokasi dengan produksi kelapa sawitterbesar

Page 8: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Lima Propinsi produksi kelapa sawitterbesar di Indonesia tahun 2005 :

Produksi Luas Area ProduksiKelapa Sawit

Produksi TKKS

Riau 1,3 juta Ha 559 ribu ton 128 ribu ton

Sumatera Utara 964,3 ribu Ha 400 ribu ton 92 ribu ton

Sumatera Selatan 532,4 ribu Ha 250 ribu ton 57,5 ribu ton

Kalimantan Barat 466,9 ribu Ha 200 ribu ton 46 ribu ton

Jambi 466,7 ribu Ha 200 ribu ton 46 ribu ton

Page 9: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Lima kota produksi kelapa sawit terbesardi Riau tahun 2003 :

Kota ProdukKelapa Sawit

Kuantan Singingi 732.675 Ton

Indragiri Hulu 627.206 Ton

Kampar 520.648 Ton

Pelalawan 481.658 Ton

Siak 420.031 Ton

Page 10: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Lokasi Pabrik BioetanolKuantan Singigi

Page 11: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Penentuan Kapasitas produksi :

TahunProduksi bioetanol

Jumlah

Eksport

Bioetanol

Jumlah

Import

Bioetanol

(liter/tahun) % (liter /tahun) % (liter / tahun) %

2003

2004

2005

2006

2007

158.388.000

160.686.000

167.984.000

169.752.000

174.328.000

19,06

19,33

20,21

20,42

20,97

506.717.560

581.539.694,5

671.448.405,5

680.088.933

682.819.776

16,23

18,62

21,5

21,78

21,87

506.276.550,1

511.397.955,6

521.522.008,9

523.547.530

529.565.340

19,53

19,73

20,12

20,2

20,42

Rata-rata 166.227.600 518.461.876,9 624.522.873,8

Page 12: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Kapasitas Produksi Nasional

(Produksi Bioethanol + Import Bioethanol)-

(Eksport Bioethanol)

(166.227.600 + 624.522.873,8) (518.461.876,9)

272.000.000 liter/tahun Bioethanol 99,6%

Page 13: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Kapasitas Produksi PabrikBioethanol

54.000.000 liter/tahun bioethanol 99,6%

150.000 liter/hari bioethanol 99,6%

20 % dari kapasitas produksi nasional

Page 14: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Tabel Perbandingan Uraian proses :

Parameter Indirect Hydration Direct Hydration Fermentasi

Aspek Teknis

a. Proses

b. Konversi

c. Yield

Kontinyu

95 %

90-95 %

Kontinyu

95%

95%

Batch

95 %

95%

Kondisi Operasi

a. Suhu (0C)

b. Tekanan

(atm)

c. Waktu Operasi

(jam)

100

1-3,5

-

250-300

5-8

-

32

1

48

Page 15: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Uraian Proses Terpilih Proses pembuatan bioethanol dari limbah tandan

kosong kelapa sawit dengan proses fermentasi

dilakukan melalui tahap :

1. Prehidrolisa.

2. Hidrolisa.

3. Fermentasi.

4. Distilasi dan Dehidrasi.

Page 16: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Reaksi yang Terjadi :

• Reaksi Pre-Hidrolisa

(C5H8O4) n + n H2O n (C5H10O5)

• Reaksi Hidrolisa

(C6H10O5)n + n H2O → n C6H12O6

• Reaksi Fermentasi

2C6H12O6 + H2O C2H5OH + CH3COOH+ 2CO2 +2C3H8O3

H2SO4 4,4%

H2SO4 8%

S..cereviseae

Page 17: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

SPESIFIKASI PERALATAN

TANGKI PRE-HIDROLISA (R-110)

Fungsi : untuk menghidrolisa hemiselulosa menjadi

xylose menggunakan katalis asam sulfat 4,4%.

Jumlah = 2

Bentuk = tangki silinder, tutup atas dan bawah berbentuk

standart dished head

Type reaktor = reaktor batch

Page 18: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

• Volume reaktor = 540,84036 ft3

• Volume liquida = 432,67 ft3

• Diameter shell = 7,715 ft

• Tinggi reaktor = 11,573 ft

• Tinggi liquida = 8,6034ft

ts

Hs

Ds

hd

th

pb

Da

d1

hd th

d2

Keterangan :

Ds : Diameter shell

Hs : Tinggi shell

hd : Tinggi dish

th : Tebal dish

d1 : Diameter inlet air

d2 : Diameter outlet

Da : Diameter impeler

pb : panjang blade

lb : lebar bladelb

Page 19: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

• Pengaduk :Tipe = Three Blade Tipe PropellerJumlah = 1 buahDiameter = 2,4 ft = 0,7315 m = 28,8 inPutaran = 400 rpmPower motor = 2,35 HP

• Jaket :Tebal jaket = 0,1893 in Jarak shell dengan jaket = 2 inOD = 97,87625 in

Page 20: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

UTILITAS

Keseluruhan air yang dibutuhkan

(yang diambil dari air sungai) :

Air sanitasi = 84 m3 / hari

Air pendingin = 90.107,87 m3/hari

Air boiler = 1.760,6 m3/hari

Air proses = 1.368,07 m3/hari

Jadi, keseluruhan air yang dibutuhkan :

= (84 + 90.107,87+1.760,6 +1.368,07) m3/hari

= 93.320,54 m3/hari

Page 21: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

KESEHATAN DAN KESELAMATAN

KERJA

•Memakai alat pelindung kepala atau safety helmet.

•Memakai alat pelindung kaki atau sepatu karet.

•Memakai alat pelindung tangan atau sarung tangan.

•Memakai alat pelindung pernapasan atau masker

Page 22: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

INSTRUMENTASI

ALAT SISTEM INSTRUMENTASI

Reaktor Pre-Hidrolisa dan

Reaktor Hidrolisa

Level Indikator

Temperatur Controller (TC)

Tangki SterilisasiLevel Indikator

Tangki Stater dan Fermentor Level Indikator

Page 23: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

PENGOLAHAN LIMBAH

• Limbah cair berasal dari proses distilasi berupa“Bottom Product” dan RVF yaitu sebesar1.128.420,253 kg/hari

• Limbah padat berasal dari RVF sebanyak1.192.211,405 kg/hari

• Limbah gas berupa CO2 berasal dari stater dan fermentor sebesar 104.179,29 kg/hari

Page 24: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Limbah Gas

Gas CO2

Bisa digunakan untuk pembuatan dry ice.

Page 25: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Limbah Padat

slurry Bisa digunakansebagai Pupuk Organik

lignin Disuplay ke industriperekat.

Page 26: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Limbah Cair

• Netralisasi

Menggunakan larutan (Ca(OH)2)

• Sedimentasi

Endapan CaSO4 yang terbentukdipisahkan dengan cara sedimentasi

Page 27: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

Activated Sludge

Lagoon

Activated Sludge

AerasiPenambahan

Nutrient Clarifier

Filtrat Lumpur Aktif

Sungai

Page 28: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

KESIMPULAN

• Rencana Operasi

Pabrik Bioethanol ini direncanakan beroperasisecara semi continue selama 330 hari operasi/ tahun dan 24 jam/ hari.

• Kapasitas Produksi.

Kapasitas produksi pabrik ini sebesar 150.000 lt/hari bioethanol 99,6%.

Page 29: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

• Bahan Baku

Bahan baku utama pabrik ini adalah tandankosong kelapa sawit.

Bahan baku utama yang diperlukan 1.250.000 kg/hari.

• Proses

Proses yang digunakan pada pabrik ini adalahproses fermentasi menggunakan hidrolisaasam kuat (H2SO4),

Page 30: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses

• Utilitas

Keseluruhan air yang dibutuhkan :

93.320,54 m3/hari

• Pengolahan Limbah

Netralisasi

Sedimentasi

Activated Sludge

Aerob

Page 31: PABRIK BIOETHANOL DARI LIMBAH TANDAN KOSONG … · Perancangan Pabrik Bioetanol Dari limbah tandan kosong kelapa sawit Bahan bakar alternatif Berasal dari biomassa Menggunakan proses