KAJIAN PRODUKSI ARANG AKTIF DARI SEKAM PADI UNTUK ... - ITB

Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia 2009

KAJIAN PRODUKSI ARANG AKTIF DARI SEKAM PADI UNTUK PENGOLAHAN AIR LIMBAH INDUSTRI

Frita Yuliati Herri Susanto Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri ITB Jl. Ganesha 10, Bandung

Bandung, Oktober 2009 1

Latar Belakang Sekam Padi

Pertanian Padi

Industri tekstil/kayu lapis/ cat / farmasi dll

Arang Sekam Padi Aktif Air limbah mengandung fenol

1.

2.

ADSORPSI

Penentuan kondisi operasi proses aktivasi arang sekam padi yang sesuai untuk menghasilkan arang sekam aktif untuk menyerap fenol dari air limbah. Kajian awal mengenai keekonomian produksi arang sekam padi aktif.

2

Metodologi Penelitian Gasifikasi di PLTD-G Sekam Haurgeulis

Gasifikasi skala laboratorium Arang sekam

Percobaan laboratorium

Metode produksi arang sekam aktif

Air limbah gasifikasi Model air limbah

Pengolahan air limbah dengan karbon aktif

Arang sekam Percobaan laboratorium

Kondisi operasi produksi arang sekam aktif Evaluasi kelayakan ekonomi

Uji coba

Keterangan: Dilakukan dalam penelitian ini

3

Ruang Lingkup Penelitian 1. 2.

Arang sekam padi diperoleh dari unit gasifikasi di PLTD-G Sekam Haurgeulis Aktivasi arang sekam selama 3 jam menggunakan:   

3. 4. 5. 6. 7.

larutan NaOH 0,5 M pada 25-27 oC larutan NaOH 0,5 M pada 92 oC larutan NaOH 1 M pada 25-27 oC

Analisis luas permukaan spesifik, jari-jari pori, volume pori menggunakan Quantachrome Nova 1000 Surface Area and Pore Size Analyzer Sebagai pembanding, digunakan arang aktif KBW yang berbahan kayu produksi PT Aimtopindo Nuansa Kimia Uji kapasitas adsorpsi fenol oleh arang sekam padi dan arang sekam padi aktif dengan air limbah gasifikasi dari PLTD-G Sekam Haurgeulis, dengan konsentrasi fenol antara 39-44 mg/L dan pH=6,55 Konsentrasi fenol dianalisa dengan metode 4-aminoantipirin Berdasarkan kondisi aktivasi dengan hasil terbaik, dilakukan kajian kelayakan ekonomi fasilitas produksi arang sekam aktif

4

Uji Laju Adsorpsi Fenol dari Air Limbah Gasifikasi 3,5 3,0 2,5 ASP

2,0

AN1

1,5

AN2

1,0

AN3

0,5

KBW

0,0

Nama 0

30

60

90

Waktu (menit)

120

Aktivasi

ASP

-

AN1

Larutan NaOH 0,5 M, suhu ruang

AN2

Larutan NaOH 0,5 M mendidih

AN3

Larutan NaOH 1 M suhu ruang

KBW

-

5

Hubungan antara Luas Permukaan Spesifik dan Jumlah Fenol Teradsorpsi 3,5

KBW

3,0 2,5 2,0 1,5

AN2 AN3 AN1

1,0 0,5 0,0

ASP

0

50

100

150

Luas P ermukaan Spesifik A dso rben (m 2/g adso rben)

200

Nama

Aktivasi

ASP

-

AN1

Larutan NaOH 0,5 M, suhu ruang

AN2

Larutan NaOH 0,5 M mendidih

AN3

Larutan NaOH 1 M suhu ruang

KBW

-

6

Rencana Pabrik Arang Sekam Padi Aktif Skala Kecil

Sinar matahari

3

6 9

2

Pencucian

5

Aktivasi

4

7

8

Pencucian 10

11

Penyaringan

13

12

Pengeringan

15

14

Panas 1



  



Arang sekam aktif kering

Unit produksi arang sekam padi aktif ini terdiri dari: 



Pembakaran

16

Satu unit tungku berbahan bakar sekam padi Satu unit tangki berpengaduk Satu unit penyaring Satu unit pengering arang sekam aktif bertenaga matahari.

Produksi: batch Kapasitas sesuai dengan kapasitas penggilingan gabah milik perorangan yang umum di Indramayu, Jabar (30 ton gabah kering giling /hari), yaitu 487 kg arang sekam aktif/hari 7

Evaluasi Kelayakan Ekonomi – Asumsi-asumsi   

 

   

Umur pabrik: 8 tahun. Biaya investasi: 50 % modal sendiri + 50 % hutang. Penggilingan gabah menghasilkan limbah sekam padi sebesar 6 ton/hari. Seluruh sekam padi digunakan sebagai bahan bakar, dan arang sekam padi yang digunakan sebagai bahan pembuatan arang aktif adalah sisa pembakaran. Harga pengadaan lahan: nol. Pembangunan fasilitas ini berlangsung selama 6 bulan, sehingga produksi dapat dimulai pada semester ke-2 tahun ke-0. Depresiasi dihitung dengan metode straight line. Harga perolehan arang sekam padi adalah nol. Harga bahan bakar sekam padi adalah nol. Harga jual arang sekam padi aktif adalah Rp 5.000,00 /kg.

8

Evaluasi Kelayakan Ekonomi Perhitungan Nilai (Rp) Pendapatan Penjualan arang sekam aktif Penjualan abu sekam

Kewajiban hutang Pokok hutang

717.883.844 29.800.514

Pengeluaran

Bunga Laba kotor - kewajiban hutang Pajak

Investasi

545.199.651

Laba bersih

NaOH

190.239.219

NPV

Listrik

35.027.201

Gaji (4 orang pegawai)

38.400.000

Perawatan alat

10.903.993

Pengolahan limbah

13.629.991

Penyimpanan produk

35.894.192

Depresiasi

43.685.869

Laba kotor

379.903.893

ROI (%)

34.074.978 4.429.747 341.399.167 51.209.875 290.189.292 1.507.294.608 27,02

9

Evaluasi Kelayakan Ekonomi – NPV dan Analisis Sensitivitas 1.500.000.000

500.000.000 0 -500.000.000

0

1

2

3

4

5

6

7

8

-1.000.000.000

Waktu (tahun)

NPV (Rp)

NPV (Rp )

1.000.000.000

3.150.000.000 2.650.000.000 2.150.000.000 1.650.000.000 1.150.000.000 650.000.000 150.000.000 -350.000.000

-50 -40 -30 -20 -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% % % % % Kapasitas

P enjualan

M aterial

10

Kesimpulan 





Arang sekam padi aktif merupakan adsorben yang dapat digunakan dalam pengolahan limbah yang mengandung fenol dan senyawa turunannya. Aktivasi arang sekam menggunakan larutan NaOH 0,5 M pada 92 oC meningkatkan luas permukaan dan kapasitas adsorpsi fenol lebih besar, jika dibandingkan dengan larutan NaOH 0,5 M dan 1 M pada temperatur ruang. Produksi arang sekam padi aktif dengan skala 478,6 kg arang sekam aktif/hari cukup ekonomis. Pendirian pabrik arang sekam aktif di daerah penghasil beras dapat menyerap tenaga kerja serta mengurangi masalah limbah sekam padi yang tidak termanfaatkan.

11

Terima kasih kepada Yayasan Bhakti Tanoto yang telah membiayai penelitian yang berjudul Pemanfaatan Arang Sekam Padi Aktif sebagai Pengolah Air Limbah Gasifikasi

12

TERIMA KASIH

13

Produksi beras Indonesia Tahun

Berat (juta ton)

2003

52,14

2004

54,09

2005

54,15

2006

54,45

2007

57,15

60,25 2008 Sumber: www.bps.go.id

Berat sekam yang dihasilkan adalah 22% dari berat gabah kering giling (Pakpahan, 2006).

14

Produksi Arang Sekam Padi Aktif Produksi karbon aktif dari sekam padi  Karbonisasi  Aktivasi dengan basa

Luas permukaan spesifik

Pengaruh kondisi aktivasi

Peneliti  Hassler

Penyisihan 75 % silika dgn larutan NaOH 0,5 M, 80 oC, 2 jam  285 m2/g

Aktivasi arang sekam dgn lar H2SO4 49 %  112 m2/g

 Luas

permukaan spesifik berbanding lurus dgn jumlah silika tersisihkan  Kenaikan temperatur aktivasi meningkatkan jumlah silika tersisihkan

(1951)  Benke dkk. (2006) Benke dkk. (2006)

Samudera (2008)

15

Tahap Percobaan Arang sekam sisa gasifikasi

Pencucian Arang sekam bersih  Larutan NaOH 0,5 M 25-27 oC  Larutan NaOH 0,5 M 92 oC  Larutan NaOH 1 M 25-27 oC

Aktivasi Arang sekam aktif

Air Limbah Gasifikasi

Uji Adsorpsi Fenol

Analisis Luas Permukaan Spesifik

Pengolahan Data Hasil: kondisi operasi proses aktivasi terbaik

16

Alat-alat Percobaan

Pencucian arang sekam padi

Aktivasi arang sekam padi AN1 dan AN3

Aktivasi arang sekam padi AN2

Uji adsorpsi fenol

17

Neraca Massa Proses Produksi Arang Sekam Padi Aktif Laju Alir (kg/hari) Aliran Sekam padi Arang sekam padi Air NaOH Silika dan karbon

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

6000 1077

60 1017

658

426

426 426

120 5982 3616 2366 3018 3845 1539 76957 74236 4259 3266 994 120

118

53 941

1 232 199

Abu sekam padi

18