NERACA MASSA DAN PENGEMBANGAN PROSES
MANDIRI ENERGI PADA PABRIK CPO
HERMASLIN PASARIBU
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Neraca Massa dan
Pengembangan Proses Mandiri Energi Pada Pabrik CPO adalah benar karya saya
dengan arahan dari pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip
dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah
disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir
skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Maret 2015
Hermaslin Pasaribu
NIM F34100021
ABSTRAK
HERMASLIN PASARIBU. Neraca Massa dan Pengembangan Proses Mandiri
Energi Pada Pabrik CPO. Dibimbing oleh TAJUDDIN BANTACUT.
Pabrik kelapa sawit menggunakan energi dalam jumlah besar sehingga
keterbatasan pasokan bahan bakar fosil di masa yang akan datang menjadi kendala
produksi. Tujuan penelitian ini adalah menghitung kebutuhan energi rasional
produksi CPO dan mengkaji kecukupan energi melalui pemanfaatan hasil
samping. Model neraca massa dikembangkan untuk menggambarkan kebutuhan
dan kecukupan energi tersebut. Hasil perhitungan model berdasarkan kinerja
rasional, pabrik kelapa sawit 60 ton tandan buah segar/jam dapat menghasilkan
rendemen sebesar 26,80%. Volume hasil samping biomassa yaitu tandan kosong,
serat, cangkang, dan limbah cair masing-masing 14.265,3 kg, 4.612,9 kg, 1.958,7
kg dan 21.057 kg. Potensi energi yang dapat dimanfaatkan dari hasil samping
tersebut adalah sebesar 65.006.768 kkal. Energi tersebut dapat digunakan untuk
memenuhi kebutuhan energi listrik pabrik 1.020 kWh dan uap panas 30 ton
bahkan menghasilkan kelebihan energi sebesar 1.021,78 kWh. Dengan demikian,
pabrik CPO dapat mandiri energi dengan pemanfaatan hasil samping sebagai
sumber energi, sehingga dapat dibatasi dalam penggunaan bahan bakar fosil dan
listrik dari jaringan umum.
Kata kunci: biomass pabrik kelapa sawit, mandiri energi, model neraca massa
ABSTRACT
HERMASLIN PASARIBU. Mass Balance and Development of Energy
Independent Process in CPO Mills. Supervised by TAJUDDIN BANTACUT.
Palm oil mill consumes large amounts of energy so that the limited supply
of fossil fuels in the future become a production constraint. The purpose of this
study was to calculate the rational energy requirements of CPO production and
assess the adequacy of energy through the utilization by-products of byproducts.
Mass balance model was developed to describe the need and the sufficiency of
energy. The results of the model calculations based on the rational performance,
palm oil mill with capacity of 60 tons fresh fruit bunches/hour produce crude palm
oil at 26.80% yield. This production coupled with biomass by-products include
empty bunches, fiber, shells, and liquid waste 1,4265.3 kg, 4,612.9 kg, 1,958.7 kg
and 21,057 kg respectively. These by-product potentially consist of energy as
much as 65,006,768 kcal. This energy can be used to meet the energy needs of
1,020 kWh of electrical plant and steam 30 tons with an excess energy of 1,021.78
kWh. Palm oil mills can be a surplus energy production system. Therefore it is
recommended that palm oil mills should be restricted in using fossil energy and
electricity from public network.
Keywords: mass balanced model, oil palm’s biomass, self-help energy
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
pada
Departemen Teknologi Industri Pertanian
NERACA MASSA DAN PENGEMBANGAN PROSES
MANDIRI ENERGI PADA PABRIK CPO
HERMASLIN PASARIBU
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
Judul Skripsi : Neraca Massa dan Pengembangan Proses Mandiri Energi Pada
Pabrik CPO
Nama : Hermaslin Pasaribu
NIM : F34100021
Disetujui oleh
Dr Ir Tajuddin Bantacut, MSc
Dosen Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Nastiti Siswi Indrasti
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala
karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih
dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2014 ini ialah Neraca
Massa dan Pengembangan Proses Mandiri Energi Pada Pabrik CPO.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Tajuddin Bantacut selaku
pembimbing. Di samping itu, ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada
ayah, ibu, serta seluruh keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya termasuk
juga teman-teman, dosen dan staf departemen Teknologi Industri Pertanian
Institut Pertanian Bogor.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Maret 2015
Hermaslin Pasaribu
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR vi
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 2
Ruang Lingkup Penelitian 2
METODE 2
Kerangka Pemikiran 2
Jenis dan Sumber Data 3
Pemodelan Neraca Massa dan Energi 3
Pengolahan dan Analisis Data 10
HASIL DAN PEMBAHASAN 10
Model Neraca Massa dan Energi Level I 10
Model Neraca Massa dan Energi Level II 10
Model Neraca Massa dan Energi Level III 11
Pemanfaatan Hasil Samping Industri Minyak Sawit 12
Rancangan Proses Produksi CPO Mandiri Energi 16
SIMPULAN DAN SARAN 17
Simpulan 17
Saran 17
DAFTAR PUSTAKA 17
LAMPIRAN 21
RIWAYAT HIDUP 27
DAFTAR TABEL
Keterangan simbol pada Gambar 2 4 Faktor efisiensi pada model Level II 6
Keterangan simbol pada Gambar 3 7 Faktor efisiensi model Level III 9
Hasil perhitungan model Level I 10 Hasil perhitungan model Level II 11
Hasil perhitungan model Level III dan faktual pabrik 11 Kandungan kalori tandan buah segar 12
Potensi energi limbah cair kelapa sawit (LCPKS) 14 Potensi energi biomassa pabrik kelapa sawit 60 ton/jam 15
Potensi uap berbasis hasil samping pabrik kelapa sawit 60 ton/jam 15
DAFTAR GAMBAR
Model neraca massa Level I 3 Model neraca massa Level II 3
Model neraca massa Level III 6 Hasil perhitungan model Level III 12
Sistem biogas berbasis LCPKS 14 Sistem pemanfaatan biomassa kelapa sawit 15
Diagram pengolahan kelapa sawit 60 ton/jam mandiri energi 16
DAFTAR LAMPIRAN
Data Pengolahan Kelapa Sawit PT X bulan Juni 21 Matriks Perhitungan Model Level II 22
Hasil Perhitungan Matriks Model Level II 22
Matriks Perhitungan Model Level III 23
Hasil Perhitungan Matriks Model Level III 24 Hasil Perhitungan potensi hasil samping pabrik kelapa sawit 25
Sistem Pengolahan Kelapa Sawit Mandiri Energi 26
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Proses produksi pada pabrik kelapa sawit membutuhkan energi dalam
jumlah yang besar. Energi rata-rata pengolahan per ton tandan buah segar (TBS)
adalah sebesar 17-20 kWh dan 0,35-0,5 ton uap panas (Chavalparit 2006; Vijaya
et al. 2008; Sommart dan Suneerat 2011). Sejalan dengan kesinambungan dan
mungkin pertambahan permintaan terhadap minyak sawit dan produk olahannya
maka akan terjadi peningkatan kebutuhan energi.
Pada proses produksi crude palm oil (CPO), sumber energi terbesar yang
digunakan berasal dari bahan bakar fosil yang ketersediaannya mengalami
penurunan setiap tahun (The Colorado River Comission of Nevada 2002). Di
Indonesia, total cadangan minyak bumi diperkirakan habis dieksplorasi dalam 32
tahun mendatang (ESDM 2012). Oleh sebab itu, dalam beberapa tahun ke depan,
terbatasnya persediaan bahan bakar fosil akan menjadi kendala utama proses
produksi industri termasuk pabrik kelapa sawit.
Tandan buah segar sebagai bahan baku memiliki kandungan energi yang
tinggi. Sebagian energi tersebut terbuang ke lingkungan dalam bentuk hasil
samping seperti tandan kosong, cangkang, serat, dan limbah cair. Berdasarkan
basis kering, tandan kosong kelapa sawit mengandung heating value antara 9,6-
19 MJ/kg, cangkang 17-21 MJ/kg, dan serat 4,6-5 MJ/kg (Prasertsan dan
Prasertsan 1996; Husein 2002; Pleanjai et al. 2007; Kavalek et al. 2012;
WURFBR 2013). Beragam kajian telah dilakukan dan merekomendasikan cara
pemanfaatan hasil samping pabrik minyak sawit tersebut. Tandan kosong kelapa
sawit, serat, dan cangkang dimanfaatkan sebagai bahan bakar boiler (Prasertsan
dan Prasertsan 1996; Husein 2002; Pleanjai et al. 2007; Kavalek et al. 2012;
Singh et al. 2013; WURFBR 2013). Tandan kosong dan serat dengan kelembaban
masing-masing 60-70% dan 17-40% dikeringkan terlebih dahulu sebelum
dimanfaatkan sedangkan cangkang dapat langsung dimanfaatkan (NL Agency
2003; Sing et al. 2010). Limbah cair kelapa sawit dengan sistem kolam anaerobik
dapat menghasilkan biogas yang mengandung 40-70% metan (Ma 1999).
Penelitian tersebut bersifat parsial sehinggga penerapannya dalam sistem terpadu
sulit dilakukan. Oleh karena itu, penelitian terhadap sistem terpadu produksi CPO
dengan memanfaatkan hasil penelitian tersebut perlu dilakukan.
Penelitian ini mengkaji pemanfaatan hasil samping pabrik kelapa sawit
untuk memenuhi kebutuhan energi pabrik. Analisis dilakukan dengan
mengembangkan model neraca massa yang menghubungkan input, produk, dan
hasil samping yang terbuang ke lingkungan. Dalam penelitian ini, pengembangan
model didasarkan pada pendekatan hukum kekekalan massa. Model ini
menghasilkan perhitungan kecukupan energi pabrik dari pemanfaatan hasil
samping. Jika energi yang dapat diperoleh dari optimalisasi dan pemanfaatan hasil
samping sama dengan atau melebihi energi yang diperlukan, maka pabrik tersebut
dapat dikembangkan sebagai sistem produksi mandiri energi. Sebaliknya, jika
energi yang dapat diperoleh tersebut lebih kecil dari kebutuhan, maka sistem
produksi memerlukan input atau tambahan energi dari luar sistem sehingga sistem
tersebut bergantung pada tambahan energi dari luar.
2
Tujuan Penelitian
Tujuan utama penelitian ini adalah pengembangan rancangan proses
produksi pabrik kelapa sawit mandiri energi. Kajian sistem produksi dari
pengembangan aliran proses berdasarkan prinsip-prinsip kesetimbangan massa
dan energi. Untuk mencapai tujuan ini, langkah-langkah utama yang dilakukan:
1. Menganalisis kesetimbangan massa dalam produksi CPO.
2. Menghitung potensi rasional energi yang dapat dihasilkan dari pemanfaatan
hasil samping pabrik menggunakan model neraca massa dan energi.
3. Membangun aliran proses produksi mandiri energi serta minimal input (less
input) dan optimal output.
Ruang Lingkup Penelitian
Penelitian ini difokuskan pada aliran massa pada proses produksi
berdasarkan prinsip-prinsip kekekalan massa, membuat perhitungan kebutuhan
energi optimal, analisis potensi energi yang dapat dihasilkan dari hasil samping
produksi CPO sebagai dasar perancangan aliran massa dan energi tertutup pada
proses produksi CPO. Penelitian dilakukan pada pabrik kelapa sawit yang
menghasilkan CPO dan kernel dengan kapasitas 60 ton tandan buah segar/jam.
Oleh karena itu, model kesetimbangan massa dan energi fokus dan dibatasi pada
pabrik tersebut.
METODE
Kerangka Pemikiran
Tandan buah segar (TBS) mengandung minyak/lemak, serat, cangkang,
tandan kosong, yang dapat dikonversi menjadi energi (materials bearing energy).
Oleh karena itu, pengolahan TBS menjadi CPO dapat dilakukan dengan
memanfaatkan energi yang terkandung di dalamnya. Pada tahap pendahuluan,
pemanfaatan hasil samping atau bahan yang belum dimanfaatkan secara optimal
digunakan sebagai sumber energi. Apabila tidak mencukupi, maka tahap
berikutnya adalah menggunakan sebagian kandungan utama (minyak/lemak)
untuk energi.
Untuk memudahkan, kajian dilakukan dengan membuat model
kesetimbangan massa dan energi berdasarkan hukum kekekalan massa dan energi.
Hubungan tersebut menunjukkan kuantifikasi massa dan energi dalam setiap
tahapan proses sehingga diketahui jumlah potensial yang dapat dimanfaatkan
dalam sistem produksi.
Alat perhitungan pengembangan model menggunakan Microsoft Excel.
Hasil perhitungan yang diperoleh digunakan untuk mengetahui kecukupan energi
pabrik dari pemanfaatan hasil samping. Jika energi yang dapat diperoleh sama
dengan atau melebihi energi yang diperlukan, maka pabrik tersebut dapat
dikembangkan sebagai sistem produksi mandiri energi dengan rancangan proses
tertutup. Sebaliknya, jika energi yang dapat diperoleh tersebut lebih kecil dari
3
kebutuhan, maka sistem produksi memerlukan input atau tambahan energi dari
luar sistem sehingga sistem tersebut disebut dengan tidak mandiri energi.
Jenis dan Sumber Data
Data yang digunakan adalah data primer dan data sekunder. Data primer
diperoleh dari pengamatan langsung terhadap sistem input-output proses produksi
CPO, kebutuhan energi selama proses, dan sumber energi yang digunakan untuk
menggerakkan pabrik. Data sekunder berasal dari studi literatur seperti buku,
sumber elekronik, jurnal nasional dan internasional, laporan penelitian, skripsi,
majalah, laporan perusahaan dan buku statistik.
Pemodelan Neraca Massa
Model Neraca Massa Level I
Model sistem pengolahan CPO sederhana (Level I) dengan asumsi bahwa
produksi CPO dalam satu kompartemen untuk melihat hubungan input, produk
dan waste. Model neraca massa sederhana ini dapat dilihat pada Gambar 1.
Perincian model menjadi model berikutnya adalah untuk memperbaiki akurasi
perhitungan. Model ini mengacu pada proses produksi CPO dengan basis
perhitungan pada kapasitas olah 60 ton TBS/jam.
Keterangan: I= Input, P= Produk, W= Waste, sehingga I= P+L dan efisiensi (E)= P/I.
Model Neraca Massa Level II
Pada level ini, model dikembangkan dengan membangun kompartemen
menurut stasiun proses pengolahan kelapa sawit sehingga mendekati keadaan
faktual. Kompartemen tersebut adalah stasiun penerimaan buah, perebusan,
perontokan buah, pengempaan, pemurnian minyak, dan stasiun pengolahan biji.
Gambar 1 Model neraca massa Level I
Gambar 1Model neraca massa dan energi Level
W
P I Sistem pengolahan CPO
Gambar 2 Model neraca massa Level II (Keterangan simbol pada Tabel 1)
4
Model neraca massa Level II dapat dilihat pada Gambar 2.
Pada model neraca massa Level II, terdapat 13 peubah yang terdiri dari 1
peubah bebas (I1) dan 12 peubah terikat (X1, X2, X3, X4, dan X5; P5 dan P6;
W1,W2,W3,W5, dan W5) (Gambar 2). Peubah bebas merupakan input massa,
sedangkan peubah terikat merupakan hasil output dari proses.
Dari 13 peubah terikat didapatkan beberapa persamaan yang dapat
diklasifikasikan menjadi persamaan kesetimbangan massa dan persamaan efisiensi.
Berikut ini adalah persamaan matematika dan penjelasan dari 13 peubah yang
digunakan pada model neraca massa Level II.
Persamaan keseimbangan massa:
Kompartemen 1 : I1 – X1 – W1 = 0…………………(2.1)
Kompartemen 2 : X1 – X2 – W2 = 0…………………(2.2)
Kompartemen 3 : X2 – X3 – W3 = 0…………………(2.3)
Kompartemen 4 : X3 – X4 – X5 = 0…………………(2.4)
Kompartemen 5 : X4 – W5 – P5 = 0…………………(2.5)
Kompartemen 6 : X5 – W6 – P6 = 0…………………(2.6)
Persamaan efisiensi:
Kompartemen 1
Efisiensi persamaan matematika pada penerimaan buah (a1)
a1 =𝑋1
I1=
𝑇𝐵𝑆 𝑦𝑎𝑛𝑔𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 𝑑𝑎𝑟𝑖 𝑆𝑡 .𝑃𝑒𝑛𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎𝑎𝑛 𝐵𝑢𝑎 ℎ
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑇𝐵𝑆 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 𝑘𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑆𝑡 .𝑃𝑒𝑛𝑒𝑟𝑖𝑚𝑎𝑎𝑛 𝐵𝑢𝑎 ℎ
Berdasarkan pengamatan di lapangan, rata-rata TBS yang tidak layak olah
(mentah, rusak, dan sebagainya) sebesar 0,5%. Stasiun penerimaan buah
Tabel 1 Keterangan simbol pada Gambar 2
Kompartemen Keterangan (stasiun)
I Penerimaan tandan buah segar
II Perebusan
III Perontokkan buah
IV Pengempaan
V Pemurnian minyak
VI Pengolahan (pemecahan) biji
Input Produk
I1 = Tandan buah segar (TBS) P5 = Minyak (Crude Palm Oil)
P6 = Inti (Kernel)
Waste Aliran internal
W1 = TBS ditolak X1 = TBS olah
W2 = Limbah cair perebusan X2 = Tandan buah rebus
W3 = TKKS (tandan kosong) X3 = buah kelapa sawit
W5 = Limbah cair pemurnian
W6 = Cangkang
X4 = minyak kasar hasil pengempaan
X5 = serat buah dan biji
5
merupakan stasiun sebelum dilakukannya pengolahan terhadap kelapa sawit. TBS
yang keluar dari stasiun ini yaitu 99,5%, sehingga nilai a1 adalah 0,99.
Kompartemen 2
Efisiensi pada perebusan buah (a2)
a2 =𝑋2
X1=
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑆𝐹𝐵 𝑇𝐵𝑆 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑠𝑢𝑑𝑎 ℎ 𝑑𝑖𝑏𝑒𝑟𝑖 𝑆𝑡𝑒𝑎𝑚
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑇𝐵𝑆 𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 𝑘𝑒𝑑𝑎𝑙𝑎𝑚 𝑆𝑡𝑒𝑟𝑖𝑙𝑖𝑧𝑒𝑟
TBS yang keluar dari stasiun rebusan disebut sterilized fruit bunches (SFB).
DitJend PPHP (2006) menyebutkan bahwa SFB yang dihasilkan dari stasiun
perebusan yaitu 88,5%, jadi nilai a2 adalah 0,89.
Kompartemen 3
Efisiensi pada perontokan buah (a3)
a3 =X3
𝑋2=
𝐵𝑟𝑜𝑛𝑑𝑜𝑙𝑎𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑟𝑜𝑛𝑡𝑜𝑘
𝑆𝐹𝐵 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑜𝑙𝑎 ℎ (𝑑𝑖𝑟𝑜𝑛𝑡𝑜𝑘𝑘𝑎𝑛 )
Bobot brondolan dari tandan buah segar yaitu sebesar 64,5% masing-masing
terdiri atas serat dan minyak (mesocarp), serta cangkang dan kernel (Pleanjai et al.
2004). Nisbah brondolan dengan SFB yang dirontokkan adalah 0,73. Jadi, nilai a3
adalah 0,73.
Kompartemen 4
Efisiensi dalam pengolahan buah (a4)
a4 =X4
𝑋3=
𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑂𝑖𝑙 kasar
𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝐵𝑟𝑜𝑛𝑑𝑜𝑙𝑎𝑛 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑜𝑙𝑎 ℎ
Minyak kelapa sawit yang berasal dari screw press terdiri atas campuran
minyak (35-45%), air (45-55%) dan padatan lain dengan proporsi yang beragam
(Singh et al. 2010). Dengan demikian, persentase minyak dengan kadar air
tertentu (crude oil) terhadap tandan buah yaitu sebesar 50%. Bobot buah
brondolan dari tandan buah segar yaitu sebesar 64,5% masing-masing terdiri atas
serat dan minyak (mesocarp), serta cangkang dan kernel (Pleanjai et al. 2004).
Nisbah crude oil dengan buah brondolan adalah 0,77 sehingga nilai a4 adalah 0,77.
Kompartemen 5
Efisiensi dalam menghasilkan pure oil atau CPO (a5)
a5 =P5
𝑋4=
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑝𝑢𝑟𝑒 𝑜𝑖𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑜𝑖𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑚𝑢𝑟𝑛𝑖𝑘𝑎𝑛
Minyak kelapa sawit yang berasal dari screw press terdiri atas campuran
minyak (35-45%), air (45-55%) dan padatan lain dengan proporsi yang beragam
(Singh et al. 2010). Jadi, nilai a5 adalah 0,50.
Kompartemen 6
Efisiensi dalam menghasilkan kernel (a6)
6
Gambar 3 Model neraca massa Level III (Keterangan simbol pada Tabel 3)
a5 =P6
𝑋5=
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑘𝑒𝑟𝑛𝑒𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑏𝑖𝑗𝑖 𝑢𝑡𝑢 ℎ 𝑑𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑜𝑙𝑎 ℎ
Persentasi kernel yang dihasilkan pada pengolahan kelapa sawit sebesar 6%,
sedangkan biji utuh yang diolah 13% terhadap TBS (Lorestani 2006). Sehingga
nilai a6 adalah 0,46.
Berdasarkan uraian di atas, nilai faktor-faktor efisiensi dapat dilihat pada Tabel 2.
Model Neraca Massa Level 3
Model Level III menggunakan rincian tahapan proses pada beberapa stasiun
pengolahan kelapa sawit sebagai kompartemen seperti pada Gambar 3.
Kompartemen pada level ini adalah stasiun penerimaan buah, stasiun perebusan,
stasiun perontokan buah, pengempaan buah, penyaringan kotoran, pemisahan
sludge, pengurangan kadar air minyak pada oil purifier, pengurangan kadar air
minyak pada vacuum dryer, pemisahan serat, pemisahan cangkang, pengurangan
kadar air kernel.
Tabel 2 Faktor efisiensi pada model Level II
Simbol Nilai
a1 0,99
a2 0,89
a3 0,73
a4 0,77
a5 0,50
a6 0,46
7
Model neraca massa Level III meliputi 23 peubah yang terdiri atas 1
peubah bebas (I1) dan 22 peubah terikat (X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, X9, X10 ;
P8 dan P11 ; dan W1, W2, W3, W5, W6, W7, W8, W9, W10, dan W11) (Gambar 3).
Dari 22 peubah terikat didapatkan beberapa persamaan yang dapat
diklasifikasikan menjadi persamaan kesetimbangan massa dan persamaan efisiensi.
Berikut ini adalah persamaan matematika dan penjelasan dari 23 peubah yang
digunakan pada model neraca massa Level III.
Persamaan Keseimbangan Massa:
Kompartemen 1 : I1 – X1 – W1 = 0…………………(3.1)
Kompartemen 2 : X1 – X2 – W2 = 0…………………(3.2)
Kompartemen 3 : X2 – X3 – W3 = 0…………………(3.3)
Kompartemen 4 : X3 – X4 – X5 = 0…………………(3.4)
Kompartemen 5 : X4 – X6 – W5 = 0…………………(3.5)
Kompartemen 6 : X6 – X7 – W6 = 0…………………(3.6)
Kompartemen 7 : X7 – X8 – W7 = 0…………………(3.7)
Kompartemen 8 : X8 – P8 – W8 = 0…………………(3.8)
Tabel 3 Keterangan simbol pada Gambar 3
Kompartemen Keterangan
I Stasiun penerimaan buah
II Stasiun perebusan
III Stasiun perontokkan buah
IV Pengempaan buah
V Penyaringan kotoran
VI Pemisahan sludge
VII Pengurangan air pada oil pirifier
VIII Pengurangan air pada vacuum dryer
IX Pemisahan serat
X Pemisahan cangkang
XI Pengurangan kadar air kernel
Input Produk
I1 = Tandan Buah Segar P8 = Minyak (Crude Palm Oil)
P11 = Inti (Kernel)
Waste Aliran internal
W1 = TBS ditolak X1 = TBS olah
W2 = Limbah cair perebusan X2 = Tandan buah rebus
W3 = TKKS (tandan kosong) X3 = buah kelapa sawit
W5 = Kotoran
W6 = Sludge
W7, W8 = Air
W9 = Serat
W10 = Cangkang
W11 = Air
X4 = minyak kasar hasil pengempaan
X5 = serat buah dan biji
X6 = minyak kasar
X7 = minyak kasar CST
X8 = minyak
8
Kompartemen 9 : X5 – X9 – W9 = 0…………………(3.9)
Kompartemen 10 : X9 – X10 – W10 = 0…………………(3.10)
Kompartemen 11 : X10 – P11 – W11 = 0…………………(3.11)
Persamaan Efisiensi:
Nilai faktor efisiensi a1 a2, a3, a4 pada model Level III sama dengan model Level II.
Kompartemen 5
Efisiensi penyaringan (tahap awal pemurnian) crude oil (a5)
a5 =X6
𝑋4=
𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑜𝑖𝑙 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑦𝑎𝑟𝑖𝑛𝑔𝑎𝑛
𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑜𝑖𝑙 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑒𝑚𝑝𝑎𝑎𝑛
Singh et al. (2010) menyebutkan bahwa terdapat padatan (endapan)
dengan proporsi yang beragam selain campuran minyak (35-45%), dan air 45-
55% pada minyak hasil pengempaan. Endapan pada proses pemurnian sekitar 2-
4% terhadap TBS (Chavalparit et al. 2006; Lorestani 2006; Pleanjai et al. 2004)
atau setara 5-7% terhadap CPO. Nisbah crude oil hasil penyaringan terhadap hasil
pengempaan adalah 0,95. Jadi, nilai a5 adalah 0,95.
Kompartemen 6
Efisiensi pada CST dan sludge separator (a6)
a6 =W6
𝑋6=
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑠𝑙𝑢𝑑𝑔𝑒 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑂𝑖𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑚𝑢𝑟𝑛𝑖𝑘𝑎𝑛
Menurut Lorestani (2006), crude oil hasil pengempaan (43% terhadap TBS)
mengandung slugde sebanyak 2 % terhadap TBS. Nisbah sludge terhadap total
crude oil yang dimurnikan adalah 0,05, sehingga nilai a6 adalah 0,05.
Kompartemen 7
Efisiensi pada pemurnian minyak (a7)
a7 =X8
𝑋7=
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝐶𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑜𝑖𝑙 ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑝𝑒𝑛𝑔𝑢𝑟𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑎𝑖𝑟
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑟𝑢𝑑𝑒 𝑜𝑖𝑙 𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑎𝑖𝑟 𝑡𝑒𝑟𝑡𝑒𝑛𝑡𝑢
Minyak kasar pada proses pemurnian selain padatan adalah sebesar 41%
(Lorestani 2006) mengandung kadar air sisa sekitar 10-12% (Kramandita et al.
2014). Sehingga crude oil hasil pengurangan kadar air pada purifier adalah 31%.
Nisbah crude oil hasil pengurangan kadar air dengan crude oil total adalah 0,75.
Kompartemen 8
Efisiensi pada pemurnian minyak (a8)
a8=P8
𝑋8=
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝐶𝑃𝑂 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑚𝑖𝑛𝑦𝑎𝑘 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑚𝑢𝑟𝑛𝑖𝑘𝑎𝑛
Crude oil hasil pengurangan kadar air pada purifier adalah 31%. Crude palm
oil (CPO) yang terdapat pada TBS sekitar 25% (Ohimain et al. 2013). Nisbah
CPO dengan total minyak yang dimurnikan adalah 0,80. Jadi, nilai a8 adalah 0,80.
9
Kompartemen 9
Efisiensi pada Depericarper (a9)
a9 =X9
𝑋5=
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑏𝑖𝑗𝑖 𝑢𝑡𝑢 ℎ 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑏𝑖𝑗𝑖 𝑢𝑡𝑢 ℎ 𝑑𝑎𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑜𝑙𝑎 ℎ
Persentasi biji utuh dan serat yang dihasilkan terhadap TBS pada
pengolahan kelapa sawit sebesar 27%, sedangkan biji utuh yang dihasilkan 13%
(Lorestani 2006). Sehingga nisbah dalam pemisahan serat (a9) yaitu 0,48.
Kompartemen 10
Efisiensi pada pemisahan kernel dan cangkang (a10)
a10 =X10
𝑋9=
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑘𝑒𝑟𝑛𝑒𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑏𝑖𝑗𝑖 𝑢𝑡𝑢 ℎ 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑜𝑙𝑎 ℎ
Persentasi kernel yang dihasilkan pada pengolahan kelapa sawit sebesar 7%,
sedangkan biji utuh yang diolah 13% (Lorestani 2006). Sehingga nisbah dalam
menghasilkan kernel (a10) sebesar 0,54.
Kompartemen 11
Efisiensi pada pengeringan kernel (a11)
a11 =P11
𝑋10=
𝑗𝑢𝑚𝑙𝑎 ℎ 𝑘𝑒𝑟𝑛𝑒𝑙 𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙𝑘𝑎𝑛
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑘𝑒𝑟𝑛𝑒𝑙 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑘𝑒𝑟𝑖𝑛𝑔𝑘𝑎𝑛
Persentasi kernel terhadap TBS yang dihasilkan pada pengolahan kelapa
sawit sebesar 7%, dengan kadar air 1% (Lorestani 2006). Sehingga nisbah dalam
menghasilkan kernel kering (a11) adalah 0,86.
Berdasarkan uraian di atas, faktor-faktor efisiensi dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4 Faktor efisiensi model Level III
Simbol Nilai
a1 0,99
a2 0,89
a3 0,73
a4 0,77
a5 0,95
a6 0,05
a7 0,75
a8 0,80
a9 0,48
a10 0,54
a11 0,86
10
Pengolahan dan Analisis Data
Data kuantitatif dihitung dengan menggunakan perangkat computer
Microsoft Excel. Efisiensi digunakan sebagai koefisien peubah. Kandungan energi
hasil samping dihitung berdasarkan nilai kalor (heating value) masing-masing
komponen. Kandungan energi total dihitung dengan mengalikan massa produk
dengan nilai kalor komponen.
Kandungan Energi (kkal) = Massa x Nilai kalor
HASIL DAN PEMBAHASAN
Neraca Massa Level I
Basis perhitungan neraca massa Level I berdasarkan kapasitas olah pabrik
60 ton tandan buah segar/jam. Neraca massa sederhana ini dapat dilihat pada
Tabel 5.
Pada neraca massa Level I, rendemen CPO yang dihasilkan sebesar 26,15%.
Nilai tersebut berada pada kisaran rendemen CPO terbaik yaitu 22-28% (Wijbrans
dan Zupthen 2011; Ohimain et al. 2013). Berdasarkan hasil perhitungan, dapat
dilihat bahwa terdapat peluang peningkatan produksi CPO. Selain itu, hasil
perhitungan menunjukkan besarnya jumlah hasil samping proses. Perhitungan
model ini hanya menghitung kesetimbangan massa secara garis besar dalam satu
kompartemen sehingga perlu dikembangkan dengan merinci aliran massa yang
mendekati proses faktual pada pabrik.
Neraca Massa Level II
Basis perhitungan pada neraca massa Level II sama dengan Level I. Nilai
rendemen CPO yang dihasilkan dengan menggunakan perhitungan model neraca
massa Level II (Tabel 6) yaitu 26,1%. Nilai rendemen ini tidak jauh berbeda
dengan neraca massa Level I yaitu lebih kecil 0,05%. Tetapi, hal tersebut
menunjukkan adanya koreksi dan peningkatan akurasi terhadap perhitungan.
Tabel 5 Hasil perhitungan model Level I
Komponen Model Level I
Massa (kg)
Input 60.000
Produk
Kernel 3.600
CPO 15.690
Total 19.290
Hasil Samping 40.710
Rendemen minyak (%) 26,15
11
Neraca massa Level II memperlihatkan bahwa produk dihasilkan dari
stasiun pemurnian minyak dan stasiun pabrik biji sedangkan hasil samping
dihasilkan pada stasiun penerimaan buah, perebusan (pengukusan), perontokkan
buah, pemurnian minyak, dan stasiun pabrik biji (Gambar 2). Namun, model
Level II belum dapat menggambarkan aliran massa secara faktual.
Neraca Massa Level III
Neraca massa Level III merupakan pengembangan neraca massa Level I dan
II menghasilkan aliran massa yang lebih kompleks sehingga detail perubahan dan
aliran massa terlihat lebih jelas. Sebagai contoh, pada kompartemen 4 sebelum
diolah pada stasiun pemurnian minyak, terlebih dahulu dilakukan tahap
pengendapan dan penyaringan dengan menggunakan sand trap tank dan vibrating
screen. Neraca massa Level III dapat dilihat pada Tabel 7.
Pada neraca massa Level III (Tabel 7), nilai rendemen CPO yang dihasilkan
yaitu 26,80% lebih besar dari pada Level I,II dan faktual pabrik. Hasil perhitungan
yang lebih baik menunjukkan bahwa pabrik masih dapat meningkatkan rendemen.
Meningkatnya rendemen menunjukkan proses produksi yang semakin efisien.
Oleh karena itu, hasil perhitungan model Level III digunakan sebagai dasar
perhitungan pemanfaatan hasil samping pada pengembangan aliran proses mandiri
energi. Aliran massa Level III dapat dilihat pada Gambar 4.
Tabel 7 Hasil perhitungan model Level III dan faktual pabrik
Komponen Model Level III Faktual Pabrik
Massa (kg) Massa (kg)
Input 60.000 60.000
Produk
CPO 16.081,61 15.007
Kernel 1.977,40 3.600
Hasil samping 41.940,99 42.262
Rendemen minyak (%) 26,80 25,01
Tabel 6 Hasil perhitungan model Level II
Komponen Model Level II
Massa (kg)
Input 60.000
Produk 19.967
CPO 15.662
Kernel 4.304
Hasil samping 40.033
Rendemen minyak (%) 26,1
12
Pemanfaatan Hasil Samping Industri Minyak Sawit
Hasil samping industri minyak sawit berupa limbah padat (biomassa) yakni
cangkang, serat, dan tandan kosong kelapa sawit dan limbah cair. Beberapa kajian
telah dilakukan terhadap pemanfaatan biomassa tersebut (Rushdan et al. 2007;
Yong 2007; Singh et al. 2010; Ahmad et al. 2011; Pattanapangchai dan
Limmeechokchai 2011; Singh et al. 2013). Pemanfaatan yang paling prospektif
adalah sebagai sumber energi. Selain biomassa, limbah cair juga potensial sebagai
sumber energi. Limbah cair pabrik kelapa sawit dapat menghasilkan biogas yang
terdiri atas gas metan yang merupakan penyebab pemanasan global (Begum dan
Mohd 2013). Limbah cair tersebut terutama berasal dari pemurnian minyak (60%),
perebusan tandan buah segar (36%), dan hidrocyclone (4%) (Ma 2000). Tabel 8
menjelaskan kandungan kalori komponen kelapa sawit.
Karakteristik Hasil Samping Industri Minyak Sawit
a. Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)
Setiap produksi satu ton crude palm oil (CPO) diperlukan 5,8 ton tandan
buah segar dan menghasilkan tandan kosong kelapa sawit setara 20-28,5%
(Pleanjai et al. 2004; Lorestani 2006; Kavalek 2012; Embrandini et al. 2013).
Gambar 4 Hasil perhitungan model Level III (Keterangan simbol pada Tabel 3)
Tabel 8 Kandungan kalori tandan buah segar
Komponen Persentase
(%)
Nilai Heating
Value (kkal/kg)
Referensi
TKKS 20-28,5 2.294 Prasertsan dan Prasertsan 1996; Pleanjai et al. 2007
Serat 10-15 4.589 Prasertsan dan Prasertsan 1996; Husein et al. 2002
Cangkang 5-7 5.114 Prasertsan dan Prasertsan 1996; Husein et al. 2002
CPO 22-28 9.465 Wijbrans dan van Zupthen 2011; Ohimain et al. 2013
Kernel 4-7 9,6 Nasution et al. 2014; Calori24.com
Air dan sludge 25-34 Nasution et al. 2014
13
Alam et al. (2008) menambahkan bahwa TKKS mewakili 9% total produksi
limbah padat kelapa sawit.
Tandan kosong kelapa sawit, berdasarkan basis bobot kering mengandung
bahan organik yang terdiri atas N, P, K dan Mg masing-masing 0,8%, 0,1-0,7%,
2,4-2,8%, dan 0,2-0,8% (Baharuddin et al. 2009). Oleh sebab itu, TKKS dapat
digunakan sebagai pupuk organik yang dapat langsung disebar kelahan atau
dengan terlebih dahulu diinsenerasi (Singh et al. 2010). Selain digunakan sebagai
pupuk organik, tandan kosong kelapa sawit potensial dimanfaatkan sebagai bahan
baku pulp dan industri kertas (Law dan Jiang 2001; Rushdan 2007; Singh et al.
2013).
Pemanfaatan tandan kosong kelapa sawit sebagai sumber energi terbarukan
dilakukan dalam rangka pengurangan ketergantungan terhadap minyak bumi.
Sebagai bahan bakar boiler, TKKS dengan kelembaban 60-70% harus
dikeringkan terlebih dahulu sebelum digunakan (Singh et al. 2010). Energi pada
TKKS sebesar 2.294 kkal/kg sehingga dari pabrik 60 ton dapat diperoleh
32.724.633 kkal.
b. Serat Kelapa Sawit
Komposisi berdasarkan bobot kering serat kelapa sawit terdiri dari N, P, K,
Mg, dan Ca masing-masing 0,29-1,4%, 0,07-0,08%, 0,47-1,18%, 0,02%, dan
0,11% (NL Agency 2003; DitJen PPHP 2006). Selain itu, serat kelapa sawit juga
mengandung komponen biokimia berupa selulosa, hemiselulosa, dan lignin
masing-masing 34,5%, 31,8%, dan 25,7% (DitJen PPHP 2006). Komposisi serat
tersebut memberi peluang industri pembuatan papan partikel.
Serat kelapa sawit merupakan bahan bakar utama yang digunakan untuk
boiler sebelum cangkang dan tandan kosong kelapa sawit dengan kandungan
energi 4.589 kkal/kg (Prasertsan dan Prasertsan 1996; Husein 2002; Pleanjai et al.
2007) sehingga dari pabrik 60 ton dapat diperoleh energi 21.168.481 kkal. Serat
tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi pembangkit listrik untuk
menggerakkan pabrik. Sebelum dimanfaatkan, perlu dilakukan pengeringan
terlebih dahulu karena serat masih mengandung kelembaban 17- 40% (NL
Agency 2003).
c. Cangkang Kelapa Sawit
Cangkang kelapa sawit dihasilkan melalui proses pemecahan biji pada
stasiun pabrik biji. Komposisi biokimia cangkang kelapa sawit berdasarkan bobot
kering terdiri dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin masing-masing 20,8%, 22,7%,
dan 50,7%. Komposisi cangkang yaitu N, P, K masing-masing yaitu 0,3-0,6%,
0,01%, dan 0,15% (WURFBR 2013). Oleh karena itu, cangkang dapat
dimanfaatkan sebagai arang, karbon aktif dan papan partikel (Tim PT. SP 2000).
Kegunaan utama cangkang kelapa sawit yaitu sebagai bahan bakar boiler
karena kandungan mencapai 5.114 kkal/kg (Prasertsan dan Prasertsan 1996;
Husein 2002; Pleanjai et al. 2007; Kavalek et al. 2012). Dengan demikian, pabrik
dengan kapasitas olah 60 ton dapat menghasilkan energi sebesar 10.016.779 kkal.
Kandungan K dan Cl cangkang sawit yang rendah membuat debu hasil
pembakaran lebih sedikit (WURFBR 2013).
14
d. Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS)
LCPKS merupakan suspensi koloid yang terdiri atas 95-96% air, 0,6-0,7%
minyak, 4-5% padatan total yang terdiri atas 2-4% padatan tersuspensi
(Mohammad et al. 2008). LCPKS mengandung bahan organik BOD, COD,
minyak dan grease, padatan total dan padatan tersuspensi dalam jumlah yang
beragam (Rupani et al. 2012; Ma 1995,2000; Lohsomboon et al. 2002). Bahan
organik yang terdapat pada LCPKS tersebut menimbulkan kerusakan lingkungan
apabila tidak dilakukan penanganan. Penanganan dan pemanfaatan LCPKS yaitu
sebagai pupuk cair dan sumber penghasil biogas.
Pemanfaatan Hasil Samping Sebagai Sumber Energi
Proses produksi pada pabrik membutuhkan energi listrik dan uap panas
dalam jumlah besar. Pabrik kelapa sawit membutuhan energi sebesar 17-20 kWh
dan 0,35-0,5 ton uap panas per ton tandan buah segar (Chavalparit 2006; Vijaya et
al. 2008; Sommart dan Suneerat 2011). Pemenuhan kebutuhan energi tersebut
dilakukan dengan pemanfaatan hasil samping.
Hasil perhitungan neraca massa mendapatkan bahwa jumlah tandan kosong
kelapa sawit, serat, cangkang dan limbah cair masing-masing adalah 14.265,3 kg,
4.612,9 kg, 1.958,7 kg dan 21.057 kg. Hasil samping tersebut dapat digunakan
sebagai bahan bakar pembangkit energi. Potensi energi limbah cair pabrik kelapa
sawit (LCPKS) dapat dilihat pada Tabel 9.
Berdasarkan perhitungan pada Tabel 9, potensi energi metan yang
dihasilkan pabrik 60 ton adalah 1.096.875 kkal. Potensi energi tersebut dapat
dimanfaatkan dengan mengembangkan teknologi sistem biogas seperti pada
gambar 5.
Tabel 9 Potensi energi limbah cair kelapa sawit (LCPKS)
Komponen Jumlah Referensi
Bobot LCPKS (kg) 21.058
massa jenis LCPKS 1200 kg/m3 Ahmad et al.2011
Volume LCPKS (m3) 17,55
setiap m3 LCPKS menghasilkan
20-28 m3 biogas
Ma et al.1999; Chotwattanasak
dan Puetpaiboon 2011
Volume biogass (m3) 438,75
Biogas mengandung 45-70% metan Ma et al. 1999
Volume metan (m3) 219,375
Nilai kalor metan 4,740-6,150 Ma et al. 1999
Total potensi energi metan (kkal) 1.096.875
Gambar 5 Sistem biogas berbasis LCPKS
Figure 2 (edit)
15
Limbah cair dengan potensi energinya tersebut menunjukkan bahwa LCPKS
merupakan salah satu sumber energi selain biomass. LCPKS dan biomassa yaitu
TKKS, serat dan cangkang memiliki potensi energi untuk pengembangan pabrik
mandiri energi. Potensi energi biomassa pabrik 60 ton/jam berdasarkan nilai
heating value komponen kelapa sawit (Tabel 8) dapat dilihat pada Tabel 10.
Berdasarkan Tabel 10, total potensi energi biomassa adalah 63.909.839 kkal,
sehingga total potensi kalori hasil samping pabrik 60 ton/jam berdasarkan Tabel 9
dan Tabel 10 adalah 65.006.768 kkal. Potensi energi yang terkandung dalam
biomassa tersebut dimanfaatkan dengan menjadikan biomassa sebagai bahan
bakar boiler untuk menghasilkan uap panas yang dapat dikonversi menjadi energi
listrik oleh turbin uap dan generator. Rangkaian proses tersebut dapat dilihat pada
Gambar 6.
Hasil samping seluruhnya dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk
pengembangan pabrik mandiri energi. Pabrik kelapa sawit dengan kapasitas olah
60 ton/jam membutuhkan listrik 1.020 kWh dan 30.000 kg uap panas. Hasil
perhitungan pada Tabel 11 menunjukkan bahwa total potensi uap faktual mampu
memenuhi kebutuhan uap pabrik bahkan dapat dipenuhi dengan memanfaatkan
TKKS saja.
Tabel 10 Potensi energi biomassa pabrik kelapa sawit 60 ton/jam
Biomassa Jumlah (kg) Potensi energi (kkal)
TKKS 14.265 32.724.633
Cangkang 1.959 10.016.779
Serat 4.613 21.168.481
Total 20.828 63.909.893
Gambar 6 Sistem pemanfaatan biomassa kelapa sawit (KESDM 2011)
Figure 3
aTabel 11 Potensi uap berbasis hasil samping pabrik kelapa sawit 60 ton/jam
Hasil samping Jumlah (kg) Potensi uap faktual (kg)
TKKS 14.265 35.658,92
Cangkang 1.959 10.914,94
Serat 4.613 23.066,58
LCPKS 21.058 1.195,22
Total 41.886 70.835,66 a perhitungan lebih rinci pada Lampiran 6.
16
Surplus uap panas dikonversi menjadi energi listrik. Berdasarkan
perhitungan potensi energi hasil samping (Tabel 11; Lampiran 6), potensi energi
listrik dari hasil samping dapat memenuhi kebutuhan pabrik bahkan menghasilkan
excess energi listrik sebesar 1.021,78 kWh. Excess energi ini dapat digunakan
untuk keperluan diluar pabrik.
Rancangan Proses Produksi CPO Mandiri Energi
Energi yang diperoleh dari pemanfaatan hail samping pabrik kelapa sawit
kapasitas olah 60 ton TBS/jam melebihi energi yang diperlukan sehingga pabrik
dapat dikembangkan sebagai sebuah sistem produksi mandiri energi. Berikut ini
merupakan diagram pengolahan kelapa sawit mandiri energi (Gambar 7).
Gambar 7 Diagram pengolahan kelapa sawit 60 ton/jam mandiri energi (Diagram rinci pada Lampiran 7)
17
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Proses pengolahan kelapa sawit dapat dikembangkan menjadi mandiri
energi. Hasil samping pabrik 60 ton/jam yaitu TKKS 14.265 kg, cangkang 1.959
kg, serat 4.613 kg, dan LCPKS 21.058 kg memiliki kalori sebesar 65.006.768 kkal.
Energi tersebut dapat menghasilkan uap faktual sebanyak 70.835,66 kg. Uap
faktual tersebut dapat memenuhi kebutuhan energi pabrik dengan kapasitas olah
60 ton/jam yaitu 1.020 kWh dan 30 ton uap panas bahkan surplus 1.022 kWh.
Oleh karena itu, pabrik pengolahan kelapa sawit dapat dikembangkan sebagai
sistem produksi mandiri energi. Pabrik pengolahan kelapa sawit tidak
memerlukan input energi berupa bahan bakar minyak untuk operasional pabrik
Saran
Beberapa saran yang perlu diperhatikan untuk meningkatkan hasil penelitian
yaitu:
1. Pengembangan model neraca massa yang lebih rinci sampai pada tahapan
proses pada masing-masing alat/mesin pengolahan perlu dilakukan untuk
meningkatkan akurasi perhitungan.
2. Pengembangan model perlu dilakukan pada pabrik kelapa sawit dengan
kapasitas olah beragam seperti 30, 45, dan 90 ton TBS/jam.
3. Kebijakan pembatasan penggunaan bahan bakar fosil dan listrik umum untuk
pabrik CPO dapat dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah N, Sulaiman F. 2013. The Palm Oil Waste in Malaysia, Biomass Now-
Sustainable Growth and Use. Tersedia pada
http://www.intechopen.com/boks/biomass-now/sustainable-growth-and-use/the
-oil-palm-waste-in-malaysia.
Ahmad A, Ghufran R, Wahid Z A. 2011. Bioenergy from anaerobic degradation
of lipids in palm oil mill effluent. Environ Sci Biotech. 10:353-376
Alam MZ, Muyibi SA, Kamaludin N. 2008. Production of activated carbon from
oil palm empty fruit bunches for removal of zinc. In Twelfth International
Water Technology Conference (IWTC12). Alexandria: Egypt.
Begum S, M.Saad MF. 2013. Techno-economic Analysis of Electricity
Generation from Biogas Using Palm Oil Waste. Asian J Sci research. 6(2):
290-298
Baharuddin AS, Wakisaka M, Shirai Y, Abd Aziz S, Abdul Rahman NA, Hassan
MA. 2009. Co-composting of empty fruit bunches and partially treated palm oil
mill effluents in pilot scale. Int J Agric Res. 4(2):69–78
Chotwattanasak J, Puetpaiboon U. 2011. Full Scale Anaerobic Digester for
treating palm Oil Mill Wastewater. J Sust Energy Environ. 2:133-136
18
Chavalparit WH, Rulkens APJ, Mol S, Khaodir. 2006. Option For Environmental
Sustainability Of The Crude Palm Oil Industry in Thailand Through
Enhancement Of Industrial Ecosystem. Environ Dev Sust. 8:271-287
Chungsiriporn J, Prasertsan S, Bunyakan C. 2006. Minimization of water
consumtion and process optimization of palm oil mills. Clean Tech Environ
Policy. 8:151-158
[DJPHP] Direktorat Jenderal Pengolahan Hasil Pertanian. 2006. Pedaoman
Pengelolaan Limbah Industri Kelapa Sawit. Jakarta (ID).
Embrandiri A, H.Ibrahim M, Singh RP. 2013. Palm Oil Mill Wastes Utilization;
Sustainability in the Malaysian Context. Int J Sci Research Public, Vol 3.Issue
III.
Husain Z, Zainal ZA, Abdullah M. Z. 2002. Briquetting of palm fibre and shell
from the processing of palm nuts to palm oil. Biomass and Bioenergy. 22:505-
509
Kautsar FI. 2006. Aplikasi Produksi Bersih pada Industri Kelapa Sawit Studi
Kasus di PT Z Provinsi Riau. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Kavalek M, Bohumil H, Josef P. 2012. Analysis of Usability of shells from
Processing of Palm Nuts to Palm Oil as Solid Fuel. Czech University of Life
Science Prague.
Kementrian ESDM. 2011. Indo-Bioenergi dan Revitalisasi Bio-energi Nasional.
Seminar Nasional.
Kramandita R, Bantacut T, Romli M, Makmoen M. 2014. Utilizatian of palm oil
mills wastes as source of energy and water in the production process of crude
palm oil. J of Chem and Materials Research. ISSN (Paper) 2224-3224.
Law KN, Jiang XF. 2001. Comparative papermaking properties of oil palm empty
fruit bunch. Tappi J. 84(1):1-13
Law KN, Wan Rosli WD. (2000). CMP and CTMP of a fast growing tropical
wood: Acacia mangium. Tappi J. 83(7):61-68
Lohsomboon P, Palapleevalya P, Worathanakul P, Jirajjariyavech A, Liangsakul
R. 2002. Competitiveness for Thai Industry through Environmental
Management Benchmarking- Case Study: Palm Oil Idustry, Thailand
Environmental Institute.
Lorestani AA, Zinatizadeh. 2006. Biological treatment of palm oil mill effluent
(POME) using an up-flow anaerobic sludge fixed film (UASFF) bioreactor
[Thesis]. Malaysia: University Sains Malaysia.
Ma AN. 1995. A novel treatment for palm oil mill effluent. Palm Oil Res Inst
Malaysia (PORIM). 29:201-212
Ma AN. 1999. Treatment of palm oil mill effluent. Oil palm and environment:
malaysia perspective. Malaysia Oil Palm Growers’Council, pp 277.
Ma AN. 2000. Environmental management for the palm oil industry. Palm Oil
Dev . 30:1-10
Mahajoeno E, Lay BW, Suthajho SH, Siswanto. 2008. Potensi Limbah Cair
Pabrik Minyak Kelpa sawit untuk Produksi Biogas. Biodiversitas. 9:48-52
Ohimain, Elijah I, Sylvester C, Izah, Francis AU, Obieze. 2013. Material-mass
Balance of Smallholder Oil Palm Processing in the Niger Delta, Nigeria. Adv J
F Sci Tech. 5(3):289-294
19
Pattanapongchai A, Limmeechokchai B. 2011. Least cost energy planning in
Thailand: A case of biogas upgrading in palm oil industry. Sci Tech. 33(6):
705-715
Pleanjai S, Gheewala SH, Garivait S. 2007. Environmental Evaluation of Biodisel
Production from Palm Oil in a Life Cycle Perspective. Energy Environ,
8(2):15-32
Prasertsan S, Prasertsan P. 1996. Biomass residues from palm oil mills in
Thailand: an overview on quantity and potential usage. Biomass and
Bioenergy. 11(5):87-395
Puah CW, Choo YM, Ong SH. 2013. Production of Palm Oil with Methane
Avoidance at Palm Oil Mill: A Case Study of Cradle-to- Gate Life Cycle
Assessment. Am J Applied Sci. 10(11):1351-1355
Rahmat TA. 2002. Audit Energi pada Produksi Crude Palm Oil (CPO) di PTP.
Nusantara VII (Persero) Unit Usaha Rejosari – Lampung selatan [Skripsi].
Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Rushdan I, Latifah J, Hoi WK, Mohd Nor MY. 2007. Commercial_ scale
Production of Soda Pulp and Medium Paper From Oil Palm Empty Fruit
Bunches. Tropical forest science. 19(3):121-126
Rupani PF,Singh RP, Ibrahim MH, Esa N. 2010. Review of Current Palm Oil Mill
Effluent (POME) Treatmen Methods: Vermicomposting as a Sustainable
Practice. World Applied Sciences. 11(1):70-81
Singh P, Sulaiman O, Hashim R, Peng LC, Singh RP. (2013). Using biomass
residues from oil palm industry as a raw material for pulp and paper industry:
potensial benefits and threat to the environment. Environ Dev Sustain. 15:367-
383
Singh RP, Ibrahim MH, Esa N. (2010a). Composting of waste from palm oil mill:
A sustainable waste management practice. Review in Environ Sci Biotech.
9:331–344
Singh P, Sulaiman O, Hashim R, Rupani PF, Leh CP. (2010b). Biopulping of
lignocellulosic material using different fungal species: A review. Review in
Environ Sci Biotech. 9:165–172
Sommart K, Suneerat P. 2011. Assessment and Improvement of Energy Utilization
in Crude Palm Oil Mill. IACSIT. Singapura
Sudiyani Y. 2009. Utilization of Biomass Waste Empty Bunch Fiber of Palm Oil
for Bioethanol Production. Research Workshop on Suistanable.
Tim PT SP. 2000. Produksi Bersih Pengolahan Tandan Buah Segar di Pabrik
Kelapa Sawit. Makalah Lokakarya Pelaksanaan Produksi Bersih pada Industri
Minyak Sawit. Pekanbaru, 2-3 Maret 2000.
Vijaya S, Ma AN, Choo YM, Nik Meriam NS. 2008. Life cycle inventory of the
production of crude palm oil – A gate to gate case study of 12 palm oil mills.
Oil palm research. 20:484-494
[UU] Undang-undang No 30.2007. Tentang Energi.
Yong TLK, Keat TL, Mohamed AR, Bathia S. 2007. Potential of hydrogen from
oil palm biomass as a source of renewable energy worldwide. Energy
Policy.35:5692-5701
Wageningen UR, Food & Biobased Research. 2013. Valorization of palm oil
(mill) residues. Netherland.
20
Wan RWD, Law KN. 2011. Oil palm fibre as paper making material: potential
and challenges. Bioresources. 6(1):901-917
Wijbrans R, van Zupthen H. 2011. LCA GHG Emission in Production and
Combustion of Malaysian Palm Oil biodiesel. J Oil Palm Environ. 2:86-92
Word Growth. 2011. Manfaat Minyak sawit bagi Perekonomian Indonesia. Bente
AD, Rico-Hesse R. 2006. Model of dengue virus infection. Drug Discov Today
Dis Models. 3(1):97-103. doi: 10.1016/j.ddmod. 2006.03.014
Zinatizadeh AAL, Mohamed AR, Abdullah AZ, Mashitah MD, Husnain Isa M,
Najafpour GD . 2006. Process modeling and analysis of palm oil mill effluent
treatment in an upflow anaerobic sludge fixed film bioreactor using response
surface methodology (RSM). Water Res. 40:3193–3208
21
LAMPIRAN
Lampiran 1Data Pengolahan Kelapa Sawit PT X bulan Juni
Tanggal TBS Olah (kg)
Produksi
minyak (kg) Oil Extraktion
Rate (%)
1 1.175.272 290.827 24,75
2 - - -
3 1.430.016 354.860 24,82
4 1.072.652 266.713 24,86
5 772.296 192.199 24,89
6 - - -
7 980.512 244.459 24,93
8 1.017.036 253.865 24,96
9 - - -
10 1.002.024 249.739 24,92
11 1.076.596 267.319 24,83
12 1.007.748 251.205 24,93
13 1.118.280 279..012 24,95
14 1.026.816 256.950 25,02
15 1.005.156 251.803 25,05
16 - - -
17 960.960 240.493 25.03
18 843.640 211.272 25,04
19 888.960 222.838 25,07
20 1.037.904 260.471 25,10
21 880.608 220.832 25,08
22 767.088 192.739 25,13
23 - - -
24 1.365.596 343.429 25,15
25 921.400 232.048 25,18
26 850.632 214.355 25,20
27 962.208 242.677 25,22
28 996.624 251.112 25,20
29 1.000.836 251.879 25.17
30 - - -
22
Lampiran 2 Matriks Perhitungan Model Level II
Variabel X1 X2 X3 X4 X5 W1 W2 W3 W5 W6 P5 P6
1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 2 1 -1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0
3 0 1 -1 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 4 0 0 1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 1 0 0 0 0 -1 0 -1 0 6 0 0 0 0 1 0 0 0 0 -1 0 -1
7 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 8 0.89 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
9 0 0.73 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0.77 -1 0 0 0 0 0 0 0 0
11 0 0 0 0.50 0 0 0 0 0 0 -1 0 12 0 0 0 0 0.46 0 0 0 0 0 0 -1
Lampiran 3 Hasil Perhitungan Matriks Model Level II
Persamaan Nilai Input Nilai Variabel Simbol
1 60000 59700.000 X1
2 0 52834.500 X2 3 0 40682.565 X3
4 0 31325.575 X4 5 0 9356.990 X5
6 0 300.000 W1 7 59700 6865.500 W2
8 0 12151.935 W3 9 0 15662.788 W5
10 0 5052.775 W6 11 0 15662.788 P5
12 0 4304.215 P6
23
24
Lampiran 5 Hasil Perhitungan Matriks Level III
Persamaan Nilai Input Nilai Variabel Simbol
1 60000 59700 X1
2 0 52834.5 X2
3 0 38569.185 X3 4 0 29698.2725 X4
5 0 8870.91255 X5
6 0 28213.3588 X6
7 0 23981.355 X7
8 0 19784.6179 X8
9 0 4258.03802 X9
10 0 2299.34053 X10
11 0 300 W1
12 59700 6865.5 W2
13 0 14265.315 w3
14 0 1484.91362 W5
15 0 4232.00382 W6 16 0 4196.73713 W7
17 0 3956.92358 W8
18 0 4612.87453 W9
19 0 1958.69749 W10
20 0 321.907675 W11
21 0 15827.6943 P8
22 0 1977.43286 P11
25
Lampiran 6 Hasil perhitungan potensi hasil samping pabrik kelapa sawit
Bahan Baku Biomassa Model Level III Aktual Pabrik
60 ton/jam 60 ton/jam
TKKS (kg) 14.265 13.200
Cangkang (kg) 1.959 3.600
Serat 4.613 7.200
Kandungan energi bomassa:
TKKS (kkal/kg) 2.294 (Pleanjai et al. 2007)
Cangkang (kkal/kg) 5.114 (Husein et al. 2002)
Serat (kkal/kg) 4.589 (Husein et al. 2002)
Total potensi energi hasil samping:
TKKS (kkal) 32.724.633 30.280.800
Cangkang (kkal) 10.016.779 18.410.400
Serat (kkal) 21.168.481 33.040.800 aLCPKS (kkal) 1.096.875
Total 65.006.768 81.732.000
Kebutuhan panas untuk produksi 1 kg uap, 30 bar dan temperatur saturated adalah
669,93 kkal
Total potensi uap pembakaran hasil
samping:
TKKS (kg uap) 48.847,84 45.199,95
Cangkang (kg uap) 14.951,98 27.481,08
Serat (kg uap) 31.598,05 49.319,78 aLCPKS (kg uap) 1.637,29
Total 97.035,16 122.000,81
Rata-rata efisiensi boiler dalam menghasilkan uap adalah 73%
Uap aktual yang dihasilkan boiler :
TKKS (kg uap) 35.658,92 32.995,96
Cangkang (kg uap) 10.914,94 20.061,19
Serat (kg uap) 23.066,58 36.003,44 aLCPKS (kg uap) 1.195,22
Total 70.835,66 89.060,59
Konversi uap panas pada single stage convertion turbine adalah sebesar 20 kg uap
panas/kW
Kebutuhan energi proses
Listrik (kW) 1.020 1.020
Uap (kg uap) 30.000 30.000
Penggunaan uap untuk pemenuhan
energi proses
Uap untuk produksi Listrik (kg uap) 20.400 20.400
Uap untuk pengolahan (kg uap) 30.000 30.000
Total 50.400 50.400
Uap berlebih (kg uap) 20.435,66 38.660,59
Potensi listrik dari uap berlebih (kWh) 1.021,78 1.993,03 a potensi energi LCPKS berasal dari perhitungan pada Tabel 9
26
27
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Simalungun, Sumatera Utara pada
tanggal 26 mei 1992. Penulis merupakan anak ketiga dari
pasangan Bapak Pentius Pasaribu dan Ibu Tiarma Hutajulu.
Penulis memulai pendidikan di Sekolah Dasar Negeri
091697 Bukit Lima, Kecamatan Bosarmaligas, Kabupaten
Simalungun, SUMUT dan lulus pada tahun 2004. Kemudian
penulis melanjutkan pendidikan pada sekolah menengah
pertama di Sekolah Menengah Pertama Swasta PTPN IV
Bukit Lima pada tahun 2004 hingga 2007. Setelah itu,
penulis melanjutkan pendidikan menengah ke atas di
Sekolah Menengah Atas Negeri 2 Pematangsiantar dan lulus pada tahun 2010.
Pada tahun 2010 penulis diterima di Departemen Teknologi Industri Pertanian,
Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor melaui jalur Undangan
Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama menuntut ilmu di IPB, penulis sangat aktif
dalam organisasi kemahasiswaan maupun kepanitiaan di lingkungan universitas.
Pada tahun 2010-2011 penulis aktif sebagai pengurus dan anggota Keluarga
Mahasiswa Katolik (KEMAKI) IPB. Setelah itu, pada tahun 2011-2012 penulis
mendapat amanah untuk menjadi Ketua di Organisasi Mahasiswa Daerah
IKANMASS (Ikatan Mahasiswa Siantar Sekitarnya). Penulis juga kerap kali
mengikuti kepanitiaan yang ada di kampus baik internal maupun eksternal yaitu
Siang Keakraban IKANMASS, malam Keakraban IKANMASS, Ziarah Rohani
KEMAKI IPB, Paskah Mahasiswa Keuskupan Bogor, Hari Warga Industri
HIMALOGIN, Suksesi Ketua Badan Pengurus HIMALOGIN, dan Natal Civitas
Akademika (CIVA) IPB.Penulis juga pernah menjadi asisten praktikum
Teknologi Minyak, Emulsi dan Oleokimia.
Top Related