Penelitian Tahun:

Klik tahun di bawah ini untuk melihat rincian penelitian.

Publikasi Ilmiah Tahun:

Klik tahun di bawah ini untuk melihat rincian publikasi ilmiah.

Pengabdian Masyarakat Tahun:

Klik tahun di bawah ini untuk melihat rincian pengabdian masyarakat.

Pra Desain Pabrik: “FRAKSINASI LIGNOSELULOSA DARI SABUT KELAPA DENGAN METODE STEAM EXPLOSION”

PRA DESAIN PABRIK

“FRAKSINASI LIGNOSELULOSA DARI SABUT KELAPA DENGAN METODE STEAM EXPLOSION”

Disusun Oleh :

• Roida Nabila 02211840000003
• Radifan Athallah Rizky 02211840000031

Dosen Pembimbing :

• Dr. Tantular Nurtono,S.T., M.Eng     NIP. 19720520199702 1 001
• Ni Made Intan Putri Suari, S.T., M.T. NIP. 19890106201504 2 002

Kemajuan sektor industri dewasa ini bukan hanya diukur oleh kuantitas produksi per tahunnya. Hal ini karena munculnya trend kemajuan berkelanjutan yang menjadi aspek penting bagi para pelaku industri untuk mengkaji ulang industri dan ekonomi yang memperhatikan faktor lingkungan mulai dari efisiensi bahan baku, minimalisasi limbah sampai transisi ke produk yang lebih ramah lingkungan. Salah satu inovasi yang sedang naik daun adalah inovasi produk dengan penggunaan bahan baku limbah yang dulunya tidak terpakai namun seiring berjalannya teknologi, semakin banyak muncul metode pengolahan limbah menjadi bahan yang lebih bernilai

Lignoselulosa pada sabut kelapa merupakan salah satu sumber bahan baku terbarukan Lignoselulosa memiliki peran yang signifikan di bidang industri dan ekonomi karena pada umumnya kandungannya dapat banyak dimanfaatkan. Pada setiap produksi sabut kelapa akan menghasilkan limbah 35% sabut, 12% tempurung, 28% daging buah, dan 25% air kelapa. Adapun kandungan utama lignoselulosa dari sabut kelapa adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Tercatat Indonesia menghasilkan 19.4 juta ton pada tahun 2017 yang menjadikan Indonesia menjadi penghasil kelapa nomor 1 di dunia. 

Berbagai potensi konsumsi yang dihasilkan oleh lignoselulosa salah satunya konsumsi bioethanol di Indonesia dari 2011 hingga 2015 sebesar 325.680 ton. Konsumsi CMC (Carbonxy Methyl Cellulose) di Indonesia sebesar 32.639 ton. Selulosa merupakan komponen terbesar pada lignoselulosa yang berpotensi sebagai energi yang terbarukan untuk pengganti energi fosil, serta dapat diolah menjadi asam organik, pelarut, pelumas,dan polimer. Produk hemiselulosa dapat diolah menjadi produk turunan seperti xilosa. Produk lignin dapat digunakan untuk produksi perekat, sodium lignosulfonate, dan biosurfaktan karena memiliki kemurnian tinggi, berat molekul yang rendah, dan reagen organik mudah di daur ulang.

Pada pemilihan lokasi pendirian pabrik lignoselulosa dari sabut kelapa, berdasarkan ketersediaan bahan baku, aksesibilitas dan fasilitas transportasi didapatkan 2 alternatif pendirian lokasi pabrik yaitu Provinsi Riau khususnya di Kabupaten Indragiri Hilir dan Provinsi Jawa Timur khususnya di Kabupaten Gresik.

Proses yang terpilih untuk fraksinasi lignoselulosa dari sabut kelapa adalah proses steam explosion dan proses delignifikasi dengan menggunakan NaOH 17,5%. Tahap pertama, sabut kelapa dari gudang bahan baku (F-111) diangkut menuju proses grinding yaitu menggunakan Hammer Mill (F-113) dengan menggunakan Screw Conveyor (J-112) untuk proses pertama size reduction agar ukuran bahan baku menjadi lebih kecil dan seragam. Pada proses ini diharapkan ukuran sabut kelapa dari 5-6 cm menjadi 0,25 mm. Sabut kelapa yang telah berukuran kecil akan ditampung di Gudang Penyimpanan (F-114). 

Tahap utama dimulai dengan sabut kelapa dari Gudang Penyimpanan (F-114) dialirkan menuju Steam Explosion Reactor (R-210) dengan menggunakan Screw Conveyor (J-115). Sabut kelapa yang masuk pada Steam Explosion Reactor (R-210) pada suhu ruangan yaitu 30oC dan tekanan 1,013 bar, kemudian ditambahkan steam sehingga kondisi operasi pada Steam Explosion Reactor (R-210) memiliki suhu 213oC dengan tekanan sebesar 20 bar. Lalu akan terjadi proses pemecahan mikrofibril dari lignoselulosa sehingga menjadi hemiselulosa, selulosa, dan lignin yang masih dalam satu kesatuan. Proses ‘explode’ dimulai ketika tekanan yang ada di dalam reactor cukup tinggi kemudian saat Valve (K-211) terbuka maka akan ada perbedaan tekanan antara di dalam reaktor dan di luar (atmosfer). Kemudian lignoseluosa dan steam akan mengalami explosion secara tiba tiba bersamaan turunnya tekanan dari 20 bar ke 1,013 bar. Bersamaan dengan ledakan tersebut, lignoselulosa dan steam akan turun ke Blow Tank (T-212) yang terdapat saluran terbuka (berkontak langsung dengan atmosfer) tempat keluarnya steam nantinya setelah proses explosion. Setelah itu lignoselulosa padatan basah dari Blow Tank akan masuk ke Rotary Cooler (E-214) untuk proses penurunan suhu dari 100oC ke suhu kamar 30oC. Selanjutnya, lignoselulosa akan masuk ke Filter Press (H-218 & H-219) dan terjadi proses pemisahan Selulosa Lignin dengan fase padat basah dengan Hemiselulosa air dengan fase liquid dari lignoselulosa. Setelah itu aliran Selulosa Lignin akan menuju proses delignifikasi oleh Screw Conveyor (J-311 & J-321). Sedangkan aliran Hemiselulosa akan dialirkan semuanya ke Storage Tank (ST-221) untuk proses pemisahan selanjutnya

Proses delignifikasi menggunakan pelarut organik yaitu NaOH 17,5% di Tangki Delignifikasi (R-310 & R-320). Pada proses ini Selulosa Lignin padat basah dari Screw Conveyor (J-311 & J-321) dialirkan menuju Tangki Delignifikasi (R-310) dengan kondisi operasi tekanan 1 bar suhu 30oC bersamaan dengan masuknya saturated steam dengan suhu 121oC selama 30 menit. Selanjutnya lignoselulosa dikontakkan dengan NaOH 17,5% pada suhu 30oC dari Mixer Tank (M-312) dimana pelarut organik ini dapat melarutkan lignin (isolasi lignin) namun tidak dapat melarutkan selulosa. Proses selanjutnya adalah menuju pencucian di Washing Tank (W-315) yang bertujuan untuk pencucian selulosa agar menjadi white slurry dan memisahkan komponen lignin dan Na-lignat.

Tahapan proses pemisahan pada hemiselulosa aliran dari Storage Tank (ST-221) dengan suhu 60oC dialirkan ke Evaporator (V-220) melalui Pompa Positive Displacement (P-222). Tujuan dari proses Evaporasi adalah untuk memekatkan larutan hemiselulosa menjadi 85%, selanjutnya dialirkan ke proses kristalisasi pada Crystallizer (D-229) untuk proses pengurangan air sehingga dihasilkan hemiselulosa padat 6091,18 ton/tahun. Pada selulosa, aliran dialirkan ke Centrifuge (H-316) sebagai proses pemisahan sentrifugasi selulosa dari lignin NaOH dalam fase padat sebesar 11.220 ton/tahun. Lalu pada lignin, aliran dari Centrifuge (H-316) akan terlebih dahulu masuk ke Storage Tank (ST-317) sebagai tempat penampungan sementara yang selanjutnya akan masuk ke Precipitation Tank (M-330) dengan menambahkan H2SO4 98% pada suhu 30oC. Reaksi presipitasi akan mengendapkan lignin (padatan) dengan menetralkan NaOH menjadi larutan Na2SO4. Selanjutnya mengalirkan campuran dari proses presipitasi ke Filter Press (H-332). Pada Filter Press akan terjadi proses pemisahan larutan Na2SO4 Air fase liquid dengan Lignin fase padat basah sebesar 10334,622 ton/tahun.

Berdasarkan perhitungan neraca massa, untuk memenuhi kapasitas pabrik dibutuhkan bahan baku lignoselulosa dari sabut kelapa sebanyak 33.000 ton/tahun atau 5.000 kg/jam Proses produksi juga didukung oleh utilitas proses, antara lain kebutuhan air yang digunakan untuk sanitasi dan air proses, listrik sebagai sumber tenaga penggerak peralatan proses dan penerangan.

Pabrik Fraksinasi Lignoselulosa dari Sabut Kelapa dengan Metode Steam Explosion ini merupakan perusahaan yang berbadan hukum Perseroan Terbatas (PT) dengan sistem organisasi garis dan staf. Untuk dapat mendirikan pabrik dengan kapasitas bahan baku 33.000 ton/tahun diperlukan total modal investasi sebesar Rp. 869.076.353.359; total biaya produksi Rp. 420.281.439.160 dengan estimasi hasil penjualan per-tahun Rp. 1.004.409.780.000 Dengan estimasi umur pabrik 20 tahun, dapat diketahui Internal Rate of Return (IRR) sebesar 21%, Pay Out Time (POT) 3,5 tahun dan Breakeven Point (BEP) sebesar 18,51%