Pra Desain Pabrik Biodiesel Dari Crude Calophyllum Inophyllum Oil (CCIO) Dengan Metode Kombinasi Microwave Assisted Extraction - Batchwise Solvent Extraction

Santoso, Dwi and Mulki, Abdul Malik Al (2021) Pra Desain Pabrik Biodiesel Dari Crude Calophyllum Inophyllum Oil (CCIO) Dengan Metode Kombinasi Microwave Assisted Extraction - Batchwise Solvent Extraction. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02211740000034_02211740000125-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Beberapa tahun belakangan ini, persoalan energi telah menjadi permasalahan yang krusial baik di Indonesia maupun dunia, yang mana hal ini memberikan dampak signifikan pada meningkatnya harga bahan bakar minyak (BBM). Ketergantungan manusia terhadap bahan bakar fosil (BBF) menyebabkan cadangan sumber energi tersebut makin lama semakin berkurang. Sejak tahun 1991, produksi minyak Indonesia terus menurun. Penyebabnya adalah produktivitas sumur-sumur yang ada semakin berkurang. Pada 2018, pemerintah menargetkan produksi minyak sekitar 800 ribu barel/hari. Namun, hingga akhir Juli, data Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral menunjukkan bahwa rata-rata produksi minyak berada pada kisaran 773 ribu barel/hari. Dimana jumlah produksi ini jauh di bawah tahun 2017 yang masih berada pada kisaran 949 ribu barel/hari (Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi, 2018).
Nyamplung (Calophyllum inophyllum) merupakan spesies tanaman mangrove dari famili Calophyllaceae. Tanaman nyamplung tersebar diberbagai daerah di Indonesia mulai dari Sumatra hingga Papua yang luasnya mencapai 255,35 ribu ha (Balitbang Kehutanan, 2008). Beberapa keunggulan biodiesel yang dihasilkan dari nyamplung adalah rendemen minyak nyamplung tergolong tinggi yaitu 40-73% (Singh dkk, 2010). Beberapa keuntungan menggunakan Nyamplung (Calophyllum inophyllum L.) sebagai biodiesel adalah sebagai berikut:
1. Calophyllum inophyllum memiliki potensi kelangsungan hidup yang tinggi di alam, masih produktif hingga 50 tahun.
2. Tidak bersaing dengan tanaman pangan.
3. Pohon-pohon yang dapat digunakan sebagai pemecah angin (wind breaker) di tepi pantai di mana ia bisa mengurangi abrasi, melindungi tanaman dan memberikan ekowisata dan konservasi di kawasan pesisir.
Terdapat tiga tahapan utama dalam pembuatan pabrik biodiesel dari Biji Nyamplung (CCIO) yaitu Persiapan bahan baku pre-treatment, proses pemurnian dan proses pembuatan Biodiesel. Pada pabrik ini proses pemurnian menggunakan metode kombinasi Microwave Assisted Extraction (MAE) - Batchwise Solvent Extraction (BSE). Penggunaan metode kombinasi MAE-BSE mampu memperpendek waktu yang diperlukan untuk produksi. MAE menggunakan microwave dengan daya 450 kWatt dan mampu memperpendek waktu ekstraksi dari 1 jam menjadi 20 menit.
Proses pemurian MAE-BSE dilakukan 7 tahap (7 stages). Pada tahap MAE, crude Calophyllum inophyllum oil akan dipisahkan menjadi fraksi polar dan non-polar di dalam tangki Microwaved. Perbandingan solvent polar dan non-polar yang digunakan adalah 1:3 (Metanol : Petroleum eter) dan rasio crude Calophyllum inophyllum oil dengan solvent adalah 5:1. Di dalam tangki MAE, crude Calophyllum inophyllum oil akan dicampur dengan solvent metanol dan petroleum eter dan diaduk pada suhu dan tekanan ruangan serta diradiasi dengan gelombang micro. Setelah ekstraksi selesai, campuran minyak dengan solvent akan dialirkan menuju decanter untuk dpemisahan menjadi dua fraksi. Fraksi non-polar (NPLF) terdapat pada lapisan atas sedangkan fraksi polar (PLF) terdapat pada lapisan bawah. Setelah pemisahan, ekstrak non-polar (NPLF) akan dilanjutkan ke tahap BSE, dimana solvent yang digunakan hanya metanol dengan perbandingan Minyak : Metanol (1:5), proses ini diulang hingga stage ketujuh. Dari proses permurnian, kadar TAG meningkat dari 78,3% menjadi 96,062%, sedangkan kadar FFA turun dari 8,5% menjadi 1,10%. Selanjutnya, solvent pada masing-masing fraksi akan dipisahkan menggunakan distilasi untuk digunakan kembali pada proses selanjutnya. Minyak hasil proses pemurnian kemudian direaksikan dengan metanol menggunakan katalis kalium hidroksida, produk yang terbentuk adalah metil ester (biodiesel), gliserol, dan air.
Selanjutnya produk dimasukan kedalam washing tank untuk melarutkan senyawa pengotor seperti, katalis dan metanol yang tidak bereaksi. Air dan metanol yang terdapat dalam produk dipisahkan dengan menggunakan flash tank, kemudian produk metil ester yang sudah terpisah dari air dan metanol kemudian disimpan pada tangki penyimpanan biodiesel. Pabrik biodiesel dari biji nyamplung akan didirikan di Kabupaten Cilacap, Jawa Tengah, dengan estimasi waktu mulai produksi pada tahun 2024. Pabrik ini berkapasitas 100.000 ton/tahun dengan operasi selama 24 jam per hari dengan hari kerja 330 hari per tahun. Untuk mencapai produksi sebesar itu dibutuhkan bahan baku Crude Callpohylum Inophyllum Oil (CCIO) sebesar 139.379,54 ton/tahun.
Sumber investasi pabrik Biodiesel dari Biji Nyamplung berasal dari 30% dana pribadi dan 70% dana pinjaman dari Bank (Bank BRI). Dengan perincian analisa ekonomi sebagai berikut:
Total Capital Investment (TCI) : Rp 266.212.519.031
Net Present Value (NPV) : Rp 229.322.898.704
Internal Rate of Return (IRR) : 23,8 %
Pay Out Time (POT) : 3,97 tahun
Break Event Point (BEP) : 49,36 % Kapasitas total
Sehingga dengan hasil tersebut dinilai bahwa pabrik ini layak untuk didirikan.
=======================================================================================================
In recent years, the issue of energy has become a crucial problem both in Indonesia and the world, which has a significant impact on increasing the price of fuel oil (BBM). Human dependence on fossil fuels (BBF) causes the reserves of these energy sources to decrease over time. Since 1991, Indonesia's oil production has continued to decline. The reason is that the productivity of existing wells is decreasing. In 2018, the government targets oil production to be around 800,000 barrels/day. However, as of the end of July, data from the Ministry of Energy and Mineral Resources showed that the average oil production was in the range of 773 thousand barrels/day. Where this amount of production is far below 2017 which was still in the range of 949 thousand barrels/day (Agency for the Assessment and Application of Technology, 2018).
Nyamplung (Calophyllum inophyllum) is a species of mangrove plant from the family Calophyllaceae. Nyamplung plants are spread in various regions in Indonesia, from Sumatra to Papua which covers an area of ​​255.35 thousand ha (Forestry Research and Development Agency, 2008). Some of the advantages of biodiesel produced from nyamplung are the high yield of nyamplung oil, which is 40-73% (Singh et al, 2010). Some of the advantages of using Nyamplung (Calophyllum inophyllum L.) as biodiesel are as follows:
1. Calophyllum inophyllum has a high survival potential in nature, still productive for up to 50 years.
2. Does not compete with food crops.
3. Trees that can be used as wind breakers on the beach where it can reduce abrasion, protect plants and provide ecotourism and conservation in coastal areas.
There are three main stages in the manufacture of a biodiesel plant from Nyamplung Seeds (CCIO), namely the preparation of pre-treatment raw materials, the purification process and the biodiesel manufacturing process.In this factory the purification process uses a combination method of Microwave Assisted Extraction (MAE) - Batchwise Solvent Extraction (BSE). The use of the MAE-BSE combination method is able to shorten the time required for production. MAE uses a microwave with a power of 450 kWatt and is able to shorten the extraction time from 1 hour to 20 minutes.
The MAE-BSE purification process is carried out in 7 stages (7 stages). In the MAE stage, crude Calophyllum inophyllum oil will be separated into polar and non-polar fractions in a Microwaved tank. The ratio of polar and non-polar solvents used is 1:3 (Methanol: Petroleum ether) and the ratio of crude Calophyllum inophyllum oil to solvent is 5:1. In the MAE tank, crude Calophyllum inophyllum oil will be mixed with solvent methanol and petroleum ether and stirred at room temperature and pressure and irradiated with microwaves. After the extraction is complete, the mixture of oil and solvent will be flowed into the decanter for separation into two fractions. The non-polar fraction (NPLF) is found in the top layer while the polar fraction (PLF) is found in the bottom layer. After separation, the non-polar extract (NPLF) will proceed to the BSE stage, where the solvent used is only methanol with a ratio of Oil: Methanol (1:5), this process is repeated until the seventh stage. From the refining process, TAG levels increased from 78.3% to 96.062%, while FFA levels decreased from 8.5% to 1.10%. Furthermore, the solvent in each fraction will be separated using distillation to be reused in the next process. The oil resulting from the purification process is then reacted with methanol using a potassium hydroxide catalyst, the products formed are methyl ester (biodiesel), glycerol, and water.
Furthermore, the product is put into a washing tank to dissolve impurity compounds such as unreacted catalysts and methanol. The water and methanol contained in the product are separated using a flash tank, then the methyl ester product that has been separated from water and methanol is then stored in a biodiesel storage tank. A biodiesel plant from nyamplung seeds will be established in Cilacap Regency, Central Java, with an estimated start time of production in 2024. This plant has a capacity of 100,000 tons/year with 24-hour operation per year.days with 330 working days per year. To achieve such a large production, Crude Callpohylum Inophyllum Oil (CCIO) raw materials of 139,379.54 tons/year are needed.
The source of investment for the Biodiesel plant from Nyamplung Seeds comes from 30% personal funds and 70% loan funds from the Bank (Bank BRI). With the details of the economic analysis as follows:
Total Capital Investment (TCI): IDR 266,212,519,031
Net Present Value (NPV): Rp 229,322,898,704
Internal Rate of Return (IRR): 23.8%
Pay Out Time (POT): 3.97 years
Break Event Point (BEP): 49.36 % Total Capacity
So with these results it is judged that this factory is feasible to be established.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Nyamplung, Microwave Assisted Extraction (MAE), Batchwise Solvent Extraction (BSE), Crude Calophyllum Inophyllum Oil (CCIO), TAG, FFA, Metil Ester (Biodiesel).
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Abdul Malik Al Mulki
Date Deposited:	20 Aug 2021 14:02
Last Modified:	20 Aug 2021 14:02
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/88021

Actions (login required)

View Item