Pra Desain Pabrik “Pabrik Bioethanol Melalui Fraksinasi Lignoselulosa Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)”

Nurcahyani, Centri and Safitri, Nadiya Rizki (2023) Pra Desain Pabrik “Pabrik Bioethanol Melalui Fraksinasi Lignoselulosa Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)”. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5008211149_5008211174-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Kebutuhan energi terus meningkat mengikuti pertumbuhan ekonomi, penduduk, harga energi, dan kebijakan pemerintah untuk memenuhi kebutuhan di berbagai sektor. Konsumsi BBM yang terus meningkat namun produksinya semakin menurun, menyebabkan kenaikan harga pada BBM dekat-dekat ini. Hal tersebut menjadi perhatian banyak negara dalam pembuatan bahan bakar nabati (BBN) berupa biofuel yang salah satunya adalah bioethanol (Etanol merupakan cairan tak berwarna, mudah menguap, dan mempunyai bau yang khas. Berat jenisnya adalah 0,7939 g/mL dan titik didihnya 78,3 0C pada tekanan 766 cmHg. Sifat lainnya adalah larut dalam air dan eter serta mempunyai kalor pembakaran 7093,72 kkal.). Sebagai negara yang luas pertanian dan perkebunannya, Indonesia kaya dengan bahan baku untuk pembuatan bioetanol. Bahan baku dasar pembuatan bioetanol adalah selulosa dalam bentuk serat. Tandan Kosong Kelapa Sawit merupakan salah satu bahan lignoselulosa dan dapat dijadikan biofuel generasi kedua yang berasal dari bahan non pangan, yaitu memanfaatkan biomassa padat pertanian dan kehutanan serta limbah padatnya yang mengandung lignoselulosa.Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) yang merupakan salah satu limbah padat yang dihasilkan dari pabrik CPO yang jumlahnya mencapai 95,56% dari jumlah CPO yang diproduksi. Berdasarkan Data Statistik Perkebunan Indonesia melalui Direktorat Jendral Perkebunan diketahui bahwa produksi CPO di Indonesia akan semakin meningkat tiap tahunnya sehingga jumlah limbah TKKS juga akan sangat melimpah dan belum dimanfaatkan secara maksimal.Berdasarkan data dari Indonesia Biofuel Annual Report 2019, dilakukan analisis perhitungan, dan diambil kesimpulan bahwa pada tahun 2026 kapasitas produksi nasional etanol mencapai 116.590.708 L.Diharapkan pabrik bioetanol ini dapat memenuhi kebutuhan etanol Indonesia sebesar 49,47%, sehingga direncanakan pabrik ini beroperasi dengan kapasitas produksi 60.000 kL/tahun dengan asumsi 330 hari produksi.Produksi Bioetanol dari biomassa dapat dilakukan dengan menggabungkan berbagai elemen produksi. Selain itu, seleksi proses diperlukan agar dapat mempertimbangkan proses yang terbaik yang ingin digunakan sehingga hasil produksi dapat mencapai maksimal. Proses produksi bioetanol terdiri dari empat proses yaitu pertama pre-treatmen yang berfungsi untuk membersihkan dan mereduksi ukuran bahan baku serta memecah serat TKKS, pada proses ini digunakan pre-treatment Steam Explosion pada suhu 196°C dan tekanan 14 bar selama 6 menit. Kemudian tahap kedua, fraksinasi yang bertujuan untuk mengekstraksi kandungan hemiselulosa dan selulosa dari TKKS yang telah melalui proses pre-treatment. Proses fraksinasi terdiri dari dua tahap yaitu ekstraksi air dan ekstraksi alkali dengan NaOH. Pada tahap ekstraksi air, digunakan air dengan suhu 70°C untuk melarutkan hemiselulosa. Selanjutnya pada ekstraksi alkali, digunakan NaOH dengan konsistensi sebesar 0,5 g/g massa dari konsentrasi serat, suhu 100°C, pH = 13 serta waktu delignifikasi selama 45 menit. ketiga ialah proses fermentasi menggunakan mekanisme proses (SScF) Simultaneous Saccharifation Co-Fermentation, sehingga proses hidrolisis dan fermentasi terjadi pada 1 reaktor dengan perlakuan awal menggunakan asam kuat untuk konversi glukosa dan xylosa menjadi bioetanol dengan bantuan mikroorganisme dilakukan dalam kondisi anaerob dengan penambahan inokulum bakteri Zymomonas mobilis. yang kemudian dilanjutkan proses pemisahan untuk memisahkan cake selulosa dan larutan black liquor yang kaya akan lignin. Kemudian proses ke-empat ialah proses pendukung yaitu separasi, untuk proses pemurnian secara penuh. Campuran etanol-air yang keluar dari kolom distilasi dengan komposisi 94% menuju ke Dehidrator bioetanol (D-428) yang terbentuk setelah proses dari Distilasi (D-421). Pada proses ini bioetanol akan dimurnikan dengan proses adsorpsi dengan Molecular Sieves memiliki diameter 3A˚, pada suhu 86°C dan tekanan tmosferik.Molecular sieves yang telah mengandung banyak air akan diregenerasi untuk dipisahkan kandungan airnya menggunakan udara kering (dry air) sehingga Molecular sieves dapat digunakan lagi untuk proses adsorpsi. Proses ini dapat menghilangkan air hingga kadar etanol menjadi 99,5% dan dihasilkan etanol absolute (murni) Pabrik lignin dari TKKS ini didirikan di Kawasan Industri Dumai, Riau. Kawasan tersebut dipilih dikarenakan ketersediaan bahan baku yang amat melimpah di daerah tersebut (luas lahan kelapa sawit terluas di Riau dan terdapat banyak pabrik CPO), ketersediaan air melimpah, sumber energi listrik cukup memadai, jumlah tenaga kerja pada usia kerja memenuhi, dan dilandaskan hukum serta topologi daerah yang memadai jika dibangun pabrik di daerah tersebut. Sumber dana investasi berasal dari modal sendiri sebesar 70% biaya investasi dan pinjaman jangka pendek sebesar 30% biaya investasi dengan bunga sebesar 8,25 % per tahun. Dari analisa perhitungan ekonomi didapat hasil untuk IRR sebesar 25,77%, POT selama 3,82 tahun, dan BEP sebesar 34,95%. Dari data tersebut menunjukkan bahwa pabrik Lignin dari Tandan Kosong Kelapa Sawit ini layak untuk didirikan.
======================================================================================================================================
Energy needs continue to increase following economic growth, population, energy prices, and government policies to fill needs in various sectors. Fuel consumption continues to increase but production is declining, resulting in an increase in prices on fuel close to this. This is a concern for many countries in the manufacture of biofuels (BBN) in the form of biofuels, one of which is bioethanol (Ethanol is a colorless liquid, volatile, and has a distinctive odor. Its specific gravity is 0.7939 g/mL and its boiling point is 78.3 0C at a pressure of 766 mmHg. Its other properties are soluble in water and ether and have a combustion heat of 7093.72 kcal.).As a country with extensive agriculture and plantations, Indonesia is rich in raw materials for the manufacture of bioethanol. The basic raw material for making bioethanol is cellulose in the form of fibers. Empty Bunches of Palm Oil is one of the lignocellulose materials and can be used as a second-generation biofuel derived from non-food materials, namely utilizing agricultural and forestry solid biomass and solid waste containing lignocellulose.The raw material of the second generation used is empty bunches of oil palm (EFB) which is one of the solid waste generated from the CPO plant which the amount reaches 95.56% of the amount of CPO produced. Based on Statistical Data Indonesian plantations through the Directorate General of Plantations are known that production CPO in Indonesia will increase every year so that the amount of EFB waste will also be very abundant and untapped to its full potential.Based on data from the Indonesia Biofuel Annual Report 2019, an analysis was carried out calculations, and it was concluded that in 2026 the national production capacity ethanol reaches 116,590,708 L. It is expected that this bioethanol plant can meet Indonesia's ethanol needs are 49.47%, so this plant is planned to operate with a production capacity of 60,000 kL/year assuming 330 days of production.The production of Bioethanol from biomass can be carried out by combining various elements of production. In addition, process selection is needed in order to consider the best process you want to use so that production results can reach the maximum. The bioethanol production process consists of four processes, namely the first pre-treatment which functions to clean and reduce the size of raw materials and break down EFB fibers, in this process a Steam Explosion pre-treatment is used at a temperature of 196 °C and a pressure of 14 bar for 6 minutes. Then second, fractionation which aims to extract the content of hemicellulose and cellulose from EFB which has gone through a pre-treatment process. The fractionation process consists of two, namely water extraction and alkali extraction with NaOH. At the water extraction stage, water with a temperature of 70°C is used to dissolve hemicellulose. Furthermore, in alkaline extraction, NaOH was used with a consistency of 0.5 g / g mass of fiber concentration, temperature 100 °C, pH = 13 and delignification time of 45 minutes. the third is the fermentation process using the process mechanism (SSCF) Simultaneous Saccharifation Co-Fermentation, so that the hydrolysis and fermentation process occurs in 1 reactor with the initial treatment using strong acids for the conversion of glucose and xylose into bioethanol with the help of microorganisms carried out under anaerobic conditions with the addition of the bacterial inoculum Zymomonas mobilis. which then continues the separation process to separate the cellulose cake and black liquor solution which is rich in lignin. Then the fourth process is the supporting process, namely separation, for the full purification process. The ethanol-water mixture coming out of the distillation column with a composition of 95% goes to the bioethanol dehydrator (D-428) formed after the process of Distillation (D-421). In this process bioethanol will be purified by an adsorption process with Molecular Sieves having a diameter of 3A°, at a temperature of 86 ° C and atmospheric pressure. Molecular sieves that have contained a lot of water will be regenerated to separate the water content using dry air so that molecular sieves can be used again for the adsorption process. This process can remove water up to ethanol levels to 99.5% and produce absolute (pure) ethanol The lignin plant from EFB was established in the Dumai Industrial Estate, Riau. The area was chosen because of the availability of very abundant raw materials in the area (the largest area of oil palm land in Riau and there are many CPO factories), the availability of abundant water, adequate sources of electrical energy, the number of workers at working age meets, and is based on adequate regional laws and topology if a factory is built in the area. The source of investment funds comes from own capital at 70% of investment costs and short-term loans at 30% of investment costs with an interest rate of 8.25% per year. From the analysis of economic calculations, the results for IRR were obtained at 25.77%, POT for 3,82 years, and BEP at 25.77%. From the data, it shows that the Lignin mill of the Palm Oil Empty Bunches is worthy of being established.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Pre-treatment, Fractionation, Bioethanol, EFB, Pre-treatment, Fraksinasi, Bioetanol, TKKS.
Subjects:	T Technology > TP Chemical technology > TP339 Ethanol as fuel. Biomass energy.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Centri Nurcahyani
Date Deposited:	24 Jul 2023 08:07
Last Modified:	25 Jul 2023 08:03
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/99093

Actions (login required)

View Item