Keberlanjutan Pemanfaatan Tandan Kosong kelapa Sawit Menjadi Bioenergi Dengan Pendekatan Model Sistem Dinamis

Rahayu, Dwi Ermawati (2020) Keberlanjutan Pemanfaatan Tandan Kosong kelapa Sawit Menjadi Bioenergi Dengan Pendekatan Model Sistem Dinamis. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
03211560010003_Disertation.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (24MB) | Request a copy

Abstract

Indonesia merupakan negara penghasil terbesar kelapa sawit dunia dengan total luas perkebunan 2,31 juta hektar yang menghasilkan 8,07 juta ton Tandan Buah Segar (TBS). Berdasarkan data GAPKI, Indonesia menghasilkan 38,17 juta ton Crude Palm Oil (CPO) dan 3,05 juta ton Palm Kernel Oil (PKO) pada tahun 2017 sebagai produk utamanya. Kegiatan produksi pada agroindustri kelapa sawit selain menghasilkan produk utama, juga menghasilkan limbah biomassa. Limbah biomassa yang dihasilkan memiliki volume yang cukup besar berupa cangkang sawit sebanyak 5,5-8%, Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) sebesar 20-23%, pelepah sawit sebesar 13,5-15% dan serat sawit sebesar 15% dari total TBS yang diproduksi. Sebagai fraksi terbesar, secara konvensional limbah biomassa TKKS dimanfaatkan sebagai mulsa tanaman sekaligus sebagai pupuk. Biomassa ini mempunyai potensi lain yaitu menjadi bioenergi yang memberikan nilai tambah lebih. Beberapa studi menunjukkan bahwa teknologi pirolisis layak untuk diaplikasikan sebagai teknologi konversi. Namun belum banyak industri kelapa sawit yang tertarik untuk mengaplikasikan ini. Sehingga hal ini memerlukan kajian yang lebih mendalam karena permasalahan konversi biomassa merupakan permasalahan yang kompleks. Sehingga permasalahan ini tidak bisa diatasi hanya dari satu aspek saja tetapi memerlukan kajian komprehensif yang melibatkan aspak bahan baku, lingkungan, ekonomi dan teknologi. Penelitian dilakukan dalam beberapa tahapan sesuai dengan diagram alir penelitian yang telah disusun. Pemodelan dinamis yang digunakan terbagi dalam 4 sub sistem yaitu sub sistem bahan baku, sub model teknologi proses, sub model ekonomi pasar dan sub model lingkungan. Untuk mendukung entitas pada sub model tersebut diperlulakan beberapa tahapan pelitian. Pada sub model bahan baku memerlukan penelitian pendukung ketersediaan bahan baku TKKS yang berkelanjutan berdasarkan pendektan nilai produktivitas tanaman kelapa swit sesuai umur (penelitian tahap 1). Pada sub model lingkungan memerlukan data besaran dampak lingkungan yang dihasilkan dari pemanfaatan TKKS pada kondisi eksisting dan pemanfaatan TKKS melalui proses pirolisis menggunakan analisis model LCA (penelitian tahap 2). Pada sub model ekonomi memerlukan input data nilai ekonomi berdasarkan nilai present value yang dijelaskan pada penelitian tahap 3. Penelitian tahap 4 merupakan simulasi sistem model dinamis pada pemanfaatan TKKS pada kondisi eksisting yaitu pemanfaatan sebagai mulsa. Sub model teknologi memerlukan data input model persamaan faktor faktor yang mempengaruhi proses operasi pirolisis yang diperoleh dari analisis model Respone Surface Methodology (RSM). Tahapan terakhir yaitu simulasi model pemanfaatan TKKS melalui teknologi pirolisis dengan pendekatan model sistem dinamis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa biomassa TKKS dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku produk bioenergi melalui proses pirolisis sebagai salah satu upaya mendukung keberlanjutan agroindustri kelapa sawit. Ketersediaan bahan baku TKKS untuk bioenergi dan pemanfaatan sebagai mulsa tanaman terpenuhi sampai tahun 2031yang menurun seiring umur produktivitas tanaman. Diperoleh persamaan model RSM dengan variabel hemiselulosa, selulosa, lignin, suhu, heating rate, ukuran biomassa dengan respon produk bio oil, biochar dan gas yang sesuai lack of fit > p-value (0.05) dengan output sebesar 0.08 untuk bio oil, 0,163 untuk biochar dan 0,084 untuk gas. Koefisien determinasi (R2) yang menunjukkan nilai keeratan hubungan antara variabel independen dengan variabel dependen sebesar 90,15%, 88,53%, 91,75% untuk bio oil, biochar dan gas. Uji validasi secara laboratorium pada suhu 350-550°C menunjukkan hasil yang serupa dengan prediksi model RSM dengan deviasi kecil <10%. Kajian dampak lingkungan pada kondisi eksisting pemanfaatan konvensional TKKS menunjukkan bahwa dampak kondisi eksisting per kg TKKS adalah terjadinya asidifikasi sebesar 0,0673 kg SO2eq, eutrofikasi sebesar 0,01171 kg PO4eq, potensi pemanasan global (GWP100a) sebesar 22,87 kg CO2 eq dan oksidasi fotokimia sebesar 0,004279 kg C2H4. Biomassa dari timbunan TKKS menghasilkan emisi dan dampak lingkungan yang lebih tinggi dibandingkan dengan pemanfaatan TKKS sebagai mulsa dengan dampak terbesar adalah potensi GWP yang berasal dari penimbunan TKKS sebesar 17,4 kg CO2 eq. Berdasarkan analisis Life Cycle Cost (LCC) pada pemanfaatan TKKS eksisiting diperoleh nilai LCC sebesar Rp. 36.332,02/ton TKKS menjadi Rp 34.629,38 jika pemanfaatan sebagai mulsa sebesar 100%. Sedangkan pada pemanfaatan TKSS menjadi bioenergi, skenario pemanfaatan TKKS menjadi bioenergi melalui konversi termokimia slow pirolisis dengan produk utama biochar menjadi yang terbaik, Skenario ini menghasilkan dampak lingkungan asidifikasi sebesar 5,07x10-4 kg SO2eq; eutrofikasi sebesar 1,09x10-5 kg PO4eq; potensi pemanasan global (GWP100a) sebesar 157 kg CO2eq dan oksidasi fotokimia sebesar 7,38x10-5 kg C2H4eq dengan nilai LCC yang terkecil diantara skenario lainnya yaitu Rp. 1.733.930,47/ton TKKS. Pemilihan ini berdasarkan analisis dengan metode SAW dengan penilaian kriteria yield produk tertinggi, nilai investasi terkecil, nilai jual tertinggi dan dampak lingkungan terkecil Sedangkan pengganti TKKS sebagai mulsa dapat memanfaatkan biomassa lain yaitu dari komposting daun pada pelepah kelapa sawit.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords: biomassa, bioenergi, life cycle assessment, pirolisis, sistem dinamis, tandan kosong kelapa sawit
Subjects: Q Science > QD Chemistry > QD281 Pyrolysis
T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD194.6 Environmental impact analysis
T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD195.B56 Biomass energy
T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD898.8.C67 Waste disposal
T Technology > TD Environmental technology. Sanitary engineering > TD899 Waste control in special industries, plants, processes, etc
Divisions: Faculty of Civil, Environmental, and Geo Engineering > Environmental Engineering > 25001-(S3) PhD Theses
Depositing User: DWI ERMAWATI RAHAYU
Date Deposited: 18 Sep 2020 09:06
Last Modified: 18 Sep 2020 09:06
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/81983

Actions (login required)

View Item View Item