potensi energi listrik tenaga biogas dari limbah cair pabrik kelapa sawit ( LCPKS)
Potensi Energi
Listrik Tenaga Biogas dari Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit (LCPKS) di PKS Teluk
Siak.
a. C6H12O6
+ 2H2O 2CH3COOH
+ 2CO2 + 4H2
b. C6H12O6 CH3CH2CH2COOH
+ 2CO2 + 2H2
c. C6H12O6 + 2H2 2CH3CH2COOH
+ 2H2O
a. CH3CH2COOH CH2COOH
+ CO2 + 3H2
b. CH3CH2CH2COOH 2CH3COOH + 2H2
CH3CH2COOH CH4 + CO2
2H2 + CO2 CH4 + 2H2O
Diperkirakan
beberapa tahun kedepan, Indonesia akan mengalami defisit energi dengan volume
defisit semakin meningkat. Hal ini terjadi karena konsumsi energi yang terus
meningkat sementara sumber energi semakin menurun. Untuk mengatasi hal ini,
pengembangan sumber energi yang terbarukan merupakan pilihan yang strategis. Pemanfaatan
produk samping dari proses pengolahan sawit menjadi Crude Palm Oil (CPO) mempunyai potensi besar sebagai sumber energi
yang terbarukan, terutama limbah cairnya atau Palm Oil Mill Effluent (POME).
POME yang
dihasilkan dari tiap ton produksi
TBS adalah 0.6 - 0.7 m3 (Yuliasari et
al. 2001). POME yang
dihasilkan tersebut akan dikendalikan secara biologis yaitu dengan proses
anaerobik (tanpa oksigen) di dalam kolam-kolam anaerobik. Proses anaerobik ini akan
menghasilkan gas metan yang disebut dengan biogas. Secara alami gas ini dihasilkan pada
kolam-kolam pengolahan limbah cair PKS. Limbah cair yang ditampung di dalam
kolam-kolam terbuka akan melepaskan gas metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2). Kedua gas ini merupakan emisi gas penyebab efek
rumah kaca yang berbahaya bagi lingkungan. Selama ini kedua gas tersebut
dibiarkan saja menguap ke udara.
Proses pembentukan metana dapat dibagi menjadi empat tahapan: hidrolisis, acidogenesis,
asetogenesis (dehidrogenesis) dan metanogenesis (Sorensen, 2004).
a. Proses
Hidrolisis
Merupakan
tahapan awal dalam proses dekomposisi bahan organik polimer dalam bentuk makro
seperti protein, karbohidrat dan lemak oleh mikroba atau bakteri pengurai yang
memproduksi enzim ekstra seluler (hydrolase) seperti lipase, protease dan
karbohidrase menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana sehingga mudah dikonsumsi
oleh mikro organisme.
b. Proses
Acidogenesis
Merupakan
tahapan lanjutan setelah proses hidrolisis bahan-bahan organik dari bentuk
polimer menjadi monomer-monomer sederhana, yang selanjutnya akan dirombak lagi
menjadi asam-asam mudah menguap yang melibatkan bakteri acetogenik (penghasil ion hidrogen dari asam tertentu yang ditandai
dengan meningkatnya konsentrasi VFA (Volatile
Fatty Acid) atau asam-asam mudah menguap dalam larutan.
c. Proses
Asetogenesis
Tahapan
selanjutnya adalah proses hidrolisis atau perombakan senyawa-senyawa unikarbon
seperti H2/CO2 atau HCOOH yang dikatabolisis oleh bakteri homoacetogenik maupun senyawa-senyawa multikarbon menjadi asam acetat.
d. Proses
Metanogenesis
Tahapan terakhir dalam proses perombakan secara
anaerobik adalah berlangsungnya proses pembentukan gas metana
oleh bakteri Methanogenic seperti Methanobacillus omelianskii yang
mengkatabolisis asam acetat dan senyawa karbon tunggal menjadi gas bio.
Mekanisme
reaksi pada fermentasi anaerob , yaitu:
1. Acid forming bacteria menguraikan senyawa
glukosa menjadi:
(asam asetat)
(asam butirat)
(asam propionat)
2.
Acetogenic bacteria menguraikan asam propionat dan asam butirat menjadi :
(asam asetat)
(asam asetat)
3. Acetoclastic
methane menguraikan asam asetat menjadi :
(metana)
4. Methane
bacteria mensintesa hidrogen dan karbondioksida menjadi :
(metana)
Sumber: (Rahmi, 2010)
Biogas merupakan sumber energi terbarukan. Potensi biogas yang dapat dihasilkan
dari 0.6 - 0.7 m3 POME kurang lebih mencapai 20 m3 biogas (Lacrosse, 2004). POME yang
menghasilkan gas metana (CH4) sangat potensial untuk bahan
bakar pembangkit listrik. Nilai
kalor (heating value) biogas rata-rata berkisar antara 4700–6000 kkal/m3 (20–24 MJ/m3) (CTL, 2004). Nilai kalor
limbah pabrik kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Nilai Kalor Limbah Pabrik Kelapa Sawit
No
|
Limbah
|
Nilai kalor
|
1
|
Cangkang
|
4105
– 4802 kkal/kg
|
2
|
Serat
|
2637
– 4554 kkal/kg
|
3
|
TBK
|
4492
kkal/kg
|
4
|
Batang
|
4176
kkal/kg
|
5
|
Pelepah
|
3757
kkal/kg
|
6
|
POME
|
4695
– 8569 kkal/m3
|
Sebagai catatan, 1 kkal
= 4187 Joule = 1,163 Wh.
(Sukimin, 2007; Isroi dan Mahajoeno,
2007; Goenadi, 2006; Sydgas, 1998).
Berdasarkan
nilai kalor biogas, energi listrik yang dihasilkan dari setiap m3
POME dapat dihitung. Energi
listrik yang dihasilkan dari pembangkit listrik tenaga biogas tersebut dapat digunakan untuk mengganti sebagian kebutuhan energi
pabrik kelapa sawit yang selama ini dipenuhi dari pembangkit listrik
tenaga uap. Karakteristik Raw Effluent sebagai
bahan baku pembuatan biogas pada PKS
Teluk Siak dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Karakteristik
Raw Effluent PKS Teluk Siak
Kind of Sample
|
Raw Effluent
|
|||||||||
Sampling Date
|
March.13.13
|
|||||||||
Received Date
|
March.15.13
|
|||||||||
Parameter
|
Spec. 1) Max:
|
Spec. 2) Max:
|
Unit
|
|||||||
Ph
|
6 – 9
|
6 – 9
|
4,41
|
|||||||
Biological Oxygen Demand (BOD5)
|
100
|
5.000
|
ppm
|
12.801
|
||||||
Chemical Oxygen Demand (COD)
|
350
|
ppm
|
41.543
|
|||||||
Oil & Grease (O & G )
|
25
|
ppm
|
7.047
|
|||||||
Conductivity
|
µS/cm
|
|||||||||
Dissolved Oxygen (DO)
|
ppm
|
|||||||||
Ammoniacal Nitrogen (AN)
|
ppm
|
|||||||||
Total Nitrogen (TN)
|
50
|
ppm
|
||||||||
Total Dissolved Solids (TDS)
|
ppm
|
|||||||||
Total Solids (TS)
|
ppm
|
|||||||||
Suspended Solids (SS)
|
ppm
|
|||||||||
Lead (Pb)
|
ppm
|
NIL
|
||||||||
Cadmium (Cd)
|
ppm
|
1,17
|
||||||||
Copper (Cu)
|
ppm
|
0,06
|
||||||||
Zinc (Zn)
|
ppm
|
0,06
|
||||||||
Iron (Fe)
|
ppm
|
6,32
|
||||||||
Sumber : Laboratory Services MRC
Karakteristik Raw Effluent di PKS Teluk Siak menunjukkan
bahwa limbah bersifat koloid, kental, coklat atau keabu-abuan, pH 4.41 dan mempunyai kandungan COD (Chemical Oxygen Demand) sebesar 41.543 ppm, BOD5 12.801 ppm serta Oil
& Grease (O & G ) sebesar 7.047 ppm. Keseluruhan parameter yang diukur berada di atas ambang baku mutu peruntukan
yang telah ditetapkan MENKLH (1995), sehingga POME berpotensi sebagai pencemar
lingkungan. Perlu adanya upaya
pencegahan atau pengelolaan secara efektif agar tidak
menimbulkan dampak
negatif terhadap dilingkungan, seperti timbulnya bau, pencemaran air dan
perairan umum di sekitar pabrik, dan gas rumah kaca yang berdampak perubahan
iklim global (Ahmad et al., 2003).
Teluk Siak
Factory adalah PKS dengan kapasitas olah 45 ton TBS per jam. Data olah Tandan
Buah Segar (TBS) menjadi CPO pada PKS Teluk Siak pada tahun 2012 dapat dilihat
pada Tabel 2.3.
Pada data olah
TBS menjadi CPO di PKS Teluk Siak Tahun 2012, dapat dilihat jumlah POME yang
dihasilkan pada tahun tersebut. Semakin tinggi persentase CPO yang dihasilkan
semakin rendah persentase POME yang dihasilkan. Dari data tersebut juga dapat
dilihat bahwa jumlah buah olah pada setiap bulan tidak sama sehingga POME yang
dihasilkan per bulan pun tidak sama. Hal ini akan berpengaruh terhadap energi
listrik yang akan dihasilkan oleh POME itu sendiri. Karena semakin tinggi
persentase POME yang dihasilkan maka energi listrik yang dihasilkan pun semakin
tinggi. POME rata-rata yang dihasilkan PKS tersebut di tahun 2012 adalah 66.3 %
dari jumlah TBS olah yaitu setara dengan 128.205.160,48
Kg atau 128.205,16 m3. Setiap 0.6-0.7 m3 POME dapat
menghasilkan 20 m3 biogas dengan nilai kalor 20–24 MJ/m3. Dengan
efisiensi panas yang dihasilkan yaitu 21 % (MPOB, 2011), maka energi listrik
yang dihasilkan dari POME PKS Teluk Siak dapat dihitung.
Perhitungan potensi energi listrik yang dihasilkan dari POME PKS Teluk Siak
pada tahun 2012 telah terlampir pada Lampiran 8, untuk hasil perhitungan
potensi energi listrik yang dihasilkan dari POME PKS Teluk Siak pada tahun 2012
dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Potensi Energi Listrik Tenaga Biogas Limbah Cair Pabrik Kelapa
Sawit (LCPKS) di PKS Teluk Siak.
No
|
Bulan
|
TBS Olah (Kg)
|
POME (Kg)
|
Energi
|
||
Produksi
|
Biogas (m3)
|
Listrik (MWh)
|
||||
1
|
Januari
|
16.206.438,00
|
10.372.120,32
|
345.737,34
|
403,36
|
|
2
|
Februari
|
14.658.431,00
|
9.674.564,46
|
322.485,48
|
376,23
|
|
3
|
Maret
|
15.110.097,00
|
10.123.764,99
|
337.458,83
|
393,70
|
|
4
|
April
|
15.385.898,00
|
10.308.551,66
|
343.618,39
|
400,89
|
|
5
|
Mei
|
18.868.221,00
|
12.641.708,07
|
421.390,27
|
491,62
|
|
6
|
Juni
|
18.081.753,00
|
12.114.774,51
|
403.825,82
|
471,13
|
|
7
|
Juli
|
21.380.409,00
|
14.324.874,03
|
477.495,80
|
557,08
|
|
8
|
Agustus
|
1.606.650,00
|
1.028.256,00
|
34.275,20
|
39,99
|
|
9
|
September
|
21.762.496,00
|
14.580.872,32
|
486.029,08
|
567,03
|
|
10
|
Oktober
|
17.723.548,00
|
11.343.070,72
|
378.102,36
|
441,12
|
|
11
|
November
|
17.013.380,00
|
11.398.964,60
|
379.965,48
|
443,29
|
|
12
|
Desember
|
15.363.640,00
|
10.293.638,80
|
343.121,29
|
400,31
|
|
Total
|
193.160.961,00
|
128.205.160,48
|
4.273.505,34
|
4.985,75
|
||
Berdasarkan data diatas dapat dilihat bahwa energi listrik yang dihasilkan
dari POME PKS Teluk Siak pada tahun 2012 adalah 4.985,75 MWh atau 4.985.756,2
kWh. Dalam setahun terdapat 300 hari kerja, sehingga PKS tersebut dapat
menghasilkan energi sebesar 0,6925 MW. Energi yang dihasilkan dapat digunakan untuk menjalankan proses
pengolahan pada PKS tersebut. Diasumsikan setiap ton pengolahan TBS,
membutuhkan energi sebesar 20–25
kWh dan 0.73 ton steam.
Dengan kapasitas olah 45 ton/jam, maka PKS tersebut membutuhkan energi
sebesar 6.480.000 kWh dalam setahun. Dengan begitu, energi yang dihasilkan dari
POME PKS tersebut dapat memenuhi kebutuhan energi untuk proses pengolahan
sebesar 76,9 % pada tahun 2012.
Selain menambah nilai ekonomi, pemanfaatan POME menjadi energi listrik juga
dapat mengurangi pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh POME itu sendiri.
Yang mana gas metan dan karbon dioksida yang terdapat pada POME ini merupakan
gas penyebab pemanasan global. Sehingga dengan dimanfaatkannya gas tersebut
menjadi energi listrik maka pemanasan global dapat dikurangi dan polusi udara
yang diakibatkan oleh bahan bakar solar juga dapat dikurangi. Selain itu,
pemanfaatan POME menjadi energi listrik ini juga dapat menanggulangi krisis BBM
(Bahan Bakar Minyak) yang terjadi dikalangan masyarakat saat ini dan dapat
membantu pihak pemerintah untuk mencukupi kebutuhan listrik pada masyarakat
yang setiap tahunnya mengalami peningkatan yang cukup significant.
Energi listrik yang dihasilkan dari POME PKS Teluk Siak pada tahun 2012
tidak terlalu besar. Salah satu penyebabnya ialah jumlah TBS olah yang tidak
stabil pada PKS tersebut. Jumlah TBS olah yang tidak stabil di setiap bulannya
dapat mempengaruhi jumlah energi yang dihasilkan. Energi listrik yang
dihasilkan berbanding lurus dengan jumlah TBS yang di olah. Semakin banyak TBS
yang di olah maka semakin banyak pula energi yang dihasilkan. Hal tersebut
dapat dilihat pada bulan Agustus dan September 2012. Buah olah pada bulan
Agustus sangat sedikit dibandingkan pada bulan September, sehingga energi yang
dihasilkan pun jauh lebih sedikit. Salah satu penyebab tidak stabilnya proses
pengolahan pada PKS tersebut ialah karena kebijakan di PKS itu sendiri. Hal itu
dikarenakan PKS tersebut hanya mengolah buah dari kebun sendiri dan tidak
menerima buah dari luar karena adanya alasan tertentu. Sedangkan pada tahun
2012, kebun milik PKS tersebut banyak yang ditebang dan ditanam kembali dengan
bibit yang baru, sehingga buah yang di panen pun hanya sedikit dan hal ini
sangat berpengaruh terhadap jumlah energi yang dihasilkan dari POME PKS
tersebut.
