MAKALAH UPAYA PROTEKSI LINGKUNGAN DI BIDANG ENERGI Dibuat untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Proteksi Pencemaran Lingkungan pada Jurusan Magister Ilmu Lingkungan Universitas Jambi Dosen: Nazarudin, S.Si., M.Si., Ph. D. Disusun Oleh: Fitra Armando (NIM: P2F119015) MAGISTER ILMU LINGKUNGAN PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS JAMBI 2020 KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat, rahmat, dan anugerah-Nya, penulis dapat menyelesaikan makalah ini. Makalah ini berjudul “Upaya Proteksi lingkungan di Bidang Energi”. Tujuan dari penyusunan makalah ini sebagai salah satu tugas dari mata kuliah ”Proteksi Pencemaran Lingkungan” di Jurusan Magister Ilmu Lingkungan, Pascasarjana Universitas Jambi. Selain itu, penulis merupakan salah satu sarana bagi mahasiswa untuk mendalami teori dan pengetahuan yang selama ini didapatkan selama di bangku perkuliahan. Demikian makalah ini ditulis, semoga dapat bermanfaat bagi penulis dan bagi pembaca. Jambi, Mei 2020 Penulis ii DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................................................................ KATA PENGANTAR .............................................................................. ii DAFTAR ISI ............................................................................................ iii DAFTAR TABEL .................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR................................................................................ v BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ............................................................................ 1 1.2. Rumusan Masalah ....................................................................... 2 1.3. Tujuan ......................................................................................... 2 BAB II PEMBAHASAN 2.1.Peningkatan Yield Gasoline ......................................................... 3 2.2.PembuatanBiofuel ....................................................................... 5 2.2.1.Biogas ................................................................................... 5 2.2.2. Bioetanol .............................................................................. 6 2.2.3. Biodiesel .............................................................................. 7 2.2.4. Bahan Bakar Cair ................................................................. 8 BAB III PENUTUP 3.1.Kesimpulan ................................................................................. 11 3.2.Saran ........................................................................................... 11 DAFTAR PUSTAKA iii DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Konversi Gas VS Kondisi Operasi ............................................. 4 Tabel 2.2 Konversi Hasil Perengkahan VS Kondisi Operasi ...................... 5 Tabel 2.3 Konversi Bensin menggunakan katalis Cr-arang ........................ 8 Tabel 2.4 Konversi Bensin menggunakan Katalis Ni-arang ....................... 8 Tabel 4.5 Liquid Yield Terbentuk menggunakan Katalis Co-Arang............ 10 iv DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Waktu terhadap Produksi Biogas ........................................... 6 Gambar 2.2 Pengaruh Waktu dan Temperatur terhadap Yield Liquid ........ 9 v BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Indonesia merupakan negara kepulauan dengan jumlah penduduk 267,7 jt jiwa per 2018 (Bank Dunia, 2020). Jumlah penduduk yang tinggi berbanding lurus dengan tingginya kebutuhan ditengah masyarakat. Sektor seperti sandang, pangan, papan mengalami peningkatan yang signifikan tiap waktunya. Begitu juga dari sektor energi. Energi seperti listrik, bahan bakar kendaraan terus meningkat seiring dengan meningkatnya mobilitas aktivitas mayarakat sekarang. Energi yang berasal dari pertambangan minyak bumi ataupun batubara diprediksi akan segera habis beberapa tahun medatang. Terlebih energi bahan bakar yang berasal dari minyak bumi. Untuk energi batubara pemerintah telah berupaya melakukan pembatasan eksplorasi batubara secara bertahap hingga tahun 2045. Bahan bakar minyak atau disebut BBM berasal dari proses fraksionasi minyak bumi. Berdasarkan data media masa wartaekonomi (2020), saat ini Indonesia menargetkan produksi hingga 1,8 jt barel per harinya. Meningkat tiga kali lipat dari realisasi produksi tahun lalu. Peningkatan produksi ini didorong oleh kebutuhan energi masyarakat Indonesia yang terus meningkat. Pada Sustainable Development Goals (SDGs) poin ke-7 membahas tentang akses terhadap energi yang terjangkau, dapat diandalkan, berkelanjutan, dan modern bagi semua. SDGS menargetkan pada tahun 2030 terjadi penggandaan laju efisiensi energi dan peningkatan secara substantif proporsi energi terbarukan dalam energi campuran global (SDGS, 2017). Untuk menjawab kedua tantangan tersebut maka perlu inovasi terkait teknologi pengolahan ataupun pemanfaat teknologi baru untuk menciptakan energi baru terbarukan. Peningkatan efiensi penggunaan energi pada industri-industri termal perlu didorong dengan rekayasa proses. Begitu juga pada pembuatan bahan bakar dari energi terbarukan. Perlu optimalisasi kondisi operasi untuk mendapatkan produk yang diharapkan dengan minimum konsumsi energi. 1 1.2. Rumusan Masalah Rumusan masalah dari makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana cara meningkatkan yield dari produksi bahan bakar minyak? 2. Bagaimana perkembangan penelitian biofuel saat ini? 1.3. Tujuan Tujuan dari makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui kemungkinan upaya untuk meningkatkan yield dari produksi BBM. 2. Untuk mengetahui perkembangan penelitian pembuatan biofuel di Indonesia. 2 BAB II PEMBAHASAN 2.1. Peningkatan Yield Gasoline BBM atau disebut bahan bakar minyak yang ada di Indonesia di produksi di refinery unit yang terdapat di beberapa daerah di Indonesia. Refinery unit ini kadang disebut juga kilang. Disini akan terjadi proses pemisahan minyak bumi dari senyawa komplek menjadi fraksi-fraksi nya. Fraksi inilah nanti yang akan di kelola menjadi berbagai macam produk seperti gasoline, avtur, diesel, dan lain-lain. Pada unit CD IV di RU III Plaju minyak bumi akan mengalami serangkaian proses distilasi, stripping hingga produk akhir dari unit tersebut berupa gas, crude butane, SR-Tops, Naptha, LKD, HKD, LCT, HCT, L.Res, Residue. Diantara produk tersebut bahan yang digunakan untuk membuat gasoline adalah crude butana. Butana inilah nanti yang akan direaksi untuk membuat gasoline. Dalam upaya mendapatkan crude butana yang murni PT. Pertamina RU III Plaju membangun beberapa unit pemurni seperti BB Distiller Plant, BB Treating plant, Unit Polimerasi, Unit Alkilasi Unit tersebut difungsikan untuk mentreatment crude butane yang dihasilkan pada unit CD IV sebelumnya. Selain itu PT. PERTAMINA RU III Plaju juga mempunyai unit HVU II dan RFCCU dalam rangka mengurangi residue yang dihasilkan. HVU II difungsikan untuk mengolah long residue (Medium Vacuum Gas Oil). Sementara RFCCU untuk mengolahan High Vacuum Gas Oil. Residu ini diolah untuk mendapatkan produkproduk ringan lainnya seperti i-butana. Dengan adanya kedua unit tersebut maka yield dari produk gasoline bisa ditingkatkan. Plant tersebut dioperasikan dengan menggunakan prinsip cracking (perengkahan). Dengan prinsip ini umpan bisa disederhanakan menjadi senyawasenyawa yang lebih sederhana. Berdasarkan penelitian Rahmadani (2019), katalis silika alumuna yang digunakan untuk RFCCU menyebabkan carbon build up pada regenerator dan reaktor yang menyebabkan terhambatnya perpindahan panas untuk merengkah umpan. Sehingga yield yang dihasilkan unit tersebut menurun. 3 Untuk menghindari carbon build up tersebut maka perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terkait jenis katalis dan kondisi operasinya. Nazarudin (2005a) telah melakukan penelitian terkait penggunaan katalis zeolit alam dengan tambahan logam Cr (kromium) dan Ni (nikel) pada perngkahan long residue minyak bumi. Hasil penelitian menunjukan konversi gas yang dihasilkan pada katalis Cr-Zeolit pada kondisi operasi 400 C, waktu 30 menit, dan rasio katalis 2:1 menghasilkan gas hingga 37,48%. Sementara untuk katalis Ni-Zeolit pada kondisi 300 C, waktu 45 menit, dan rasio katalis 2:1 menghasilkan gas hingga 22%. Tabel 2.1 Konversi Gas VS Kondisi Operasi (Sumber: Nazarudin, 2005a) Pada peneltiian Nazzarudin (2005b), terkait perengkahan menggunakan katalis Ni-zeolit didapat konversi kokas sebesar 7,16% pada kondisi operasi suhu 300 C, waktu 30 menit, dan rasio katalis 1,5:1. Kondisi operasi tersebut menghasilkan koversi total sebesar 43,53%. Kondisi tersebut merupakan kondisi optimal karena rasio coke terbentuk banding konversi produk total lebih baik dibanding kondisi operasi yang lain. 4 Tabel 2.2 Konversi Hasil Perengkahan VS Kondisi Operasi (Sumber: Nazarudin, 2005b) 2.2. Pembuatan Biofuel Biofuel merupakan bahan bakar terbarukan seperti biogas, bioetanol, biodiesel, dan lain-lain. Proses pembuatannya pun beraneka ragam seperti biogas dan bioetanol dihasilkan melalui proses penguraian bakteri. Sementara biodisel melalui reaksi esterifikasi. Selain ketiga bahan bakar tersebut umumnya terdapat bahan bakar lain yang biasa disebut bahan bakar cair. Bahan bakar cair tersebut dihasilkan melalui proses perengkahan seperti perengkahan plastik, perengkahan tumbuh-tumbuhan, dan lain-lain. 2.2.1. Biogas Biogas merupakan bahan bakar alternatif pengganti natural gas. Biogas terbentuk melalui proses penguraian senyawa organik oleh bakteri anaerob. Bakteri tersebut akan mengurai bahan organik menjadi gas metan (CH4) dan karbon dioksida (CO2). Gas metan inilah yang disebut sebagai biogas. Pembuatan biogas dilakukan dengan mencampurkan bahan organik atau umpan dengan bakteri anaerob. Dengan penambahan proses pengadukan serta nutrisi akan menyebabkan proses produksi biogas lebih cepat dibanding tanpa pengadukan dan nutrisi. 5 Dalam penelitian Irvan (2012), dilakukan pembuatan biogas dengan umpan POME (Palm Oil Mill Efluent) dari tiga sumber POME yaitu PKS Rambutan, PKS Sisirau, dan PKS P Merbau. Karakteristik POME-nya pun berbeda-beda dimana PKS Sisirau jumlah BOD nya sebesar 50.000 mg/l, PKS Rambutan 36.000 mg/l, dan PKS P Merbau 33.000 mg/l. Hasil penelitian menunjukan bahwa PKS Sisirau menghasilkan biogas lebih banyak dibanding yang lain mencapai 12,7 liter perhari dan PKS P Merbau paling rendah 2,36 liter perhari. Gambar 2.1 Waktu terhadap Produksi Biogas (Sumber: Irvan, 2012) 2.2.2. Bioetanol Bioetanol (alkohol) diproduksi dari proses fermentasi gluokasi menjadi etanol. Proses fermentasi ini melibatkan bakteri saccaromyces cerevicae. Bakteri tersebut akan mengurai senyawa glukosa menjadi sederhana dan mengikatnya dengan senyawa oksigen membentuk etanol. Proses pembuatan bioetanol umumnya menggunakan limbah atau bahan tak termanfaatkan yang mengandung pati (karbohidrat) untuk diurai menjadi gula sederhana (glukosa) terlebih dahulu. 6 Misal pembuatan bioetanol dari kulit pisang. Bahan baku berupa kulit pisang dilakukan size reduction menjadi kecil-kecil. Kemudian dilakukan hidrolisis, proses ini bertujuan untuk mensederhanakan pati menjadi glukosa. Setelah di hidrolisis dilakukan fermentasi menggunakan fermentor. Pada fermentor inilah dilakukan rekayasa proses seperti pencocokan suhu, pH, pengaturan nutrisi, starter, dan lain-lain. Output dari fermentor telah berupa bioetanol. Berdasarkan penelitian Retno (2011), pembuatan bioetanol dari kulit pisang bahwa waktu fermentasi serta berat ragi mempengaruhi jumlah alkohol yang dihasilkan. Semakin lama waktu fermentasi maka akan semakin tinggi konversi alkohol hingga kondisi optimum tercapai. Namun untuk berat ragi, semakin banyak ragi ditambahkan maka alkohol yang dihasilkan sedikit. 2.2.3. Biodiesel Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif pengganti solar. Saat ini indonesia sedang mengupayakan penggunaan B20 sebagai bahan energi alternatif untuk mengatasi kekurangan stok solar dipasar. Biodiesel diroduksi dengan proses esterifikasi. Proses esterifikasi merupakan proses penggabungan alkil alkohol pada senyawa karboksilat. Proses pembuatan biodiesel umumnya menggunakan CPO dikarenakan lebih mudah untuk mengontrol free fatty acid. Namun tidak sedikit pula penelitian yang menggunakan minyak goreng bekas sebagai bahan bakunya. Namun pembuatan biodiesel menggunakan bahan ini dinilai kurang efektif dikarenakan membutuhkan proses tambahan seperti esterifikasi akibat tingginya kadar asam lemak bebas minyak bekas tersebut. Proses pembuatan biodiesel umumnya dilakukan dengan menggunakan bahan baku metanol. Hal ini dikarenakan metanol lebih reaktif dibanding alkohol jenis lain. Dengan bantuan katalis asam kuat, metanol memecah trigliserida membentuk senyawa ester. Proses pembuatan biodiesel dilakukan dengan sistem reflux dikarenakan temperatur operasi yang melebihi titik didih metanol. Proses pembuatan biodiesel dengan metode pemanasan seperti ini dinilai masih kurang efektif dikarenakan membutuhkan waktu yang cukup lama untuk menghasilkan konversi biodiesel yang tinggi. Dewasa kini telah dikembangkan 7 teknologi microwave untuk pembuatan biodiesel yang lebih efektif. Pada penelitian Kurmardiana (2015), dengan proses kontinyu biodiesel yang dihasilkan memiliki konversi mencapai 87%. 2.2.4. Bahan Bakar Cair Bahan bakar cair merupakan bahan bakar terbarukan yang produknya belum bisa diklasifikasikan seutuhnya. Pembuatannya dilakukan dengan proses perengkahan. Dikarenakan menggunakan proses perengkahan maka produk yang dihasilkan memiliki keragaman komposisi dan bersifat acak sesuai kondisi operasi. Salah satu contohnya adalah katalitik crackiing pada CPO. Pada penelitian Nazarudin (2014a) (2014b), dilakukan pengujian efek penambahan logam Li, Na, K pada katalis Cr-arang dan Ni-arang terhadap konversi CPO menjadi bensin. Tabel 2.3 Konversi Bensin menggunakan katalis Cr-arang (Sumber: Nazarudin, 2014a) Tabel 2.4 Konversi Bensin menggunakan Katalis Ni-arang (Sumber: Nazarudin, 2014b) 8 Berdasarkan tabel 2.3 dan 2.4 didapatkan bahwa penggunaan katalis Crarang menghasilkan bensin lebih tinggi (15,5%) dibanding penggunaan katalis Niarang (12,25 %) pada kondisi tidak ada penambahan mineral lain. Namun pada saat penambahan Na 0,5% pada katalis Ni-arang menghasilkan konversin bensin hingga 27%. Sementara penambahan mineral Na 2% pada katalis Cr-arang hanya mampu menghasilkan 25,50 % bensin. Selain itu pembuatan bensin cair juga bisa menggunakan bahan minyak goreng bekas. Pada penelitian Rosmawati (2019) dan Prabasari (2019), dilakukan pembuatan biofuel menggunakan katalis H-USY dan Co-arang. Penelitian menggunakan katalis H-USY mencari kondisi optimum untuk mendapat yield liquid yang banyak dengan mengkondisikan waktu dan temperatur operasi. Gambar 2.2 Pengaruh Waktu dan Temperatur terhadap Yield Liquid (Sumber: Rosmawati, 2019) Pada gambar 2.2 didapat bahwa puncak kondisi operasi pada temperatur 450 o C dengan waktu 45 menit. Pada kondisi tersebut dihasilkan bahan bakar dengan konversi 60,98%. Sementara pada kondisi temperatur 400 oC dan waktu 30 menit merupakan kondisi minimum dimana produk liquid dihasilkan kurang dari 5%. 9 Sementara pada tabel 4.5 didapatkan bahwa pada kondisi katalis Co-arang 3% dan temperatur 550 oC didapat jumlah bahan bakar cair yang lebih banyak. Hal ini menunjukan hubungan garis lurus antara temperatur dan konsentrasi katalis terhadap peningkatan jumlah liquid yang terkonversi. Tabel 4.5 Liquid Yield Terbentuk menggunakan Katalis Co-Arang 10 BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan Kesimpulan dari makalah ini adalah sebagai berikut: 1. Unit HVU dan RFCCU yang telah di aplikasi di PT. PERTAMINA RU III Plaju berguna untuk meningkatkan yield produk BBM. 2. Penelitian biofuel diindonesia terfokus kepada kondisi operasi optimal. 3. Banyak peneltiian telah berkembang terkait konversi energi dari migas menuju terbarukan namun pengaplikasiaannya belum optimal. 3.2. Saran Upaya dalam proteksi lingkungan pada sektor energi merupakan tanggung jawab bersama mulai dari masyarakat hingga pelaku usaha pemproduksi energi. Masyarakat bertanggung jawab untuk mengehmat pemakaian energi. Pelaku usaha bertanggung jawab mencari solusi optimal dalam upaya mencapai efisiensi energi. 11 DAFTAR PUSTAKA Armando, Fitra, dan A. Zulkarnain Ariko. 2018. Laporan Kerja Praktek di PT. PERTAMINA (Persero) Refinery Unit III Plaju; Bank dunia. 2020. Jumlah Penduduk. (online): https://www.google.com/publicdata /explore?ds=d5bncppjof8f9_&met_y=sp_pop_totl&idim=country:IDN:BR A&hl=id&dl=id (Diakses pada tanggal 4 Mei 2020); Irvan, dkk. 2012. Pembuatan Biogas dari Berbagai Limbah Cair Pabrik Kelapa Sawit. Jurnal Teknik Kimia. 1(1):45-48; Kusmardiana, V., M. Rido Ulya, dan Heri Rustamaji. 2015. Metanolisis Minyak Kelapa pada Pembuatan Biodiesel dengan Menggunakan Continuous Microwave Biodiesel Reactor (CMBR). Jurnal Rekayasa Produk dan Proses Kimia. 1:1-5; Nazarudin, Setiaji, B., dan Trisunaryanti, W. 2005a. Komparasi Reponse Perengkahan Katalitik antara Penggunaan Katalis Ni-Zeolit Alam dengan Cr-Zeolit Alam pada Konversi Vacum Gas Oil (VGO) menjadi Gas. Jurnal PS-Enam; Nazarudin, Setiaji, B., dan Trisunaryanti, W. 2005b.Optimization Condition on Cracking Reaction of Vacum Gas Oil (VGO) Using Ni-Natural Zeolite Catalysts. Jurnal PS-Enam.; Nazarudin, dan kawan-kawan. 2014a. Pengaruh Penambahan Logam Alkali (K, Li, Na) dalam Katalis Cr-Arang terhadap Konversi Perengkahan Katalik Crude Palm Oil (CPO) Menjadi Bensin. Prosiding Simerata 2014.hal 434441. ISBN: 978-602-70491-0-9; Nazarudin, dan kawan-kawan. 2014b. Pengaruh Penambahan Logam Alkali (K, Li, Na) dalam Katalis Ni-Karbon terhadap Konversi Perengkahan Katalik Crude Palm Oil (CPO) Menjadi Bensin. Prosiding Seminar Nasional Teknologi dan Biomassa 2014. Hal 287-293. ISSN:2407-5426; Prabasari, dan kawan-kawan. 2019. Catalytic Cracking of Used Cooking Oil Using Cobalt-Impregenated Carbon Catalyst. Makara Journal of Science. 23(3): 162-168; Rahmadani, Y., dan kawan-kawan. 2019. Pengamatan Kondisi Operasi Reaktor dan Regenerator di RFCCU PT. PERTAMINA(Persero) RUU III PlajuSungai Gerong. Jurnal Kimia dan Terapan. 3(1):29-33; Redaksi WE Online. 2020. Realitas Neraca Minyak Bumi Indonesia. (online): https://www.wartaekonomi.co.id/read265447/realitas-neraca-minyak-bumi -indonesia (Diakses pada tanggal 4 Mei 2020); Retno, D. T., dan Wasir Nuri. 2011. Pembuatan Bioetanol dari Kulit Pisang. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia. E11:1-7; ISSN:1693-4393; Rosmawati, dan kawan-kawan. 2019. The Effect of H-USY Catalyst Cracking of Waste Cooking Oil to Produce Biofuel. Indonesian Journal of Fundamental and Applied Chemistry. 4(2):67-71; SDGS. 2017. Sustainable Development Goals. (online): https://www.sdg2030 indonesia.org/page/15-tujuan-tujuh (Diakses pada tanggal 4 Mei 2020).