Perancangan Proses

BAB  I

PENDAHULUAN

1.1.  Latar Belakang

Saat ini, industrialisasi dipilih sebagai jalur utama bagi pertumbuhan ekonomi sehingga banyak dibutuhkan bahan-bahan kimia yang beraneka ragam. Dalam memenuhi kebutuhan tersebut, Indonesia lebih banyak mengimpor dari negara luar. Usaha pemanfaatan sumber daya alam secara maksimal perlu dilakukan sehingga diharapkan dapat meningkatkan devisa negara dan dapat menyerap tenaga kerja.

Salah satu bentuk pemanfaatan sumber daya alam yaitu pemanfaatan enceng gondok yang ketersediaannya cukup melimpah dan kurang begitu termanfaatkan dalam industri kimia sebagai bahan baku pembuatan asam oksalat.

Asam oksalat,”Ethanedioic Acid” merupakan salah satu anggota dari asam karboksilat yang mempunyai rumus molekul C₂H₂O₄ tidak berbau, higroskopis, berwarna putih sampai tidak berwarna dan mempunyai berat molekul              90,04 gr/mol. Secara komersial asam oksalat dikenal dalam bentuk padatan dihidrat yang mempunyai rumus molekul C₂H₂O₄.2H₂O dan berat molekulnya 126,07 gr/mol. Kegunaan asam oksalat sangat banyak antara lain bahan pencampur zat warna dalam industri tekstil dan cat, menetralkan kelebihan alkali pada pencucian dan sebagai bleaching. Asam oksalat pada industri logam dipakai sebagai bahan pelapis yang melindungi logam dari kerak, sedangkan dalam pabrik polimer dipakai sebagai inisiator.

          Asam oksalat terdistribusi secara luas dalam bentuk garam potassium dan kalsium yang diperoleh pada daun, akar dan rhizome dari berbagai macam tanaman. Asam oksalat juga terdapat pada air kencing manusia dan hewan dalam bentuk garam kalsium yang merupakan senyawa terbesar dalam ginjal. Makanan yang banyak mengandung asam oksalat adalah coklat, kopi, strawberry, kacang, bayam dan teh.

Saat ini, Indonesia masih mengimpor asam oksalat untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Untuk mengurangi ketergantungan tersebut, perlu didirikan pabrik asam oksalat dengan kapasitas yang memadai. Berikut ini adalah tabel yang menunjukkan data ekspor, impor, konsumsi serta produksi asam oksalat dari tahun 2009-2013.

Tabel 1.1 Data Ekspor, Impor, Produksi dan Konsumsi Asam Oksalat di Indonesia

Tahun	Impor (ton)	Ekspor (ton)	Produksi (ton)	Konsumsi (ton)
2009	1191.647	582.538	3900.064	4509.173
2010	740.026	1070.179	5421.847	5091.694
2011	880.329	470.556	6543.773	6953.546
2012	1140.093	1329.712	4210.381	4020.762
2013	1573.582	2500	5623.857	4697.439

Sumber : Badan Pusat Statistik Makassar 2007

1.2. Perkembangan Industri

Asam oksalat pertama kali disintesis oleh Carl W.Scheele pada tahun 1776 dengan cara mengoksidasi gula dengan asan nitrat. Pada tahun 1784 telah dibuktikan asam oksalat terdapat pada tanaman sorrel. Pada tahun 1829, Gay Lussac menemukan bahwa asam oksalat dapat diproduksi dengan cara meleburkan serbuk gergaji dalam larutan alkali. Bahan - bahan yang mempunyai kandungan selulosa cukup besar dapat disintesis menjadi asam oksalat dengan meleburnya dalam larutan alkali. serbuk gergaji, sabut kelapa dan bahan-bahan yang sangat baik untuk pembuatan asam oksalat.  Saat ini terdapat 4 macam teknologi yang telah dikembangkan untuk sintesis asam oksalat secara komersial, yaitu peleburan selulosa oleh alkali, oksidasi karbohidrat dengan asam nitrat, fermentasi gula dan sintesis dari sodium format.

1.3.    Sifat Bahan Baku dan Produk

1.3.1. Sifat Bahan Utama

A.  Enceng gondok

              Komposisi enceng gondok :

·         Abu                                : 12,00 %

·         Silika                              : 5,56 %

·         Lignin                             : 7,69 %

·         Pentosan                         : 10.24 %

·         Sellulosa                         : 64,51 %

Sifat Fisika

·         Berat molekul  = 162

Sifat Kimia      :

·         Tidak larut dalam air dan organik lain

·         Terhidrolisis dalam uap air panas menjadi glukosa

C₆H₁₀O₅     +      H₂O                           C₆H₁₂O₆

(Meyer, Lilian Hoagland,1960)

·         Terhidrolisa dalam larutan asam membentuk glukosa

C₆H₁₀O₅     +      H₂O           ^H₂^SO₄       C₆H₁₂O₆

(Wertheim,E.,Harold Jeskey,1956)

·         Bereaksi dengan asam asetat membenttuk sellulosa asetat

        (www.fibersource.com)

·         Bereaksi dengan asam nitrat membentuk sellulosa nitrat

        (www.fibersource.com)

B.     NaOH (Natrium Hidroksida)

Dalam proses bereaksi dengan selulosa membentuk natrium oksalat

       Sifat Fisika :

·         Putih berbentuk kristal

·         Berat molekul  : 40

·         Spesifik Gravity          : 2.130 pada 70 ^oF(21,1 ^oC)

·         Density                        : 2.126 gr/cm³

    

  Sifat Kimia :

·         Higroskopis

·         Kelarutan                    : Air dingin (O ^oC) 42/100 bagian air

             : Air panas (100 ^oC) 347/100 bagian air

C.     Kalsium Hidroksida [Ca(OH)₂]

                  Bereaksi dengan natrium oksalat membentuk kalsium oksalat

       Sifat Fisika

·         Lunak, lempung kristal putih

·         Spesifik grafity           : 2,3-2,4

·         Berat Molekul             : 74,1

·         Spesifik Heat              : 0,26 kcal/g

Sifat Kimia

·         Larut dalam asam dan larut dalam alcohol

·         Kelarutan max : 1,76 gr/lt pada 10 ^oC

      D.  Asam Sulfat (H₂SO₄ )

            Bereaksi dengan kalsium oksalat membentuk asam oksalat (C₂H₂O₄.2H₂O)

      Sifat Fisika

·         Berupa cairan kental tidak berwarna/jernih

·         Berat Molekul             : 98,08

·         Spesifik Gravity          : 1,839 pada 14,5 ^oC

·         Melting Point              : 10,49 ^oC

·         Titik didih                   : 270 ⁰C

·         Kemurnian                  : 50 %

            Sifat Kimia

·         Korosif

·         Termasuk asam kuat

·         Dapat bereaksi dengan berbagai macam campuran organik untuk produksi yang berguna

·         Dapat melarutkan logam

·         Merupakan pengoksidasi kuat

·         Bersifat higroskopis

·         Dengan air akan membentuk hidrat H₂SO₄.2H₂O sambil mengeluarkan panas          

     E.   CaSO_4.H₂O (gypsum)

Merupakan limbah hasil reaksi pembentukan asam oksalat pada reaktor asam oksalat.

Sifat Fisika

·         Berat Molekul             : 171,1798

·         Spesifik Gravity          : 2,32

·         Mohs hardness            : 1,5 – 2

·         Kelarutan                    : 0,92 pada 100 g H₂O (15 ^oC)

      Sifat Kimia

Keras, berupa serbuk putih pada waktu kering, berbentuk paste putih ketika tercampur air.

        F.    CaC₂O₄.H₂O (Kalsium oksalat dihidrat)

Merupakan hasil reaksi intermediet dari keseluruhan proses untuk mengikat (C₂O₄)^2- dari reaksi pembentukan kalsium oksalat pada reaktor kalsium oksalat, setelah Na₂C₂O₄ direaksikan dengan H₂SO₄.

Sifat Fisika

·         Berat Molekul             : 176,18

·         Spesifik Gravity          : 1,55 pada 20 ^oC

·         Kelarutan                    : 5 pada 5 ^oC

                                                : 45,5 pada 80 ^oC

·         Boiling Point               : 1200 ± 30

      Sifat Kimia

·         Larut Dalam air

G.  NaCOOH (Natrium Formiat)

      Sifat Fisika

·         Berat Molekul             : 82,04

·         Spesifik Gravity          : 1,52

·         Kelarutan                    : 46,5 pada 20 ^oC

                                                : 170 pada 100 ^oC

·         Boiling Point               : 88 ^oC

      Sifat Kimia

·         Larut dalam air

H.  V₂O₅ (Vanadium Pentaoksida)

            Sifat Fisika

·         Berat molekul              : 50,9414 gr/mol

·         Densitas                      : 6,1 gr/cm pada 20 

·         Titik lebur                    : 1910          

·         Titik didih                   : 3407          

Sifat kimia

·         tahan terhadap korosi karena memiliki lapisan pelindung oksida di permukaannya.

1.3.3.  Sifat Produk

      A. Asam oksalat dihidrat (C₂H₂O₄.2H₂O)

      Sifat Fisika

·         Berwarna putih, kristal tak berbau, dihidrat agar mudah larut dalam air

·         Melting Point  : 101,5 ^oC

·         Densitas                                  : 1,653 g/cm³              

      Sifat Kimia

·         Higroskopis

·         ∆H_f(18 ^oC)                             : -1422 kj/mol pada 18 ^oC

·         PH (0,1 M)                              : 1,3

·         Rumus molekul                       : C₂ H₂ O₄.2 H₂O

·         Berat molekul                          : 126,07 g/mol

·         Kelarutan dalam air                 : 9,5 g/100 ml (15^oC)

  14,3 g/100 ml (25^oC)

  120 g/100 ml (100^oC)

·         Kelarutan dalam ethanol         : 23,7 g/100 ml (15^oC)

·         Kelarutan dalam dietil eter     :1,37 g/100 ml (15^oC)

1.4.    Penentuan Kapasitas Produksi

Tujuan pendirian pabrik ini adalah untuk mendapatkan produk asam oksalat yang mampu bersaing di pasaran. Oleh karena itu, salah satu faktor yang harus diperhatikan adalah kapasitas pabrik. Hal ini berkaitan dengan pemenuhan kebutuhan pasar terhadap asam oksalat.

Pabrik ini akan mulai berproduksi pada tahun 2011 (tahun 2008 mulai dirintis dengan 3 tahun masa pendirian). Konsumsi asam oksalat di indonesia sama dengan jumlah impor dan produksi dalam negeri dikurangi jumlah ekspor. Diharapkan pada masa mendatang jumlah impor bisa dikurangi dan jumlah ekspor dapat ditingkatkan.

Tabel 1.2 Perhitungan Pertumbuhan Impor Asam Oksalat di Indonesia

Tahun	Berat bersih (ton)	% pertumbuhan
2000	1191.647
2001	740.026	-0.3790
2002	880.329	0.1896
2003	1140.093	0.2951
2004	1573.582	0.3802
JUMLAH		0.4859

Rata rata pertumbuhan impor =  0.4859 / 4 = 0.122

Untuk menghitung ramalan impor pada tahun 2011 digunakan rumus :

F= P (i + 1)ⁿ

Dimana :          F = jumlah import pada tahun 2011

                        P = jumlah import pada tahun 2004

                        i  = rata-rata pertumbuhan import

                        n = selisih antara tahun 2011 dengan 2004

Ramalan import  pada tahun 2011      = 1573.582 (0.122+1)^(2011-2004)

                                                                                = 3522.406 ton

          Dengan cara yang sama, didapatkan nilai seperti pada tabel berikut untuk ekspor, produksi dalam negeri dan konsumsi.

Tabel 1.3 Perhitungan Pertumbuhan Ekspor Asam oksalat di Indonesia

Tahun	Berat bersih (ton)	% pertumbuhan
2000	582.538
2001	1070.179	0.8371
2002	470.556	-0.5603
2003	1329.712	1.8258
2004	2500	0.8801
JUMLAH		2.9827

Rata rata pertumbuhan ekspor =  2.9827/ 4 = 0.746

Perhitungan ekspor  pada tahun 2011 = 2500  ( 0.746+1)^(2011-2004)

                                                                                = 123665.821  ton

Tabel 1.4 Perhitungan Pertumbuhan Produksi Asam Oksalat di Indonesia

Tahun	Berat bersih (ton)	% pertumbuhan
2000	3900.064
2001	5421.847	0.3902
2002	6543.773	0.2069
2003	4210.381	-0.3566
2004	5623.857	0.3357
JUMLAH		0.5763

Rata rata pertumbuhan  =  0.5763/ 4 = 0.144

Perhitungan pada tahun 2011             = 5623.857  ( 0.144+1)^(2011-2004)

                                                                = 14421.699 ton

Tabel 1.5 Perhitungan Pertumbuhan Konsumsi Asam Oksalat di Indonesia

Tahun	Berat bersih (ton)	% pertumbuhan
2000	4509.173
2001	5091.694	0.1292
2002	6953.546	0.3657
2003	4020.762	-0.4218
2004	4697.439	0.1683
JUMLAH		0.2414

Rata rata pertumbuhan  =  0.2414/ 4 = 0.06

Perhitungan pada tahun 2011             = 4697.439  ( 0.06+1)^(2011-2004)

                                                                = 7063.211 ton

Dalam penentuan kapasitas pabrik dapat dihitung dengan persamaan :

M₁   +    M₂   +    M₃   =    M₄   +    M₅

dimana :

M₁     =    Volume impor dalam negeri (ton)

M₂     =    Volume produksi dalam negeri (ton)

M₃     =    Kapasitas pabrik yang akan didirikan (ton)

M₄     =    Volume konsumsi dalam negeri (ton)

M₅     =    Volume ekspor (ton)

Jadi M₃ = (M₄ + M₅) – (M₁ + M₂)

             = (7063.211  +123665.821) ton – (3522.406 +14421.699) ton

             = 112784.927 ton

Dari perhitungan diatas, maka peluang kapasitas pabrik baru untuk tahun 2011 adalah sebesar 112784.927 ton/tahun dan diputuskan bahwa pabrik ini memproduksi asam oksalat sebanyak 50000 ton/tahun dengan pertimbangan pabrik dirancang untuk memenuhi sebagian kebutuhan dalam negeri sehingga dari segi pemasaran nantinya pabrik dapat bersaing.

1.5.    Penentuan Lokasi Pabrik  

Lokasi yang akan dipilih untuk pembangunan pabrik ini adalah                    di Kabupaten Bantul, DI Yogyakarta, alasan pemilihan lokasi ini :

a.       Ditinjau dari lokasi sumber bahan baku

Lokasi ini dipilih karena berdekatan dengan sumber bahan baku           (enceng gondok)

b.      Ditinjau dari area pemasaran produk

Dalam pemasaran produk, produk yang dihasilkan dapat dengan mudah didistribusikan melalui jalur transporatasi darat.

c.              Alat angkutan (transportasi)

Transportasi dapat optimal ditinjau dari segi biaya dan jarak angkut yang ditempuh.

d.             Buruh dan tingkat upahnya

Diharapkan dapat diperoleh tenaga kerja yang lebih murah dengan kualitas yang diinginkan.

e.              Sumber air

Lokasi yang dipilih dekat dengan sumber air yang mana sangat diperlukan dalam proses produksi.

Share this post