Kajian Produksi Bersih untuk Industri Cat

Ringkasan
Kajian ini dilaksanakan oleh tim pengkaji program produksi bersih yang mengevaluasi suatu pabrik manufakturing cat. Tujuan dari kajian adalah untuk menemukan cara-cara program produksi bersih yang akan : (1) mengurangi jumlah bahan beracun, bahan baku, dan pemakaian energi dalam proses manufakturing; (2) mendemonstrasikan nilai ekonomi dan manfaat bagi lingkungan dari metoda produksi bersih pada pabrik cat, dan (3) meningkatkan efisiensi operasi dan kualitas produk. Tim pengkaji terdiri dari dua orang ahli dalam proses manufakturing cat, dan dua orang konsultan lokal untuk bidang produksi bersih.

Kajian mengidentifikasi tujuh rekomendasi produksi bersih, satu diantaranya mempunyai dua pilihan. Tergantung pada pilihannya, biaya implementasi berkisar antara $ 17.050 sampai $ 30.850; dengan penghematan tahunan berkisar antara $ 19.838 sampai $ 37.380.

Banyak peluang untuk melakukan penghematan air dengan daur ulang dan perubahan peralatan pada pabrik ini. Hampir semua air limbah yang dihasilkan dalam pabrik ini, berasal dari proses pendinginan tanpa-kontak dan pencucian tangki penyimpanan cat lateks. Daur ulang air akan mengurangi pemakaian air dengan lebih dari setengahnya, dan pabrik tidak perlu lagi membeli air dari perusahaan air setempat. Biaya untuk sistem ini adalah $ 30.000, dengan penghematan per tahunnya $ 32.000.

Peluang produksi bersih lainnya pada pabrik ini, akan mengurangi pembuangan air limbah dengan pH dan BOD/COD tinggi, mengurangi jumlah emisi VOC, dan menghilangkan pemakaian serta pembuangan logam-logam berat. Jumlah penghematan dari pilihan ini adalah $ 5.060 per tahun dengan satu kali pengeluaran sebesar $ 850.

Latar belakang pabrik
Pabrik ini menghasilkan cat dan bahan pelapis lainnya untuk perusahaan pelapisan/pengecatan bangunan. Pabrik ini bekerja satu shift per hari, lima hari kerja per minggu. Terdapat 170 orang pekerja penuh. Selama musim panas, tenaga bantuan sementara direkrut untuk memenuhi permintaan puncak. Pada saat ini, produksi cat adalah 6.440.000 liter/tahun dan direncanakan akan ditingkatkan menjadi 11.400.000 liter/tahun, dengan memperluas fasilitas produksi lateks. Sekarang ini, 60 % dari produksinya adalah cat alkyid dan sisanya cat lateks.

Proses manufakturing
Produk komersial pabrik ini adalah cat. Namun demikian, sebagai tambahan atas produksi cat, pabrik ini juga mengolah bahan baku menjadi komponen-komponen yang dibutuhkan dalam produksi cat. Proses yang diperiksa adalah kilang minyak ikan, produksi harza alkyd, dan distilasi pelarut.

Pengilangan minyak ikan membutuhkan netralisasi minyak dengan soda kostik. Proses ini menggunakan air, soda kostik, dan natrium khlorida. Tiga produk yang dihasilkan dari netralisasi adalah : (1) minyak ikan yang hanya sebagian dikilang; (2) persediaan sabun dengan asam lemak yang dinetralisasi; dan (3) air. Minyak ikan yang sudah dinetralisasi dicampur dengan lempung penyerap untuk menghilangkan khrom berpori (chromaphores) dan lilin yang tidak diinginkan dalam minyak yang hanya sebagian dikilang. Campuran ini ditekan (dipres) melalui sebuah filter dan siap untuk dipakai dalam produksi alkyd.

Dalam proses pembuatan harza alkyd, minyak ikan atau minyak kedelai direaksikan bersama (co-reacted) dengan alkohol polihidrik untuk mengeluarkan air yang masih tersisa. Setelah "pemasakan", alkyd yang sudah jadi, dialihkan ke sebuah tangki yang bentuknya mengecil kebawah, dimana alkyd dicampur dengan pelarut aliphatik.

Limbah pelarut di-destilasi untuk menangkap kembali pelarutnya. Hasil penangkapan kembali dari penyulingan adalah 75 %. Semua sisa penyulingan (still bottom) didaur ulang menjadi cat dasar tahan korosi. Proses ini menghasilkan 1.512 liter/bulan sisa penyulingan dan 7.182 liter/bulan pelarut yang sudah didaur ulang.

Ada dua jenis cat yang dihasilkan pada pabrik ini : cat alkyd dan cat lateks. Proses produksi cat alkyd terdiri dari tiga tahap. Tahap pertama adalah penyebaran pendahuluan (pre-dispersion), yang dilakukan dalam sebuah tangki terbuka. Alkyd, pelarut, pigmen, dan extender dicampur menjadi pasta yang sangat kental, yang digiling, dengan menggunakan agitator yang berkecepatan tinggi yang dikenal sebagai penyebar (disperser) COWLES. Pasta yang dihasilkannya ditampung dalam tangki terbuka untuk pencampuran akhir. Tambahan alkyd, bahan pewarna, dan pengering ditambahkan ke dalam tangki pencampur yang terbuka, yaitu tangki yang menyimpan cat, sebelum dikemas untuk konsumen.

Memproduksi cat lateks adalah sebagai berikut : air, dispersan (penyebar), amine (stabilisator), extender, dan pigmen digabung membentuk pasta giling. Tergantung pada banyaknya adukan (batch) cat tersebut, penyebaran pendahuluan (pre-dispersion) dan penyebaran (dispersion) dapat digabungkan menjadi satu operasi; ramuan tambahan, ditambahkan baik ke dalam tangki yang pertama ataupun dicampur dengan pasta giling yang telah ditransfer ke dalam tangki yang menurun. Hasil akhirnya, ditampung dalam tangki terbuka, sebelum dikemas bagi konsumen.

Masalah lingkungan
Kunci masalah lingkungan yang berhubungan dengan pabrik ini adalah : 1) pembuangan air yang tidak diolah langsung ke selokan; 2) penggunaan logam yang mudah terbakar dan beracun yang mempengaruhi keselamatan dan kesehatan pekerja; 3) menguapnya VOC; 4) pemakaian logam berat; 5) pemakaian air raksa; dan 6) limbah padat.

Peluang-peluang produksi bersih
Kajian ini mengidentifikasi sembilan peluang produksi bersih. Tabel 1 menyajikan rekomendasi dan menyajikan manfaat bagi lingkungan serta keuntungan finansial untuk masing-masing rekomendasi.

Daur ulang air pendingin tanpa-kontak : Pemasangan sistem daur ulang untuk air pendingin, diperkirakan membutuhkan biaya $ 15.000. Sistem ini akan sepenuhnya menghilangkan kebutuhan untuk membeli air dari perusahaan air setempat. Berdasarkan pada biaya pemakaian air sekarang ini, maka jangka waktu pengembalian investasinya adalah sebelas bulan, dengan penghematan $16.320 per tahun.

Pencucian reaktor alkyd dengan kostik : Seringnya pencucian dengan pembersih kostik harus dikurangi. Bejana reaktor tidak perlu dicuci pada waktu perpindahan dari proses minyak kedelai ke proses minyak ikan. Pencucian dapat juga dikurangi dengan memanfaatkan pemakaian reaktor untuk sejenis minyak khusus. Perlu ditambahkan bahwa larutan kostik dapat dipergunakan kembali sampai menjadi tidak efektif lagi untuk pencucian, sehingga jumlah bahan kostik yang terbuang makin sedikit.

Produksi cat alkyd. Pencampuran, penggabungan, dan pembuatan cat yang berbasis pelarut, berlangsung dalam tangki-tangki yang terbuka. Tangki-tangki ini harus ditutup untuk mengurangi emisi penguapan. Penutupan tangki-tangki juga akan mencegah hilangnya produk sebagai akibat dari terbentuknya lapisan cat kering pada permukaan. Diperkirakan 30 tutup tangki dibutuhkan, dengan perkiraan biaya $350. Penggunaan tutup secara rutin pada semua tangki terbuka, akan menghasilkan penghematan kira-kira $3.600 sampai $4.640 per tahun.

Substitusi bahan baku. Untuk mengurangi bahaya kesehatan dan keselamatan dalam membuat cat-cat yang berbasis pelarut, maka pigmen timah hitam dan pigmen khrom harus disubstitusikan dengan pigmen bukan-logam. Pigmen yang bebas-logam, 6 - 8 kali lebih mahal dari pada pigmen yang mengandung logam berat dan akan menaikkan biaya bahan baku sebesar $0,53 sampai $1,59 per liter cat untuk warna yang bersangkutan.

Substitusi biosida organik untuk air raksa : Isothiazolin, suatu biosida organik, saat ini dipakai dalam porsi yang kecil dalam produksi cat. Penggunaan biosida organik harus ditingkatkan semaksimal mungkin. Ada beberapa alternatif organik lainnya yang cocok dan harus diselidiki. Biaya isothiazolin kira-kira US$1,00/kg, lebih murah dari pada air raksa. Bahan ini dipergunakan kira-kira pada konsentrasi yang sama.

Produksi cat lateks : Ada dua pilihan untuk mengurangi jumlah air limbah yang dihasilkan selama produksi cat.

Pemakaian alat semprot (spray nozzle) dan re-sirkulasi air : Air limbah yang dihasilkan pada proses pencucian dalam tangki lateks, dapat dihemat dengan menggunakan semprotan bertekanan tinggi dan melakukan re-sirkulasi limbah air. Pemasangan sebuah tangki re-sirkulasi, direkomendasikan untuk dilakukan pada waktu perluasan sarana produksi lateks sedang berlangsung. Perkiraan penghematan awal air pencuci adalah 80 %, dan penghematan selanjutnya dapat terus berlangsung dengan re-sirkulasi. Dengan biaya pemakaian air $0,15/m3, sistem ini akan menghasilkan penghematan biaya sebesar $38/tahun. Biaya pemasangan sistem diperkirakan $1.200.

Implementasi penahanan air limbah lateks di pabrik : Suatu sistem alir tertutup untuk daur ulang semua air limbah lateks dapat diimplementasikan. Sistem ini dapat dicapai dengan membangun bak beton tiga-tahap atau kolam pengendapan air limbah dari lini produksi lateks di pabrik. Residu cat lateks dapat dipergunakan untuk produksi cat berikutnya dan air supernatan akan dapat dipakai kembali dalam produksi cat lateks berikutnya. Pemasangan sistem kolam pengendapan diperkirakan akan membutuhkan biaya sebesar $15.000, yang akan menghasilkan penghematan kira-kira $16.000 per tahun.

Rekomendasi lainnya :
Produksi limbah padat dan pembuangannya : Mengembangkan suatu program yang akan membuat semua pekerja sadar akan jenis dan banyaknya limbah yang dihasilkan, sebagai cara dalam mengidentifikasikan peluang-peluang pengurangannya.

Mencegah tumpahan : Manajemen harus membuat peraturan yang melarang adanya tumpahan, kebocoran, atau pembuangan limbah lainnya ke tanah. Suatu prosedur pembersihan harus dibuat pada saat terjadinya tumpahan atau kebocoran dan semua pekerja harus dilatih untuk melaksanakan prosedur tersebut.

Implementasi :
Sejak kajian dilaksanakan, pabrik telah mengimplementasikan atau secara aktif melakukan evaluasi atas semua rekomendasi. Yang sudah diimplementasikan adalah sebagai berikut :

1. Suatu sistem untuk melakukan re-sirkulasi air pendingin dari reaktor alkyd, telah dipasang untuk mengurangi pemakaian air.
2. Walaupun soda kostik masih dipergunakan untuk membersihkan reaktor, waktu antara pembersihan yang satu dengan pembersihan berikutnya, telah makin baik yaitu dari kira-kira 10 hari menjadi setiap 80- 90 hari, sehingga pembuangan air limbah yang pH-nya tinggi, menjadi banyak berkurang. Perlu ditambahkan bahwa pencucian-pencucian antara produksi harza yang berbeda telah dihilangkan.
3. Suatu sistem daur ulang lingkaran-tertutup dengan kolam pengendapan untuk pembersihan air dalam produksi lateks telah dipasang. Sistem ini telah menghilangkan pembuangan limbah yang terkontaminasi oleh biosida air raksa dan cat lateks.

Perlu ditambahkan bahwa pabrik ini sedang melakukan analisis finansial untuk membeli atau membuat sendiri tutup tangki, untuk mengurangi emisi uap, dan sedang melakukan investigasi substitusi biosida organik untuk menggantikan biosida air raksa.