PENERAPAN EKO-EFISIENSI DALAM MENCAPAI
PRODUKSI BERSIH
(Studi Kasus di PT PUPUK SRIWIDJAJA)
I. PENDAHULUAN
I.1 GAMBARAN UMUM PERUSAHAAN
PT Pupuk Sriwidjaja dikenal dengan nama PUSRI, adalah produsen pupuk urea pertama di
Pabrik PUSRI-I, beroperasi sejak tahun 1961 dan ditutup pada bulan Desember 1993 karena tidak efisien lagi. Sebagai gantinya didirikan PUSRI-IB (Desember 1994). Total kapasitas produksi empat pabrik tersebut adalah 2,28 juta ton urea dan 1,5 juta ton amoniak per tahun. Pada tahun 1963 dengan hanya 1 (satu) unit pabrik, jumlah karyawannya adalah 872 orang. Seiring dengan perkembangan perusahaan, sampai akhir tahun 1995 jumlah karyawan mencapai 6.000 orang.
Untuk mengantisispasi segala kamungkinan dalam memasuki pasar internasional dan globalisasi dimasa mendatang, PUSRI telah meraih sertifiakt ISO-9002 dari SGS Yarsley International Certification Services pada tanggal 21 November 1995, hal ini membuktikan bahwa PUSRI menerapkan Sistem Manajemen Mutu ISO-9000.
I.2 LATAR BELAKANG
Seluruh proses pembuatan amoniak menggunakan proses MW Kellogg, sedangkan untuk pembuatan urea menggunakan proses TEC Jepang. Setiap unit pabrik terdiri dari 3 pabrik, yaitu amoniak, urea dan utilitas. Utilitas merupakan penyedia fasilitas yang dibutuhkan pabrik amoniak dan pabrik urea, seperti : gas bumi, air bersih, air umpan ketel, air pendingin, listrik, uap, udara bertekanan, gas N2, dan lain-lain.
II. PROSES PRODUKSI
II.1 Pembuatan amoniak
Untuk pembuatan amoniak cair dan karbon dioksida, bahan
Tahapan Proses :
Pengolahan gas bumi umpan : Desulfurisasi, pemisahan air, pemisahan hidrokarbon berat, pemisahan CO2.
Reforming Tingkat I
Gas bumi dan uap direaksikan dengan bantuan katalis di dalam pipa-pipa vertical Primary Reformer. Secara umum reaksi yang terjadi sebagai berikut :
CnH2n+2 + nH2O nCO +(2n+1) H2 - panas
CH4 + H2O CO + 3H2 - panas
Reforming Tingkat II
Udara dialirkan dan bercampur dengan arus gas dari Reformer-I masuk kedalam Reformer-II, hal ini dimaksudkan untuk menyempurnakan reaksi reforming dan untuk memperoleh campuran gas yang mengandung nitrogen (N2)
2 CH4 + 3O2 + 12N2 2CO + 4H2O + 12N2 (+ panas)
CO Shift Converter
Kemudian campuran gas sesudah reforming direaksikan dengan H2O didalam Converter CO untuk mengubah CO menjadi CO2.
CO2 + H 2O CO2 + H2 + panas
Pemisahan dan Pelepasan CO2
CO2 yang terjadi dalam campuran gas diserap dengan K2CO3.
K2CO3 + CO2 + H2O 2KHCO3
(larutan KHCO3 dipanaskan guna mendapatkan CO2 sebagai bahan
Methanisasi
Setelah CO2 dilepaskan, maka sisa-sisa CO dan CO2 dalam campuran gas harus dihilangkan, yaitu dengan cara mengubahnya menjadi CH4 kembali.
CO + 3H 2O CH4 + H2O + panas
CO + 3H 2O CH4 + 2H2O + panas
Kompresi dan Sintesa NH3
Akhirnya, nitrogen dan hydrogen disintesa pada tekanan 150 atmosfer di dalam Converter NH3.
N2 + 3H 2 2NH3 (amoniak) + panas
CO2 KE PABRIK UREA
UDARA
UAP AIR
70 OC 25,2 kg/cm2
800 OC 1100 OC 38 Kg/cm2
432 OC & 235 OC
28 kg/cm270 OC
GAS BUMI
GAS BUANG
KE P.G.R.U
( REUSE )
NH3 KE PABRIK
UREA 33 0C & 300C
364 OC 25 Kg/cm2 460 OC 136 kg/cm2
Keterangan :
Alur Limbah
Alur Reuse
DIAGRAM ALIR PROSES PEMBUATAN AMONIAK – PT PUSRI
NH3 yang dihasilkan perlu dimurnikan dari gas-gas inert yang disebut Purge Gas.
II.2 Proses Pembuatan Urea
Untuk pembuatan urea, bahan
Tahapan Proses :
Sintesa
CO2 gas dan NH3 cair direaksikan dalam Reaktor Urea pada tekanan 200 – 250 atmosfer.
2NH3 + CO2 NH2COONH4 + panas
NH2COONH4 NH2CONH2 (Urea) + H2O - panas
Reaksi ini berlangsung tanpa katalisator dalam waktu ± 25 menit
Dekomposisi
Proses selanjutnya adalah memisahkan urea dari produk lain memanaskan hasil reaksi (urea, biuret, ammonium karbamat, air, kelebihan amoniak) pada temperature 120-165 0C dan penurunan tekanan, sehingga ammonium karbamat akan terurai menjadi NH3 dan CO2, dan akan didapatkan urea berkonsentrasi 70% - 75%.
Kristalisasi
Untuk mendapatkan konsentrasi urea yang lebih tinggi, maka dilakukan dengan cara :
¨ Menguapkan larutan urea dalam vakum kristalizer pada tekanan vakum (0,1 atmosfer mutlak), sehingga larutan menjadi jenuh dan mengkristal.
¨ Memisahkan kristal dari cairan induknya dengan centrifuge.
¨ Mengeringkan kristal dengan udara panas.
Pembutiran :
Untuk menghasilkan urea dalam bentuk butiran kecil, keras dan padat, maka kristal urea dipanaskan kembali sampai meleleh dan kemudian ura yang telah mencair disemprotkan melalui nozzle-nozzle kecil dari atas menara pembutir. Sementara tetesan urea jatuh melalui nozzle tersebut, udara dingin dihembuskan dari bawah menara pmbutir ke atas yang mengakibatkan tetesan urea akan membeku dan menjadi butir urea yang keras dan padat.
DIAGRAM ALIR PROSES PEMBUATAN UREA – PT PUSRI
III. PENERAPAN PRODUKSI BERSIH
Mengingat PUSRI II, III, IV dibangun pada dekade 1970-an, dan sering dengan perjalanan waktu teknologi terus berkembang, menyebabkan PUSRI dapat meningkatkan pengelolaan limbahnya dalam menerapkan Eco-Efisiensi untuk mencapai produksi bersih. Berbagai upaya efisiensi produksi telah dan terus dilakukan di PUSRI, terutama dalam pemanfaatan bahan buangan yang sebelumnya dianggap sebagai limbah.
Purge Gas Recovery Unit (PGRU)
Pada awalnya Purge Gas dari proses pemurnian produksi NH3 di pabrik amoniak, semula dibuang ke udara, namun sejak tahun 1981 purge gas tersebut telah diolah di PGRU dengan langkah proses sebagai berikut :
NH3 yang terkandung dalam Purge Gas dipisahkan dengan cara absorbsi dan stripping. Dengan cara ini diperoleh ± 12 ton NH3 / hari.
Selanjutnya H2 dan N2 dipisahkan berdasarkan perbedaan titik kondensasinya di dalam Cold Box. H2 dan N2 hasil pemisahan dikirim kembali ke pabrik amoniak untuk diproses dan diperoleh NH3 sebanyak 150 ton/hari. CH4 dan argon tidak terkondesasi dan dikirim sebagai bahan bakar di Reformer pabrik amoniak. Dengan demikian semua komponen Purge Gas tidak dibuang dan dapat dimanfaatkan.
Pemakaian Kembali NaOH Sisa Regenerasi
Setelah dipakai sebagai regenerant pada resin anion, larutan NaOH sisa dipakai kembali sebagai pengatur pH dalam proses pengolahan air. Dengan cara ini tidak ada lagi buangan NaOH sisa dan dapat menghemat pemakaian NaOH ± 15 ton/bulan di Utilitas PUSRI-II.
Hydrolizer dan Stripper Unit
Pada tahun 1994 telah dibangun 2 unit Hydrolizer dan Stripper dengan kapasitas masing-masing 50 m3 /jam, berfungsi melepaskan urea dan NH3 dalam air limbah dari pabrik urea yang masih mengandung urea ± 9.500 mg/l dan NH3 ± 3.000 mg/l.
Di dalam Hydrolizer, urea akan terhidrolisa menjadi NH3 dan CO2. NH3 dan CO2 (off gas) selanjutnya dikirm ke pabrik urea untuk diproses sehingga diperoleh urea 2.058 kg/jam.
Masing-masing unit terdiri dari Hydrolizer dan Stripper.
FASILITAS PENGOLAHAN LIMBAH CAIR
Sistem Pengolahan Biologi Secara Sequential Batch-Aerobic
Kolam ekualisasi yang ada (100 x 25 x 5 m) telah dimodifikasi menjadi suatu tempat pengolahan secara Aerobic type sequential batch. Pola air limbah dirubah dan diatur dengan pengatur PLC. Telah dipasang pula Surface Aerator dengan kapasitas total 320 kg/jam oksigen, Effluent Gutters, Analyzer pemantau kualitas air dan beberapa kanal telah dimodifikasi dan dihubungkan ke system pengolahan biologi. Kapasitas total dari pada system ini 1000 m3/jam dan dapat menurunkan NH3-N total dari 250 m3/l menjadi kurang dari 50 m3/l.
FASILITAS PEMISAH LUMPUR / PENGERINGAN (DEWATERING) LUMPUR
Sebanyak 3 ton/hari padatan kering perlu dipisahkan pada system biologi ini. Total Suspended Solid berasal dari Flocculator (pabrik utilitas) dan hasil dari system pengolahan secara biologi ini sendiri. Pemisahan air dilakukan pada Thickener dan Belt Filter Press. Padatan cake yang dihasilkan (40% basis kering) ditimbun pada areal sekitar pabrik yang disiapkan untuk
IV. DAMPAK PABRIK PUPUK TERHADAP LINGKUNGAN
IV.1 Dampak Umum
Polutan terbesar dari industri pupuk dapat diidentifikasi sebagai berikut :
¨ Effluen panas dari air pendingin
¨ Gas Amonia dan larutan ammonia dalam air
¨ Senyawa Sulphur
¨ Nitrogen oksida
¨ Logam berat
¨ Karbon oksida
¨ Oil dan
¨ Partikulat (dari prilling tower)
Sebagai tambahan polutan lain dalam bentuk debu,spillage, dan hujan yang ditimbulkan dari fasilitas distribusi fisik, seperti stasiun pengepakan, gudang, dan operasi bongkar-muat.
IV.2 Dampak Khusus
Dampak khusus dapat dibedakan atas tiga tingkatan, yaitu : dampak pembangunan, operasi dan penutupan, tetapi lebih ditekankan pada dampak operasinya.
IV.2.1. Dampak Operasi
Polusi potensial yang diakibatkan dari dampak industri terjadi pada air, udara, air tanah, tanah, dan termasuk emisi suara dan panas. Selain itu juga resiko internal dan eksternal akut dari penanganan penyimpanan dan transpor bahan-bahan kimia berbahaya (yaitu ammonia dan klorin). Potensial bahaya dapat terjadi apabila bahan-bahan ini terekspos ke tanah dan air tanah melalui limbah industri atau rumah tangga yang dibuang sembarangan. Jika posisi industri dekat pemukiman penduduk, keberadaan dan operasional industri akan menimbulkan keresahan penduduk.
Dampak ini dapat dikontrol dengan penggunaan teknologi yang benar, dan mengefektifkan operasi, peralatan, monitoring dan perbaikan. Idealnya industri pupuk berlokasi jauh dari pemukiman penduduk, tetapi karena alasan sosial dan ekonomi, sering pemukiman baru dibangun di sekitar industri tersebut.
IV.2.2. Dampak Polutan Terhadap Perairan
Senyawa nitrogen yang terdapat dalam effluent indutri menyebabkan berkurangnya kandungan oksigen di perairan. Walaupun NOD (Nitrogenous Oxygen Demand) tidak biasa digunakan sebagai parameter kualitas air limbah, tetapi harus dipertimbangkan sebagai teknik analisis yang lebih mudah dan sederhana dibandingkan dengan BOD5.
Urea adalah senyawa kimia yang secara alami terdapat di air, tetapi dapat menjadi polutan. Jumlah keberadaannya di air harus dikontrol. Senyawa nitrogen seperti NH3 , NH4, NO2, dan NO3 biasanya terdapat dalam limbah, baik dalam limbah domestic maupun limbah industri.
NH3 merupakan racun bagi ikan. Standar kandungan amonia yang diizinkan dalam perairan menurut World Bank adalah 15 mg/l. Amonia akan bersifat toksik apabila melebihi ambang batas yang diizinkan. Walaupun demikan, terkadang effluent dari beberapa indistri melebihi ambang batas yang diizinkan. Kadar ammonia yang terlalu tinggi akan menyebakan mortalitas bagi kehidupan di perairan tawar. Pada kenyatannya, walaupun terdapat sejumlah ammonia, terdapat indikasi terjadinya pengurangan dalam proses dekomposisi. Emisi dari N menyebabkan timbulnya permasalahan eutrofikasi. Nitrifikasi dari ammonia dan amonifikasi dari urea yang diikuti oleh nitrifikasi menjadi penyebab besarnya konsentrasi nitrat yang melebihi standar air minum yang diperbolehkan. Amonia sangat larut dalam air sehingga beberapa diantaranya dapat dengan mudah masuk ke air dari udara.
Ammonia maupun urea akan menjadi nitrat melalui proses degradasi biologi. Nitrat ini dapat menjadi masalah kesehatan yang serius bagi manusia jika terakumulasi. Nitrat dalam air minum diketahui menjadi masalah apabila lebih dari 10 ppm.
A. Suspended Solids
Suspended solid dikenal sebagai residu yang dapat disaring. Suspended solid dalam air meningkatkan turbidita, mengurangi penetrasi cahaya sehingga mengganggu tanaman. Suspended solid banyak mengganggu organisme air contohnya penyumbatan insang ikan oleh suspended solid dapat menyebabkan kematian. Sehingga di dasar perairan, proses dekomposisi meningkat dan menekan organisme lain yang membutuhkan oksigen. Produk dekomposisi anaerobic dilepaskan ke permukaan air sehingga menambah BOD di air. Aktifitas anaerobic dapat memproduksi hydrogen sulfide dan membunuh ikan.
B. TDS
TDS adalah jumlah dari total garam anorganik dan substasi anorganik lainnya yang larut dalam air. TDS berhubungan dengan korosi pada pipa, menekan hasil panen apabila digunakan untuk irigasi, dan pada tingkat yang tinggi mempengaruhi ikan dan organisme akuatik lainnya, dan memyebabkan air tidak layak untuk diminum.
C. Senyawa Kromium
Toksisitas senyawa ini tergantung dari tingkat valensinya. Toksisitas akut dari senyawa kromium meningkat dalam air. Cr(VI) diklasifikasikan sebagai karsinogen pada manusia. Paparan Cr(IV) dan kanker pada sistem pernafasan telah sering diteliti dan menunjukkan terdapatnya hubungan dengan waktu pemaparan. Kanker pada pernafasan berhubungan dengan pemaparan senyawa Cr(III) dan Cr (VI). Hubungan antara kanker paru-paru dan paparan Cr(VI) terletak pada waktu dan tingkat pemaparan. Kanker kandung kemih dan ginjal juga disebabkan oleh paparan Cr(VI). Kromium metalik yang terpapar diketahui sebagai indikasi kanker pada rongga mulut dan faring, serta usus. Penyakit kulit dan alergi juga berhungan dengan paparan senyawa kromium. Senyawa Cr(III) umumnya menyebabkan berkurangnya sensitivitas kulit. Walaupun tidak bersifat mutagen, senyawa kromium memiliki hubungan dengan meningkatnya komplikasi dan keracunan pada wanita hamil. .
D. pH
NIlai dari pH ditentukan dari alkalinitas dan asiditasnya. Limbah dari proses industri menyebabkan beberapa perubahan pada pH yang diterima oleh badan air. Hal ini dapat mengganggu. keseimbangan ekologi air. pH perlu dipertimbangkan sebagai parameter limbah cair dari effluent dari industri semen karena kehadiran ammonia yang toksik sangat tergantung dari pH alami air. Hubungan antara ammonia toksik dengan pH dan temperature terlihat pada table 4.1 dibawah ini.
Tabel 4.1 Concentration of Free (Toxic) Ammonia in Water
in Relation to pH & Temperature (mg/l).
IV.2.3. Dampak Polusi Terhadap Udara
A. Gas Ammonia
Gas ammonia sangat korosif dan menyebabkan iritasi pada kulit, mata, hidung dan organ pernafasan pada konsentrasi tinggi. Paparan melalui inhalasi menyebabkan iritasi pada hidung, tenggorokan dan membrane mukosa. Iritasi dimulai pada 130 – 200 ppm, dan paparan pada 3000 ppm tidak dapat ditolerir lagi. Paparan pada konsentrasi tinggi (kira-kira di atas 2500 ppm) menyebabkan kerusakan saluran pernafasan seperti bronchitis , pneumonitis, and pulmonary edema, yang dapat berakibat fatal.
Kontak mata dengan uap ammonia sering menyebabkan iritasi dan paparan ammonia cair pada mata atau kabut ammonia dapat menyebabkan kerusakanyang serius yaitu adanya kebutaan permanen. Kulit yang berkontak dengan uap, kabut, cairan yang mengandung ammonia menyebabkan iritasi dan kulit terbakar. Tertelannya cairan ammonia menyebabkan rusaknya jaringan, sakit perut, pingsan dan berakibat fatal.
Gas ammonia merupakan salah satu gas berbahaya. Standar Internasioanl untuk gas ammonia pada tempat kerja yang lebih tinggi dari 18 mg/Nm3 selama 8 jam paparan terus menerus harus memakai masker gas yang dilengkapi dengan filter. Dampak kecelakaan akibat gas ammonia dapat terlihat pada table 4.2 berikut :
Tabel 4.2 Health Hazard of Ammonia
B. Nitrogen Oksida
Nitrogen oksida atau NOx umumnya terdapat di ozon dan memberikan kontribusi pada deposisi asam, kerusakan hutan, masalah jarak pandang sebagai akibat langsung dari efek NO2. Kerusakan yang paling banyak oleh NO2 terdapat pada peristiwa kabut fotokimia dan ozon yang beracun. Ozon sangat iritasi terhadap paru-paru khususnya pada mereka yang memiliki masalah paru-paru. Manurunnya emisi NOx memberikan dampak yang menguntungkan bagi kesehatan dengan mengurangi komponen nitrat dalam partikulat yang terhirup dan mengurangi nitrogen oksida yang bedreaksi dengan komponen organic volatile.
Table 4.3 Indicate ambient Nitrogen Dioxide guidelines for
C. Partikulat
Polusi udara berhubungan udara dengan sejumlah dampak kesehatan yang ditimbulkannya. Diantaranya permasalahan kesehatan tersebut dapat diidentifikasi seperti penurunan fungsi paru-paru, bronchitis kronik, dan kematian. Organ pernapasan adalah jalur utama dari partikulat udara. Dampak dari material partikulat terhadap kesehatan manusia dipengaruhi oleh factor komposisi kimia, lamanya paparan, dan kemampuan individu. Deposisi partikulat juga berdampak pada tanaman dan ekosistem terrestrial.
Tabel 4.4 Particulate Matter Standard (ยตG/Nm3)
D. Karbon monoksida
Karbon monoksida merupakan produk hasil pembakaran tidak sempurna dari senyawa yang mengandung karbon. CO mengurangi kemampuan darah membawa oksigen dengan membentuk carboxyhemoglobin (HbCO). Hemoglobin yang berbentuk HbCO tidak dapat diregenerasi dan tidak sesuai untuk transport oksigen dari partikel sel darah merah. Dampak kesehatan yang ditimbulkan oleh CO pada konsentrasi yang berbeda terlihat pada table berikut ini :
Tabel 4.5 Health Effect of Carbon Monoxide
IV.2.4. Dampak polusi limbah padat
Limbah padat dapat bersifat berbahaya dan tidak berbahaya. Limbah berbahaya memiliki sifat toksik, eksplosif, korosif, mudah terbakar, radiatif terhadap manusia dan biosfer, persisten (tidak muidah didegradas) dan memiliki potensi untuk terakumulasi secara biologis dalam rantai makanan. Sampah
IV.2.5. Dampak polusi suara
Suara adalah bentuk polusi berbahaya terhadap lingkungan karena mempengaruhi kesehatan public, khususnya kerusakan pada pendengaran dan menyebabkan stress secara psychology. Polusi suara dapat menyebabkan kebisingan.
V. NILAI EKONOMI YANG DIDAPATKAN
A. Purge Gas Recovery Unit
Modal Investasi : US$ 4 juta
Nilai tambah yang diperoleh :
¨ 162 ton NH3/hari x US$ 210/ton = US$ 11.226.600/tahun
¨ 418 MMBTU/hari dari CH4, Ar x US$ 1.5 MMBTU = US$ 206.910.00/tahun
B. Larutan NaOH Sisa
Modal Investasi : Rp. 1.842.000
Nilai tambah yang diperoleh :
¨ 15 ton NaOH/bulan/pabrik = Rp. 675.000/bulan/pabrik
C. Hydrolizer dan Stripper Unit
Modal Investasi : US$ 6,98 juta
Nilai tambah yang diperoleh :
¨ 5.164 ton/tahun NH3 = US$ 1.084.440/tahun
¨ 16.300 ton/tahun Urea = US$ 1.926.363/tahun
¨ 122 m3/jam air terolah = US$ 463.798,2/tahun
V. EVALUASI DAN SARAN
Produksi Bersih yang dilakukan oleh PT Pupuk Sriwidjaja merupakan bagian proses penting dalam suatu system produksi. Dalam pelaksanaannya, program ini memberikan arahan dan fokus untuk meningkatkan efisiensi produksi yang terus menerus. Pada akhirnya dapat menghemat biaya produksi dan khususnya menekankan aspek identifikasi dan evaluasi proses produksi.
Dengan telah dilakukannya produksi bersih pada PT Pupuk Sriwidjaja, nilai ekonomi yang didapatkan menunjukkan adanya keuntungan dari bahan
