44 3 KARAKTERISTIK LOKASI DAN PERALATAN YANG DIGUNAKAN UNTUK PENELITIAN 3.1 Lokasi Penelitian Industri susu adalah perusahaan penanaman modal dalam negeri (PMDN) yang mempunyai usaha di bidang industri pengolahan susu dengan merk Indomilk. Lokasi industri di Kecamatan Pasar Rebo, Jalan Raya Bogor Km 26 Jakarta Timur. Terdapat tiga lokasi utama, yaitu di Jakarta dengan produk utama susu bubuk dan susu kental manis, di Cicurug Sukabumi dengan produk utama yakult dan di Pandaan Jawa Timur dengan produk utama ice cream dan yakult. 3.2 Karakteristik Emisi Berdasarkan wawancara yang dilakukan dengan pihak industri susu, diketahui bahwa emisi dari boiler yang akan dijadikan sebagai sumber emisi pada kegiatan ini memiliki suhu sekitar 200 0 C, sedangkan informasi beberapa parameter hasil pengukuran pada cerobong adalah sebagai berikut (Tabel 13). Tabel 13 Kadar beberapa parameter dari cerobong tungku pemanas (boiler) No. Parameter Kadar 1. Karbon dioksida (CO 2 ) 8%-9% 2. Karbon monoksida (CO) 46-48 ppm 3. Burner Efficiency 95% 4. Steam Pressure 15-20 bar 5. Suhu (Kisaran rata2) 116-207 0 C Lokasi penempatan fotobioreaktor mikroalga berjarak 20 meter dari cerobong. Kedua cerobong dibuat lubang dan dimasukkan pipa berdiameter 2 inch, dan dihubungkan dengan kompresor udara. Sebelum masuk ke dalam kompresor, pipa udara terlebih dahulu dilewatkan heat exchanger (HE) agar supaya suhu dari cerobong lebih dari 200 o C bisa diturunkan suhunya sampai 30 o C. Pemasangan pipa yang panjang dan berkelok kelok sangat mempengaruhi penurunan suhu. Suhu terukur di kompresor lebih kurang 30 o C. Hanya sebagian kecil saja emisi dari cerobong yang bisa dimanfaatkan oleh fotobioreaktor mikroalga, karena kapasitas fotobioreaktor yang terbatas.
45 Pemasangan pipa terhadap dua cerobong tersebut dimaksudkan agar injeksi CO2 yang berasal dari cerobong tetap berlangsung, karena penggunaan cerobong sangat tergantung kepada peningkatan produktifitas susu, dan tergantung kepada jumlah boiler yang dipakai, apabila dirasakan mencukupi uap panas yang dibutuhkan dari boiler, maka salah satu boiler dimatikan dan cerobong tidak menghasilkan CO2. Apabila salah satu boiler mati, fotobioreaktor mikroalga masih dapat disuplai CO2 dari cerobong lainnya. Lokasi pemasangan pipa (panah hitam) dapat dilihat pada Gambar 11. Sedangkan Gambar 12 memperlihatkan proses pencucian tabung reaktor dan persiapan injeksi mikroalga. Gambar 11 Cerobong di industri susu yang udaranya dijadikan sumber karbondioksida untuk fotobioreaktor Gambar 12 Pencucian tabung reaktor.
46 Gambar 13 Persiapan injeksi biomassa mikroalga di industri susu Pasar Rebo Gambar 14 Fotobioreaktor yang sudah diisi mikroalga Gambar 15 Biomassa mikroalga pada fase pertumbuhan
47 Gambar 16 Fotobioreaktor mikroalga pada fase menuju kematian 3.3 Sistem Pengaliran Gas dari Cerobong ke Fotobioreaktor Sistem pengaliran gas pada fotobioreaktor dimulai dari sistem pemipaan yang keluar dari cerobong boiler, yang kemudian dilalukan melewati suatu perangkap air dan heat exchanger (Gambar 17). Gas dari heat exchanger kemudian dialirkan ke kompresor dengan sistem penghisapan. Lebih lanjut, kompresor akan memompakan gas ke fotobioreaktor. Berdasarkan hasil ujicoba diketahui bahwa permasalahan yang muncul adalah resiko kerusakan pada kompresor akibat banyaknya uap air yang berada di dalam kompresor akibat kondensasi. Air kondensat tersebut diduga berasal dari dua jenis aktivitas pada sistem, yaitu: a. Berasal dari aktivitas heat exchanger, yaitu pada saat suhu gas di dalam heat exchanger (HE) diturunkan dari sekitar 1000C menjadi sekitar 300C. Turunnya suhu akan menghasilkan uap panas yang lama kelamaan akan menjadi air, khususnya pada saat kontak dengan suhu yang lebih rendah. Berdasarkan hasil ujicoba, diketahui bahwa air yang dihasilkan akibat aktivitas HE ini adalah 3 liter per hari. Sebagai solusi, dibuat suatu wadah penampungan air kondensat dengan volume lebih dari 5 liter. Sistem HE yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 18.
48 b. Berasal dari pengembunan yang terjadi di dalam kompresor. Pengembunan ini diduga berasal dari pelepasan panas oleh gas emisi yang masuk ke dalam kompresor. Solusi yang dibuat untuk masalah pengembunan pada kompresor adalah penambahan pemasangan alat pembuangan air secara otomatis, yang disebut dengan auto drain. Gambar 17 Skema instalasi pembangkit gas input pada fotobioreaktor
49 Gambar 18 Sistem penukar panas (heat exchanger) : a. HE tampak depan; b. HE sisi dalam Gambar 19 Heat exchanger (HE) dan perangkap air
50 3.4 Peralatan Utama yang Digunakan Beberapa peralatan utama yang dipakai dalam penelitian ini adalah sistem heat exchanger (HE) yang berfungsi sebagai pendingin udara, kompresor yang berfungsi sebagai tempat penyimpan sementara udara sebelum masuk ke dalam fotobioreaktor dan sistem perpipaan dari cerobong (stack) dan masuk ke dalam heat exchanger. 3.4.1 Kompresor Udara Kompresor adalah mesin yang berfungsi sebagai pemampat udara atau gas (Gambar 20). Kompresor udara biasanya menghisap udara dari atmosfir. Namun ada pula kompresor yang menghisap udara atau gas yang bertekanan lebih tinggi dari tekanan atmosfir. Dalam hal ini kompresor berfungsi sebagai penguat (booster). Sebaliknya ada yang mengisap udara atau gas yang bertekanan lebih rendah daripada tekanan atmosfir. Kompresor berfungsi sebagai pompa vakum diharapkan dapat mengisap udara yang berasal dari cerobong pabrik (stack) kemudian disimpan di dalam tabung. Setelah mempunyai tekanan yang cukup, maka kompresor akan mengalirkan udara hasil isapan cerobong ke sistem fotobioreaktor. Kompresor ini tidak hidup secara terus menerus, sehingga energi yang dipakai tidak begitu besar, karena dapat menyimpan udara secara cepat dan mengalirkan udara ke fotobiorektor secara perlahan lahan. Kompresor akan menyala lebih kurang dua menit, kemudian mati selama 20 menit, sehingga dalam satu jam kompresor hidup selama enam menit dan dalam satu hari selama 24 jam. Gambar 20 Kompresor udara
51 3.4.2 Heat Exchanger (Sistem Pendingin) Pengoperasian prototype reaktor mikroalga membutuhkan unit pembangkit gas CO 2 dan pendingin gas seperti pada Gambar 21. Disain/rancangan sistim pendingin gas terdiri dari: - Heat exchanger - Sistim pemipaan dan pompa air - Tangki penampung air dingin - Menara pendingin - Blower - Kompresor Gambar 21 Sistem heat exchanger dari cerobong pabrik Peralatan dan cara kerja sistim pembangkit gas dan sistim pendingin gas adalah sebagai berikut: a) Gas CO 2 yang keluar dari cerobong industri melalui proses pembakaran ini suhunya masih relatif tinggi; untuk gas yang keluar dari pembangkit/mesin diesel biasanya mencapai 300ºC untuk industri besar. Sedangkan suhu gas yang keluar ke cerobong dari proses pembakaran dengan bahan bakar batubara
52 mencapai 200ºC. Gas dengan suhu yang tinggi ini belum bisa digunakan untuk umpan mikroalga dan harus diturunkan hingga mencapai suhu kamar, untuk itu dibutuhkan peralatan penukar panas (heat exchanger). b) Heat exchanger berfungsi untuk mengambil panas pada gas yang keluar dari pembangkit/genset melalui kontak tidak langsung antara gas panas dan media pengambil panas (air) sehingga gas suhunya turun dan tidak tercampur dengan zat lain. c) Gas yang sudah dingin diserap dan ditampung dalam kompresor untuk dipompakan ke fotobioreaktor. d) Air yang keluar dari heat exchanger menjadi panas, air panas ini disalurkan dan di pancarkan ke dalam menara pendingin dan bersamaan dengan itu dihembuskan angin melalui blower dari arah bawah sehingga suhu air menjadi turun. e) Air yang sudah dingin ini ditampung di tangki penampung dan siap dipompakan lagi ke heat exchanger. Pengggunaan HE ini tidak dilakukan secara terus menerus, apabila dijumpai kondisi suhu cerobong yang sangat tinggi, lebih dari 250 o C, maka HE akan digunakan sepenuhnya. Kondisi saat ini udara tetap melalui HE, tetapi tidak didukung dengan aliran air yang mengalir secara terus menerus untuk menggantikan air yang panas setelah dilalui pipa udara yang panas dari dalam HE. Adanya sistem perpipaan udara yang panjang sudah dapat menurunkan suhu udara dari 150 o C menjadi 30 o C sebelum masuk ke fotobioreaktor, sehingga energi listrik yang digunakan pompa air dapat diminimalisasi. 3.4.3 ph Meter ph meter digunakan untuk mengukur derajat keasaman dan suhu air. Pengambilan sampel air dilakukan setiap hari sekali untuk masing masing fotobioreaktor.
53 Gambar 22 Peralatan ph meter 3.4.4 Hanna Meter dan Lux Meter Peralatan ini berfungsi untuk mengukur kadar TDS dan salinitas, sedangkan lux meter berfungsi untuk mengukur intensitas cahaya, dapat dilihat pada Gambar 23. Gambar 23 Hanna meter dan lux meter 3.4.5 Rieken Keiki CO2 Gas Analyser Peralatan ini digunakan untuk mengukur gas input sebelum masuk ke dalam reaktor dan gas output yang keluar dari fotobioreaktor. Parameter yang diukur meliputi oksigen (O2), karbondioksida (CO2), karbon monoksida (CO) dan methane (CH4). Rentang pengukuran adalah sebagai berikut: Gas CO2 dengan rentang pengukuran : 0-20% Gas oksigen (O2) dengan rentang pengukuran : 0-50% Gas CO dengan rentang pengukuran : 0-100 ppm Gas CH4 dengan rentang pengukuran : 0-100 ppm
54 Gambar 24 Rieken keiki gas analyser 3.4.6 Mikroskop Perhitungan jumlah sel mikroalga menggunakan mikroskop. Data jumlah sel biomassa masing masing fotobioreaktor diambil setiap hari sekali selama uji coba berlangsung. Sedangkan parameter-parameter yang akan dianalisa di laboratorium, terdiri atas nutrien (nitrat dan fosfat) beserta dengan proximate.