PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN PUPUK ORGANIK DARI BAHAN BAKU LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 15.000 TON/TAHUN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Ujian Sarjana Teknik Kimia OLEH : ANDY HERMAN NIM : 080405020 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA F A K U L T A S T E K N I K UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2012
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul: PRA RANCANGAN PABRIK PEMBUATAN PUPUK ORGANIK DARI BAHAN BAKU LIMBAH CAIR INDUSTRI TAHU DENGAN KAPASITAS PRODUKSI 15.000 TON/TAHUN Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi tugas-tugas dan merupakan salah satu syarat untuk mengikuti ujian sarjana pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,. Dalam menyelesaikan tugas akhir ini penulis banyak menerima bantuan, bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia, selaku dosen pembimbing penyusunan tugas akhir ini 2. Ibu Mersi Suriani Sinaga,ST,MT, selaku co-dosen pembimbing penyusunan tugas akhir ini 3. Bapak Dr.Eng Ir.Irvan,M.Si, Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT, Koordinator Tugas Akhir Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 5. Bapak Dr. Eng Ir. Irvan, M.Si, Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 6. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, Sekretaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 7. Bapak dan Ibu dosen serta pegawai Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, 8. Nianto Cendana atas kerjasamanya dalam penulisan tugas akhir ini 9. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2008 yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis Medan, 19 Juni 2012 Penulis, (Andy Herman)
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR... i ABSTRAK... ii DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR TABEL... viii BAB I PENDAHULUAN... I-1 1.1 Latar Belakang... I-1 1.2 Perumusan Masalah... I-2 1.3 Tujuan Perancangan... I-3 1.4 Manfaat Perancangan... I-3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... II-1 2.1 Tinjauan Umum Pupuk... II-1 2.2 Pupuk Organik... II-2 2.3 Limbah Cair Tahu... II-5 2.4 Sifat Sifat Bahan... II-6 2.5 Deskripsi Proses... II-8 BAB III NERACA MASSA... III-1 BAB IV NERACA ENERGI... IV-1 BAB V SPESIFIKASI PERALATAN... V-1 BAB VI INSTRUMENTASI DAN KESELAMATAN KERJA... VI-1 6.1 Instrumentasi... VI-1 6.2 Keselamatan dan Keselamatan Kerja... VI-6 6.3 Keselamatan Kerja pada Pabrik Pembuatan Pupuk Organik... VI-7 6.3.1 Pencegahan terhadap Kebakaran dan Peledakan... VI-7 6.3.2 Peralatan Perlindungan Diri... VI-8 6.3.3 Keselamatan Kerja terhadap Listrik... VI-8 6.3.4 Pencegahan terhadap Gangguan Kesehatan... VI-9
6.3.5 Pencegahan terhadap Bahaya Mekanis... VI-9 BAB VII UTILITAS... VII-1 7.1 Kebutuhan Uap (Steam)... VII-1 7.2 Kebutuhan Air... VII-1 7.2.1 Screening... VII-5 7.2.2 Sedimentasi... VII-5 7.2.3 Klarifikasi... VII-5 7.2.4 Filtrasi... VII-6 7.2.5 Demineralisasi... VII-7 7.2.5.1 Penukar Kation (Cation Exchanger)... VII-7 7.2.5.2 Penukar Anion (Anion Exchanger)... VII-8 7.2.6 Deaerator... VII-10 7.3 Kebutuhan Bahan Kimia... VII-10 7.4 Kebutuhan Listrik... VII-10 7.5 Kebutuhan Bahan Bakar... VII-11 7.6 Unit Pengolahan Limbah... VII-13 7.7 Unit Pengolahan Limbah Cair dengan Sistem Activated Sludge... VII-14 7.7.1 Bak Penampungan (BP)... VII-14 7.7.2 Bak Pengendapan Awal (BPA)... VII-14 7.7.3 Bak Netralisasi (BN)... VII-15 7.7.4 Tangki Aerasi... VII-16 7.7.5 Tangki Sedimentasi (TS)... VII-19 7.8 Spesifikasi Peralatan Utilitas... VII-19 BAB VIII LOKASI DAN TATA LETAK PABRIK... VIII-1 8.1 Lokasi Pabrik... VIII-1 8.2 Tata Letak Pabrik... VIII-3 8.3 Perincian Luas Tanah... VIII-5 BAB IX ORGANISASI DAN MANAJEMEN PERUSAHAAN... IX-1 9.1 Organisasi Perusahaan... IX-1
9.1.1 Bentuk Organisasi Garis... IX-2 9.1.2 Bentuk Organisasi Fungsionil... IX-2 9.1.3 Bentuk Organiasi Garis dan Staf... IX-3 9.1.4 Bentuk Organisasi Fungsionil dan Staf... IX-3 9.2 Manajemen Perusahaan... IX-3 9.3 Bentuk Hukum Badan Usaha... IX-4 9.4 Uraian Tugas, Wewenang, dan Tanggung Jawab... IX-6 9.4.1 Rapat Umum Pemegang Saham (RUPS)... IX-6 9.4.2 Dewan Komisaris... IX-6 9.4.3 Direktur... IX-6 9.4.4 Sekretaris... IX-7 9.4.5 Manager Produksi... IX-7 9.4.6 Manager Teknik... IX-7 9.4.7 Manager Umum dan Keuangan... IX-7 9.4.8 Manager Pembelian dan Pemasaran... IX-7 9.5 Sistem Kerja... IX-8 9.6 Jumlah Karyawan dan Tingkat Pendidikan... IX-10 9.7 Sistem Penggajian... IX-11 9.8 Tata Tertib... IX-13 9.9 JAMSOSTEK dan Fasilitas Tenaga Kerja... IX-14 BAB X ANALISIS EKONOMI... X-1 10.1 Modal Investasi... X-1 10.1.1 Modal Investasi Tetap (MIT)... X-1 10.1.2 Modal Kerja / Working Capital (WC)... X-2 10.1.3 Biaya Tetap (Fixed Cost)... X-3 10.1.4 Biaya Variabel (Variabel Cost)... X-4 10.2 Total Penjualan... X-4 10.3 Bonus Perusahaan... X-4 10.4 Perkiraan Rugi/Laba Usaha... X-5 10.5 Analisa Aspek Ekonomi... X-5
10.5.1 Profit Margin (PM)... X-5 10.5.2 Break Even Point (BEP)... X-5 10.5.3 Return on Investment (ROI)... X-6 10.5.4 Pay Out Time (POT)... X-6 10.5.5 Return on Network (RON)... X-6 10.5.6 Internal Rate of Return (IRR)... X-7 BAB XI KESIMPULAN DAN SARAN... XI-1 11.1 Kesimpulan... XI-1 11.2 SARAN... XI-1 DAFTAR PUSTAKA... xi LAMPIRAN A PERHITUNGAN NERACA MASSA... LA-1 LAMPIRAN B PERHITUNGAN NERACA ENERGI... LB-1 LAMPIRAN C PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN... LC-1 LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS... LD-1 LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI... LE-1
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Pupuk Organik Dari Limbah Cair Tahu... II-10 Gambar 6.1 Instrumentasi pada Pompa... VI-4 Gambar 6.2 Instrumentasi pada Tangki Pencampuran... VI-4 Gambar 6.3 Instrumentasi pada Reaktor... VI-5 Gambar 6.4 Instrumentasi pada Dekanter... VI-5 Gambar 6.5 Instrumentasi pada Evaporator... VI-5 Gambar 6.6 Instrumentasi pada Drier... VI-6 Gambar 8.1 Tata Letak Pabrik Pembuatan Pupuk Organik dengan skala 1:1100... VIII-6 Gambar 9.1 Struktur Organisasi Pabrik Pembuatan Pupuk Organik... IX-16 Gambar LD-1 Sketsa Sebagian Bar Screen (dilihat dari atas)... LD-2 Gambar LD-2 Grafik Entalpi dan Temperatur Cairan pada Cooling Tower... LD-50 Gambar LD-3 Kurva Hy terhadap 1/(Hy* Hy)... LD-51 Gambar LE-1 Harga Peralatan untuk Tangki Penyimpanan (Storage) dan Tangki Pelarutan... LE-5 Gambar LE-2 Gambar BEP... LE-25 vii
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data Kebutuhan Pupuk Sumatera Utara... I-2 Tabel 2.1 Perkiraan Kebutuhan Air pada Pengolahan Tahu Tiap 3 kg Kedelai... II-5 Tabel 2.2 Contoh Polimer Alam... II-9 Tabel 2.3 Contoh Polimer Statistik... II-10 Tabel 2.4 Perbandingan Proses Pembuatan Polyethylene... II-15 Tabel 2.5 Struktur HDPE, LDPE dan LLDPE... II-17 Tabel 3.1 Neraca Massa Tangki Pelarutan NaOH (M-101)... III-1 Tabel 3.2 Neraca Massa Tangki Netralisasi (M-102)... III-1 Tabel 3.3 Neraca Massa Fermentor Anaerobik (R-101)... III-1 Tabel 3.4 Neraca Massa Centrifuge Decanter (D-101)... III-2 Tabel 3.5 Neraca Massa Rotary Drier (D-201)... III-2 Tabel 3.6 Neraca Massa Granulator (G-201)... III-2 Tabel 3.7 Neraca Massa Reaktor I (R-301)... III-3 Tabel 3.8 Neraca Massa Filter Press (D-301)... III-3 Tabel 3.9 Neraca Massa Reaktor II (R-302)... III-4 Tabel 3.10 Neraca Massa Evaporator (D-302)... III-4 Tabel 4.1 Neraca Energi Fermentor (R-101)... IV-1 Tabel 4.2 Neraca Energi Rotary Drier (D-201)... IV-1 Tabel 4.3 Neraca Energi Pneumatic Conveying Cooler (C-202)... IV-1 Tabel 4.4 Neraca Energi Reaktor I (R-301)... IV-2 Tabel 4.5 Neraca Energi Reaktor II (R-302)... IV-2 Tabel 4.6 Neraca Energi Evaporator (D-302)... IV-2 Tabel 4.7 Neraca Energi Cooler (E-302)... IV-3 Tabel 6.1 Daftar Penggunaan Instrumentasi pada Pra Rancangan Pabrik Pembuatan Pupuk Organik... VI-3 Tabel 7.1 Pemakaian Air unutk Beberapa Kebutuhan... VII-3 Tabel 7.2 Kualitas Air Sungai Deli... VII-4
Tabel 8.1 Perincian Luas Tanah... VIII-5 Tabel 9.1 Susunan Jadwal Shift Karyawan... IX-9 Tabel 9.2. Jumlah Karyawan dan Kualifikasinya... IX-10 Tabel 9.3 Perincian Gaji Karyawan... IX-11 Tabel LB-1 Nilai Konstanta a, b, c, d dan e untuk Perhitungan Cp Gas... LB-1 Tabel LB-2 Nilai Konstanta a, b, c, d dan e untuk Perhitungan Cp Cairan... LB-2 Tabel LB-3 Konstribusi Unsur dan Gugus untuk Estimasi Cp... LB-2 Tabel LB-4 Nilai Kapasitas Panas untuk Senyawa Padat... LB-3 Tabel LB-5 Nilai Panas Reaksi Pembentukan... LB-3 Tabel LB-6 Nilai Panas Laten... LB-4 Tabel LB-7 Neraca Energi pada input Fermentor (R-101)... LB-5 Tabel LB-8 Neraca Energi pada output Fermentor (R-101)... LB-5 Tabel LB-9 Neraca Energi pada input Rotary Drier (D-201)... LB-6 Tabel LB-10 Neraca Energi pada output Rotary Drier (D-201)... LB-7 Tabel LB-11 Neraca Energi pada input Pneumatic Conveying Cooler (C-202)... LB-8 Tabel LB-12 Neraca Energi pada output Pneumatic Conveying Cooler (C-202)... LB-8 Tabel LB-13 Neraca Energi pada input Reaktor I (R-301)... LB-9 Tabel LB-14 Neraca Energi pada output Reaktor I (R-301)... LB-10 Tabel LB-15 Neraca Energi pada input Reaktor II (R-302)... LB-11 Tabel LB-16 Neraca Energi pada output Reaktor II (R-302)... LB-11 Tabel LB-17 Neraca Energi pada input Evaporator (D-302)... LB-13 Tabel LB-18 Neraca Energi pada output Evaporator (D-302)... LB-13 Tabel LB-19 Neraca Energi pada input Cooler (E-302)... LB-14 Tabel LB-20 Neraca Energi pada output Cooler (E-302)... LB-14 Tabel LD-1 Perhitungan Entalpi dalam Penentuan Tinggi Menara Pendingin... LD-50 Tabel LE-1 Perincian Harga Bangunan... LE-1 Tabel LE-2 Harga Indeks Marshall dan Swift... LE-3
Tabel LE-3 Estimasi Harga Peralatan Proses Impor... LE-5 Tabel LE-4 Estimasi Harga Peralatan Proses Non Impor... LE-6 Tabel LE-5 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Impor... LE-6 Tabel LE-6 Estimasi Harga Peralatan Utilitas Non Impor... LE-7 Tabel LE-7 Biaya Sarana Transportasi... LE-10 Tabel LE-8 Perincian Gaji... LE-13 Tabel LE-9 Perincian Biaya Kas... LE-15 Tabel LE-10 Perincian Modal Kerja... LE-16 Tabel LE-11 Aturan Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000... LE-18 Tabel LE-12 Aturan Biaya Depresiasi Sesuai UU Republik Indonesia No. 17 Tahun 2000... LE-18 Tabel LE-13 Data Perhitungan Internal Rate of Return (IRR)... LE-26
ABSTRAK Pupuk organik dengan bahan baku limbah cair tahu dirancang dengan kapasitas 15.000 ton/tahun dengan 300 hari kerja dalam 1 tahun. Lokasi pabrik direncanakan di daerah Kawasan Industri Medan (KIM) III, Kotamadya Medan, Propinsi Sumatera Utara dengan luas areal 23974,675 m 2, tenaga kerja yang dibutuhkan berjumlah 195 orang dengan bentuk badan usaha Perseroan Terbatas (PT) yang dipimpin oleh seorang direktur dengan struktur organisasi sistem garis. Hasil analisa ekonomi Pabrik Pembuatan Pupuk Organik adalah sebagai berikut : Total Modal Investasi : Rp. 2.220.132.785.000 Total Biaya Produksi : Rp. 1.079.182.348.000 Hasil Penjualan : Rp. 1.085.859.245.000 Laba Bersih : Rp. 760.129.971.500 Profit Margin (PM) : 48,86 % Break Even Point (BEP) : 43,92 % Return on Investment (ROI) : 34,23 % Pay Out Time (POT) : 2,92 tahun Return on Network (RON) : 57,06 % Internal Rate of Return (IRR): 50,208 Dari hasil analisa aspek ekonomi dapat disimpulkan bahwa pabrik pupuk organik dari limbah cair tahu dengan kapasitas produksi 15.000 ton/tahun layak untuk didirikan.