BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang PT Pertamina EP adalah anak perusahaan dari PT Pertamina (PESERO) yang bergerak di bidang eksplorasi, eksploitasi, dan produksi minyak bumi. Salah satu lokasi dari perusahaan tersebut terletak di Cilamaya, Jawa Barat. Lokasi tersebut berada di tengah suatu kawasan pemukiman. Minyak bumi yang dieksploitasi dari perut bumi memiliki empat fase, yaitu gas, air, minyak, dan kondensat. Minyak dan kondensat dapat dimanfaatkan seluruhnya ke dalam proses produksi, sedangkan gas dan air umumnya akan dibuang ke lingkungan. Air dan gas ini mengandung senyawa-senyawa yang jika berada di atmosfer dalam jumlah tertentu akan dapat memberikan dampak negatif bagi manusia ataupun lingkungan, sehingga untuk membuangnya ke lingkungan harus terlebih dahulu dikendalikan. Air akan dibuang setelah melalui proses pengolahan terlebih dahulu pada suatu unit Water Treatment Plant atau langsung diinjeksikan ke dalam suatu lapisan di dalam perut bumi. Sedangkan untuk gas, jika jumlahnya cukup banyak akan diolah dan dapat bermanfaat. Salah satu proses pengolahan ini adalah penyisihan Karbon dioksida (CO 2 ) dari gas alam yang akan dimanfaatkan. Hal ini dikarenakan gas CO 2 memiliki energi kalor yang rendah sehingga akan menurunkan kualitas dari gas alam tersebut yang akan diproses lebih lanjut untuk dijadikan sumber energi. Proses penyisihan ini terjadi pada suatu unit CO 2 Removal. CO 2 tersebut selama ini kemudian dilepaskan ke atmosfer. Selama ini, CO 2 tidak menjadi perhatian utama dalam upaya pengendalian pencemaran udara, bahkan di beberapa unit pengendali pencemar udara, CO 2 merupakan buangan yang dihasilkan dari proses pengendalian tersebut, seperti pada unit Flaring dimana pembakaran sempurna dari gas Hidrokarbon akan memberikan hasil akhir gas CO 2. Perhatian yang masih rendah selama ini pada gas CO 2 dikarenakan CO 2 dianggap sebagai gas yang tidak berbahaya. Dengan konsentrasi rata-rata sebesar 332 ppm di atmosfer, CO 2 tidak berbahaya bagi manusia, karena sifatnya yang tidak berbau, tidak I-1
berwarna dan tidak bereaksi dengan tubuh manusia. Sedangkan bagi tumbuhan, tumbuhan akan tumbuh lebih baik dalam lingkungan yang kaya CO 2. Namun, saat ini CO 2 sudah mulai mendapatkan perhatian serius. Hal ini dikarenakan CO 2 merupakan salah satu Gas Rumah Kaca (GRK) yang dipercaya sebagai penyebab terjadinya efek pemanasan global dimana dampaknya sudah mulai dirasakan akhir-akhir ini. Perbandingan dampak yang ditimbulkan dari gas CO 2 jika dibandingkan dengan gas-gas rumah kaca lainnya dapat dilihat pada grafik di bawah ini. Sumber : IPCC,2000 Gambar 1.1. Sumbangan Gas-gas Rumah Kaca terhadap Terjadinya Efek Rumah Kaca Besarnya sumbangan dari gas CO 2 terhadap pemanasan global dikarenakan peningkatan konsentrasinya yang begitu signifikan beberapa dekade terakhir ini yang disebabkan peningkatan emisi gas CO 2. Grafik di bawah ini memperlihatkan besarnya emisi CO 2 dalam skala global pertahunnya dan prediksi besarnya emisi CO 2 sampai pada tahun 2090. Sumber : IPCC,2005 Gambar 1.2. Besar Emisi Global CO 2 Tahunan I-2
Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa terjadi peningkatan emisi CO 2 yang cukup besar tiap tahunnya. Berdasarkan pertimbangan tersebut, maka perlu dicari sebuah solusi untuk mengelola emisi CO 2 tersebut. Telah dikenal beberapa upaya dalam pengelolaan emisi CO 2 ini, antara lain: 1. Forestrasi, dimana CO 2 diserap dari atmosfer melalui aktivitas biologi 2. Aquifer Storage, CO 2 diinjeksikan ke dalam aquifer (reservoar) alami dalam lapisan tanah. CO 2 ini akan terperangkap secara hidrodinamik. 3. Injeksi bawah laut, CO 2 akan diinjeksikan ke dalam laut dengan kedalaman sekitar 3.000 meter. Kedalaman yang cukup besar ini untuk memastikan bahwa gas CO 2 tersebut akan terperangkap dengan stabil. 4. Karbonatasi mineral, dalam proses ini gas CO 2 direaksikan dengan jenis mineral tertentu yang kemudian akan membentuk padatan karbonat. Dari beberapa alternatif di atas, terdapat beberapa keuntungan dalam pengelolaan emisi gas CO 2 melalui proses karbonatasi mineral. Dalam proses karbonatasi mineral, gas CO 2 akan berubah menjadi senyawa mineral karbonat sehingga akan terjadi penyisihan emisi CO 2 secara permanen. Dengan mempertimbangkan debit gas yang tidak terlalu besar, maka proses karbonatasi mineral merupakan suatu alternatif layak dipertimbangkan karena besarnya biaya investasi yang dibutuhkan tidak akan sebesar alternatif lainnya seperti injeksi. Selain itu dari segi ekonomi juga dapat menguntungkan pihak penggelola dalam hal ini Pertamina apabila dari proses karbonatasi mineral tersebut dapat diperoleh hasil akhir berupa Presipitat Kalsium Karbonat yang memiliki nilai manfaat dan nilai ekonomi. Dengan keuntungan tersebut, maka proses karbonatasi mineral dipilih untuk dilihat potensi serta efektifitasnya dalam upaya pengelolaan emisi gas CO 2 dari unit CO 2 Removal. Sedangkan pemilihan sampel gas dari unit CO 2 removal dengan pertimbangan kandungan CO 2 yang cukup tinggi di gas buangnya tersebut. Pada unit CO 2 removal, CO 2 yang terdapat pada flue gas disisihkan dengan menggunakan suatu pelarut/absorbent Methylethylamine (MEA). Ketika terjadi kontak antara flue gas dengan MEA tersebut, gas CO 2 akan bereaksi dengan amine. Setelah I-3
terjadi proses penyisian CO 2, tahap selanjutnya adalah proses regenerasi MEA dengan cara pemanasan. Ketika terjadi proses pemanasan tersebut, gas CO 2 dengan tingkat kemurnian yang cukup tinggi akan terlepas dari senyawa amine (MEA). Senyawa amine yang sudah terbebas dari gas CO 2 kemudian digunakan kembali dalam proses penyisihan gas CO 2 dari flue gas. Dalam proses karbonatasi mineral, digunakan senyawa alkali. Beberapa jenis senyawa alkali dapat dimanfaatkan dalam proses karbonatasi mineral ini antara lain senyawa Kalsium dan Magnesium (Ca dan Mg). Dari proses karbonatasi mineral, akan terbentuk peresipitat karbonat dari kedua unsur tersebut (CaCO 3 atau MgCO 3 ). Dalam rencana Tugas Akhir ini, akan digunakan senyawa Kalsium dengan pertimbangan kondisi operasi dari proses karbonatasi mineral dengan senyawa kalsium lebih mudah untuk diusahakan selain itu dari proses karbonatasi mineral dengan senyawa kalsium ini dapat diusahakan dihasilkan produk yang memiliki nilai manfaat. Senyawa kalsium yang digunakan dalam proses ini adalah larutan Kalsium hidroksida/air kapur (Ca(OH) 2 ). Namun apabila menggunakan Ca(OH) 2 murni yang tersedia di pasaran, alternatif ini akan cukup berat dari segi ekonomi mengingat harganya yang cukup tinggi. Dengan mempertimbangkan hal tersebut, maka diupayakan sumber alternatif Ca(OH) 2. Alternatif yang cukup potensial adalah dengan memanfaatkan limbah pengelasan karbid. Dalam proses pengelasan karbid akan terbentuk senyawa Ca(OH) 2 sebagai hasil sampingannya. Proses pengelasan karbid sendiri dapat dilihat di bawah ini. CaC 2 + 2 H 2 O C 2 H 2 + Ca(OH) 2 (1) Ca(OH) 2 tersebut yang akan dimanfaatkan dalam proses karbonatasi mineral gas CO 2. Pada proses karbonatasinya, Kalsium Hidoksida (Ca(OH) 2 ) dalam bentuk larutan direaksikan dengan gas CO 2. Dalam fasa liquid tersebut, akan terbentuk ion karbonat (CO -2 3 ) yang kemudian bereaksi dengan ion Ca 2+ untuk membentuk Kalsium Karbonat (CaCO 3 ) yang akan mengendap (Precipitate Calcium Carbonate/PCC). Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O (2) PCC ini banyak digunakan sebagai bahan pengisi (filler) di industri-industri kimia seperti, industri kertas, cat, PVC, ban, farmasi, dan juga pasta gigi. I-4
Dengan menggunakan reaktor karbonatasi mineral dan memanfaatkan sumber emisi CO 2 dari unit CO 2 removal, dapat dihitung seberapa besar efisiensi dalam menurunkan konsentrasi CO 2 pada gas tersebut serta kuantitas dari PCC yang dihasilkan, sehingga dapat dilihat sejauh apa kelayakan proses karbonatasi mineral sebagai alternatif solusi bagi pengelolaan emisi CO 2. I.2. Maksud dan Tujuan 1. Melihat potensi dari proses karbonatasi mineral sebagai alternatif penanganan emisi CO 2 serta potensi pemanfaatan limbah las karbid sebagai bahan baku senyawa alkali 2. Mengetahui pengaruh dari variasi penambahan massa limbah las karbid, karakteristik fisik larutan penyerap dan debit aliran gas terhadap proses karbonatasi mineral I.3. Ruang Lingkup Ruang lingkup penelitian ini adalah : Reaktor yang digunakan berupa tabung-tabung Impinger yang disusun secara seri dimana didalamnya sudah diisi oleh larutan Ca(OH) 2 dengan kosentrasi tertentu Parameter penyisihan yang diamati meliputi pengukuran tingkat efisiensi penyisihan (%) dan koefisien transfer massa volumetrik (K L a). Tingkat efisiensi penyisihan diperoleh dengan membandingkan besarnya kosentrasi CO 2 pada inlet dan outlet reaktor, sedangkan koefisien transfer massa volumetrik dapat diperkirakaan dengan membandingkan data-data pengukuran kosentrasi CO 2 di inlet dan outlet reaktor serta besarnya debit gas CO 2 dalam selang waktu tertentu Sifat fisik dari PCC yang dihasilkan. Sifat fisik yang akan diamati adalah berat dari PCC yang dihasilkan. I-5
I.4. Metodologi 1. Studi Literatur ( buku referensi, jurnal dan laporan penelitian, internet ) 2. Survey Lapangan, yaitu : melakukan survey terhadap lokasi tempat dilakukannya penelitian, besarnya debit gas dari unit CO2 removal serta komposisi gasnya 3. Penyiapan Absorber (larutan Ca(OH) 2 ) 4. Pengambilan sampel gas CO 2 5. Running Reaktor, yaitu: Melakukan proses karbonatasi mineral dengan reaktor yang tersedia dan emisi gas CO 2 serta absorber yang sudah disiapkan 6. Pengambilan Data Primer, meliputi : Pengukuran kosentrasi CO 2 di awal dan di akhir reaktor karbonatasi mineral dengan menggunakan CO 2 Analyzer Analisa larutan penyerap sebelum dan setelah proses karbonatasi mneral dilakukan Pengecekan sifat fisik dari PCC yang dihasilkan 7. Perhitungan dan Analisa data, yaitu : melakukan perhitungan dan analisa terhadap data pengukuran yang diperoleh 8. Kesimpulan dan saran I.5. Sistematka Penulisan Sistematika pembahasan laporan tugas akhir adalah sebagai berikut BAB I Pendahuluan Berisi tentang permasalahan yang akan dibahas secara umum, meliputi latar belakang penelitian, maksud dan tujuan penelitian, ruang lingkup penelitian serta sistematika penulisan. I-6
BAB II Tinjauan Pustaka Menjelaskan tentang teori-teori yang berhubungan dengan penelitian tugas akhir, meliputi teori-teori dasar mengenai gas karbon dioksida, unit CO 2 removal, proses karbonatasi mineral, serta fisika kimia proses absorpsi gas. BAB III Metodologi Pembahasan mengenai bahan dan peralatan yang digunakan untuk penelitian, metode pengumpulan data dan analisa, tahapan jalannya penelitian serta kerangka metodologi penelitian. BAB IV Analisa dan Pembahasan Meliputi hasil data yang diperoleh dari penelitian, pengolahan data dan analisa hasil pengolahan data berdasarkan teori-teori dan penelitian yang pernah dilakukan sebelumnya. BAB V Kesimpulan dan Saran Meliputi kesimpulan dari hasil penelitian tugas akhir dan saran yang dapat diberikan untuk pengembangan penelitian selanjutnya. I-7