Neraca Massa dan Neraca Energi

Neraca Massa dan Neraca Energi adalah dua konsep dari Chemical Engineering Tools yang digunakan untuk menyelesaikan persoalan di bidang teknik kimia. Seringkali konsep keduanya dijumpai dalam evaluasi efisiensi suatu proses yang sudah ada maupun perancangan suatu proses atau desain suatu alat. Materi kuliah Neraca Massa dan Energi (NME) di sini diperuntukkan untuk mahasiswa D3 teknik kimia, tetapi tidak tertutup bagi siapapun yang ingin belajar NME khususnya kasus NME steady state. Keberhasilan penguasaan neraca massa dan energi ini dapat dicapai tidak hanya dengan membaca tetapi dengan banyak mengerjakan soal latihan sampai selesai, lebih tepatnya learning by doing. Belajar berkelompok sangat disarankan sehingga tercipta diskusi saat belajar. Pengalaman belajar menjadi sangat penting agar kompetensi dapat diraih. Berikut materi kuliah NME D3. Semoga bermanfaat dan selamat belajar .

Neraca Massa adalah cabang keilmuan yang mempelajari kesetimbangan massa dalam sebuah sistem. Dalam neraca massa, sistem adalah sesuatu yang diamati atau dikaji. Neraca massa adalah konsekuensi logis dari Hukum Kekekalan Massa yang menyebutkan bahwa di alam ini jumlah total massa adalah kekal; tidak dapat dimusnahkan ataupun diciptakan. Contoh dari pemanfaatan neraca massa adalah untuk merancang reaktor kimia, menganalisa berbagai alternatif proses produksi bahan kimia, dan untuk memodelkan pendispersian polusi.

KAJIAN PROSES PEMBENTUKAN GAS METANA (CH4) BERDASARKAN NILAI COD DAN NERACA MASSA KARBON PADA IPAL INDUSTRI TAPIOKA DAN KELAPA SAWIT

Oleh
Umi Pristi Prayati, S.T.P.
Dr. Eng. Udin Hasanudin, M.T.
Ir. Otik Nawansih, M.P.

Ubi kayu dan kelapa sawit merupakan salah satu komoditas yang penting dalam bidang agroindustri dan banyak dikembangkan oleh sebagian besar petani di Provinsi Lampung. Seiring dengan meningkatnya peranan industri pengolahan kelapa sawit dan ubi kayu dalam perkembangan agroindustri di Lampung, meningkat pula masalah pencemaran yang ditimbulkannya terutama yang disebabkan oleh air imbah. Air limbah tapioka memiliki nilai kebutuhan oksigen kimia (COD) yang cukup tinggi yaitu sebesar 13.500-22.000 mg/l, sedangkan nilai COD air limbah kelapa sawit sebesar 15.103-65.100 mg/l. Penanganan air limbah tapioka dan kelapa sawit umumnya dengan menggunakan sistem kolam terbuka berupa kolam anaerob, kolam fakultatif, dan kolam aerob. Air limbah tapioka dan kelapa sawit dapat berpotensi menghasilkan gas metana, karena air limbah tersebut masih mengandung bahan-bahan organik. Bahan-bahan organik tersebut biasanya mengandung nutrisi yang cukup baik untuk pertumbuhan bakteri metanogenik. Adanya bakteri metanogenik di dalam kolam dapat menyebabkan terjadinya proses metanogenesis yang dapat menghasilkan gas metana. Gas metana yang dihasilkan dapat dimanfaatkan sebagai energi alternatif sehingga dapat mengurangi dampak pemanasan global

Metode penelitian yang digunakan adalah metode penelitian lapangan dengan pengambilan sampel berupa limbah cair tapioka yang berasal dari kolam anaerobik 3,4, dan kolam anaerobik 5 di IPAL PT Umas Jaya Agrotama Lampung Tengah dan limbah cair dari kolam anaerobik dari IPAL PTPN VII Unit Usaha Bekri yang berasal dari kolam anaerobik 1 dan 2. Selanjutnya akan dianalisis pengukuran T-COD baik inlet maupun outlet, komposisi gas, volume gas metana, dan neraca massa karbon.

Pengukuran volume gas metana dilakukan langsung pada IPAL PT Umas Jaya Agrotama Lampung Tengah dan IPAL PTPN VII Unit Usaha Bekri. Pengukuran volume gas metana dilakukan dengan teknik sungkup. Sungkup dibuat dari bahan plastik dengan ukuran 60x35x30 cm3, kemudian diapungkan pada kolam yang dianalisis agar tidak terjadi pertukaran gas. Sungkup diberi lubang yang akan dihubungkan dengan gas flow meter untuk dihitung volume gas metana yang dihasilkan. Data yang diperoleh dikonversikan dalam N liter. Hasil analisis data disajikan secara deskriptif dalam bentuk grafik.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa potensi pembentukan Potensi pembentukan gas metana pada IPAL PT Umas Jaya Agrotama terdapat pada kolam anaerobik ke-4 yaitu sebesar 54,431%, sedangkan pada PTPN VII Unit Usaha Bekri, potensi pembentukan gas metana terdapat pada kolam anaerobik ke-2 yaitu sebesar 61%. Berdasarkan neraca massa karbon PTPN VII Unit Usaha Bekri karbon yang dapat dikonversikan menjadi biogas terdapat pada kolam anaerobik sebesar 33% dimana (sebagai gas metana 9% dan CO2 24%) dan yang mengendap sebesar 42%. Sedangkan pada PT Umas Jaya Agrotama karbon yang dapat dikonversikan menjadi biogas terdapat pada kolam anaerobik sebesar 25% dimana (sebagai gas metana 15% dan CO2 10%) dan yang mengendap sebesar 35%. Perlu dilakukan pengkajian pemanfaatan biogas yang dihasilkan pada kolam anaerobik untuk keperluan industri sehingga dapat mengurangi dampak pemanasan global.