| dc.description.abstract | Permasalahan pabrik gula (PG) di Indonesia adalah inefisiensi energi dan air sehingga berpengaruh pada biaya produksi dan dampak lingkungan. Dampak lingkungan dihitung berdasarkan penilaian siklus hidup Life Cycle Assessment (LCA). Tujuan utama penelitian ini merancang perbaikan kinerja sistem produksi dan lingkungan pabrik gula kristal putih (GKP) sistem tertutup. LCA produksi gula di pabrik gula mulai dari budidaya tebu, transportasi dan pengolahan gula (cradle to gate). Unit fungsional yaitu konsumsi energi dan potensi emisi karbon pada produksi satu ton GKP. Metode perhitungan Global Warning Potential (GWP). (IPCC 100 tahun) dan kebutuhan energi (Cumulative energy Demand) menggunakan software Simapro 8.5.
Rata-rata produktivitas budidaya tebu sebanyak 89.8 ton/ha. Kapasitas produksi PG Ngadirejo adalah 5 532.8 ton tebu per hari. Kelembaban ampas tebu 50%, kadar sukrosa 2.76% menghasilkan NCV (Net Calorific Value) sebesar 7.5 MJ/kg ampas menghasilkan 2.15 kg uap/kg ampas tebu. Kinerja spesifik berdasarkan keseimbangan massa proses produksi 1 ton GKP membutuhkan 12.5 ton tebu, menghasilkan ampas 3.5 ton, blotong 0.3 ton, molase 0.6 ton dan kehilangan produk 4.5% dari tebu giling. Kebutuhan energi dan air proses pengolahan GKP dapat dipenuhi secara mandiri. Potensi kelebihan listrik 62.4 kWh/ton GKP relatif rendah dibandingkan dengan benchmark. Potensi kelebihan air 4 660 liter air/ton GKP setara 0.8 m3 per ton tebu melebihi kebutuhan air sebanyak 0.4 m3/ton tebu. Kelebihan air di pabrik gula mampu memenuhi kebutuhan air minum 575 orang/hari (kebutuhan air 8 liter/orang/hari).
Berdasarkan hasil evaluasi terhadap parameter proses penentuan rendemen Mill Extraction (ME=92.6%), Boiling House Recovery (BHR=82.7%) dan pol tebu (10.8%) menunjukkan kinerja pabrik gula kurang efisien karena capaiannya berada di bawah PG Mauritius. Perumusan jumlah GKP pabrik gula dengan nilai koefisien regresi variabel pol tebu, ME, BHR sebesar 0.84, 0.17, 0.06 dan intercept -21.5 menggunakan tiga skenario. Pertama, perolehan GKP berdasarkan data faktual perusahaan menghasilkan 83 116.5 ton GKP/tahun. Kedua, perolehan GKP berdasarkan kondisi pol tebu PG Mauritius dan mesin PG Ngadirejo 94 162.0 ton GKP/tahun. Ketiga berdasarkan pol tebu PG Ngadirejo dan mesin PG Mauritius 103 428.5 ton GKP/tahun. Penelitian ini membuktikan bahwa perbaikan kinerja PG Ngadirejo dapat meningkatkan produksi pada skenario 2 sebesar 10 045.5 ton/tahun dan skenario 3 sebesar 20 312.0 ton/tahun. Peningkatan produksi GKP dari skenario 1 ke skenario 2 sebesar 12.1%, ke skenario 3 sebesar 24.4%. Kenaikan ini berkontribusi nyata dalam pencapaian target pemerintah. Produksi GKP nasional: 2.2 juta ton/tahun, jika kenaikan ini dilakukan secara menyeluruh, maka terjadi peningkatan produksi GKP menjadi 2.5 juta ton/tahun pada skenario 2 dan 2.7 ton/tahun pada skenario 3.
Kebutuhan energi per ton GKP skenario 1, 2 dan 3 adalah 29.8 GJ, 25.3 GJ dan 23.5 GJ, potensi energi 51.2 GJ, 47.3 GJ dan 44.3 GJ dan angka NER 1.7, 1.9 dan 1.9 dengan rendemen sebesar 8.3%, 9.4%, dan 10.2% berturut-turut.
Kebutuhan energi skenario 3 lebih rendah, demikian juga rendemen yang dihasilkan pada skenario 3 lebih tinggi dibandingkan skenario 1 dan skenario 2. Sehingga rekomendasi perbaikan pabrik gula yang diutamakan adalah mengikuti skenario 3 yaitu peningkatan efisiensi pabrik ME dan BHR.
Penilaian kinerja lingkungan menggunakan LCA pada sistem produksi PG menggunakan perhitungan emisi GRK dengan klasifikasi GWP. Tebu menghasilkan emisi 59 kg CO2eq/ton tebu sama dengan 685 CO2eq/ton GKP setara 5.2 ton CO2eq/ha. Transportasi dari kebun ke PG menghasilkan emisi 0.2 kg CO2eq/tkm (ton kilo meter) atau 7.54 kg CO2eq/ton GKP setara dengan 4.6 kg CO2eq/ton tebu pada jarak 21.5 km. Emisi pengolahan GKP kogenerasi batubara 105 kg CO2eq/ton GKP, kontribusi substansi CO2=242.2 kg, N2O=1.8 kg dan CH4=0.9 kg per ton GKP. Emisi GRK kogenerasi ampas 10 kg CO2-eq/ton GKP, kontribusi substansi CO2=172.4 kg, N2O=1.9 kg dan CH4=0.4 kg per ton GKP. Penggunaan ampas sebagai bahan bakar kogenerasi mampu mengurangi emisi 95 kg CO2eq/ton GKP setara dengan 42 ton CO2eq/hari. Emisi untuk menghasilkan listrik 1 kWh pada kogenerasi batubara 1.31 kg CO2eq, sementara kogenerasi ampas 0.02 kg CO2eq. Batubara menghasilkan emisi CO2eq sejumlah 65.5 kali dibandingkan ampas tebu untuk menghasilkan energi listrik yang sama. Sistem produksi pabrik gula menghasilkan emisi pada skenario 1, 2 dan 3 adalah 755 kg CO2eq, 644 kg CO2eq, 593 kg CO2eq. Sejalan dengan rekomendasi perbaikan PG terhadap peningkatan efisiensi ditunjukkan juga dengan pelepasan emisi skenario 3 lebih rendah dibandingkan skenario 1 dan skenario 2.
Potensi energi dari blotong dan molase 9 240 MJ/ton GKP sama dengan 2 566.7 kWh/ton GKP setara dengan 1.14 GWh/hari. Pengembangan PG sistem tertutup dinyatakan dengan pembangkit listrik biomassa (skenario 4) menghasilkan emisi 60.4 kg CO2eq/ton GKP setara dengan 4 828.9 ton CO2eq/tahun. Kebutuhan energi skenario 4 sebesar 0.18 MJ/kWh dengan emisi 11.8 g CO2eq/MJ setara 23.5 g CO2eq/kWh. Pembangkit listrik diesel (skenario 5) membutuhkan energi 18.2 MJ/kWh dan melepaskan emisi 0.34 kg CO2eq/MJ atau 1.2 kg CO2eq/kWh. Pembangkit listrik batu bara (skenario 6) membutuhkan energi 16 MJ/kWh melepaskan emisi 0.5 kg CO2eq/MJ atau 1.7 kg CO2eq/kWh.
Penilaian ekoefisiensi berdasarkan capaian reduksi emisi pada pabrik gula skenario 2 sebesar 14.7% dan skenario 3 sebesar 21.5% terhadap skenario 1. Penilaian kinerja kebutuhan energi dan lingkungan pada sistem produksi pabrik gula sistem tertutup (skenario 4) menunjukkan pengurangan kebutuhan energi dan pelepasan emisi. Energi listrik biomassa (blotong dan molase) mampu memenuhi kebutuhan listrik 280 ribu rumah tangga/hari selama musim giling.
Produksi PG sistem tertutup memenuhi konsumsi gula nasional mampu memenuhi kebutuhan 2.8% kebutuhan listrik nasional dan mengurangi emisi sebesar 3% dari penurunan emisi target pemerintah sebesar 29%. Penerapan pembangkit listrik menggunakan hasil samping menghasilkan nilai kredit karbon karena mengurangi pelepasan emisi. Nilai kredit karbon penggunaan bahan bakar ampas tebu dan pembangkit listrik biomassa PG Ngadirejo sebanyak 9 095.6 ton CO2-eq/tahun dan 245 786.5 ton CO2-eq/tahun berturut-turut. | id |
