Immanuel Jeremia S., 2022, Prarancangan Pabrik Hidrogen dari Biogas Hasil Limbah Cair Kelapa Sawit Kapasitas 35.000.000 Nm3/Tahun, Program Studi Sarjana Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.

            Pabrik hidrogen dari biogas hasil pengolahan limbah cair kelapa sawit kapasitas 35.000.000 Nm3/tahun atau setara dengan 3.145.784,65 kg/tahun akan didirikan di Kabupaten Tanjung Jabung Barat, Jambi dikarenakan dekat dengan lokasi bahan baku dan pemasaran. Bahan baku yang berupa biogas sebesar 23.766.863,33 kg/tahun didapatkan dari PT Inti Indosawit Subur yang berada dekat dengan lokasi pabrik hidrogen ini. Untuk menghasilkan produk hidrogen dalam 1 tahun, dari hasil perhitungan diperoleh kebutuhan biogas per kg produk hidrogen sebesar 8,961 kg biogas/kg produk dan bahan baku berupa air untuk reaktor sebesar 9,71 kg air/kg produk. Sedangkan untuk limbah proses yang dihasilkan dari hasil atas kolom stripper sebesar 15,098 kg tail gas/kg produk dan dari PSA sebesar 4,705 kg tail gas/kg produk.

            Tahap persiapan bahan baku biogas dilakukan dengan mengatur suhu dan tekanan biogas pada 40°C dan 9 bar dengan kompresi dan pendinginan. Setelah itu mengontakkan biogas dengan larutan MDEA 48,9% menggunakan menara absorber untuk mereduksi senyawa karbon dioksida dan hidrogen sulfida kemudian memanaskannya dalam furnace. Bahan baku steam dibuat bersamaan dengan pemanasan dalam furnace pada bagian konveksi atau pre heater. Reaksi pembentukan hidrogen dilakukan dengan menggunakan fixed bed multitube reactor dengan metode proses steam methane reforming (SMR) dengan menggunakan katalis nickel oxide dengan penyangga keramik alummunium oxide (NiO/Al2O3). Reaktor beroperasi pada tekanan 20 bar dan suhu 1000°C. Karena tidak adanya pressure drop pada furnace, tekanan sebesar 20 bar telah disesuaikan pada arus inlet sebelum memasuki furnace. Hasil keluaran furnace yang berupa campuran steam dan syngas pada suhu 1000°C dialirkan menuju reaktor jenis fixed bed multitube bersamaan dengan flue gas yang digunakan untuk mempertahankan suhu operasi pada reaktor.

            Proses pemurnian produk dilakukan dengan cara absorbsi, stripping, kondensasi, dan adsorbsi. Proses absorbsi bertujuan mereduksi karbon dioksida yang terbentuk selama reaksi. Stripping bertujuan untuk memurnikan kembali larutan MDEA yang akan dipergunakan kembali pada menara absorber dan membuang gas impuritas menuju unit pengolahan limbah. Kondensasi yang dilakukan pada kondensor parsial bertujuan untuk menghilangkan kadar air pada aliran produk reaktor agar tidak ada komponen air yang memasuki tangki hidrogen. Sedangkan metode adsorbsi dengan alat pressure swing adsorption (PSA) bertujuan untuk menyerap impuritas sehingga diperoleh kemurnian hydrogen sebesar 99,99% dengan 0,01% metana sebagai impuritas.

            Proses produksi pabrik dilengkapi dengan unit-unit pendukung yang terkumpul dalam unit utilitas. Unit utilitas meliputi unit pengadaan air, unit pengadaan listrik, unit pengadaan udara tekan, unit pengadaan bahan bakar, dan unit pengolahan limbah. Dari hasil perhitungan, diperoleh bahwa kebutuhan air untuk setiap kg produk adalah sebesar 0,41 m3/kg produk, listrik sebesar 1,71 kWh/kg produk, udara tekan sebesar 0,33 m3/kg produk dan bahan bakar sebesar 1,41 kg/kg produk.

            Pabrik hidrogen direncanakan berbentuk Perseroan Terbatas dan manajemen menggunakan sistem line and staff. Dari hasil perhitungan, pabrik hidrogen dapat dinyatakan layak secara ekonomi. Hal ini dapat dilihat dari berbagai parameter, yaitu BEP sebesar 48,80%, ROROI 7,62%, PBP 4,21 tahun, SDP 15,35%, dan DCFROR 13,92%.