## STUDI RETROFIT PRODUKSI KAPUR TOHOR SKALA MENENGAH UNTUK MENINGKATKAN EFISIENSI PENGGUNAAN BAHAN BAKAR DAN MENGURANGI PENCEMARAN UDARA (STUDI KASUS: INDUSTRI KAPUR TOHOR PADALARANG)
RETROFIT STUDY OF MEDIUM SCALE QUICKLIME PRODUCTION FOR INCREASING FUEL USAGE EFFICIENCY AND REDUCING AIR POLLUTION (CASE STUDY: PADALARANG QUICKLIME INDUSTRY)
1* Muhammad Muhsin dan 2 Haryo Satrio Tomo
1,2 Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Lingkungan, Institut Teknologi Bandung Jl Ganesha 10 Bandung 40132
*1 muhammad_muhsin@students.itb.ac.id.com dan 2 haryo@tl.itb.ac.id
Abstrak: Proses  produksi  pada  pabrik-pabrik  industri  kapur  tohor  di  Padalarang  mayoritas  masih menggunakan  teknologi  tradisional.  Teknologi  tradisional  ini  menggunakan  metode  pembakaran  open burning  tanpa  dilengkapi  dengan  alat  pengendali  pencemaran  udara  yang  memadai.  Pabrik  X merupakan  salah  satu  industri  kapur  tohor  di  Padalarang.  Proses  produksi  kapur  tohor  di  Pabrik  X menggunakan teknologi tradisional berupa tungku tegak dengan metode pembakaran open burning serta bahan  bakar  berupa  limbah  industri  tekstil  dan  sepatu—RDF.  Studi  menunjukkan  bahwa  pembakaran seperti  ini  menyebabkan  tingginya  angka  kebutuhan  bahan  bakar,  lamanya  proses  produksi  dan menghasilkan  emisi  gas  buang  yang  sangat  besar  jumlahnya  dalam  satu  siklus  proses  produksi.  Guna mengatasi  dampak  negatif  tersebut  diperlukan  upaya  untuk  membuat  proses  pembakaran  yang  terjadi merupakan  pembakaran  sempurna.  Upaya  tersebut  dapat  berupa  modifikasi  proses  produksi.  Opsi modifikasi  proses  produksi  agar  tidak  terjadi  pembakaran  tidak  sempurna  ada  dua.  Pertama, penambahan  fan  dan  recuperator.  Kedua,  penggunaan  boiler  dalam  sistem  proses  produksi.  Dengan penerapan  salah  satu  dari  kedua  modifikasi  proses  ini  energi  yang  digunakan  menjadi  lebih  efisien, bahan bakar yang dibutuhkan lebih sedikit serta penurunan kualitas dan kuantitas emisi gas buang yang dihasilkan dari proses produksi.Kekurangan dari opsi 1 adalah sulitnya mengontrol proses pembakaran dan  peningkatan  biaya  operasional  produksi—penggunaan  listrik.  Sedangkan  kekurangan  dari  opsi  2 adalah  kebutuhan  sumber  daya  manusia  yang  terampil  dan  disiplin  dalam  operasional  produksi, tingginya  biaya  investasi  konstruksi  serta  adanya  biaya  operasional  tambahan—berupa  penggunaan listrik, pembelian air boiler setiap jangka waktu tertentu, dan pembelian bahan bakar tambahan berupa gas atau cair.
Kata kunci: Kapur tohor, Padalarang, polusi udara, Refuse Derived Fuel (RDF), tungku tegak.
Abstract  :  Mostly,  quicklime  production  process  in  industrial  plants  at  Padalarang  still  use  traditional technology.  They  use  open  burning  method  without  adequate  air  pollution  control  device  installation. Plant  X is one of them. It uses a vertical kiln with  open burning fire method and fuel  from  the waste  of textile  and  shoes  industry—RDF.  This  study  show  that  this  method cause  high  rates  of  fuel  needs,  long duration  of  process,  and  huge  exhaust  emission.  So,  it  is  necessary  to  change  the  combustion  process happened  to  be  the  complete  combustion  process.  The  way  to  change  it  can  be  a  modification  of production process. There are two ways of modification process proposed. First is the addition of fan and recuperator.  Second  is  the  use  of  steam  in  the  production  process  systems.  Application  of  one  of  these ways will make the complete combustion in procees production so that the process production will more efficient  in the usage of energy, fewer in the need  of fuel and lower in the exhaust emission. Otherwise, there are two disadvantages of the first way. They are the difficulty of controlling the combustion process
happened in kiln and the increasing of operational cost—the use of electricity. While in the second way, it will  need  for  skilled  and  disciplined  human  resources  for  operational,  the  high  cost  investation  for construction.
Key words: air pollution, Padalarang, quicklime, Refuse Derived Fuel (RDF), vertical kiln. air pollution, Padalarang, quicklime, Refuse Derived Fuel (RDF), vertical kiln.

## PENDAHULUAN
Dewasa ini, Padalarang terkenal sebagai salah satu daerah penghasil batu kapur terbesar di  Indonesia.  Tak  heran  ada  banyak  pertambangan  batu  kapur  serta  industri  pengolahannya  di daerah  ini.  Mulai  dari  industri  batu  marmer,  industri  kapur  tohor  (CaO)  hingga  industri  kapur padam (Ca(OH)2).
Seiring pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan serta pertambahan penduduk dewasa ini,  kebutuhan  akan  batu  kapur  juga  semakin  meningkat.  Batu  kapur  dengan  beragam  produk olahannya  menjadi  salah  satu  hal  penting  dalam  proses  pembangunan  dan  berbagai  proses industri, seperti proses pembuatan sabun, odol, kosmetik, pupuk, penjernihan air di PDAM, dan sebagainya. Peningkatan kebutuhan akan batu kapur ini menjadikan Padalarang sebagai daerah yang sibuk. Sibuk menambang dan mengolah batu kapur menjadi beragam produk.
Salah satu produk dari pengolahan batu kapur adalah kapur tohor (CaO). Kapur tohor— quicklime—merupakan  hasil  proses  kalsinasi  batu  kapur.  Proses  kalsinasi  ini  meembutuhkan panas yang besar. Pada kebanyakan industri  kapur tohor di daerah Padalarang kebutuhan akan panas ini disuplai melalui kegiatan pembakaran (combustion). Kegiatan ini merupakan kegiatan utama pada industri kapur tohor.
Kegiatan pembakaran pada pabrik-pabrik industri kapur tohor di Padalarang mayoritas masih  menggunakan  teknologi  tradisional.  Teknologi  tradisional  ini  menggunakan  metode pembakaran  open  burning  tanpa  dilengkapi  dengan  alat  pengendali  pencemaran  udara.  Salah satu  pabrik  tersebut  adalah  pabrik  industri  kapur  tohor  milik  PT  X—selanjutnya  akan  disebut Pabrik  X.  Pabrik  kapur  tohor  X  adalah  salah  satu  pabrik  kapur  tohor  yang  berada  di  wilayah Cipatat Padalarang. Lokasi pabrik berdekatan dengan wilayah Cagar Alam Geologi Gua Pawon dan pemukiman penduduk, yaitu Dusun Girimulya dan Desa Gunung Masigit.
Seperti kebanyakan pabrik di  daerah  ini, pabrik X menggunakan  tungku  tegak  dengan proses pembakaran secara open burning tanpa dilengkapi alat pengendalian pencemaran udara. Bahan  bakar  yang  dipakai  olah  pabrik  X  adalah  barang-barang  limbah  industri  tekstil  dan sepatu. Bahan bakar ini tergolong dalam jenis Refuse Derived Fuel (RDF).
Paper  ini  merupakan  studi  kasus  proses  produksi  kapur  tohor  yang  dilakukan  oleh pabrik X. Tujuan dari paper ini adalah untuk menganalisa kebutuhan dan kehilangan panas yang terjadi pada proses produksi kapur tohor saat ini dan mengusulkan sistem proses produksi baru yang dapat meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar dan mengurangi pencemaran udara. Studi  dalam  paper  ini  sebatas  paparan  mengenai  landasan  teori  proses  produksi  kapur  tohor, proses produksi kapur tohor yang dilakukan oleh pabrik X, analisa neraca massa dan potensial waste,  kebutuhan  dan  kehilangan  panas  pada  proses  produksi  saat  ini,  serta  usulan  proses produksi  kapur  tohor  yang  dapat  meningkatkan  efisiensi  bahan  bakar  dan  mengurangi pencemaran  udara.  Usulan  modifikasi  proses  yang  ditampilkan  dalam  paper  ini  dihitung berdasarkan kuantitas dan kualitas dari bahan baku yang masuk dan produk yang dihasilkan saat ini.  Adapun  bahan  bakar  yang  digunakan  dalam  usulan  proses  modifikasi  disesuaikan  dengan jenis  bahan  bakar  yang  digunakan  saat  ini.  Jadi,  usulan  modifikasi  hanya  sebatas  pada  proses produksi saja, baik berupa penambahan alat maupun perubahan sistem kalsinasi batu kapur.

## METODOLOGI
Data yang dikumpulkan dalam  studi ini antara lain neraca massa dari proses produksi, kebutuhan panas, serta potensial panas yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Data-data
tersebut  didapat  melalui  pengamatan  di  lapangan,  wawancara,  studi  literatur  serta  uji laboratorium terhadap bahan bakar yang digunakan.
Neraca massa diperoleh melalui wawancara. Data yang dikumpulkan dalam wawancara ini meliputi kapasitas produksi, kebutuhan bahan baku dan bahan bakar, kualitas produk, berat abu  hasil  pembakaran,  serta  lama  waktu  pembakaran.  Dari  data-data  tersebut  dapat  diketahui seberapa besar emisi udara yang timbul dari proses produksi terutama dari proses pembakaran.
Kebutuhan  panas  diketahui  dengan  melalui  studi  literatur  ditambah  data  hasil wawancara  dan  pengamatan  di  lapangan.  Kebutuhan  panas  dalam  satu  siklus  proses  produksi didapat dengan menggunakan persamaan (1) berikut ini.
Entalpi dekomposisi batu kapur di dapat dari studi literatur dan massa batu kapur yang mengalami  dekomposisi  didapat  dari  neraca  massa.  Panas  yang  dihasilkan  dari  pembakaran bahan bakar diketahui dari uji laboratorium. Sampel yang beragam dicampur menjadi satu jenis sampel  kemudian  diuji  dengan  alat  bom  kalorimeter  untuk  mengetahui  harga  kalor  jenis  dari campuran  bahan  bakar  tersebut.  Potensial  panas  yang  dapat  dihasilkan  bahan  bakar  dihitung melalui persamaan (2) berikut ini.
Selanjutnya, bahan bakar yang dibutuhkan, berapa besar panas yang hilang, emisi udara yang  dihasilkan,  dan  seberapa  lama  waktu  yang  dihabiskan  untuk  satu  siklus  proses  produksi dihitung  menggunakan  data-data  di  atas.  Parameter-parameter  tersebut  dijadikan  dasar  dalam menyimpulkan bagaimana kinerja dari proses produksi. Hal ini juga menjadi dasar perhitungan modifikasi proses produksi yang diusulkan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses Produksi Kapur Tohor Proses pembuatan kapur tohor (CaO) dari batu  kapur (CaCO3) merupakan proses  yang simpel dan sederhana, namun perlu mengerti dan memahami dasar-dasar proses kimia terutama dalam    proses    kalsinasi    batu    kapur    menjadi    kapur    tohor    yang    meliputi    neraca    bahan maupun  neraca  panas   (Herianto,  2003).   Persamaan  (3)  menunjukkan  reaksi   kimia  yang terjadi    dalam  proses  kalsinasi  batu  kapur  menjadi  kapur  tohor  adalah  sebagai  berikut  (Lin, 2011).
Persamaan    (3)    merupakan    reaksi    endotermik    yang    membutuhkan    panas    agar    reaksi berlangsung.
Proses  produksi  kapur  tohor  membutuhkan  panas  yang  cukup.  Tujuannya  adalah agar terjadi pemanasan batu kapur hingga suhu dimana ia terdekomposisi menjadi kapur tohor. Hasil  penelitian    Andrej    Senegačnik    et    al.    (2007)    menunjukkan    bahwa    proses    kalsinasi tersebut    berlangsung    pada    suhu    820 o C    dan    830 o C.    Moropoulou    et    al.    (2001)    juga menyebutkan    bahwa  agar    menghasilkan    kapur    tohor    dengan    reakivitas    yang    baik dibutuhkan  tempratur  optimum kalsinasi  sebesar  900 o C.  Oates  (1998)  juga  menyebutkan bahwa    kebutuhan    panas   minimum    dalam  proses  produksi kapur  tohor adalah  1175  kcal/kg CaO.
Kebutuhan  panas  tersebut  dipenuhi  melalui  mekanisme  pembakaran.  Pembakaran batu  kapur    biasa    dilakukan    dalam    tungku.    Jenis    tungku    produksi    kapur    tohor    ada beberapa    jenis,  yakni  tungku  putar,  tungku  tegak  dan  tungku  bentuk  lain-lain  (Beach,  2000). Dalam  kasus  ini,  pabrik    X    menggunakan    tungku    tegak.    Penggunaan    tungku    tegak memungkinkan    untuk  mendapatkan  kapur  tohor  dengan  beragam  kualitas,  seperti  reativitas produk (Senegačnik, 2007).
Pada    proses    pembakaran    terjadi    produksi    panas    yang    disebabkan    oleh    adanya reaksi oksidasi  pada  bahan  bakar.  Proses  pembakaran  tak  sempurna  menghasilkan  panas yang  lebih rendah dibanding pembakaran sempurna. Hal ini disebabkan pada pembakaran tidak sempurna rantai hidrokarbon dari bahan bakar tidak terdegradasi secara sempurna menjadi CO2. Sebagian  masih    ada    yang    berbentuk    rantai    panjang    dan    terbang    bersama    emisi    dalam bentuk  partikulat atau  jelaga.  Akibatnya,  potensial  panas  yang  terkandung  dalam  bahan bakar  tidak  dapat dihasilkan seluruhnya sehingga panas yang dihasilkan menjadi lebih kecil.
Di   samping  itu,  proses  pembakaran   tidak  sempurna—seperti  pembakaran  secara open burning—menimbulkan  emisi  yang  lebih  banyak  dibanding  emisi  yang  ditimbulkan dari pembakaran sempurna—seperti pembakaran dalam ruang bakar  multiple chamber.  Hal ini dapat dilihat dari perbandingan faktor emisi pembakaran secara  open burning  dan pembakaran dalam  multiple    chamber    yang    tertera    dalam    tabel    1.    Dari    tabel    terlihat    bahwa    pada parameter  CO terdapat  perbedaan  yang  sangat  signifikan.  Hal  ini  diakibatkan  oleh  proses pembakaran  tidak sempurna yang terjadi pada pembakaran secara open burning.
Tabel 1 Perbandingan faktor emisi dari kedua metode pembakaran. (REA, 1978)
Deskripsi Proses Bahan baku yang digunakan dalam proses produksi kapur tohor adalah batu kapur yang berasal dari    Gunung    Bancana,    Cipatat    Padalarang.    Bahan    baku    berupa    bongkahan    dengan diameter  sekitar  150  mm.    Bahan  baku    kemudian  melalui  beberapa  tahap  produksi  di  pabrik X.Tahap-tahap    produksi    yang    dimaksud    di    atas    antara    lain:    tahap    unloading,    tapping, charging, combustion, discharging dan loading. Ilustrasi dari tahap-tahap ini dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1 Ilustrasi alur proses produksi kapur tohor.
Tahap  unloading  merupakan  tahap  dimana  batu  kapur  yang  berada  di  dalam  truk pengangkut   diletakkan  ke  dekat   tungku   pembakaran.  Setelah  diletakkan,  beberapa  batu kapur disusun  di  dasar  tungku  menjadi  pondasi  bagi  tumpukan  batu  kapur  lainnya  dan membentuk sebuah  ruangan  seperempat  lingkaran  yang  nantinya  akan  digunakan  sebagai tempat  bahan bakar.  Tahap  ini  disebut  tahap  tapping.  Selanjutnya  adalah  tahap  charging
dimana  batu  kapur diisikan  ke  dalam  tungku  pembakaran  hingga  penuh.   Pada  saat  ini pula  bahan  bakar ditumpukkan di bagian dasar tungku.
Tahap berikutnya adalah tahap pembakaran (combustion). Pembakaran yang dilakukan di Pabrik  X  ini  merupakan  pembakaran  secara  open  burning.  Pada  tahap  ini  batu  kapur dibakar  selama  3  hari  sampai  4  hari  tanpa  henti.  Selama  beberapa  hari  tersebut,  bahan  bakar secara  terusmenerus  disuplai  ke  dalam  tungku  pembakaran    untuk  menjaga  api  pembakaran tetap menyala.
Bahan bakar yang digunakan adalah limbah industri tekstil dan sepatu dari Tangerang. Hasil  dari  kegiatan  pembakaran  ini  adalah  kapur  tohor  dengan  kadar  70%  hingga  80%,  emisi udara dan abu pembakaran  pada  bagian  dasar  tungku.  Abu  hasil  pembakaran  ini  selama tahap  pembakaran secara periodik dikeluarkan dan dibuang.
Di    tungku    pembakaran    terjadi    proses    pembakaran    bahan    bakar.    Proses pembakaran  ini terjadi karena adanya suplai bahan bakar dan udara secara terus menerus dari jendela yang ada pada pintu di bagian dasar tungku. Selain untuk suplai bahan bakar dan udara, jendela ini juga berfungsi untuk mengeluarkan abu hasil pembakaran bahan bakar. Aliran udara dan panas akibat proses pembakaran mengalir melalui sela-sela batu kapur dan memanaskannya sehingga  terjadi  reaksi    dekomposisi    batu    kapur.    Aliran    gas    buang    tersebut    selanjutnya membumbung    ke    langit  sebagai  polutan  yang  mencemari  udara  sekitar.  Ilustrasi  yang menunjukkan proses yang terjadi di tungku pembakaran terlihat pada gambar 2.
Satu    hari    setelah    tahap    pembakaran    selesai,    kapur    tohor    hasil    pembakaran dikeluarkan  dari    dasar    tungku    pembakaran.    Tahap    ini    disebut    tahap    discharging. Selanjutnya    adalah    tahap  loading,    tahap    dimana    kapur    tohor    yang    telah    dikeluarkan tersebut  dinaikkan  ke  dalam  truk untuk selanjutnya dikirimkan kepada konsumen.
Gambar 2 Ilustrasi fenomena yang terjadi saat proses pembakaran di Pabrik X
Neraca Massa, Potensial waste dan Kebutuhan Energi Neraca  massa  dari  proses  produksi  saat  ini  terdapat  pada  gambar  3.  Neraca  massa  ini merupakan neraca massa selama 1 siklus proses produksi kapur tohor selama 3 hari-4 hari. Dari data  ini  dapat  dilihat  bahwa  emisi  udara  yang  dihasilkan  dalam  rentang  waktu  tersebut sangat besar. Data potensial waste yang dihasilkan dari proses produksi terlampir dalam tabel 2.
Gambar 3 Neraca massa proses produksi kapur tohor di Pabrik X saat ini
Tabel 2 Potensial waste dari tiap tahapan produksi.
Energi yang dibutuhkan dalam proses produksi kapur tohor ini adalah sebesar 116 juta kJ. Sedangkan  potensial  panas  yang  dapat  dihasilkan  oleh  bahan  bakar  adalah  22  ribu  kJ per   kg bahan   bakar.  Bila   pembakaran  dapat  berjalan  sempurna  maka   kebutuhan  bahan bakar  hanya sekitar 5,3  ton bahan bakar.  Sedangkan saat ini, kebutuhan bahan bakar  adalah 17  ton.  Hal  ini  mengindikasikan    kehilangan    panas    dalam    proses    produksi.    Panas    yang hilang  dalam  proses produksi adalah sebesar 255 juta kJ.
Kehilangan panas ini disebabkan oleh proses pembakaran yang tidak sempurna. Hal ini juga  ditandai  oleh  munculnya  jelaga  pada  gas  buang.  Beberapa  faktor  yang  menyebabkan pembakaran tidak sempurna yakni: suhu pembakaran yang tidak mencukupi, waktu pembakaran yang  terlalu  singkat,  suplai  udara  kurang  dan  distribusi  udara  dengan  bahan  bakar  saat pembakaran    yang    tidak    merata.    Agar    proses    pembakaran    menjadi    sempurna    proses produksi yang ada  harus dimodifikasi. Keuntungan proses pembakaran sempurna  dalam proses produksi kapur tohor terlihat dari perbandingan kedua jenis proses pembakaran pada tabel 3.
Tabel 3 Perbandingan  proses pembakaran sempurna dan proses pembakaran tak sempurna.
Modifikasi Proses Produksi
Agar   proses  pembakaran    dapat  berlangsung  sempurna,  ada   dua  opsi  modifikasi proses  yang    dapat    dilakukan.    Opsi    pertama    adalah    dengan    menambahkan    fan    dan recuperator.  Opsi kedua adalah  penggunaan  boiler yang berarti menggunakan steam sebagai pensuplai kebutuhan panas dalam proses produksi.
Instalasi Fan dan Recuperator
Opsi  pertama,  penambahan    fan    dan    recuperator,    diusulkan  karena    dua  alasan. Pertama, proses  pembakaran    saat    ini   tidak  sempurna.  Hal  ini   kemungkinan   disebabkan oleh  kurangnya suplai udara yang masuk dalam proses produksi. Kedua, tingginya nilai panas yang terbuang dari dalam tungku melalui emisi udara.  Agar dua hal tersebut dapat diatasi maka diusulkanlah  opsi  pertama  ini.  Skema  alur  proses  dari  modifikasi  proses  opsi  pertama diperlihatkan oleh gambar 4
Gambar 4 Alur proses pada modifikasi proses opsi 1.
Penambahan  fan  merupakan  solusi  untuk  alasan  pertama.  Dengan  penambahan  ini, suplai udara  (oksigen)  yang  dibutuhkan  untuk  proses  pembakaran  dalam  tungku  menjadi terpenuhi.  Oleh  karena  itu,  penambahan  ini  akan  menjadikan  pembakaran  bahan  bakar sempurna.
Berdasarkan  pendekatan  dulong,  bahan  bakar  dengan  kalor  jenis  sebesar  21.814 kJ/kg (9.387,34  Btu/lb)  apabila dibakar membutuhkan udara  sebanyak  6,33 lb/lb bahan bakar supayaterjadi pembakaran sempurna. Data pendekatan dulong secara detail tercantum pada tabel 4.  Bila  bahan  bakar  yang  dibakar  sejumlah  5,3  ton  dibakar  dalam  waktu  26  jam  maka  akan dibutuhkan suplai  udara  sekitar  0,66  m3/s.  Jadi,  penambahan  fan  yang  dibutuhkan  adalah fan  yang  dapat mensuplai udara sekitar 0,66 m3/s.
Namun,    penambahan    fan    ini    menimbulkan    masalah    baru    yakni    turunnya    suhu dalam  tungku.  Hal  ini  merupakan  akibat  penambahan  udara  sekunder  melalui    fan    yang suhunya  relatif  sama  dengan  udara  di  lingkungan  sekitar,  yakni  25oC.  Dampaknya  adalah peningkatan konsumsi bahan bakar dan penurunan efisiensi kerja tungku. Guna menanggulangi hal  tersebut,  udara  yang  masuk    melalui    fan    ke    dalam    tungku    perlu    terlebih    dahulu dipanaskan  agar  tidak  menurunkan suhu dalam tungku secara signifikan. Salah satu caranya adalah dengan memasang recuperator.
Recuperator    memiliki    mekanisme    transfer    panas   yang    baik.    Aplikasi    recupertor dapat  mengurangi    kebutuhan    rasio  udara  berlebih    dari  proses  pembakaran.  Ia  juga  dapat mengurangi  masalah    kehilangan  panas  dari  emisi  udara  yang  lepas  ke  atmosfer.    Melalui recuperator,  panas  yang    terkandung    dalam    emisi    digunakan    untuk    memanaskan    udara berlebih    yang    masuk.  Akibatnya,  udara  yang  masuk  tetap  menjaga    suhu  di  dalam  tungku berada  pada  kisaran  dimana pembakaran  sempurna  terjadi.  Hal ini  juga  mengurangi  konsumsi energi dari sistem pembakaran di  dalam  tungku.  Bila  pada  awalnya  panas  yang  dihasilkan bahan  bakar  digunakan  terlebih dahulu untuk memanaskan udara maka dengan penambahan recupertor    sejumlah  panas  tersebut  dapat    langsung    digunakan    untuk    memanaskan    batu kapur.    Dampak    positifnya    adalahpenghematan  penggunaan  bahan  bakar  dalam  proses produksi.  Hal  ini  didukung  oleh  penelitian  Andrej    Senegačnik    et    al.    (2008)    yang menunjukkan  bahwa  penerapan  recuperator  ini  dapat menghemat 4.6% bahan bakar.
Tabel 4 Pendekatan Dulong untuk mengetahui karakteristik RDF. (Brunner, 1994)
Dampak positif lain dari penambahan  recuperator  adalah reduksi emisi yang dihasilkan dari proses produksi. Gas buang dari proses produksi diperkirakan dapat mencapai suhu 500oC- 800oC.Melalui  recuperator, panas yang terkandung dalam gas buang dapat ditransfer ke udara yang  masuk  ke  tungku.  Hal  ini  akan  memastikan  pembakaran  bahan  bakar  terjadi  secara sempurna sehingga emisi udara yang timbul pun menurun, khususnya suhu emisi gas buang.
Opsi  pertama  yang  ditawarkan  ini  diperkirakan  dapat  meningkatkan  efisiensi  bahan bakar  dan    mengurangi    pencemaran    udara.    Khusus    dalam    hal    pengurangan    pencemaran udara,  modifikasi  proses  produksi  opsi  pertama  ini  perlu  didukung  dengan  penambahan  alat pengendali  pencemaran  udara  (APPU)  agar  pencemaran  udara  dapat  berkurang  hingga memenuhi baku mutu yang ditetapkan pemerintah.
Selain    itu,    usulan    modifikasi    proses    opsi    pertama    ini    juga    memiliki    dua kekurangan. Kekurangan  pertama  adalah  proses  pembakaran  yang  terjadi  tetap  merupakan open  burning sehingga  relatif  sulit  untuk  dikontrol  prosesnya.  Kekurangan  lainnya  adalah biaya    operasional  produksi  yang  lebih  besar—yakni,  dalam  penggunaan  listrik—bila dibandingkan dengan proses produksi saat ini.

## Penggunaan Boiler
Modifikasi proses opsi kedua adalah penggunaan boiler. Opsi ini diusulkan karena steam yang dihasilkan  boiler   merupakan  penyimpan  panas   yang   baik.  Dengan  menggunakan  boiler diperkirakan  panas  yang  dihasilkan  dari  pembakaran  bahan  bakar  dapat  terus  dijaga.  Hal ini  memberi    dampak    positif    berupa    penghematan    bahan    bakar    yang    digunakan    serta pengurangan pencemaran udara yang terjadi. Skema alur proses opsi 2 terlihat pada gambar 5.
Gambar 5 Skema alur proses produksi pada opsi 2.
Steam  dipanaskan dengan menggunakan panas yang dihasilkan dari proses pembakaran bahan  bakar.  Pembakaran  ini    dilakukan  di  dalam    ruang  bakar    multiple    chamber.  Di  dalam ruang  bakar    multiple    chamber    ini    terjadi    dua    kali    pembakaran.    Pembakaran    pertama adalah pembakaran bahan bakar menjadi gas buang. Pembakaran kedua adalah pembakaran gas buang  hasil    pembakaran    pertama    dengan    menambahkan    bahan    bakar    tambahan    yang berupa  gas  atau cair.  Dengan  adanya  dua  mekanisme  pembakaran  ini,  pembakaran  yang terjadi  dipastikan merupakan  pembakaran  sempurna.  Selain  itu,  gas  buang  yang  dihasilkan pun  memiliki  suhu yang lebih tinggi sehingga dapat memanaskan steam lebih baik.
Dalam  kasus  ini  diusulkan  penggunaan  superheated  steam  bertekanan  5  atm  dan memiliki  suhu  1200oC.  Boiler  didesain  untuk  memproduksi  steam  ini  dengan  laju  sebesar 0.24kg/s.  Boiler  tersebut  merupakan  jenis    water  tube  boiler    dengan  volume  0,96  m3.  Boiler didesain dengan diameter  1  m  dan panjang 1,25 m.  Air di dalam boiler  dipanaskan oleh gas buang  yang  mengalir  melalui  pipa yang  dilewatkan  ke dalam boiler    sehingga  menjadi  steam. Steam tersebut kemudian keluar dari dalam boiler dan dialirkan ke jaket yang melapisi tungku.
Tungku yang  digunakan merupakan tungku tertutup yang disertai dengan katup pelepas gas CO2  yang mempertahankan tekanan di dalam tungku. Gas CO2merupakan salah satu hasil dari proses kalsinasi yang mana seiring berjalannya proses kalsinasi semakin bertambah banyak. Pertambahan   gas   CO2  ini   menaikkan  tekanan   di  dalam   tungku  tertutup  tersebut.   Agar tekanan dalam tungku dapat dipertahankan dalam tekanan konstan, dalam kasus ini ditetapkan 5 atm, gas CO2tersebut akan dikeluarkan melalui katup ketika tekanan di dalam tungku mencapai 5  atm.Steam  yang  telah  melalui  jaket  akan  mengalami  penurunan  suhu.  Turunnya  suhu  steam diakibatkan oleh transfer panas dari steam ke dalam tungku.yang terjadi di sepanjang perjalanan steam di jaket.
Steam ini  kemudian dialirkan kembali  ke dalam  boiler  untuk dipanaskan  kembali  oleh gas  hasil    pembakaran  bahan  bakar.    Hal  ini  terus  berlanjut  hingga  proses  kalsinasi  selesai. Dengan sistem seperti ini diperkirakan proses produksi akan memakan waktu selama 26 jam.
Seperti  pada  modifikasi  proses  opsi  pertama,  modifikasi  proses  opsi  dua  ini  juga membutuhkan    penambahan    APPU    untuk    mengurangi    pencemaran    udara    agar    dapat memenuhi  baku    mutu    emisi    udara.    Selain    itu,    opsi    dua    ini    juga    memiliki    beberapa kekurangan.    Pertama,  sistem  operasional  proses  produksi    memiliki  potensi  bahaya  sehingga diperlukan  pengoperasian  yang    baik    sehingga    dibutuhkan    sumber    daya    manusia    yang terampil    dan    disiplin    untuk  mengoperasikannya.  Kedua,  biaya  investasi    yang  dibutuhkan untuk konstruksi sistem produksi cukup  tinggi.  Ketiga,  adanya  biaya  operasional  tambahan yang    berupa    penggunaan    listrik,  pembelian  air  boiler dan pembelian  bahan  bakar  tambahan berupa gas atau cair.
KESIMPULAN
Proses  pembakaran  dalam  proses  produksi  kapur  tohor  di  Pabrik  X  merupakan pembakaran  tak  sempurna.  Pembakaran  seperti  ini  menjadikan  tingginya  angka  kebutuhan bahan  bakar,  lamanya proses  produksi   dan  menghasilkan emisi  gas  buang    yang  sangat besar jumlahnya dalam satu siklus proses produksi.
Opsi modifikasi proses produksi agar tidak terjadi pembakaran tidak sempurna ada dua. Pertama,    penambahan    fan    dan    recuperator.    Kedua,    penggunaan    boiler    dalam    sistem proses  produksi.    Dengan  penerapan  salah  satu  dari  kedua  modifikasi  proses  ini  energi  yang digunakan  menjadi  lebih  efisien,  bahan  bakar    yang  dibutuhkan  lebih  sedikit  serta  penurunan kualitas dan kuantitas emisi gas buang yang dihasilkan dari proses produksi.
Kekurangan  dari  opsi  1  adalah  sulitnya  mengontrol  proses  pembakaran    dan peningkatan  biaya    operasional    produksi—penggunaan    listrik.    Sedangkan    kekurangan   dari opsi    2    adalah  kebutuhan    sumber    daya    manusia    yang    terampil    dan    disiplin    dalam operasional  produksi, tingginya  biaya  investasi  konstruksi  serta  adanya  biaya  operasional tambahan—berupa  penggunaan  listrik,  pembelian  air  boiler  setiap  jangka  waktu  tertentu,  dan pembelian bahan bakar.

## DAFTAR PUSTAKA
Beach, Rober H., A. M. Bullock,  Katherine B. Heller, Jean L. Domanico, Mary K. Muth, Alan C.  O’Connor,  dan  Richard  B.  Spooner.    (2000).    Final  Report:    Lime  Production: Industry  Profile.  North  Carolina:Research  Triangle  Institute  Center  for  Economics Reasearch.
Brunner,  Calvin  R.  (1994).  Hazardous  Waste  Inceneration  2ndEdition.  Singapura:  McGraw- Hill, Inc.
Herianto,  Edi.    (2003).    Pengembangan  Industri  Kapur  di  Kalimantan  Timur,    Semiloka Nasional Metalurgi 2003, Jakarta.
Lin,    Shiying,    Takashi    Kiga,    Yin    Wang,    and    Katsuhiro    Nakayama.    (2011).    Energy Analysis  of CaCO3 Calcination with CO2Capture. Energy Procedia, 4: 356–361. Moropoulou,  Antonio,  Asteios  Bakolas  and  Eleni  Aggelakopoulou.  (2001).  The  Effects  of
Limestone    Characteristics    and   Calcination    Temperature    to    The    Reactivity    of The Quicklime. Cement and Concrete Research, 31: 633-639.
Oates,  J.A.H.  (1998).  Lime  and  Limestone:  Chemistry  and  Technology,  and  Production and Uses. Weinheim:Wiley-VCH.
Research and  Education Association.  (1978).  Modern Pollution Control Technology Volume
1 Air Pollution Control. New York: REA.
Senegačnik, Andrej, Janez Oman dan Brane Širok. (2007).  Analysis  of Calcination Parameters and  The  Temperature  Profile  in  An  Annular  Shaft  Kiln.  Part  1:  Theoretical Survey. Applied Thermal Engineering, 27: 1467–1472.