REACTOR: JOURNAL OF RESEARCH ON CHEMISTRY AND ENGINEERING – VOL. 3 NO. 2 (2022) 48-56
Available online at: http://reactor.poltekatipdg.ac.id/

## R E A C T O R
Journal of Research on Chemistry and Engineering
|    ISSN Online 2746-0401    |

## Kajian  Pemanfaatan  Cangkang  Sawit  Sebagai  Pengganti  Solar  Industri  Pada Sistem Thermal Oil Heater di Pabrik Resin
Sari Farah Dina 1 , Poltak Evencus Hutajulu 1 , Taufiq Bin Nur 2 , Justaman Arifin Karo-karo 1
1 Politeknik Teknologi Kimia Industri Medan, Jln. Medan Tenggara No. VII, Medan Tenggara, Medan - 20228
2 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Sumatera Utara, Medan 20155, Indonesia

## ARTICLE INFORMATION

## A B S T R A C T
Received: August 13, 2022 Revised: December 14, 2022 Available online: December 21, 2022 The  National  Energy  Policy  to  develop  the  use  of  renewable  energy  has opened up opportunities for industry to develop the use of biomass. A study on the use of palm shells as a substitute for industrial diesel in a thermal oil heating system at a natural rubber resin factory in North Sumatra has been carried out. All information and data on the operation of TOH were obtained through  secondary  data  collection  and  direct  discussions  in  the  field.  The secondary data obtained include the type and specification of the heater, the characteristics of the thermal oil (type, flow rate, temperature inlet and outlet of the heater), fuel consumption/hour and the characteristics of palm shells. From  the  study  conducted,  it  can  be  concluded  that  during  the  process  of heating  thermal  oil  which  takes  place  gradually  in  the  TOH  system  using industrial  diesel,  it  has  a  heat  capacity  of  1.500.000  kcal/hour,  but  the maximum heat that is useful for heating thermal oil is 694,396 kcal/hour with maximum  thermal  efficiency  is  80.69%.  Estimated  consumption  of  palm kernel shells required to heat thermal oil on the assumption of 70% thermal efficiency  as  a  substitute  for  energy  supplied  by  industrial  diesel  is  237 kg/hour.  The  savings  from  this  fuel  replacement  is  estimated Rp.3.286.800.000/year.

## KEYWORDS
Heating  System,  Industrial  Fuel,  Palm  Shells, Performance, Thermal Fluid

## CORRESPONDENCE
Name: Sari Farah Dina E-mail: sfdina1@kemenperin.go.id

## PENDAHULUAN
Ketersediaan  energi  fossil  yang  semakin  berkurang sedangkan  kebutuhan  terus  meningkat,  menyebabkan penggunaan  energi  biomassa  semakin  diminati.  Hal  ini sejalan  dengan  konteks  kebijakan  pemerintah  didalam komitmen penyediaan energi bersih dan terjangkau yang telah  ditetapkan  melalui  amanat  Kebijakan  Energi Nasional  dimana  akan  mengurangi  konsumsi  energi fossil  dan  memperluas  penggunaan  energi  terbarukan. Ditinjau dari konsumsi energi, sektor industri merupakan konsumen energi terbesar, dengan tingkat pertumbuhan 5,7% per tahun. Saat ini konsumsi energi sektor industri mengambil  porsi  sebesar  41%,  yang  didominasi  oleh batubara, gas bumi dan listrik . Dilihat Gambar 1, hingga tahun 2050, diprediksi konsumsi ini terus meningkat. [1] . Dengan  semakin  berkembangnya  industri,  maka konsumsi  energi  juga  semakin  meningkat  sehingga
pemerintah telah menetapkan beberapa kebijakan energi diantaranya  adalah  pemanfaatan  energi  baru  dan terbarukan  (EBT).  Berkurangnya  produksi  energi  fosil terutama  minyak  bumi  serta  komitmen  global  dalam pengurangan  emisi  gas  rumah  kaca,  mendorong Pemerintah  untuk  meningkatkan  peran  energi  baru  dan terbarukan  secara  terus  menerus  sebagai  bagian  dalam menjaga  ketahanan  dan  kemandirian  energi.  Sesuai  PP No. 79 Tahun 2014 tentang Kebijakan Energi Nasional, target bauran energi baru dan terbarukan pada tahun 2025 paling sedikit 23% dan 31% pada tahun 2050. Indonesia mempunyai  potensi  energi  baru  terbarukan  yang  cukup besar  untuk  mencapai  target  bauran  energi  primer tersebut.
Ketersediaan  energi  fossil  yang  semakin  berkurang sedangkan  kebutuhan  terus  meningkat,  menyebabkan penggunaan  energi  biomassa  semakin  diminati.  Hal  ini sejalan  dengan  konteks  kebijakan  pemerintah  didalam
komitmen penyediaan energi bersih dan terjangkau yang telah  ditetapkan  melalui  amanat  Kebijakan  Energi Nasional  dimana  akan  mengurangi  konsumsi  energi fossil  dan  memperluas  penggunaan  energi  terbarukan. Ditinjau dari konsumsi energi, sektor industri merupakan konsumen energi terbesar, dengan tingkat pertumbuhan 5,7% per tahun. Saat ini konsumsi energi sektor industri mengambil  porsi  sebesar  41%,  yang  didominasi  oleh batubara, gas bumi dan listrik . Dilihat Gambar 1, hingga tahun 2050, diprediksi konsumsi ini terus meningkat [1] . Dengan  semakin  berkembangnya  industri,  maka konsumsi  energi  juga  semakin  meningkat  sehingga pemerintah telah menetapkan beberapa kebijakan energi diantaranya  adalah  pemanfaatan  energi  baru  dan terbarukan  (EBT).  Berkurangnya  produksi  energi  fosil terutama  minyak  bumi  serta  komitmen  global  dalam pengurangan  emisi  gas  rumah  kaca,  mendorong Pemerintah  untuk  meningkatkan  peran  energi  baru  dan terbarukan  secara  terus  menerus  sebagai  bagian  dalam menjaga  ketahanan  dan  kemandirian  energi.  Sesuai  PP No. 79 Tahun 2014 tentang Kebijakan Energi Nasional, target bauran energi baru dan terbarukan pada tahun 2025 paling sedikit 23% dan 31% pada tahun 2050. Indonesia mempunyai  potensi  energi  baru  terbarukan  yang  cukup besar  untuk  mencapai  target  bauran  energi  primer tersebut.
Pada  tabel  1  dapat  dilihat  potensi  energi  baru  dan terbarukan (EBT) total adalah ekivalen 442 GW. Energi ini  digunakan  pada  unit  pembangkit  listrik,  untuk keperluan  bahan  bakar  pada  sektor  transportasi,  rumah tangga,  komersial  dan  industri.  Salah  satu  EBT  yang memiliki potensi sangat besar untuk terus dikembangkan adalah  pemanfaatan  produk  samping  kelapa  sawit, diantaranya  tandan  kosong  kelapa  sawit  (TKKS), cangkang sawit dan juga limbah cair.
Namun  sebagian  besar  pada  penggunaanya  masih menggunakan campuran dengan batubara [2] [5] .
Industri  kelapa  sawit  merupakan  sumber  biomassa terbesar  di  Indonesia  dan  jumlah  yang  tersedia  untuk dimanfaatkan  semakin  meningkat  sejalan  dengan pertumbuhan  industri  pembangkit  yang  stabil.  Diantara berbagai limbah hasil pengolahan kelapa sawit, cangkang sawit  merupakan  biomassa  kelapa  sawit  yang  sangat potensial  untuk  diaplikasikan  sebagai  sumber  energi pengganti bahan bakar fossil, mengingat nilai kalorinya yang tinggi dan sifat fisik yang khas [6] [7].
Salah satu produsen resin berkualitas tinggi di Sumatera Utara  menggunakan  alat  penukar  kalor  berupa thermal oil heater (TOH) pada proses produksi. Zat yang berasal dari  siklisasi  karet  alam  ini  merupakan  produk  resin berkualitas  tinggi  yang  memiliki  pangsa  pasar  ekspor yang sangat kompetitif. Oleh karenanya pengembangan berkelanjutan  terus  dilakukan  tak  terkecuali  dalam  hal optimalisasi  unit  operasi  dari  proses  produksi.  Selain TOH  pada  pabrik  resin  ini  telah  memiliki  umur  pakai yang  sudah  harus  mengalami  revitalisasi,  juga  biaya bahan  bakar  solar  industri  yang  terus  mengalami peningkatan,  maka  perlu  dilakukan  kajian  terhadap performa  unit  TOH  jika  menggunakan  pemanas berbahan bakar cangkang sawit.
Tabel 1 Potensi Energi Terbarukan [14] Jenis Energi Potensi Tenaga air 94,3 GigaWatt Panas Bumi 28,5 GigaWatt Bioenergi 32,6 GigaWatt Bahan Bakar Nabati dan Biogas  200.000 barrel/ hari Surya 207,8 GigaWatt Angin 60,6 GigaWatt Energi Laut 17,9 GigaWatt
Gambar 1. Permintaan Energi Final per Sektor [14]
Thermal  oil atau  fluida  termik  digunakan  untuk membawa  energi  pada  aplikasi  pemanasan,  industri processing dan  juga  pendinginan  mesin-mesin  industri. Thermal  oil paling  sesuai  digunakan  pada  aplikasi bersuhu  tinggi  di  mana  kondisi  operasi  paling  optimal berada  di  antara  150ºC  sampai  350ºC.  Pada  suhu  ini, pemanasan  dengan  menggunakan thermal  oil/thermal fluid akan  memiliki  efisiensi  paling  tinggi  jika dibandingkan  dengan  metode  pemanasan  lain  seperti menggunakan  steam  (uap),  elektrik  atau  pembakaran langsung [8] .
TOH merupakan sistem tertutup dan didesain atas dasar pertimbangan laju alir, pressure drop , perubahan volume dan  kekentalan  fluida  termiknya.  Secara  umum,  sistem thermal  oil terdiri  dari  koil  pemanas, burner ,  pompa sirkulasi  dan  tangki  expansi  yang  dilengkapi  dengan sistem  ventilasi, collecting  tank,  valve,  strainer, differential pressure atau pressure gauge dan juga panel kontrol.  Yang  membedakannya  hanya  pada  unit pembangkit  energy  yakni  sistem  pembakaran  karena tergantung  dari  sifat  bahan  bakar  yang  digunakan  baik sifat (cair, padat atau gas) maupun  jenisnya (fossil  atau biomassa).
Besarnya  kapasitas  TOH  ditentukan  oleh  besarnya kebutuhan  beban  termal  dari  suatu  unit  proses,  suhu operasi  dan  laju  alir thermal  oil .  Pada  sistem  pemanas, thermal  oil berada  didalam  koil  akan  menerima  panas dari gas panas hasil pembakaran di burner . Selanjutnya thermal oil  ini  akan  memberikan  panas  kepada  media yang akan dipanaskan. Thermal oil yang panasnya sudah diambil  oleh  media  akan  lebih  dingin  dan  kembali  ke TOH untuk dipanaskan kembali. Bahan bakar yang dapat digunakan burner adalah  gas,  solar,  batubara  atau biomasa [8] .
Fungsi  utama  dari  suatu  sistem thermal  fluid (fluida termik)  adalah  mentransfer  panas  dari  suatu  sumber panas  ke  fasilitas  unit  proses.  Umumnya  suhu  fluida termik  keluar  dari  sumber  panas  adalah  berkisar  antara 170 – 350  C (tergantung kebutuhan unit proses). Untuk itu,  fluida  termik  yang  digunakan  harus  memenuhi karakteristik  minimal  memiliki:  stabilitas  termal  yang baik,  sifat  perpindahan  panas  yang  baik,  viskositas rendah,  titik  beku  rendah,  korosi  rendah,  toksisitas rendah,  resiko  rendah  untuk  personil  akuisisi  dan ekonomis.  Fluida  termik  yang  dapat  memenuhi  kriteria ini adalah minyak (oil). Di pasaran karakteristik thermal oil cukup diwakilli oleh parameter temperatur (Tabel 2). Thermal  oil yang  digunakan  pada  industri  yang  dikaji adalah  Seriola  150  yang  dibuat  dari  bahan distillates petroleum hydrotreated heavy paraffinic.
Berdasarkan data Badan Pusat Statistik Sumatera Utara tahun  2016  terdaapat  25  (dua  puluh  lima)  Kabupaten
penghasil  kelapa  sawit  namun  hanya  11  (sebelas) Kabupaten menjadi produsen unggulan. Dengan prediksi untuk setiap ton TBS yang diolah akan dihasilkan limbah cangkang sawit sebanyak 5%, maka dari Tabel 3. dapat dilihat  bahwa  ada  5  (lima)  Kabupaten  yakni  Asahan, Simalungun, Langkat, Labuhanbatu Utara dan Labuhanbatu  Selatan  memiliki  potensi  cangkang  sawit [9] .
Tabel  3.  Produksi  TBS  Segar  dan  Prediksi  Limbah Cangkang  Sawit  di  Beberapa  Kabupaten  Wilayah Sumatera Utara Tahun 2016 [16]
No Kabupaten TBS/tahun Produksi Cangkang Sawit kg/hari 1  Deli Serdang 210,255 35,042 2  Serdang Bedagai 173,800 28,967 3  Asahan 1.050,159 175,027 4  Simalungun 517,218 86,203 5  Batubara 103,459 17,243 6  Langkat 633,472 105,579 7  Mandailing Natal 231,027 38,505 8  Padang Lawas Utara 295,863 49,311 9  Padang Lawas 438,022 73,004 10  Labuhanbatu Selatan 619,327 103,221 11  Labuhanbatu Utara 860,045 143,341
Ketersediaan  cangkang  sawit  khususnya  di  Sumatera Utara,  telah  memberikan  peluang  bagi  industri  yang selama ini mengkonsumsi bahan bakar fosil untuk beralih ke biomassa. Kandungan sulfur  yang dimiliki  biomassa lebih rendah dari bahan bakar fosil (solar industri ataupun batubara)  sehingga  sumber  energi  terbarukan  ini  dapat dikatakan  lebih  ramah  lingkungan.  Namun  untuk  dapat digunakan  sebagai  bahan  bakar pengganti  energi  fossil, ada beberapa persyaratan/kriteria yang harus diperhatikan.  Nilai  kalor  rendah  (LHV)  biomassa umumnya  adalah  lebih  rendah  (3600  –  4800  kkal/kg) dibanding nilai kalor batubara (5500 – 7900 kkal/kg) dan bahan  bakar  solar  (8500  –  10500  kkal/kg).  Namun  jika dihitung berdasarkan biaya energi/kWh, maka penggunaan cangkang sawit adalah yang berbiaya paling murah.
Cangkang sawit atau biomassa pada umumnya memiliki kandungan  senyawa volatile yang  tinggi  (60  –  80  %) dibanding kadar volatile pada  batubara, oleh karenanya biomassa lebih reaktif dibanding batubara ataupun bahan bakar solar. Akan tetapi, untuk dapat digunakan sebagai pengganti langsung terhadap energi fossil dari unit proses yang  sudah  beroperasi  perlu  dilakukan  kajian  neraca massa dan energi serta keekonomiannya [10] . Salah satu industri  yang  telah  berhasil  memanfaatkan  cangkang sawit sebagai pengganti solar industry dapat menurunkan biaya bahan bakar sebesar 80% [9] .
Tabel 2. Karakteristik Temperatur Beberapa Thermal Oil di pasaran [15] Thermal Oil Temperatur (ºC) Maksimum Operasi Film Maksimum Titik nyala  Pemompaan Minimum Freezing Autoignition BP Transcal N 320 340 221 0 -12 350 Calflo HTF 325 343 231 -1 -18 355 Diphyl DT 330 340 135 -25 -54 545 Diphyl 400 410 115 13 12 615 Dowtherm A 400 430 113 12 12 615 Dowtherm Q 330 355 120 -30 -35 412 Essotherm 650 320 340 300 47 -9 350 Marlotherm SH 350 380 200 -5 -34 450 Mobiltherm 603 280 300 190 -8 -15 340 Pirobloc HTF Mineral 305 320 215 -5 -12 340 Therminol SP 315 335 177 -10 -40 365 Therminol 66 345 375 178 -3 -32 374 Therminol 75 380 400 132 -10 -18 585 Therminol VP-1 400 425 124 13 12 621 Shell Thermia Oil E 310 340 208 -2 -18 340 Seriola 1510 310 330 230 -12 353
Secara  kimia  cangkang  sawit  diklasifikasikan  ke  dalam bahan bakar padat yang memiliki unsur kimia antara lain zat  arang  atau  karbon  (C),  hidrogen  (H),  oksigen  (O), nitrogen (N), belerang (S), abu dan air,  yang semuanya itu  terikat  dalam  satu  persenyawaan  kimia.  Beberapa
hasil  penelitian  tentang  besarnya  analisa  ultimat  dan proksimat cangkang sawit disajikan pada Tabel 4. Nilai kalor dipengaruhi oleh kadar karbon, hidrogen dan kadar air.
Tabel 4. Hasil Analisa Cangkang Sawit [4] [11] [12] [13] [14]
Kandungan Hasil Riset Raju, dkk 2016 Lee dkk, 2013  Abnisa dkk, 2011  Idris dkk, 2012  Sukiran, 2008 Analisa Ultimat, %wt C H N S O 68,45 9,52 0,20 0.74 20,99 55,82 5,62 0,84 - 37,73 49,74 5,32 0,008 0,16 44,86 48,68 4,77 1,17 0,20 45,27 53,78 7,20 0,00 0,51 36,30 Analisa Proksimat, % wt Kadar Air Volatile Matter Fixed Carbon Ash 3,87 72,34 20,61 7,06 11,90 66,80 17,90 3,40 11,00 67,20 19,70 2,10 - 73,77 15,15 11,08 5,73 73,74 18,37 2,21 Nilai Kalor, kkal/kg 4022 3337 - 3423 4649
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  melakukan analisa dan evaluasi terhadap kebutuhan konsumsi energi TOH  berbahan  bakar  solar  industri  dan  kajian  potensi penggantian  bahan  bakar  menjadi  biomassa  dari cangkang  sawit.  Kajian  ini  dibatasi  untuk  menganalisa kebutuhan  energi  minimal  untuk  menaikan  energi spesifik thermal oil pada selisih temperatur (masuk dan keluar heater )  T sebesar 20 dan 25  C.

## METODOLOGI
Untuk  melaksanakan  kajian,  semua  informasi  dan  data tentang pengoperasian TOH diperoleh melalui pengumpulan  data  sekunder  dan  diskusi  langsung  di lapangan. Data sekunder yang diperoleh berupa, tipe dan spesifikasi alat, jenis dan laju alir thermal oil , temperatur thermal  oil masuk  dan  keluar heater ,  konsumsi  bahan bakar/jam.
Menghitung Kebutuhan Riil Energi Untuk

## Memanaskan Thermal Oil
Untuk  menghitung  kebutuhan  panas  sensible  untuk menaikkan suhu thermal oil, maka dilakukan pengamatan dan pencatatan temperatur masuk dan keluar heater setiap 15 menit yang dimulai saat start awal (jam 08.00  WIB)  hingga  akhir  proses  produksi  resin  (jam 15.00).  Data  ini  digunakan  untuk  menghitung  energi minimal  yang  dibutuhkan  untuk  memanaskan thermal oil ,  kemudian  membandingkan  berapa  energi  yang disuplai  oleh  bahan  bakar  solar  dan  berapa  kebutuhan bahan bakar biomassa (cangkang sawit) yang diperlukan untuk memanaskan thermal oil .
Jumlah  energi  yang  dibutuhkan  untuk  memanaskan thermal oil dari temperatur masuk pemanas (T in ) menjadi temperatur  keluar  pemanas  (T out )  dinyatakan  sebagai panas/kalor  sensibel  dan  dihitung  menggunakan persamaan sebabagi berikut:
𝑄 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑒𝑙 = 𝑚 t.o . 𝐶𝑝 𝑡.𝑜 . (𝑇 𝑜𝑢𝑡 −   𝑇 𝑖𝑛 ) (1)
Keterangan: m t.o = laju aliran fluida termik Cp t.o = panas spesifik fluida termik
Perhitungan  besarnya  panas  sensibel  yang  dibutuhkan untuik memanaskan thermal oil (Seriola 1510) dihitung setiap 5 (lima) menit pada laju alir fluida 75 m 3 /jam. Sifat termodinamika  (panas  spesifik  dan  densitas)  ditetapkan sebagai fungsi temperatur [13] .
Simulasi Perhitungan Kebutuhan Energi Memanaskan Thermal Oil pada variasi  T (20 dan 25  C)
Simulasi  ini  dilakukan  dalam  rangka  mengetahui kebutuhan energi maksimal untuk memanaskan thermal oil pada  selisih  temperatur  masuk  dan  keluar heater konstan  yakni  20  C  dan  25  C.  Kebutuhan  energi maksimal  inilah  yang dipilih sebagai dasar  menetapkan kebutuhan  bahan  bakar  biomassa  yang  akan  digunakan sebagai  bahan  bakar  pengganti  solar  industri.  Dengan menggunakan persamaan 1) dihitung kembali kebutuhan energi  (Q sensibel )  dengan  memasukkan  nilai  laju  thermal oil dan kapasitas panas thermal oil.
Efisiensi  Pengoperasian  Thermal  Oil  Heater  (TOH) Berbahan Solar Industri (Kondisi Riil)
Performa  dari  TOH  dinyatakan  sebagai  efisiensi  termal dan  dihitung  berdasarkan  rasio  antara  panas  sensibel yang  dibutuhkan  untuk  memanaskan thermal oil dan panas yang dilepas bahan bakar solar. Efisiensi termal ini ditentukan  setiap  5  (lima)  menit  dan  dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut:
𝜂 = 𝑄 𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑒𝑙 𝑡ℎ𝑒𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑜𝑖𝑙 𝐻 𝑜𝑢𝑡 𝑝𝑢𝑡 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑖𝑛𝑑𝑢𝑠𝑡𝑟𝑖 (2)
Q sensibel thermal oil dihitung  menggunakan persamaan 1 dan  H output solar  industri  diperoleh  dari  perkalian  laju bahan bakar solar industri dengan nilai kalor spesifiknya. Nilai  kalor  solar  industry  adalah  8660  kkal/liter.  Dan kapasitas  panas thermal oil adalah  untuk  jenis  Seriola 1510 [18] .  Untuk  melihat  potensi  penghematan  yang dapat dilakukan jika TOH berbahan bakar solar industri digantikan  TOH  berbahan  bakar  cangkang  sawit,  maka dilakukan  analisa  perbandingan  panas  maksimum  yang dapat  dihasilkan  dari  kedua  bahan  bakar  tersebut. Dengan mempertimbangkan efisiensi alat dan panas riil yang  dikonsumsi thermal  oil ,  didapat  kebutuhan cangkang  sawit  pengganti  solar  industri.  Atas  dasar jumlah  ini  dilakukan  perhitungan  penghematan  yang dapat dilakukan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  Perhitungan  Kebutuhan  Riil  Energi  untuk Memanaskan Thermal Oil
Langkah awal yang dilakukan adalah mengetahui berapa energi  maksimal  yang  dibutuhkan  selama  proses pemanasan thermal oil menggunakan bahan bakar solar. Selama  proses  pemanasan  berlangsung  tidak  terjadi perubahan  fasa  pada thermal  oil ,  sehingga  yang diperlukan hanya panas sensibel saja. Untuk itu variabel yang  sangat  menentukan  adalah  selisih  temperatur thermal  oil sebelum  dan  sesudah  keluar  pemanas  (  T). Dari data lapangan seperti ditunjukkan pada Gambar  2. yang diambil selama satu hari proses produksi (08:00  – 15:00  WIB),  diperoleh  data  selisih  temperatur  berada pada rentang 5 – 24  C. dan rata-rata berada pada selisih temperature (  T) sebesar 18  C.
Gambar 2. Data Pengamatan Pemanasan Thermal Oil Menggunakan Pemanas Berbahan Bakar Solar Industri
Hasil perhitungan panas sensibel yang diperlukan untuk memanaskan thermal  oil setiap  5  (lima)  menit selanjutnya dikonversi dalam satuan kkal/jam, disajikan pada  Gambar  3  dan  4.  Selama  proses  peoduksi berlangsung  (11:00  –  14:00  WIB)  panas  sensibel  yang diperlukan  berada  pada  rentang  620.596  –  694.396 kkal/jam. Dari gambar tersebut dapat dilihat bagaimana pengaruh  besar  kecilnya  selisih  temperatur  keluar  dan
masuk thermal  oil (  T)  terhadap  kebutuhan  panas sensibel. Semakin  besar  T maka semakin  besar energi yang  dibutuhkan  untuk  memanaskan  kembali thermal oil, dan  sebaliknya.  Fenomena  ekstrim  ini  dapat dilihat pada jam 11:15; 11:35; 13:45 dan 13:50.
Gambar 3. Panas sensibel yang diperlukan untuk memanaskan thermal oil (11:00 – 12:00) WIB
Untuk  mengantisipasi  lonjakan  kebutuhan  energi  untuk pemanasan thermal oil seperti yang dialami pada kondisi riil, maka perhitungan simulasi kebutuhan energi termal dari  bahan  bakar  biomassa  (cangkang  sawit)  dilakukan perhitungan panas sensibel pada dua rentang temperatur (  T) yakni 20 dan 25  C.
Gambar 4. Panas sensibel yang diperlukan untuk memanaskan thermal oil (12:05 – 14:00) WIB
Simulasi Perhitungan Kebutuhan Energi Memanaskan Thermal Oil pada variasi  T
Hasil  simulasi  untuk  menentukan  kebutuhan  energi maksimal untuk memanaskan thermal oil tanpa melihat jenis  sumber  energi  awalnya  telah  dilakukan  untuk masing-masing selisih temperatur thermal oil masuk dan keluar heater (  T)  yakni  20  dan  25  C,  yang  disajikan pada Gambar 5 dan 6. Kebutuhan panas sensible teoritis pada  laju  alir  fluida  yang  dipanaskan  tetap  sangat dipengaruhi  seberapa  besar  temperatur  fluida  akan dinaikkan  dari  temperatur  awal  fluida  masuk  pemanas dengan kata lain disebut dengan  T.
Dari 2 (dua) variasi  T yang disimulasikan pada laju alir thermal  oil  tetap  (75  m 3 /jam)  seperti  disajikan  pada Gambar  5  dan  6 dapat dilihat bahwa semakin  besar  T maka  panas  sensibel  yang  dibutuhkan  juga  semakin
besar. Meskipun sifat termodinamika dari fluida, dengan semakin  tinggi  temperatur,  densitas  akan  semakin rendah,  namun  kapasitas  panas  semakin  besar.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  dengan  semakin  tinggi  kapasitas panas maka dibutuhkan energi yang semakin besar untuk menaikkan temperatur thermal oil .
Gambar 5. Simulasi Perhitungan Kebutuhan Panas Sensibel Memanaskan Thermal Oil pada  T = 20  C
Pada  Gambar  5  dimana  laju  kenaikan  suhu thermal  oil persatuan  waktu  ditetapkan  sebesar  T  =  20  C, dibutuhkan  energi  antara  592.4  x  10 3 –  695.3  x  10 3 kkal/jam.  Pada  Gambar  6  dimana  laju  kenaikan  suhu thermal  oil  persatuan  waktu  ditetapkan  sebesar  T  = 25  C, dibutuhkan energi lebih besar yakni antara 742,5 – 865,8 kkal/jam.
Gambar 6. Simulasi Perhitungan Kebutuhan Panas Sensibel Memanaskan Thermal Oil pada  T = 25  C
Jika  pemanas  didesain  dengan  keluaran  panas  sebesar 1.000.000 kkal/jam, maka untuk simulasi 1 (  T = 20  C) diperkirakan dapat mengoperasikan jenis pemanas yang memiliki  efisiensi  70%.  Dan  untuk  simulasi  2  (  T  = 25  C),  sebaiknya  mengoperasikan  jenis  pemanas  yang memiliki efisiensi sekitar 85%.
Efisiensi  Pengoperasian  Thermal  Oil  Heater  (TOH) Berbahan Solar Industri (Kondisi Riil)
Hasil pengamatan riil di lapangan terhadap pengoperasian TOH  mulai  dari kondisi start-up (08:00 WIB) hingga  akhir  proses  produksi  (12:05  WIB)  dapat dilihat  pada  Gambar  7.  Data  suhu thermal  oil (Seriola 1510) diambil pada kondisi masuk dan keluar TOH untuk setiap 5 (lima) menit.
Dari  Gambar  7  dapat  dilihat  besarnya  perbedaan  suhu masuk dan keluar fluida termik (  T) selama pemanasan pada unit TOH berada pada rentang (10 – 19  C). Jumlah energy  termal  yang  diperlukan  untuk  menaikkan  suhu fluida termal secara bertahap dari 38  C hingga mencapai suhu 276  C berada pada kisaran 19,52 – 54,24 kkal untuk setiap 5 menit.
Gambar 7. Hasil Pengamatan Pemanasan Thermal Oil pada Thermal Oil Heater Berbahan Bakar Solar Industri
Jumlah energi yang disuplai dari bahan bakar solar pada laju pemakaian 1200 liter/12 jam (100 liter/jam) dengan nilai  kalor  sebesar  8.660  kkal/liter  dan  densitas  0,8443 kg/liter,  akan  menghasilkan  panas  keluar  (Heat  output) sebesar  866.000  kkal/jam.  Efisiensi  TOH  pada  kondisi yang sedang beroperasi menggunakan bahan bakar solar industri  dihitung  menggunakan  persamaan  2,  dan hasilnya disajikan pada Gambar 8.
Gambar 8. Efisiensi Thermal Oil Heater Menggunakan Bahan Bakar Solar Industri (Kondisi Riil)
Dari  gambar  8  dapat  dilihat  bahwa  mulai  jam  08:00 sampai  dengan  jam  11:00,  energi  pembakaran  solar industri utamanya untuk menaikkan temperatur thermal oil dari 89 0 C menjadi 230 0 C. Pada kondisi ini, efisiensi TOH berada dibawah 75%, dan pada waktu  pemanasan selanjutnya efisiensi maksimum dicapai hingga 80,69%.
Analisa Kebutuhan Cangkang Sawit sebagai Pengganti Solar Industri
Total  H out  put yang  dibutuhkan  =  H out  put yang  disuplai TOH  yang  ada  (solar)  yakni  866.000  kkal/jam.  Jika cangkang  sawit  yang  disuplai  ke  ruang  bakar  memiliki nilai  kalor  sebesar  4200  kkal/kg  dan  asumsi  efisiensi
ruang  bakar  adalah  70%,  maka  jumlah  cangkang  sawit yang dibutuhkan adalah sebesar:
𝑚 𝑐𝑎𝑛𝑔𝑘𝑎𝑛𝑔 𝑠𝑎𝑤𝑖𝑡 = 237 𝑘𝑔 𝑗𝑎𝑚 ⁄

## Potensi Penghematan Harga Bahan Bakar
Berdasarkan  data  yang  diperoleh  dilapangan  dimana TOH  beroperasi  12  jam  sehari,  dan  25  hari  dalam sebulan.  Bahan  bakar  berupa  solar  industri  yang dikonsumsi  sebanyak  100  liter/jam  akan  digantikan dengan  sistem  pemanas  biomassa  menggunakan  bahan bakar  berupa  cangkang  sawit.  Dengan  melakukan konversi  atas  dasar  jumlah  panas  yang  dihasilkan  dari pembakaran  solar  industri  adalah  866.000  kkal/jam. Maka  dapat  dilihat  hasil  perhitungan  simulasi  potensi penghematan  yang  dapat  dilakukan  jika  bahan  bakar solar industri diganti dengan cangkang sawit (Tabel 5).
Tabel  5.  Perbedaan  Harga  Bahan  Bakar  Solar  Industri dan Cangkang Sawit  pada Pemanasan Thermal Oil
Keterangan Solar Industri  Cangkang Sawit Konsumsi bahan bakar liter/jam 100 kg/jam 237 Nilai kalor kkal/liter 8.660 kkal/kg 4200 Harga bahan bakar, kkal/jam 866000 995400 efisiensi 80% 692800 efisiensi 70% 696780 Harga bahan bakar Rp/liter 11500 Rp/kg 1000 Total harga konsumsi bahan bakar/jam 1.150.000 237.000 Total Saving Rp /jam 913.000 Rp /hari (1 hari = 12 jam) 10.956.000 Rp /bln (1 bln = 25 hari) 273.900.000 Rp /tahun 3.286.800.000
Perhitungan  ini  dilakukan  dengan  mempertimbangkan efisiensi  kerja  pemanas.  Untuk  pemanas  menggunakan solar  industri  (pemanas  yang  saat  ini  beroperasi),  hasil perhitungan  seperti  yang  disajikan  pada  Gambar  9 diperoleh  efisiensi  maksimum  adalah  80%.  Untuk pemanas  jika  menggunakan  cangkang  sawit  (dengan
asumsi nilai kalor 4200 kkal/jam dan efisiensi alat 70%), akan diperoleh konsumsi sebesar 237 kg.
Berdasarkan  perhitungan  seperti  yang  disajikan  pada Tabel  5,  diperoleh  potensi  penghematan  yang  cukup signifikan untuk dilakukan penggantian TOH dari solar industri menjadi biomassa (cangkang sawit). Mengingat panas  sensibel  pada  kondisi  riil  yang  dibutuhkan  untuk memanaskan thermal  oil adalah  694.396  kkal/jam (Gambar  4),  maka  pemilihan  TOH berbahan  bakar biomassa  cukup  untuk  pemanas  dengan  spesifikasi kapasitas  panas  1.000.000  kkal/jam.  TOH  berbahan bakar solar industri memiliki kapasitas panas 1.500.000 kkal/jam, sedangkan panas yang dikonsumsi thermal oil maksimum 694.396 kkal/jam. Oleh karenanya penggantian unit pemanas menggunakan biomassa pada kapasitas  1.000.000  kkal/jam  juga  berpotensi  lebih efektif dan efisien dibanding kapasitas yang lebih besar (1.500.000 kkal/jam).

## KESIMPULAN
Telah  dilakukan  pengamatan  dan  analisa  terhadap pengoperasian sistem TOH berbahan bakar solar industri dengan  kapasitas  panas  terpasang  1.500.000  kkal/jam, yang  digunakan  sebagai  sistem  pemanas  pada  proses produksi  resin  berbahan  baku  karet  alam,  serta  potensi penggantian  bahan  bakar  menjadi  biomassa  (cangkang sawit). Hasil pengamatan yang dilakukan selama sistem pemanasan  berlangsung  yakni  dari  jam  08:00  sampai dengan jam 15:00, menunjukkan bahwa rata-rata selisih antara temperatur thermal oil masuk dan keluar pemanas (  T)  adalah  18 0 C.  Panas  sensibel  maksimum  yang diperlukan  untuk  memanaskan  kembali  temperatur thermal oil yang dikembalikan dari unit proses produksi resin adalah 694.396 kkal/jam. Hasil simulasi terhadap 2 (dua) variasi yakni 20 0 C dan 25 0 C menunjukkan bahwa semakin  besar  T  maka  semakin  besar  panas  sensibel yang dibutuhkan. Kedua simulasi menunjukkan kapasitas  panas  dibawah  1.000.000  kkal/jam.  Hasil analisa termal dan ekonomi terhadap penggantian sistem TOH  berbahan  bakar  solar  industri  100  liter/jam  (nilai kalor  8.660  kkal/liter)  menunjukkan  bahwa  cangkang sawit  sebanyak  237  kg/jam  (nilai  kalor  4200  kkal/kg) dapat  sistem  pemanas  solar  industri  yang  ada  dengan potensi  penghematan  sebesar  Rp.  3.286.800.000 pertahun.

## ACKNOWLEDGMENT
Terimaksih kepada Direktur dan Staff PT. Industri Karet Nusantara  –  Unit  Resiprene  35  yang  telah  memberikan dana serta informasi data primer dan sekunder sehingga kajian ini dapat dilaksanakan dengan baik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] M. A. Sukiran, “Pyrolysis of empty oil palm fruit bunches  using  the  quartz  fluidised-  fixed  bed reactor,” 2008.
[2] B. P. Statistik, “Statistik Kelapa Sawit Indonesia 2017,” https://www.bps.go.id/publication/ ,  Mar. 29, 2019.
[3] R. Ahmad, M. A. Mohd Ishak, N. N. Kasim, and K.  Ismail,  “Properties  and  thermal  analysis  of upgraded palm kernel shell and Mukah Balingian coal,” Energy , vol. 167, pp. 538–547, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.11.018.
[4] Raju Muhammad, “Karakterisasi Arang dan Gas- Gas Hasil Pirolisis Limbah Kelapa Sawit,” Jurnal Keteknikan  Pertanian  (JTEP) ,  vol.  4,  no.  2,  pp. 153–160,  2016,  doi:  DOI:  10.19028/jtep.04.2.p 153-160.
[5] S.  K.  Loh,  “The  potential  of  the  Malaysian  oil palm  biomass  as  a  renewable  energy  source,” Energy  Convers  Manag ,  vol.  141,  pp.  285–298,
2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.08.081.
[6] Handaya  Handaya,  Herry  Susanto,  Dikky Indrawan,  and  Marimin  Marimin,  “Supply  and Demand Characteristics of Palm Kernel Shell as a Renewable  Energy  Source  for  Industries,” International  Journal  of  Renewable  Energy Development ,  vol.  11,  no.  2,  pp.  481–490,  May 2022.
[7] C.  H.  Lim et  al. ,  “A  review  of  industry  4.0 revolution  potential  in  a  sustainable  and renewable palm oil industry: HAZOP approach,” Renewable and Sustainable Energy Reviews , vol. 135, p. 110223, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110223.
[8] Alpha  Omega,  “Thermal  Oil  Guide  Origins,” https://www.cv-ao.com/Thermal Oil Guide Origin.pdf , Apr. 06, 2022.
[9] Y. Lee et  al. , “Comparison of biochar properties from biomass residues produced by slow pyrolysis at 500°C,” Bioresour Technol , vol. 148, pp. 196–
201,
2013, doi:
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.08.135.
[10]  Total  Energies,  “Product  Catalog  SERIOLA 1510,” Product Catalog Total Energies , Mar. 29, 2019.
[11]  W.-H. Chen and J.-S. Wu, “An evaluation on rice husks and pulverized coal blends using a drop tube furnace  and  a  thermogravimetric  analyzer  for application to a blast furnace,” Energy , vol. 34, no. 10, pp. 1458–1466, 2009, doi: https://doi.org/10.1016/j.energy.2009.06.033.
[12]  Total  Oil,  “TDS  PDS  OLI  TOTAL  SERIOLA 1510,”  Mar.  29,  2022.  http://file.jayadipa.co.id  › tds (accessed Mar. 21, 2022).
[13]  F. Abnisa, W. M. A. W. Daud, W. N. W. Husin, and J. N. Sahu, “Utilization possibilities of palm shell as a source of biomass energy in Malaysia by producing  bio-oil  in pyrolysis process,” Biomass Bioenergy ,  vol.  35,  no.  5,  pp.  1863–1872,  2011, doi: https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2011.01.033.
[14]  Kementrian ESDM  RI,  “Outlook  Energi Indonesia 2019,” 2019.
[15] Hot  oil  heaters  and  thermal  fluids:  the  complete guide - Pirobloc,
https://www.pirobloc.com/en/hot-oil-heaters- and-thermal-fluids-guide/  (accessed  Mar.  21,
2022).
[16]  S.  S.  Idris,  N.  A.  Rahman,  and  K.  Ismail, “Combustion  characteristics  of  Malaysian  oil palm  biomass,  sub-bituminous  coal  and  their respective  blends  via  thermogravimetric  analysis (TGA),” Bioresour  Technol ,  vol.  123,  pp.  581–
591,
2012, doi:
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.07.065.
[17]  S. S. Idris, N. A. Rahman, K. Ismail, A. B. Alias, Z.  A.  Rashid,  and  M.  J.  Aris,  “Investigation  on thermochemical behaviour of low rank Malaysian coal,  oil  palm  biomass  and  their  blends  during pyrolysis via thermogravimetric analysis (TGA),”
Bioresour  Technol ,  vol.  101,  no.  12,  pp.  4584– 4592,
2010,
doi:
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.01.059.
[18]  M. A. Heredia Salgado, L. A. C. Tarelho, M. A. A. Matos, D. Rivadeneira, and R. A. Narváez C, “Palm  oil  kernel  shell  as  solid  fuel  for  the commercial and  industrial sector in Ecuador: tax incentive  impact and performance of a prototype burner,” J  Clean  Prod ,  vol.  213,  pp.  104–113, 2019, doi:
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.12.133