Abstrak —Ketersediaan  bahan  baku Bittern (limbah  garam) yang  melimpah  di  Indonesia  dan  masih  belum  terproduksi sendiri  oleh Indonesia menjadikan prospek pendirian pabrik pupuk MgS O 4 .7H 2 O dari Bittern di Indonesia ini sangat bagus karena  selama  ini  Indonesia    masih  impor  pupuk MgS O 4 .7H 2 O  dari  luar negeri.  S elama ini Bittern seringkali dibuang  langsung  di perairan oleh masyarakat padahal kaya akan kandungan magnesium dan unsur lainnya. MgS O 4 .7H 2 O banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan  industri,  salah  satunya  dapat  digunakan  untuk pupuk  pertanian.  Dalam  pertanian,  magnesium  sulfat digunakan  untuk  memenuhi  kurangnya  magnesium  atau belerang  dalam  tanah,  magnesium  merupakan  elemen penting dalam molekul  klorofil,  dan  sulfur  adalah makronutrien  penting  lainnya.  Dengan  melihat  tingkat konsumsi yang semakin meningkat seiring dengan pertumbuhan  penduduk  yang  terus  meningkat  pula,  pada masa  yang  akan  datang,  kebutuhan  Indonesia  akan  pupuk MgS O 4 .7H 2 O  akan  semakin  bertambah  oleh  karena  itu didirikan  Pabrik  pupuk  MgS O 4 .7H 2 O  dari Bittern ini tujuan untuk  memenuhi  kebutuhan  dalam  maupun  luar  negeri. Bahan  baku  pembuatan  pupuk MgS O 4 .7H 2 O adalah Bittern, dengan  bahan  pembantu  Natrium  hidroksida  (NaOH)  dan larutan  asam  sulfat  (H 2 S O 4 ).  Karena  sampai  saat  ini, pemenuhan  kebutuhan  pupuk  MgS O 4 .7H 2 O  dari Bittern sebagian  besar  masih  impor  dari  negara  seperti  China  dan India.  Berdasarkan  analisis  ekonomi,  laju  pengembalian modal  (IRR)  pabrik  ini  sebesar  89,98%  pada  tingkat  suku bunga  per  tahun  12%,  dengan  laju  inflasi  sebesar  4%  per tahun.  S edangkan  untuk  waktu  pengembalian  modal (POT) adalah  2,5  tahun dan titik impas (BEP) sebesar 33% melalui cara  linear.  Umur  dari  pabrik  selama  10  tahun  dan  masa konstruksi  adalah  2  tahun.  Untuk  memproduksi  pupuk MgS O 4 .7H 2 O  dari Bittern sebanyak  20.000  ton/tahun, diperlukan  biaya  total  produksi  per tahun (TPC) sebesar Rp 211.692.880.452,00  dengan biaya investasi total (TCI) sebesar Rp  145.044.056.977,00  dan  total  penjualan  sebesar  Rp 220.000.000.014,00  Dengan  melihat  aspek  penilaian  analisis ekonomi  dan  teknisnya,  pupuk MgS O 4 .7H 2 O dari Bittern ini layak untuk didirikan.
Kata Kunci — Bittern, Desain pabrik, Epsomite, Pupuk MgS O 4 .7H 2 O.

## I. PENDAHULUAN
EBUTUHAN akan sumber mineral untuk kelangsungan hidup  manusia  semakin  meningkat,  baik  kebutuhan fisiologis  maupun  penunjang  aktivitas  manusia. Kebutuhan tersebut  sejalan  dengan  pertumbuhan  penduduk  dan
kemajuan  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi  (IPTEK)  yang pesat.  Hal  itu  mengakibatkan para ilmuwan terus melakukan upaya pencarian dan pengelolaan sumber-sumber yang ada. Dalam  pencarian  dan  pengelolaan  sumber-sumber  mineral tersebut tentu diharapkan mendapatkan sumber mineral yang melimpah.
Mineral natrium,  kalium,  magnesium  dan  kalsium merupakan  mineral  yang  sangat  esensial  bagi  sistem fisiologis  maupun  penunjang  aktivitas  manusia.  Mineral  – mineral tersebut sangat dibutuhkan dalam pembuatan pupuk. Pupuk  merupakan  salah  satu  sumber  nutrisi  utama  yang diberikan  pada  tumbuhan.  Dalam  proses  pertumbuhan, perkembangan  dan  proses  reproduksi  setiap  tumbuhan membutuhkan  nutrisi  berupa  mineral  dan  air.  Nutrisi  y ang dibutuhkan oleh tumbuhan diserap melalui akar, batang, dan daun.  Nutrisi  tersebut  memiliki  berbagai  fungsi  yang saling mendukung  satu  sama  lainnya  dan  menjadi  salah  satu komponen  penting  untuk  meningkatkan  produktivitas pertanian.[1]
Seiring  dengan  kebutuhan  peningkatan  produktivitas pertanian, salah satu produk pupuk yang dibutuhkan namun belum  terproduksi  di  Indonesia  adalah  Epsomite.  Epsomite dapat  digunakan  sebagai  :  pupuk  tanaman,  suplemen makanan  ternak,  obat,  campuran  pewarnaan  tekstil, coagulating agent dalam industri karet dan tekstil.
Telah  dilakukan  suatu  penelitian  mengenai  pembuatan epsomite  yang  mana  dalam  penelitian  tersebut  menyatakan bahwa epsomite dapat dibuat dari bittern . Bittern atau yang selama  ini  dikenal  dengan  istilah  air  tua  sisa  merupakan  air sisa  proses  pegaraman  pada  industri  pembuatan  garam. Selama  ini bittern seringkali  dibuang  langsung  di  perairan oleh  masyarakat  padahal  kaya  akan  kandungan  magnesium dan unsur lainnya [2].
Selain  itu,  selama  ini  bittern juga hanya digunakan untuk menambah konsentrasi air  laut  dan  sebagian  lagi dikembalikan ke laut oleh para petani garam. Bittern memiliki kandungan  unsur Magnesium yang cukup besar dan cukup berpotensi untuk digunakan sebagai bahan baku pembuatan magnesium sulfat heptahydrat atau epsomite.
Bittern mengandung berbagai senyawa seperti magnesium sulfat  (MgSO 4 ),  natrium  klorida  (NaCl),  magnesium  klorida (MgCl 2 ),  kalium  klorida  (KCl),  kalsium  klorida  (CaCl 2 ). Kandungan mineral-mineral dalam bittern sebagian termasuk hara  makro  dan  mikro  yang  dibutuhkan  oleh  tanaman maupun  plankton,  seperti  ion  Mg2 + ,  K + dan  Ca 2+ . Kandungan unsur mineral bittern sangat berharga dan akan meningkat nilainya jika dijadikan produk pupuk [3].

## Pra Desain Pabrik Pupuk MgSO

## 4 .7H 2 O dari

## Bittern
Nur Faizah, Liga Indriyani, Juwari dan Renanto Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : joecheits@yahoo.com
Tabel 1.
Konsentrasi senyawa makro didalam air tua pada density 29 s/d 30,5 ºBe [4] No. º Be Konsentrasi (g/lt) 29 29,5 30 30,5 Senyawa/bahan 1 MgSO 4 61,5 56,0 68,5 75,5 2 NaCl 152,9 167,8 144,8 136,7 3 MgCl 2 128,0 115,7 137,7 147,5 4 KCl 23,3 21,0 25,2 27,2 Tabel 2.
Konsentrasi mineral makro didalam air tua pada density 29 s/d 30,5 ºBe No. º Be Konsentrasi (g/lt) 29 29,5 30 30,5 Mineral 1 Mg 40,8 45,05 48,9 52,8 2 K 11,0 12,2 13,2 14,2 3 Na 66,0 60,1 56,9 53,7 4 Cl 198,0 199,2 202,5 205,8 5 SO 4 44,7 49,1 54,6 60,2
Bertambahnya kemajuan suatu negara maka akan bertambah pula  tingkat  kebutuhan akan Magnesium Sulfat. Kebutuhan akan Magnesium Sulfat terutama Garam Epsomit (MgSO 4 .7H 2 O) sebagai pupuk dalam pertanian sangat tinggi, terbukti  pupuk  MgSO 4 .7H 2 O  di  negara  kita  masih mengandalkan produk impor dari luar negeri .
Melihat  tingkat  konsumsi  yang  semakin  meningkat  pada tahun  terakhir  seiring  dengan  kebutuhan  pertanian  atau perkebunan  yang  terus  meningkat  pula,  pada  masa  yang akan  datang,  kebutuhan  Indonesia  akan  MgSO 4 .7H 2 O  akan semakin  bertambah  dan  diperkirakan  akan  memiliki  prospek yang  bagus  karena  pemanfaatannya  yang  bagus  untuk pertumbuhan  tanaman.  Ketersediaan  bahan  baku Bittern melimpah dan belum termanfaatkan di Indonesia serta masih sangat  sedikitnya  industri  yang  memproduksi  MgSO 4 .7H 2 O di  Indonesia  menjadikan  prospek  pendirian  pabrik  pupuk epsomite  di  Indonesia  sangat  bagus  untuk  tahun -tahun berikutnya.

## II. URAIAN PROSES
A. Tipe-Tipe Proses
Beberapa  sumber  alam  yang  dapat  dimanfaatkan  untuk memperoleh MgSO 4 .7H 2 O, antara lain :
1) Brines
Sedikit kandungan bromine yang terkandung di dalamnya dihilangkan  dengan  menggunakan  klorin.  Mg(OH) 2 diendapkan dengan menggunakan pure slak ed dolomite
(calcined dolomite), kemudian dicuci hingga menghasilkan slurry yang mengandung 45% Mg(OH) 2 .

## 2) Air laut
Pada  proses  pembuatan  epsomite  dari  air  laut  ini  dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :
a. Air laut dengan penambahan dolomite
Air laut yang digunakan dalam proses ini harus sudah di- softened terlebih  dahulu  menggunakan  dolomite  yang terkalsinasi,  kemudian  dimasukkan  ke  dalam  reaktor bersamaan dengan penambahan dolomite yang terkalsinasi sehingga  diperoleh  Mg(OH) 2 yang  dimurnikan  dengan menggunakan thick ener,  washer. Slurry  Mg(OH) 2 yang diperoleh disimpan di storage tank, kemudian difilter secara vacum sehingga diperoleh Mg(OH) 2 yang siap diolah lebih lanjut.
b. Air laut dengan penambahan lime tanpa evaporasi
Air  laut  dan  lime  yang  telah dicampur dimasukkan ke dalam flocculator , kemudian dipisahkan dari pengotornya  menggunakan clarifier dan sand  filter . Mg(OH) 2 dalam  bentuk  slurry  akan  diperoleh  setelah dipisahkan  sekali  lagi dari pengotornya dengan bantuan penambahan milk   of  lime, kemudian  dicuci  di wash tower.
3) Bittern
Terdapat  beberapa  proses  untuk  mendapatkan  epsomite dari  air  tua  atau bittern, yaitu  dengan  cara pendinginan air laut  secara  alami  ( natural  cooling ),  pendinginan  buatan ( artificial cooling ), dan dengan cara presipitasi magnesium. a. Pendinginan air laut secara alami ( natural cooling ) Bittern  atau  air  tua  yang  mengandung  garam  MgSO 4 disimpan dalam kolom terbuka dengan kedalaman sekitar 4 m. Dengan  penurunn  temperatur  pada  musim  dingin  hingga sekitar  5  ºC,  maka  akan  diperoleh  endapan  epsomite (MgSO 4 .7H 2 O) . Kelemahan  metode  ini  adalah  tidak  dapat dilakukan secara kontinu karena hanya dapat dilakukan pada musim  dingin,  dengan  yield  hanya  berkisar  35%  dari  total MgSO 4 yang  ada.  Di  samping  itu,  produk  yang  dihasilkan mengandung  banyak impurities dan  hasil  yang  diperoleh tidak  akan  konstan  setiap  tahun  karena  sangat  bergantung pada beberapa titik temperatur yang bisa dicapai.
b. Pendinginan buatan ( artificial cooling ) Artificial  cooling dilakukan  dengan  cara  mendinginkan bittern atau air tua secara gradual hingga temperatur sekitar 0 ºC dengan menggunakan pendingin buatan, yaitu refrigerant sebagai  media  pendingin.  Pada  tiap stage pendinginan dilakukan proses dengan suhu antara 1 – 2 ºC agar terbentuk kristal dengan ukuran seragam, yaitu sekitar 0,5 mm. Endapan yang  dihasilkan  berupa  garam  epsomite  yang  diinginkan. Yield  yang  dihasilkan  dapat  mencapai  sekitar  80%  dari MgSO 4 total. c. Presipitasi magensium Presipitasi magnesium (isolasi magnesium) adalah pengendapan  magnesium  dengan  sedikit  basa  sehingga terbentuk  Mg(OH) 2 .  Basa  yang  biasanya  digunakan  adalah NaOH  dan  Ca(OH) 2 .  Pada  reaksi  pembentukan  MgSO 4 juga dilakukan dengan cara yang sama,  yaitu  dengan menggunakan  H 2 SO 4 .  Berikut  ini  adalah  perbedaan  antara isolasi magnesium dengan NaOH dan Ca(OH) 2 :
 Isolasi magnesium dengan NaOH Penggunaan NaOH
sebagai reaktan untuk mendapatkan meagnesium hidroksida Mg(OH) 2 sehingga  terjadi  reaksi  pengendapan  secara  lebih cepat. Selain itu endapan yang dihasilkan lebih putih.
 Isolasi magnesium dengan Ca(OH) 2 Penggunaan  kalsium  hidroksida  Ca(OH) 2 sebagai rekatan  untuk  mendapatkan  Mg(OH) 2 menyebabkan terjadinya  reaksi  pengendapan  yang  lebih  lambat. Endapan  yang dihasilkan berwarna agak keruh. Hal ini disebabkan karena adanya reaksi kalsium dengan sulfat yang terkandung pada bittern MgSO 4.

## B. Bahan Bak u Yang Digunak an
1. Bittern atau air tua (Limbah Garam) Bittern    atau  air  tua  merupakan  limbah  garam  yang diperoleh  dari  PT.  Garam  (Persero)  dan  pegaraman rakyat  yang  digunakan  sebagai  bahan  baku  utama merupakan  potensi  besar  untuk  menambah  devisa Negara  karena  jumlahnya  melimpah,  harga  murah  dan memiliki nilai jual yang cukup tinggi.
2. NaOH NaOH  merupakan  bahan  kimia  yang  mudah  didapat, umum  digunakan,  murah  dan  berada  dalam  bentuk padatan  sehingga  memudahkan  penyimpanan.  Serta menurut  penelitian  NaOH  lebih  baik  digunakan  untuk pengendapan  Mg(OH) 2 daripada  larutan  Ca(OH) 2 ,karena dengan larutan Ca(OH) 2 endapan Mg(OH) 2 yang didapat  masih  tercampur  Ca(OH) 2 sehingga  perlu adanya  proses  pemisahan.  Sedangkan  hasil  Mg(OH) 2 yang  diendapkan  dengan  menggunakan  NaOH  yaitu sekitar  90%.  (Saraswati  dkk,1998).  NaOH  yang  akan digunakan dalam pra desain pabrik pupuk MgSO 4 .7H 2 O ini  adalah  NaOH  40%  (NaOH  teknis  yang  dijual dipasaran)  bukan  NaOH  padat yang dilarutkan. Hal ini ditunjukkan  untuk  mengurangi  biaya  perancangan, biaya operasi, serta biaya pemeliharaan tangki pelarutan NaOH.
3. Asam Sulfat (H 2 SO 4 ) H 2 SO 4 merupakan bahan baku yang mudah didapat dan relatif  murah.  Selain itu, H 2 SO 4 juga mudah larut tanpa memerlukan  treatment  khusus.  H 2 SO 4 yang  digunakan adalah  H 2 SO 4 40%  Yang  diperoleh  dari  pengenceran H 2 SO 4 98%.  Pengenceran  ini  dilakukan  karena  H 2 SO 4 teknis yang dijual dipasaran adalah H 2 SO 4 98%.

## C. Tahapan Proses
Bittern  atau  air  tua  merupakan  bahan  baku  utama  yang diambil  dari  limbah  garam.  Didalam  Bittern  mengandung garam-garam  MgCl 2 dan MgSO 4. Senyawa tersebut dialirkan ke  Reaktor  I  (R-110)  untuk  direaksikan  dengan  NaOH  pada suhu 35,7 0 C dan tekanan 1 atm. Berikut adalah reaksi antara MgSO 4 dan MgCl 2 dengan NaOH : MgCl 2 +  2NaOH                   2NaCl  +  Mg(OH) 2 MgSO 4 +  2NaOH                 Na 2 SO 4 +  Mg(OH) 2 Asam  Sulfat  (H 2 SO 4 )  98%  Dilarutkan  didalam  Tangki pengenceran (M-214) pada suhu 78.6 0 C agar dihasilkan asam sulfat (H 2 SO 4 ) 40%.
Produk  yang  terbentuk  di  Reaktor  I  yaitu  Mg(OH) 2 dialirkan  menuju  Thickener  untuk  dipisahkan  antara komponen  Mg(OH) 2 yang  mengendap  dengan garam-garam
yang lain (2NaCl dan Na 2 SO 4 ). Aliran underflow yang keluar dari  Thickener  (H-120)  dialirkan  menuju  ke Reaktor II untuk direaksikan  endapan  Mg(OH) 2 dengan  H 2 SO 4 40%.  Berikut adalah reaksi antara Mg(OH) 2 dengan 2H 2 O :
Mg(OH) 2 + H 2 SO 4 MgSO 4 + 2H 2 O
Reaksi  diatas  terjadi  pada  suhu  82 0 C dan tekanan 1 atm. MgSO 4 yang  dihasilkan  oleh  pada  Reaktor  II  dialirkan  ke dalam  Evaporator  pada  1  atm  dan  suhu  142.98 0 C.  Pada Evaporator larutan MgSO 4 dipekatkan dengan menggunakan aliran steam pada suhu 170 0 C. Suhu keluar Evaporator II (V- 220) adalah 124.1 0 C. Setelah keluar dari Evaporator II (V-220), MgSO 4 tersebut  dikristalkan  didalam  Crystallizer  (X-230) pada  tekanan  1  atm  dan  suhu  47 0 C  untuk  mendapatkan Kristal MgSO 4 .7H 2 O. Produk yang Keluar Crystallizer berupa Slurry . kemudian  Slurry  tersebut  diumpankan  ke  Centrifuge (H-232)  untuk  dipisahkan  antara  Kristal  MgSO 4 .7H 2 O  dan Mother  Liquor .  Kristal  MgSO 4 .7H 2 O  yang  terbentuk kemudian  diangkut  menuju  Rotary  Dryer  (B-310)  dengan Screw  Conveyor  (J-311)  untuk  dikeringkan,  sedangkan Mother  Liquor yang tidak mengkristal dikembalikan menuju Evaporator  (V-220)  untuk  dikristalkan  kembali.  Kristal MgSO 4 .7H 2 O  dikeringkan  dengan  udara  kering  didalam Rotary  Dryer  (B-310)  pada  suhu  110 0 C  dan  dilanjutkan dengan size  reduction menggunakan  Ball  Mill  (C-320)  dan Vibrating  Screen  (H-  322)  untuk  mendapatkan  Kristal MgSO 4 .7H 2 O  yang  berukuran  150  mesh.  Kristal  yang berukuran  tidak  seragam  dimasukkan  kedalam  Ball  Mill  (C- 320)  lagi  untuk  memperoleh  produk  yang  diinginkan. MgSO 4 .7H 2 O seragam yang keluar dari Screening di tampung dalam Silo MgSO 4 .7H 2 O (F-323) dan dilanjutkan pengemasan dalam  kantong/karung.  Selanjutnya  disimpan  ditempat penyimpanan  pada  suhu  lingkungan    dan  kemudian  siap didistribusikan.

## III. NERACA MASSA
Berdasarkan  hasil  perhitunga  neraca  massa,  dengan feed berikut  merupakan  hasil  perhitungan  dari material  balance pabrik  MgSO 4 .7H 2 O dari Bittern, dimana  kapasitas feed sebesar  1634,47552  kg/jam  dan  produk  yang  dihasilkan sebesar 2525,2525 kg/jam [5].

## IV. ANALISA EKONOMI
Dari  hasil  perhitungan  pada  neraca  ekonomi  didapatkan
Total Cost Investment
pabrik ini sebesar Rp 145.044.056.977,00  dengan  bunga  12%  per tahun. Selain itu, diperoleh IRR sebesar 89,98% dan BEP sebesar 33% dimana pengembalian  modalnya  selama  2,5  tahun. Umur dari pabrik ini  diperkirakan  selama  10  tahun  dengan  masa  p eriode pembangunannya  selama 2 tahun di mana operasi pabrik ini 330 hari/tahun [6].

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisa  ekonomi  didapatkan  nilai  IRR sebesar 89,98% yang lebih tinggi dari suku bunga bank yaitu 12% per tahun dan BEP sebesar 33%  dimana pengembalian modalnya  selama  2,5  tahun  maka  pabrik  MgSO 4 .7H 2 O dari Bittern ini layak didirikan.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  keluarga Laboratorium Perancangan  dan  Pengendalian  Proses Departemen  Teknik  Kimia FTI – ITS yang telah memberikan dukungan dan saran terhadap penulisan artikel.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Anonim, “Pupuk dan pemupukan,” UGM, 1980.
[2] and  E.  mahfud  Nadia  Mirza,  Zainuri  M,  “ Prototype  pupuk multinutrient  berbasis  phospate  berbahan dasar limbah garam (bittern)  sebagai  alternatif  solusi  penumbuh  pakan  alami,” vol. 8, no. 2, 2015.
[3] J.  Sato,  A.,  Rasmito,  A.,  &  Soewarno,  “Epsomite  crystal from  bittern. Department of Chemical Engineering,” Institut T eknologi Adhi T ama, 2010.
[4] J.  S.  dan N. Sembiring, “Konsentrasi Mineral Makro Didalam Air  T ua  Di  Berbagai  Ladang  Garam  di  Kabupaten  Sampang, Pamekasan, dan Sumenep,” 2002.
[5] D.  M.  dan  J.  B.  R.  Himmelblau, Basic  Principles  and Calculations  in  Chem ical  Engineering  7th  Edition .  New Jersey, 2004.
[6] K.  D.  Peters,  Max  S.  and  T immerhauss, Plant  Design  and Econom ics  For  Chem ical Engineerings . Singapore: Mc Graw Hill, 1991.