Abstrak—Limbah  TKKS  dapat  diolah  menjadi  berbagai macam  produk,  salah  satunya  adalah  Gamma-Valerolakton (GVL).  GVL  adalah  senyawa  yang  dihasilkan  dari  biomassa yang  dianggap  sebagai  salah  satu  bahan  kimia  yang  paling bernilai  tambah.  GVL  adalah  bahan  baku  ramah  lingkungan yang  dapat  digunakan  dalam  sintesis  organik  untuk menyiapkan  serangkaian  bahan  kimia  penting  seperti  ε- kaprolaktam, ester valerik, dan lain-lain. GVL memiliki banyak kegunaan. Dalam industri kimia, GVL digunakan sebagai bio- based  green  solvents.  Dalam  bidang  energi,  GVL  digunakan sebagai bahan aditif bahan bakar. Konversi energi dari glukosa menjadi  GVL  adalah  97%  dan  energi  pembakarannya  mirip dengan  etanol  (29,7  MJ/kg).  Nilai  ∆Hc,liq  GVL  adalah  -2,65 MJ/mol, yang dapat langsung digunakan sebagai bahan bakar cair atau aditif bahan bakar berkualitas tinggi (nilai etanol dan metil  tert-butil  eter  adalah  -1,37  MJ/mol  dan  -3,37  MJ/mol, masing-masing).  Berdasarkan  DataIntelo,  pasar  global  GVL diperkirakan  akan  tumbuh  pada  CAGR  sebesar  5,02%  dari tahun  2022  hingga  2030.  Pertumbuhan  di  pasar  ini  dapat dikaitkan  dengan  meningkatnya  permintaan  GVL  dari berbagai  industri  pengguna  akhir  seperti  sebagai  zat  aditif untuk  makanan,  pelarut,  intermediet  monomer,  dan  lain-lain. Untuk  memproduksi  GVL  dari  limbah  TKKS,  diperlukan  4 tahap  utama,  yaitu  tahap  pre-treatment,  bahan  baku, pembentukan  asam  levulinat  dari  selulosa  dan  hemiselulosa, serta pembuatan GVL dari asam levulinat. Proses utama yang digunakan  dalam  sintesis  GVL  dari  asam  levulinat  adalah hidrogenasi  katalitik  dengan  katalis  Cu/ZrO2.  Pabrik  dengan kapasitas  3372  Ton/tahun  direncanakan  didirikan  di  Kota Dumai, tepatnya di Kawasan Industri Dumai. Pabrik ini mulai dibangun  pada  tahun  2023  dan  beroperasi  pada  tahun  2025. Total  biaya  bahan  baku  sebesar  Rp709.518.494.203,00  per tahun.  Rencana  hasil  penjualan  GVL  dari  limbah  TKKS sebesar Rp3.690.454.345.328,00 per tahun. Untuk Internal Rate of  Return  sebesar  32,3%  dengan  Pay  Out  Time  selama  4,24 tahun. Break Even Point dari pabrik ini sebesar 43,69%. Pabrik direncanakan  beroperasi  dengan  proses  Continuous  24  jam selama 330 hari per tahun.
Kata Kunci—GVL,  Hidrogenasi Katalitik, TKKS.

## I. PENDAHULUAN
I zaman modern saat ini, kehidupan manusia tidak bisa lepas dari kebutuhan energi. Seiring dengan perkembangan zaman, kebutuhan energi semakin meningkat. Sumber  energi  yang  digunakan  untuk  kehidupan  manusia sebagian besar berasal dari energi fosil yang termasuk energi tidak terbarukan. Ketersediaan energi fosil semakin menurun dari  waktu  ke  waktu.  Hal  ini  berbanding  terbalik  dengan kebutuhan energi  yang semakin meningkat  setiap tahunnya. Pertambahan  jumlah  penduduk  yang  disertai  dengan peningkatan mutu berdampak pada peningkatkan kebutuhan akan sarana transportasi dan aktivitas industri.
Sehingga akan menyebabkan kebutuhan bahan bakar cair juga meningkat. Berdasarkan data dari SKK Migas, konsumsi bahan bakar di Indonesia pada tahun 2016 adalah sekitar 1,5 juta barel perhari, pada tahun 2017 sekitar 1,6 juta barel per
hari dan tahun 2018 sekitar 1,65 juta barel perhari.
Di  samping  meningkatkan  kebutuhan  akan  energi, peningkatan  jumlah  penduduk  juga  mengakibatkan  emisi karbon  meningkat.  Hal  ini  disebabkan  karena  aktivitas manusia  sehari-hari  melepaskan  gas  buang.  Emisi  karbon meningkat secara signifikan sejak tahun 1900an. tahun 1970, emisi  karbon  meningkat  hampir  90%  dengan  emisi  dari pembakaran  bahan  bakar  fosil  dan  proses  industri menyumbar  sekitar  78%  dari  total  emisi.  Selain  akibat pembakaran  bahan  bakar  fosil  dan  proses  industri,  sektor pertanian  juga  berperan  dalam  peningkatan  emisi  karbon sebanyak 21% [1].
Selain  meningkatkan  kebutuhan  akan  energi  dan meningkatkan emisi  karbon, pertambahan jumlah penduduk juga  menyebabkan  permintaan  produksi  pertanian  terus meningkat.   Produksi  pertanian  dalam  lima  dekade  terakhir telah  meningkat  lebih  dari  tiga  kali  lipat.  Faktor  lain  yang

## Pra-Desain Pabrik Gamma Valerolactone (GVL) dari Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit
Berlian Widi Bela Pamungkas, Faisal Akbar, Orchidea Rachmaniah, dan Wahyu Meka Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
e-mail : orchidea@chem-eng.its.ac.id
D
Tabel 1.
Spesifikasi TKKS sebagai Bahan Baku Utama
Komponen Penyusun Kadar (%)
Selulosa 59,7
Hemiselulosa
22,1
Lignin 18,1 Air
7,48-8,96 Abu
5,29
Tabel 2. Data Produksi, Konsumsi, Ekspor, Impor Bensin di Amerika Serikat Tahun Konsumsi (Juta Liter) Produksi (Juta Liter) Impor (Juta Liter) Ekspor (Juta Liter) 2017 2018 715.512,34 714.542,26 76.590,38 171.219,30 291,26 317,02 5.725,40 6.506,87 2019 700.542,20 77.213,29 650,73 6.069,98 2020 2021 625.288,48 668.427,22 151.767,05 169.430,69 799,71 1246,14 5.403,02 42.844,85 Tabel 3. Persentase Pertumbuhan Konsumsi, Produksi, Impor, dan Ekspor Bensin di Amerika Serikat Tahun Konsumsi (%) Produksi (%) Impor (%) Ekspor (%) Rata-rata -1,41% 44,21% 48,21% 172,23% Tabel 4. Estimasi Kapasitas Bensin Tahun 2025 Tahun Konsumsi (Juta Liter) Produksi (Juta Liter) Impor (Juta Liter) Ekspor (Juta Liter) 2025 631.593,60 732.791,95 6.012,26 2.352.992,82 Tabel 5.

## Faktor Kelayakan Pendirian Pabrik
Net Present Value (NPV) Rp2.464.056.135.305,00 Internal Rate of Return (IRR) 32,3% Pay Out Time (POT) 4 tahun 3 bulan Break Even Point (BEP) 43,69%
menyebabkan  peningkatan  produksi  pertanian  adalah kemajuan  teknologi  menuju  revolusi  hijau  dan  perluasan lahan untuk produksi pertanian.  Diperkirakan bahwa sektor pertanian  menghasilkan  sekitar  24  juta  ton  makanan  secara global  dengan  risiko  kesehatan  yang  menyertainya  dan ancaman  terhadap  ekosistem.  Manusia  tidak  dapat  hidup tanpa  pertanian  karena  pangan  merupakan  kebutuhan  di seluruh dunia, tetapi dampak pertanian terhadap lingkungan juga nyata.  Pengaruh negatif pertanian terhadap lingkungan, kehidupan  akuatik,  dan  kesehatan  manusia  mengharuskan peningkatan  produksi  pertanian,  yang  melibatkan  cara-cara penanganan limbah padat pertanian yang efektif dan efisien [2].
Dikarenakan emisi karbon yang semakin meningkat setiap tahunnya,  dunia  saat  ini  sedang  dilanda  oleh  bencana perubahan  iklim  yang  bisa  berdampak  butuk  terhadap kehidupan manusia di masa depan. Saat ini, negara-negara di dunia  sedang  berusaha  untuk  mengurangi  emisi  karbon dengan  cara  mengganti  sumber  energi  yang  berbahan  dasar fosil  (energi  tidak  terbarukan)  menjadi  energi  terbarukan. Energi terbarukan menawarkan solusi untuk banyak masalah lingkungan dan sosial yang terkait dengan bahan bakar fosil
dan nuklir. Ada banyak sumber energi terbarukan yang bisa dimanfaatkan, misalnya angin, air, dan biomassa. Biomassa adalah  sumber  energi  terbarukan  yang  berpotensi  untuk menyediakan  pasokan  energi  yang  hemat  biaya  dan berkelanjutan.
Biomassa  dapat  diperoleh  dari  beberapa  sumber,  salah satunya  adalah  limbah  pertanian.  Ada  berbagai  macam limbah  pertanian,  salah  satunya  adalah  Tandan  Kosong Kelapa Sawit (TKKS). TKKS adalah limbah pertanian yang dihasilkan  dari  pabrik  kelapa  sawit.  Jumlah  limbah  TKKS yang  dihasilkan  setiap  harinya  sangat  besar,  yaitu  sejumlah 6.663.956 juta ton [3]. Limbah TKKS memiliki dampak yang signifikan  terhadap  lingkungan  jika  tidak  ditangani  dengan aman  dan  secara  sanitasi.    Limbah  ini  akan  menimbulkan bahaya besar bagi lingkungan karena sebagian besar limbah TKKS dibiarkan tidak terpakai dan ditangani sebagai limbah padat.    Biomassa  ini  menimbulkan  masalah  dengan pengolahan dan pembuangan limbah, pembuangan/penimbunan terbuka, dan kontaminasi air tanah dari  lindi.    Selain  itu,  pembakaran  biomassa  menyebabkan emisi  bahaya  kabut  asap  dan  bahan  kimia  beracun  seperti dioksin.  Oleh karena itu, perlu adanya pemanfaatan limbah
Gambar 1. Diagram alir proses pre-treatment.
107 13 1,013 30 15 1,013 R-203 B-201 S-202 107 14 1,013 15 16 1,357 30 18 1,013 30 19 1,013 30 22 1,062 200 23 1,013 200 29 1,013 200 30 1,068 100 31 1,013 99,4 37 1,013 S-201 250 24 2 200 25 1,743 P-201 45 33 1,013 15 32 1,695 J-201 40 17 1,013 30 20 1,013 E-202 R-202 30 21 1,013 250 27 2 200 28 1,656 30 35 1,013 30 34 1,013 99,4 38 1,013 99,4 39 1,013 99,4 40 1,013 99,4 36 1,013 B-302 E-201 R-201 30 26 15,86 Selulosa + Lignin Asam Sulfat Limestone Chilled Water Steam Steam Condensate Cooling Water System Asam Levulinat CO 2 + H 2 O Process Water
Gambar 2. Diagram alir proses pembentukan asam levulinat dari selulosa.
yang murah dan melimpah ini dengan lebih baik dengan cara diolah  menjadi  zat  yang  bermanfaat  dan  memiliki  nilai ekonomis [4].
Limbah  TKKS  dapat  diolah  menjadi  berbagai  macam produk,  salah  satunya  adalah  Gamma-Valerolakton  (GVL). GVL  adalah  senyawa  yang  dihasilkan  dari  biomassa  yang dianggap sebagai salah satu bahan kimia yang paling bernilai tambah. GVL memiliki karakteristik stabilitas tinggi, tekanan uap rendah, toksisitas rendah dan penyimpanan yang aman. Karena sifat fisikokimia yang sangat baik, GVL telah menjadi bahan kimia berbasis biomassa yang banyak digunakan. Hal ini telah menarik banyak perhatian karena aplikasinya yang luas dalam industri makanan, farmasi, petrokimia dan aspek lainnya. Nilai ∆Hc,liq GVL adalah -2,65 MJ/mol, yang dapat langsung  digunakan  sebagai  bahan  bakar  cair  atau  aditif bahan  bakar  berkualitas  tinggi  (nilai  etanol  dan  metil  tert- butil  eter  adalah  -1,37  MJ/mol  dan  -3,37  MJ/mol,  masing- masing).  GVL  juga  merupakan  pelarut  yang  ideal  untuk pretreatment  biomassa.  GVL  adalah  bahan  baku  ramah lingkungan  yang  dapat  digunakan  dalam  sintesis  organik untuk  menyiapkan  serangkaian  bahan  kimia  penting  seperti ε-kaprolaktam,  ester  valerik,  dan  lain-lain.  GVL  juga dianggap sebagai prekursor ideal untuk sintesis hidrokarbon cair  [5].  Produksi  gamma  valerolakton  dari  TKKS  dapat menjadi salah satu solusi pengolahan limbah TKKS.
GVL  memiliki  banyak  kegunaan.  Dalam  industri  kimia, GVL  digunakan  sebagai  bio-based  green  solvents.  Hal  ini dikarenakan GVL adalah cairan yang stabil pada suhu kamar dan memiliki toksisitas yang sangat rendah (LD50 tikus oral = 8.800 mg/kg). GVL memiliki banyak sifat yang sangat baik menjadikannya  pilihan  ideal  untuk  alternatif  pelarut  polar tradisional.  Polaritas  GVL  dan  pelarut  polar  umum  lainnya sangat  mirip;  Misalnya,  konstanta  dielektrik  GVL  yang diukur  adalah  36,47  pada  25°C,  sedangkan  konstanta dielektrik  DMF,  NMP,  CH3  CN,  dan  DMA  berturut-turut adalah 36,7; 32,0; 37,5;  dan 37,8  [6]. Dalam bidang energi, GVL digunakan sebagai bahan aditif bahan bakar. Konversi energi  dari  glukosa  menjadi  GVL  adalah  97%  dan  energi pembakarannya  mirip  dengan  etanol  (29,7  MJ/kg).  Dengan memanfaatkan  bahan  baku  murah,  GVL  dapat  diproduksi dengan  harga  berkisar  antara  2  hingga  3  USD/galon,  yang menjadikannya  sebagai  bahan  bakar  nabati  potensial  yang cukup  murah  dan  praktis.  Namun,  dibandingkan  dengan bahan bakar fosil, GVL memiliki kepadatan energi dan angka setana yang lebih rendah dan kelarutan dalam air yang lebih tinggi, yang membatasi aplikasi langsungnya dalam produksi bahan bakar transportasi [7].
Negara-negara  di  dunia  sudah  mulai  memproduksi  dan mengekspor  GVL.  Negara-negara  tersebut  adalah  Amerika Serikat, Perancis, Inggris, Singapur, Swiss, Jepang, India dan
P-306 Jaket: 200 - 150 R-305 P-302 E-302 107 42 1,014 200 44 2 150 49 1,013 130,6 53 1,013 150 69 1,040 120 74 1,013 150 43 1,013 150 50 1,013 E-301 R-302 S-301 P-307 150 60 1,013 120 70 1,013 120 77 1,013 S-302 150 45 1,941 220 58 2 200 59 1,996 15 71 1,106 40 72 1,013 30 46 1,013 180 47 2 150 48 1,656 30 52 1,013 30 51 1,013 130,6 54 1,013 130,6 55 1,013 130,6 56 1,013 130,6 57 1,013 30 61 20 150 62 20 120 73 1,013 120 76 1,656 150 75 2 30 78 1,013 30 79 1,013 141,2 80 1,013 141,2 81 1,013 141,2 82 1,013 141,2 83 1,013 R-301 R-303 R-304 B-402 B-401 200 115 2 E-303 Hemiselulosa Asam Sulfat Limestone Hidrogen Steam Steam Condensate CO 2 + H 2 O Asam Levulinat Cooling Water System Chilled Water SWTP P-302 Gambar 3. Diagram alir proses pembentukan asam levulinat dari hemielulosa. E-401 P-403 E-403 15 100 1,175 100 98 1,013 P-402 M-401 R-501 T-401 E-402 V-403 E-404 V-403 150 87 1,013 150 95 1,013 150 94 30 30 93 30 200 88 2 150 89 1,799 P-401 99,5 99 1,013 141,2 84 1,013 106,2 85 1,013 106,2 86 1,020 270 92 30 150 97 1,017 45 101 1,013 99,5 102 1,013 99,5 103 1,013 99,5 104 1,013 206,7 105 1,019 206,7 106 1,019 207,5 107 1,019 250 108 2 206 109 1,9 207,5 110 1,116 15 111 1,454 30 112 1,013 30 114 1,013 30 113 1,013 R-401 150 117 2 150 118 1,663 SC GVL Formic Acid + H 2 O Asam Levulinat Asam Levulinat Hidrogen Chilled Water Cooling Water System Steam E-401
Gambar 4. Diagram balok proses pemurnian.
China  dimana  negara-negara  tersebut  mengekspor  ke India. Berdasarkan DataIntelo, pasar global GVL diperkirakan akan tumbuh pada CAGR sebesar 5,02% dari tahun 2022 hingga 2030.  Pertumbuhan  di  pasar  ini  dapat  dikaitkan  dengan meningkatnya  permintaan  GVL  dari  berbagai  industri pengguna  akhir  seperti  sebagai  zat  aditif  untuk  makanan, pelarut, intermediet monomer, dan lain-lain.
Meningkatnya  permintaan  GVL  harus  diimbangi  dengan produksi  yang  meningkat.  Sayangnya,  data  produksi, konsumsi, ekspor, dan impor GVL sulit ditemukan. Sampai saat ini belum ada publikasi atau situs yang menyebutkan data produksi konsumsi, ekspor, dan impor GVL.

## II. DATA DASAR PERANCANGAN

## A. Ketersediaan dan Kualitas Bahan Baku
Dalam pembuatan GVL, kualitas bahan baku yaitu limbah TKKS sangat penting untuk diperhatikan. Spesifikasi limbah TKKS adalah pada Tabel 1 [8].

## B. Penentuan Kapasitas Produksi
Salah  satu  faktor  yang  perlu  diperhatikan  saat  akan merancang  suatu  pabrik  adalah  kapasitas  pabrik.  Untuk menentukan  kapasitas  produksi  pabrik  sehingga  dapat dikatakan  layak  untuk  didirikan,  dapat  dilihat  pada  data impor,  ekspor,  konsumsi  dan  produksi.  Karena  data  impor, ekspor,  konsumsi  pada  Tabel  2  dan  Tabel  3,  dapat diperkirakan  kapasitas  produksi  Bensin  pada  tahun  2025 menggunakan persamaan discounted berikut (Tabel 4):
𝑃 2025 =   𝑃 2021 (1 + 𝑖) 𝑛 keterangan : P = kapasitas produksi n = selisih tahun = 2025 - 2021 = 4
Kebutuhan pabrik dihitung dengan persamaan:
𝐾𝐵 =   (𝐸𝑘𝑠𝑝𝑜𝑟  +  𝐾𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖) – (𝐼𝑚𝑝𝑜𝑟  +  𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖) 𝐾𝐵 =   (631.593,60  +  2.352.992,82) – (732.791,95 +  6.012,26)

## 𝐾𝐵 =  2.245.782,22 𝑗𝑢𝑡𝑎 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟
Dianggap  GVL  digunakan  sebanyak  10%  sebagai  fuel additive,  sehingga  kapasitas  produksinya  pada  tahun  2025 adalah  224.578,22  juta  liter.  Angka  ini  adalah  kapasitas produksi  global  secara  keseluruhan,  mengingat  beberapa negara sudah mulai memproduksi GVL dan mengekspornya ke Amerika Serikat. Dari perhitungan tersebut terlihat bahwa secara global produksi GVL belum seimbang dengan jumlah kebutuhan di Amerika Serikat, sehingga perlu adanya pabrik baru untuk memenuhi kebutuhan fuel additive.
Penentuan  kapasitas  pabrik  GVL  juga  mengacu  kepada cadangan  bahan  baku  pada  lokasi  pabrik  dan  juga  produksi GVL  kompetitor.  Dengan  pertimbangan  tersebut,  kapasitas pabrik GVL yang didirikan adalah 3372 ton per tahun (3,21 juta  liter  per  tahun)  dengan  menyumbang  0,0014%  dari kapasitas produksi Amerika Serikat

## C. Lokasi dan Ketersediaan Utilitas
Memilih  lokasi  pabrik  merupakan  bagian  krusial  dari perencanaan pembangunan pabrik karena lokasi geografisnya memiliki  pengaruh  signifikan  terhadap  keberhasilan  dan kelangsungan  hidup  pabrik  tersebut.  Hal  ini  karena  lokasi memengaruhi  biaya  tetap  dan  biaya  variabel  dalam  jangka
menengah  dan  panjang.  Lokasi  pabrik  yang  ideal  harus memberikan  keuntungan  jangka  panjang  untuk  perusahaan dan  masyarakat  sekitar  serta  memungkinkan  untuk memperluas  atau  meningkatkan  kapasitas  produksi.  Dalam pemilihan lokasi pabrik, beberapa faktor telah dipertimbangkan,  termasuk  ketersediaan  bahan  baku, lokasi pemasaran, sumber energi listrik dan air, sumber tenaga kerja, aksesibilitas dan fasilitas transportasi, hukum dan peraturan, serta  iklim  dan  topografi,  Dari  berbagai  faktor  tersebut, penentuan lokasi pabrik dilakukan dengan metode Analytical Hierarchy  Process  (AHP)  dengan  bantuan  aplikasi  Expert Choice.  Lokasi  yang  paling  optimal  untuk  didirikan  pabrik GVL  dari  limbah  tandan  kosong  kelapa  sawit  berada  di Provinsi  Riau  tepatnya  di  Kota  Dumai.  Hal  ini  karena kawasan tersebut terletak di Kota Dumai dimana Kota Dumai merupakan bagian dari Wilayah Pusat Pertumbuhan Industri (WPPI).  Selain  itu  Kawasan  Industri  Dumai  termasuk  ke dalam kawasan industri sehingga memudahkan dalam proses perizinan,  penyediaan  utilitas,  dan  pengolahan  limbah. Alasan lainnya adalah karena ketersediaan bahan baku yang melimpah.

## III. URAIAN PROSES
Secara  umum,  produksi  GVL  terbagi  menjadi  empat tahapan utama, yaitu Pre-Treatment bahan baku, pembentukan asam levulinat dari selulosa dan hemiselulosa, serta  pembuatan  GVL  dari  asam  levulinat  yang  dijelaskan melalui diagram alir sebagai berikut:

## A. Tahap Pre-Treatment
Limbah TKKS yang didapat dari pabrik kelapa sawit akan dikumpulkan  dalam  gudang  penyimpanan  (F-101)  sebelum diproses lebih lanjut. Selanjutnya, limbah TKKS dari gudang penyimpanan  dipindahkan  menggunakan  belt  conveyor  (J- 101)  menuju  rotary  washer  (A-101)  untuk  dilakukan pencucian. Setelah dicuci, limbah TKKS dicacah menggunakan shredder (H-101) supaya dapat menghasilkan ukuran 0,3 cm – 0,6 cm. Hasil cacahan dari shredder (H-101) kemudian dimasukkan ke dalam steam explosion reactor (R- 101). Dalam steam explosion reactor (R-101), limbah TKKS akan  dikontakkan  dengan  steam  jenuh  bersuhu  180℃  dan tekanan  10  bar  selama  10  menit.  Limbah  TKKS  bergerak dalam reaktor dengan screw conveyor yang berputar dengan kecepatan disesuaikan waktu kontak steam. TKKS selama di dalam reaktor terpecah menjadi komponen utama lignoselulosa yaitu; selulosa, hemiselulosa dan lignin karena perlakuan  hidrotermal  dari  steam.  Tepat  sebelum  keluar reaktor, limbah TKKS akan melewati expansion valve untuk menurunkan  tekanan  menuju  tekanan  atmosfer.  Penurunan tekanan  ini  membantu  mempercepat  penguraian  menjadi komponen utama lignoselulosa dimana peristiwa ini disebut sebagai  reaksi  ledakan.  Limbah  TKKS  keluar  reaktor berbentuk slurry akan disalurkan menuju expansion chamber (V-101), uap air yang tidak terserap slurry TKKS akan keluar melalui  bagian  atas  V-101  sedangkan  slurry  TKKS  keluar melalui  bawah  V-101  dan  masuk  ke  dalam  screw  press  (S- 101)  untuk  memisahkan  selulosa,  hemiselulosa,  dan  lignin. Selulosa akan tercampur dengan lignin karena fasanya padat, sedangkan  hemiselulosa  akan  terpisah  karena  fasanya  cair. Selanjutnya selulosa dan hemiselulosa akan diproses ke tahap
sintesis  asam  levulinat  sesuai  kondisi  dan  yang  tepat  untuk menghasilkan produk yang tinggi (Gambar 1).

## B. Tahap Pembentukan Asam Levulinat dari Selulosa
Selulosa dan lignin dipindahkan ke dalam hopper bin (B- 201) menggunakan bucket elevator (J-201) untuk menampung  selulosa  dan  lignin  sebelum  memasuki  reaktor hidrolisis selulosa (R-201). Selanjutnya, selulosa dan lignin masuk menuju R-201 untuk menghidrolisis selulosa menjadi monomernya,  yaitu  glukosa.  Reaksi  hidrolisis  selulosa dilakukan pada suhu 30℃ dan tekanan 1,013 bar dan dibantu oleh  asam  sulfat  72%  berat.  Suhu  R-201  dijaga  agar  tetap pada  suhu  30℃  dengan  pendingin  Chilled  Water  (CW) melalui  coil  (Gambar  2).  Asam  sulfat  berfungsi  untuk meningkatkan  yield  glukosa  yang  dihasilkan  [9].  Produk glukosa dan lignin keluar dari bawah R-201 dialirkan menuju screw  press  (S-201).  Pada  S-201  lignin  dipisahkan  dari glukosa.  Berikutnya  glukosa  dipindahkan  ke  dalam  heat exchanger (E-201) Pada E-201 Glukosa dipanaskan sebelum dimasukkan  ke  dalam  reaktor  pembentukan  asam  levulinat (R-202). Reaksi pembentukan asam levulinat dilakukan pada suhu 200℃ dan tekanan 15,86 bar. Glukosa yang masuk R- 202 masih mengandung asam sulfat 72% berat sehingga pada reaktor  ditambah  air  untuk  mengencerkan  agar  asam  sulfat yang  digunakan  untuk  reaksi  hidrolisis  menjadi  5%  berat. Setelah itu,  dihasilkan asam levulinat dengan konversi 90%. Untuk mempertahankan suhu reaktor tetap 200℃ digunakan steam melalui coil. Produk yang dihasilkan pada pembuatan asam  levulinat  dari  selulosa  yaitu  asam  levulinat,  asam formiat. Selanjutnya, campuran asam levulinat, asam formiat dipindahkan  ke  dalam  heat  exchanger  (E-202)  untuk didinginkan  dengan  cooling  water  sampai  suhu  101℃. Setelah itu, dilakukan netralisasi  dengan bantuan limestone. Netralisasi  betujuan  untuk  menghilangkan  asam  sulfat. Limestone yang digunakan berlebih agar netralisasi berjalan sempurna  dan  CaSO4  mengendap.  Reaksi  netralisasi  yang terjadi seperti berikut:
𝐻 2 𝑆𝑂 4 +  𝐶𝑎𝐶𝑂 3 →  𝐶𝑎𝑆𝑂 4 +  𝐶𝑂 2 + 𝐻 2
Kemudian,  produk  dialirkan  menuju  screw  press (S-202) untuk memisahkan cake gypsum dengan asam levulinat.

## C. Tahap Pembentukan Asam Levulinat dari Hemiselulosa
Hemiselulosa  dimasukkan  ke  dalam  heat  exchanger  (E- 301)  untuk  dilakukan  pre-heating  supaya  mencapai temperatur 150°C dengan tekanan atmosferik sesuai kondisi reaktor  (R-301).  Di  dalam  R-301  terjadi  reaksi  hidrolisis untuk mengkonversi monomer hemiselulosa menjadi 5-HMF dan furfural. Di dalam R-301 dibantu dengan asam sulfat 3% berat untuk mengkatalisis hidrolisis dan untuk mempertahankan  temperatur  reaksi  digunakan  steam  dalam coil. Selanjutnya dilakukan netralisasi pada tangki netralisasi (R-302)  untuk  menghilangkan  asam  sulfat  dengan menggunakan  limestone  berlebih  dengan  reaksi  netralisasi sebagai berikut:
𝐻 2 𝑆𝑂 4 +  𝐶𝑎𝐶𝑂 3 →  𝐶𝑎𝑆𝑂 4 +  𝐶𝑂 2 + 𝐻 2
Karbon  dioksida  hasil  reaksi  keluar  dengan  air  melalui bagian  atas  tangki  dan  slurry  hasil  reaksi  keluar  melalui bagian bawah tangki dan dipindahkan menuju screw press (S- 301)  dipisahkan  dengan  padatan  gypsum.  Cairan  berupa furfural yang terpisahkan dengan padatan dipanaskan dengan
heat  exchanger  (E-302)  sebelum  memasuki  reaktor hidrogenasi  katalitik  (R-303)  untuk  membentuk  furfural alkohol dengan bantuan katalis Co/SiO2 pada kondisi 20 bar dengan  suhu  operasi  150°C.  Furfural  alkohol  selanjutnya dihidrolisis  di  reaktor  (R-304)  untuk  membentuk  asam levulinat dengan bantuan asam sulfat 3% berat pada kondisi operasi 150°C dengan tekanan atmosferik. Setelah dilakukan hidrolisis,  asam  sulfat  dihilangkan  dengan  menggunakan limestone  berlebih  dengan  reaktor  (R-305)  dimana  karbon dioksida  terbentuk  sebagai  hasil  reaksi  keluar  dengan  air melalui  bagian  atas  tangki  dan  slurry  hasil  reaksi  keluar melalui bawah tangka.  Asam levulinat sebagai produk utama dipindahkan  menuju  screw  press  (S-402)  untuk  dipisahkan dengan padatan gypsum (Gambar 3).

## D. Tahap Pembentukan GVL dari Asam Levulinat
Asam  levulinat  hasil  dari  jalur  hemiselulosa  dan  jalur selulosa  memasuki  tangki  pencampur  (M-401).  Setelah keluar M-401 disalurkan menggunakan dengan pompa P-401 menuju heat exchanger (E-401) untuk mencapai suhu 150℃ sesuai  kondisi  operasi  reaktor  (R-401)  (Gambar  4).  Setelah mencapai suhu 150℃, asam levulinat dimasukkan ke dalam reaktor (R-401) untuk mengalami reaksi hidorgenasi katalitik dengan  gas  hidrogen  dan  dengan  bantuan  katalis  Cu/ZrO2 sehingga  terbentuk  GVL.  Reaktor  yang  digunakan  adalah fixed  bed  dengan  tekanan  30  bar  berasal  dari  tekanan hidrogen. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut.
𝐶 5 𝐻 8 𝑂 3 +   𝐻 2 →    𝐶 5 𝐻 8 𝑂 2 +   𝐻 2 𝑂
Selanjutnya  dihasilkan  produk  berupa  GVL  dan  H2O ekuimolar.  H2O  perlu  dipisahkan  dengan  proses  distilasi pada kolom (T-401) untuk meningkatkan konsentrasi  GVL. Produk atas yang dihasilkan adalah H2O dan produk bawah yang  dihasilkan  adalah  GVL  99.99%.  Selanjutnya  GVL dipindahkan dengan pompa (P-403) menuju heat exchanger (E-404)  sebelum  disimpan  dalam  tangki  penyimpanan  (V- 403).

## IV. NERACA MASSA DAN ENERGI
Berdasarkan  perhitungan  neraca  massa  diperoleh  bahwa pabrik  memiliki  kapasitas  produksi  GVL  sebesar  3.372 ton/tahun membutuhkan bahan baku TKKS sebesar 1.996,5 kg/jam.  Dalam  proses  produksi  GVL  ini  diperlukan  bahan pendukung  berupa  H2SO4  sebanyak  2.070,564  kg/jam,  gas hidrogen  sebanyak  10,735  kg/jam  dan  limestone  sebenyak 154.676  kg/jam.    Dari  proses  produksi  GVL  membutuhkan steam  sebesar  5.828.818,88  kg/jam  dengan  kebutuhan  air pendingin  sebesar  571.262,48  kg/jam  dan  kubutuhan  daya sebesar 3.011,78 hp.

## V. ANALISA EKONOMI
Untuk  memulai  pembangunan  sebuah  pabrik,  diperlukan penilaian terhadap kelayakan pabrik yang mencakup analisis ekonomi.  Salah  satu  faktor  yang  dapat  digunakan  untuk menentukan  kelayakan  tersebut  adalah  melalui  perhitungan bahan  baku  dan  produk  yang  dihasilkan  berdasarkan perhitungan  neraca  massa.  Neraca  massa  dan  energi  juga digunakan untuk menentukan spesifikasi dan harga peralatan yang dibutuhkan dalam proses produksi. Selanjutnya, analisis ekonomi dilakukan dengan mempertimbangkan biaya operasi
dan  utilitas,  jumlah  dan  gaji  karyawan,  serta  akuisisi  lahan untuk  membangun  pabrik.  Beberapa  faktor  yang digunakan dalam analisis ekonomi tersebut meliputi Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR), Pay Out Time (POT), dan sensitivitas terhadap IRR.

## A. Asumsi-Asumsi
Perhitungan analisis ekonomi dilakukan dengan menggunakan  discounted  cash  flow  yang  nilainya diproyeksikan  pada  masa  sekarang.  Dalam  perhitungannya, berikut adalah asumsi-asumsi yang digunakan untuk analisis. a. Kapasitas produksi pabrik: 3372 ton/tahun
b. Modal  investasi:  Modal  sendiri  (equity):  50%,  Modal pinjaman (loan): 50%, Bunga Bank: 7,95%/tahun (BCA), Laju Inflasi: 4,28%/tahun (Bank  Indonesia)
c. Masa umur pabrik: 20 tahun dengan depresiasi 10%
d. Basis perhitungan ekonomi: 1 tahun
e. Pajak pendapatan Pasal 17 Ayat 2a UU PPh No.17, Tahun 2010  sebesar  35%  untuk  pendapatan  lebih  dari Rp5.000.000.001
f. Nilai  tukar  rupiah  (1  USD):  Rp15.633,90  (Bank Indonesia)
g. Tahun pengadaan peralatan: 2023
h. Tahun Mulai konstruksi: 2023
i. Lama konstruksi: 2 tahun: Tahun pertama menggunakan 50% modal sendiri (equity) dan 50% sisa modal pinjaman bank  (loan),  Tahun  kedua  menggunakan  sisa  modal sendiri (equity) dan sisa modal pinjaman bank (loan)
j. Tahun mulai operasi: 2025
k. Kapasitas produksi tahun pertama 60%, tahun kedua 80%, dan tahun ketiga 100%
l. Metode  pembayaran:  pada  masa  awal  konstruksi  (tahun pertama  (-2))  dilakukan  pembayaran  sebesar  50%  dari pinjaman  bank  (loan)  untuk  keperluan  pembelian  tanah dan uang muka. Pada akhir tahun kedua konstruksi (tahun kedua (-1)) dibayarkan dengan sisa modal pinjaman bank (loan).

## B. CAPEX dan OPEX
Biaya yang diperlukan untuk membangun dan menjalankan  pabrik  ini  dikategorikan  menjadi  dua,  yaitu CAPEX  (Capital  Expenditures)  dan  OPEX  (Operational Expenditures).  Capital  Expenditures  atau  belanja  modal adalah  sejumlah  uang  yang  harus  disediakan  untuk pembuatan,  konstruksi,  dan  mengoperasikan  pabrik  untuk beberapa  waktu.  Operational  Expenditures  atau  belanja operasional  adalah  biaya  dikeluarkan  untuk  menjalankan kegiatan operasi pabrik agar menghasilkan suatu produk.
Berdasarkan  perhitungan  belanja  pabrik  yang  dilakukan, belanja  modal  atau  Capital  Expenditure  (CAPEX)  pabrik GVL yang diambil dari nilai FCI (Fixed Capital Investment) sebesar  Rp1.159.220.498.150,00.  Sementara  itu,  belanja operasional atau Operating Expenses (OPEX) yang diambil dari nilai TPC (Total Production Cost) sebesar Rp2.790.992.607305,00.

## C. Faktor Kelayakan Pendirian
Faktor kelayakan pendirian terlihat pada Tabel 5.

## VI. ASPEK SOSIAL DAN LINGKUNGAN
Aspek  sosial  dan  lingkungan  merupakan  dua  aspek  yang
penting  terkait  pendirian  pabrik  pada  suatu  daerah.  Hal tersebut  dikarenakan  kedua  aspek  ini  menyangkut  dengan penduduk yang tinggal di sekitar Kawasan pabrik yang akan dibangun.

## A. Aspek Sosial
Pendirian pabrik GVL secara garis besar memiliki dampak sosial  seperti  peluang  meningkatkan  ekonomi  masyarakat dengan  terbukanya  lapangan  pekerjaan  baru.  Selaii  itu, dengan  munculnya  pabrik  ini  dapat  memicu  muncul  sarana dan  prasarana  umum  baru  di  sekitar  lokasi  sehingga  hal  ini juga berdampak pada perhatian fasilitas umum lebih intensif. Dampak  sosial  ini  tentunya  akan  berpeluang  meningkatkan perekonomian  lokal  seperti  peningkatan  PDRB  dan  PAD. Bagi  negara  juga  memiliki  dampak  positif  dalam Meningkatkan  pemerataan  pembangunan  (dengan  prioritas pembangunan  di  daerah  tertentu).  Biasanya  untuk  proyek- proyek tertentu pemerintah menetapkan wilayah atau daerah tertentu yang hanya dibuka. Dengan tujuannya adalah untuk pemerataan  pembangunan  dan  pembukaan  wilayah  yang selama ini terisolasi di seluruh wilayah Indonesia.

## B. Aspek Lingkungan
Jika ditinjau dari aspek lingkungan, pendirian pabrik GVL ini hampir tidak menghasilkan limbah yang berbahaya bagi lingkungan  jika  dibuang  pada  tempatnya.  Pembangunan pabrik GVL ini memiliki dampak yang ditimbulkan, seperti berkurangnya lahan hijau (hutan) dikarenakan beralih fungsi menjadi lahan industry. Akibatnya, memungkinkan terjadinya  kerusakan  lingkungan  akibat  limbah  yang dihasilkan, seperti pencemaran air dan tanah yang disebabkan oleh  limbah  zat-zat  kimia  sisa  proses  produksi.  Program Corporate Social Responsibility  (CSR) juga dibentuk  untuk mengatasi  permasalahan  lingkungan  dengan  melakukan kegiatan  berupa  penghijauan  lingkungan  di  sekitar  lokasi pendirian  industri.  Selain  itu,  perusahaan  dapat  melakukan upaya  untuk  memperkecil  jumlah  limbah  yang  dihasilkan dengan melakukan pemilihan bahan baku dan peralatan yang ramah lingkungan serta melakukan pengolahan limbah secara bijak agar tidak merusak lingkungan. Mengingat pabrik yang akan didirikan merupakan pabrik yang eksplosif, maka dalam pelaksanaannya pabrik  ini banyak ditumbuhi oleh tanaman- tanaman  dan  jauh  dari  rumah  penduduk,  serta  memastikan telah terdapat safety yang memadai agar tidak terjadi hal-hal yang tidak diinginkan.

## VII. KESIMPULAN
Dari  hasil-hasil  yang  telah  diuraikan  pada  bab-bab sebelumnya,  dapat  disimpulkan  sebagai  berikut:  (1) Perencanaan  Operasi:  Kontinu  24  jam  330  hari/tahun.  (2) Kapasitas  Produksi:  3372  Ton/tahun.  (3)  Umur  Pabrik:  20 tahun. (4) Masa Konstruksi: 2 tahun. (5) Analisis ekonomi: IRR:  32,3%,  POT:  4  tahun  3  bulan,  BEP:  43,69%,  NPV: Rp2.464.056.135.305,00. Dari hasil Analisis ekonomi diatas dapat  disimpulkan  bahwa  pabrik  Gamma  Valerolactone (GVL) Berbasis Limbah Tandan Kosong Kelapa Sawit layak untuk didirikan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  J.  Norton  and  Y.  Ouyang,  “Controls  and  adaptive  management  of
nitrification in agricultural soils,” Front.  Microbiol. ,  vol.  1,  no.  1,  p. 1931, 2019, doi: 10.3389/fmicb.2019.01931.
[2]  J.  Pathma  and  N.  Sakthivel,  “Microbial  diversity  of  vermicompost bacteria  that  exhibit  useful  agricultural  traits  and  waste  management potential.,” Springerplus , vol. 1, p. 26, 2012, doi: 10.1186/2193-1801- 1-26.
[3]  R.  N.  Yanti  and  I.  L.  Hutasuhut,  “Potensi  limbah  padat  perkebunan kelapa sawit di Provinsi Riau,” Wahana For. J. Kehutan. , vol. 15, no. 2, pp. 1–11, 2020, doi: 10.31849/forestra.v15i2.4696.
[4]  M. A. Elias, T. Hadibarata, and P. Sathishkumar, “Modified oil palm industry  solid  waste  as  a  potential  adsorbent  for  lead  removal,” Environ.  Chem.  Ecotoxicol. ,  vol.  3,  pp.  1–7,  2021,  doi: 10.1016/j.enceco.2020.10.003.
[5]  Y.  Ji,  H.  Liu,  F.  Wang,  and  X.  Guo,  “Conversion  of  biomass  to  γ- valerolactone  by  efficient  transfer  hydrogenation  of  ethyl  levulinate over Al-SPAN nanosheets,” Catal. Today , vol. 408, pp. 73–80, 2023,
doi: 10.1016/j.cattod.2022.09.001.
[6]  X. Shen, D. Xia, Y. Xiang, and J. Gao, “Y-valerolactone (GVL) as a bio-based green solvent and ligand for iron-mediated AGET ATRP,” e-Polymers ,  vol.  19,  no.  1,  pp.  323–329,  2019,  doi:  10.1515/epoly- 2019-0033.
[7]  S.  Dutta et  al. ,  “Green  synthesis  of  gamma-valerolactone  (GVL) through  hydrogenation  of  biomass-derived  levulinic  acid  using  non- noble metal catalysts: A critical review,” Chem. Eng. J. , vol. 372, pp.
992–1006, 2019, doi: 10.1016/j.cej.2019.04.199.
[8]  N. Abdullah, F. Sulaiman, and H. Gerhauser, “Characterisation of oil palm empty fruit bunches for fuel application,” J. Phys. Sci. , vol. 22, no. 1, pp. 1–24, 2011.
[9]  J. Kong-Win Chang, X. Duret, V. Berberi, H. Zahedi-Niaki, and J.-M. Lavoie,  “Two-step  thermochemical  cellulose  hydrolysis  with  partial neutralization for glucose production,” Front. Chem. , vol. 6, no. 1, p.
117, 2018, doi: 10.3389/fchem.2018.00117.