Abstrak—Industri  semen  merupakan  salah  satu  industri  yang berkembang  sangat  pesat  seiring  dengan  pertumbuhan pembangunan  di  Indonesia.  Meningkatnya  permintaan  semen terhadap pembangunan mempengaruhi meningkatkan permintaaan  kapasitas  produksi  yang  dihasilkan  industri semen. Penambahan kapasitas produsksi berdampak terhadap pada ketersediaan bahan baku semen diantaranya batu kapur (limestone),  tanah  liat  (clay),  pasir  besi  (iron  sand),  dan  pasir silika  (silika  sand).  Dalam  hal  ini,  Wonogiri  memiliki  sumber ketersediaan  batu  kapur  yang  tinggi  terutama  pada  daerah Baturetno.  Kapasitas  produksi  pabrik  Semen  yang  akan didirikan  yaitu  2.200.000  ton/tahun  akan  beroperasi  secara kontinyu  selama  24  jam/hari  dan  300  hari/tahun.  Proses pembuatan  semen  yang  dipilih  adalah  proses  kering.  Proses kering meliputi proses persiapan bahan baku batu kapur dan tanah liat di crusher lalu dipecah oleh hammer dan melewati clay cutter  sehingga  terjadi  size  reduction.  Selanjutnya  tahap penggilingan awal yaitu  bahan  baku  digiling  dan  dikeringkan dengan raw mill lalu lanjut ke tahap pembakaran dengan  raw meal  dialirkan  ke  preheater  untuk  melakukan  kalsinasi,  lalu diumpan ke proses pembakaran di kiln sehingga menghasilkan senyawa  clinker  yang  kemudian  didinginkan  didalam  clinker cooler.  Tahap  terakhir  yaitu  pengiilingan  akhir  diumpan kedalam ball mill dengan bahan tambahan gypsum dan fly ash menjadi  semen  yang  berukuran  325  mesh.  Efisiensi  yang dilakukan  yaitu  bahan  bakar  batubara  disubtitusikan  dengan bahan bakar biomassa wood pellet pada proses pembakaran di rotary kiln sehingga dapat membandingkan 2 kasus penurunan emisi  CO 2 dan  penurunan  dampak  pemanasan  global:  (1) penggunaan bahan bakar 100% batubara dan (2) penggunaan bahan bakar 60% batubara dan 40% wood pellet, serta untuk mengetahui  perbandingan  cost  yang  dibutuhkan  untuk  bahan bakar.  Hasil  analisa  dampak  penurunan  emisi  CO 2 dan pemanasan global pada kasus (2) mengalami penurunan sebesar 0,2290 ton CO 2 -eq dan 0,0449 ton CO 2 /TJ per hari. sedangkan hasil analisa cost bahan bakar yang dibutuhkan pada kasus (1) dan (2) terjadi penghematan sebesar Rp. 636.241.487 per hari.
Kata  Kunci—Batu  Kapur,  Fly  Ash,  Rotary  Kiln,  Wood  Pellet, Semen.

## I. PENDAHULUAN
NDUSTRI  semen  merupakan  salah  satu  industri  yang berkembang  dengan  pesat  seiring  dengan  pertumbuhan pembangunan  yang  ada  di  Indonesia.  Hampir  semua pembangunan  membutuhkan  semen  sebagai  bahan  untuk perekat. Pada umumnya terdapat beberapa jenis semen salah satunya  adalah  semen  PCC  ( Portland  Composite  Cement ) merupakan  jenis  semen  varian  baru  dengan  karakteristik mirip  dengan  semen  pada  umumnya  tetapi,  jenis  semen  ini memiliki  kualitas  lebih  baik,  serta  ramah  lingkungan  dan memiliki  harga  yang  jauh  lebih  ekonomis.  Pada  tipe  PCC komposisi bahan bakunya terdiri dari tiga macam, yaitu : 70% sampai  90% clinker yang  merupakan  hasil  dari  olahan  dari pembakaran batu kapur, pasir silika, pasir besi dan lempung, sekitar  5%  dari gypsum sebagai  zat  memperlambat
pengerasan,  dan  zat  tambahan  yang  berupa  kapur ( Limestone ),  abu  terbang  ( Fly  Ash ).   Semen  PCC  termasuk material  ramah  lingkungan  karena  dalam  proses  produksi PCC,  penggunaan  bahan  bakar  dapat  berkurang  sampai sekitar  20%,  dengan  menggunakan  material  komposit sebagai  pengganti  sebagaian  klinker;  subtitusi  sebagian klinker dengan material komposit ini juga dapat mengurangi potensi  emisi  gas  CO2;  PCC  juga  menggunakan  waste material seperti slag dan fly ash sebagai komposit pengganti klinker; PCC diproduksi dengan teknologi penangkapan debu mutakhir, sehingga menekan potensi pencemaran udara jauh dibawah ambang batas yang telah ditentukan; Produksi PCC menggunakan  sejumlah  bahan  bakar  alternatif  terbarukan seperti wood  pellet ,  serbuk  gergaji,  ban  bekas  dan  lain-lain untuk  menggantikan  batu  bara.  PCC  dirancang  untuk  daya tahan  tinggi,  tahan  sulfat,  panas  hidrasi  rendah  dan impermeabilitas  tinggi  untuk  mempertahankan  daya  tahan bangunan  lebih  lama.  PCC  dikemas  dalam  bahan  tas  yang dapat didaur ulang dan tidak mengandung racun berbahaya.

## Efisiensi Penambahan Bahan Bakar Wood Pellet di Rotary Kiln pada Pabrik Semen
Dea Rastra Kemala, Anggun Vanisha Putri Kusuma Wardhani dan Agus Surono Departemen Teknik Kimia Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail: agusz@chem-eng.its.ac.id
I
Gambar 1. Diagram Alir Proses Produksi.
Gambar 2. Rotary Kiln.
Produsen  PCC  menghargai  kelestarian  lingkungan  terutama di  wilayah  pertambangan,  revitalisasi  lahan,  pengelolaan sumber  daya  air,  budidaya  sumber  energi  terbarukan,  dan pengelolaan keanekaragaman hayati di lingkungan pertambangan. Tingginya  kebutuhan  semen  dan terbatasnya sumber  energi  tak  terbarukan  dan  pemanasan  global  akibat gas  rumah  kaca  mendorong  industri  semen  untuk  mencari sumber energi alternatif yang ramah lingkungan. Di sisi lain, diperlukan penanganan dan pemeliharaan limbah yang tepat dan aman (termasuk limbah biomassa) sesuai dengan jumlah limbah yang terus bertambah akibat meningkatnya aktivitas industri  dan  komersial  serta  tuntutan  umum  akan  kualitas lingkungan. Salah satu upaya untuk mengatasi permasalahan tersebut  adalah  pemanfaatan  limbah  sebagai  sumber  energi melalui  co-processing  yang  memudahkan  pengelolaan limbah  dan  mengamankan  pasokan  bahan  bakar  tak terbarukan. Proses produksi semen merupakan alternatif yang efisien  untuk  mengolah  banyak  limbah  B3  dan  non-B3 (biomassa)  dengan  cara  yang  ramah  lingkungan  dan  hemat biaya  [1].  Pada  proses  pembakaran,  karbon  dioksida  (CO 2 ) yang terbetuk dari reaksi antara Karbon (C) dengan oksigen (O 2 ),  kemudian  besar  kecilnya  gas  karbon  dioksida  (CO 2 ) yang dihasilkan ditentukan oleh nilai kalori dari bahan bakar selain  itu  udara  dalam  hal  ini  adalah  oksigen  (O 2 ),  yang
dibutuhkan  dalam  pembakaran  harus  lebih  besar  dari kebutuan stokiometri [2].

## II. TINJAUAN PUSTAKA

## A. Proses Produksi
Pada produksi  semen terdapat  2 jenis proses yaitu proses basah  ( wet  process )  yaitu  proses  pembuatan  semen  dengan penambahan air pada proses penggilingan dan pencampuran dan  proses  kering  ( dry  process )  yaitu  proses  pembuatan semen  yang  pada  proses  penggilingan  dan  pencampuran tanpa penambahan air (Gambar 1) [3].

## 1) Proses Basah
Penggilingan bahan baku terdiri dari 2 tahap yaitu primary crusher dan secondary crusher . Setelah digiling, setiap jenis bahan  baku  disimpan  di  tempat  yang  terpisah.  Bahan  baku yang  diumpankan  ke  dalam grinding  machine sebelumnya melewati weight feeder untuk  mengatur perbandingan berat bahan baku. Proses penggilingan disertai penambahan air ke dalam grinding mil berupa slurry . Slurry yang telah homogen dibakar  untuk  menghasilkan clinker lalu  didinginkan  di dalam clinker  cooler .  Bahan  tambahan  yang  diperlukan adalah gypsum yang  telah  digiling  menggunakan grinding
Tabel 1.
Perbandingan Proses Basah dan Kering
Kriteria Pertimbangan Proses Basah Proses Kering Kandungan air pada raw material Banyak (campuran berupa slurry) Sedikit Pasokan air di pabrik Banyak Sedikit Biaya bahan bakar Banyak Sedikit Power Supply Banyak Sedikit Banyaknya debu yang diakibatkan Sedikit Banyak Keseragaman campuran untuk umpan kiln Baik Kurang baik Biaya produksi Rendah Tinggi Tabel 2. Perbandingan Bahan Baku Kayu untuk Wood Pellet Variabel SNI Standard Calliandra Calothyrsus Gliricidia Sepium Sawdust Diameter (mm) - 6,43 6,37 6,41 Length (mm) - 46,5 44,9 37,4 L/D - 7,23 7,05 5,83 Moisture Content (%) Maks 12 5,13 5,62 5,23 Particle Density (g/cm3 ) Min. 0,8 1,32 1,25 1,24 Bulk Density (kg/m3 ) - 739,2 633,6 624 Calorific Value (Cal/g) Min. 4000 4387 4351 4206 Combustion Rate (gr/minute) - 11,73 12,10 14,33 Tabel 3. Reaksi yang Terjadi pada Preheater di Setiap Stage Stage Reaksi I
H 2 O (l) → H 2 O (g) II Al 2 O 3 .2SiO 3 .2H 2 O → Al2O3. 2SiO3 + 2H 2 O III CaCO 3 → CaO + CO 2 MgCO 3 → MgO + CO 2
Calsiner
2CaO + SiO 2 → 2CaO.SiO 2
Tabel 4. Reaksi yang Terjadi pada Rotary Kiln Suhu ( ° C) Reaksi 800-900 (Calcination Zone) CaCO 3 → CaO+ CO 2 CaO + SiO 2 → CaO.SiO 2 CaO + Al 2 O 3 → CaO.
Al 2 O 3
900-1200 (Transition Zone)
CaO.SiO 2 + CaO → 2CaO.SiO 2 2CaO + SiO 2 → 2CaO.SiO 2 CaO.Al 2 O 3 + 2CaO → 3CaO. Al 2 O 3 3CaO. Al 2 O 3 + CaO + Fe 2 O 3 → 4CaO. Al 2 O 3 . Fe 2 O 3
1200-1450 (Burning Zone) 2CaO.SiO 2 + CaO → 3CaO.SiO 2 1450-1200 (Cooling Zone) -
mill , sehingga dihasilkan semen dalam bentuk bubuk dan siap dikemas [4].

## 2) Proses Kering
Proses  kering  diawali  dengan  pengecilan  ukuran  bahan baku menggunakan crusher . Penggilingan bahan baku terdiri dari  2  tahap  yaitu primary  crusher dan secondary  crusher . Setelah digiling, setiap jenis bahan baku disimpan di tempat yang terpisah. Pada proses kering, raw material berupa batu kapur, tanah liat dan lain-lain dihancurkan tanpa penambahan air,  dikeringkan  dan  digiling  di  dalam grinding  mill . Kemudian  dilakukan  pencampuran  kembali  agar  lebih homogen  di  dalam blending  silo menggunakan  sirkulasi udara  yang  kuat.  Hasilnya  berupa  campuran  abu  insinerasi yang  homogen  untuk  diumpankan  ke  kiln  pembentukan clinker kemudian clinker yang  panas  tersebut  harus didinginkan terlebih dahulu didalam clinker cooler sebelum dicampur dan digiling dengan gypsum di penggilingan akhir untuk  menghasilkan  semen  dalam  bentuk  bubuk.  Proses penyiapan raw materials dilakukan pada kondisi kering atau tanpa penambahan air, pada tahap pencampuran inilah yang membedakan proses kering dengan proses basah [5].
Perbandingan  proses  pembuatan  semen  komposit  dari berbagai aspek dapat dilihat pada Tabel 1 maka akan dibuat pabrik  semen  komposit  menggunakan  proses  kering. Kekurangan  proses  kering  terletak  pada  campuran  yang kurang  seragam  dan  mengakibatkan  banyak  debu.  Untuk meminimalisasi  campuran  yang  kurang  seragam,  maka bahan-bahan  yang  akan  dicampurkan  harus  dikecilkan membentuk  bubuk  terlebih  dahulu  dan  mengatur  kondisi operasi  pada  saat  proses  blending.  Sedangkan  untuk mengurangi  debu  yang  ditimbulkan  proses  kering,  maka proses  dilengkapi  dengan  Electrostastic  Precipitator  untuk menangkap debu yang terikut pada udara yang akan dibuang [6].

## B. Wood Pellet
Sumber energi terbarukan merupakan salah satu alternatif pengganti  bahan  bakar  fosil  (minyak  bumi,  gas  dan  batu bara). Salah satu alasannya adalah pengurangan SO 2 dan NO X di atmosfir [4]. Wood pellet merupakan salah satu biomassa kayu  yang  dapat  menjadi  bahan  bakar  alternatif  karena memiliki  nilai  kalor  yang  tinggi  dan  mampu  mengurangi penggunaan energi fosil. Pemanfaatan energi terbarukan dari biomassa kayu yang diolah dalam bentuk wood pellet bersifat ramah  lingkungan,  berkelanjutan  serta  dapat  mengurangi efek  rumah  kaca  berupa  emisi  CO 2 dan  pencemaran lingkungan  [7]. Wood pellet dengan kualitas terbaik  terbuat dari  kayu  kaliandra.  Wood  pellet  jenis  ini  memiliki  kalor sebesar  4387  kKal.  Perbandingan  bahan  baku  kayu  untuk wood pellet dapat dilihat pada Tabel 2.
Harga jual wood pellet lebih terjangkau bila dibandingkan dengan  energi  fosil  batubara  yang  umum  digunakan  pada proses pembakaran. Berdasarkan data harga jual wood pellet sebesar 1 juta per ton atau sekitar USD $67 per di Indonesia apabila dibandingkan dengan harga batu bara 4,6 juta per ton atau setara dengan USD $308 di Indonesia, mampu menekan cost yang diperlukan dalam proses pembakaran di rotary kiln [8].

## C. Rotary Kiln
Rotary kiln memainkan peran penting dalam hal konsumsi energi  dan  emisi,  karena  besarnya  jumlah  energi  panas  dan listrik yang diperlukan [9].
Rotary kiln adalah silinder yang panjang dan agak miring yang  ditandai  dengan  bahan  tahan  api  yang  tahan  terhadap suhu tinggi. Kiln berputar di sekitar sumbunya, memungkinkan  campuran  yang  diproses  bergerak  di sepanjang  sumbunya  (Gambar  2).  Pembakar  di kiln menggunakan  sedikit  udara  primer  yang  berasal  dari fan utama  dimana  berfungsi  sebagai  pengumpan  bahan  bakar batu  bara  ke kiln Unit  pembakaran  (Kiln)  merupakan  unit terpenting  dalam  proses  pembuatan  semen.  pada  unit  ini senyawa - senyawa penyusun semen seperti dikalsium silikat (C2S),  trikalsium  silikat  (C3S),  trikalsium  aluminat  (C3A), dan tetrakalsiumalumina ferit (C4AF) terbentuk [10] .

## D. Efisiensi Bahan Bakar
Efisiensi  bahan  bakar  ialah  manajemen  energi, penghematan  energi  dan  pengurangan  konsumsi.  Efisiensi bahan bakar didefinisikan sebagai rasio antara keluaran yang berguna  dan  jumlah  masukan  energi  yang  digunakan  untuk menghasilkan  produk  yang  dihasilkan  [11].  Proses  utama dalam industri pembuatan semen adalah proses pembakaran. Efisiensi energi pada kiln penting untuk diketahui. Produksi klinker  di  kiln  yang  terjadi  pada  suhu  tinggi,  juga  akan melepaskan  berbagai  macam  gas,  seperti  CO2.  Karbon dioksida adalah termasuk sebagai salah satu gas rumah kaca, gas  ini  akan  berdampak  negatif  terhadap  ozon  bumi  [12]. Biaya bahan bakar batubara pada rotary kiln sangat tinggi dan kunjung  naik  selama  5  tahun  terakhir.  Menurut  ICE Newcastle, harga batu bara pada tahun 2018-2023 berada di kisaran USD $265 – USD $308 per ton. Faktor permasalahan diatas  dapat  diatasi  dengan  memberi  bahan  bakar  alternatif wood  pellets dari  kayu  kaliandra  sebanyak  40%  yang memiliki kalor  4.387 kKal dan dicampurkan dengan bahan bakar  batu  bara  sebanyak  60%  yang  memiliki  kalor 4.823 kKal. Dengan ini bertujuan untuk mengurangi emisi karbon dan menekan cost [13].
Tabel 5. Perbandingan Kandungan Sulfur Partikel Sulfur (%) Batubara 0,75% Wood Pellet 0,01% Tabel 6. Faktor Emisi Bahan Bakar
Kasus Fuel (ton) Faktor Emisi Batubara Wood Pellet 1 0,062 0,000 1,89 2 0,037 0,011 1,5 Tabel 7. Hasil Perhitungan Emisi CO 2 Kasus 1
Kasus 2 Q F 0,06 0,05 NK 4,823 4,6486 FE 1,89 1,5 Emisi CO 2 0,563484993 0,33444394 Tabel 8. Hasil Perhitungan Penurunan Dampak Global Kasus 1 Kasus 2 Batubara 0,116832883 0,055634706 Wood Pellet 0 0,0163 Total 0,116832883 0,0719

## E. Penentuan Rasio Substitusi Batubara
Dalam  pembuatan  semen,  proses  pembakaran  klinker konvensional  melibatkan  sistem  preheater  suspensi  empat tahap. Entalpi gas buang kiln adalah kerugian terbesar yang mencakup lebih dari 50% dari semua kerugian termal. Baik efisiensi  termal.  Terjadi  substitusi  bahan  bakar  fosil konvensional dengan bahan bakar alternatif  batu bara dengan kayu  pelet  dapat  menurunkan  biaya  dan    energi.  Peraturan lingkungan  telah  meningkatkan  minat  produsen  semen  di seluruh dunia untuk menilai kelayakan substitusi Kayu pelet. Optimalisasi  pada Rotary  Kiln selama  substitusi  sangat penting. Pemahaman tentang respons efisiensi energi sistem terhadap  Kayu  Pelet  atau  rasio  substitusi  diperlukan  untuk mengoptimalkan sistem,
Untuk  mengganti  bahan  bakar  fosil  dengan  Kayu  Pelet, terlebih  dahulu  harus  menjalani  pra  pemrosesan  yang melibatkan  pengurangan  kelembapan  dan  ukuran  partikel selama  pembakaran.  Berdasarkan  pembakaran  pada  kayu pelet,  Kadar  air  dalam  kayu  pelet  merupakan  faktor  yang sangat  berpengaruh  terhadap  perilaku  api,  terutama  dalam kecepatan  pembakaran  dan  kemampuan  terbakar  dari  kayu bakar.  Dalam  hal  ini,  semakin  tinggi  kadar  air  bahan  bakar semakin banyak panas yang diperlukan untuk mengeluarkan air dari  bahan bakar. Hasilnya, terjadi penurunan kecepatan pembakaran dan flamabilitas dari bahan bakar tersebut. Oleh karena itu, kadar air sering digunakan dalam prediksi perilaku api.  Hubungan  Penting  untuk  menentukan  sifat  fisik  dan kimia bahan baku, bahan bakar (termasuk kayu pelet dan batu bara)  serta  nilai  rasio  klinker  untuk  meningkatkan optimalisasi rasio bahan bakar kayu pelet dan batu bara.

## III. URAIAN PROSES

## A. Proses Penyiapan Bahan Baku
Batu kapur yang telah ditambang berukuran 100 x 100 cm diumpankna ke dalam primary crusher (C-110). crusher batu kapur  ini  dipecah  oleh  hammer  yang  berputar,  sehingga terjadi size reduction menjadi 33 cm. Batu kapur berdiameter 33  cm  diumpankan  ke  dalam  secondary  crusher  (C-120) menjadi  10 cm. Begitupun tanah liat yang sudah ditambang diumpankan  menuju  clay  cutter  (C-130).  Tanah  liat  yang berbentuk bongkahan melewati roll pada clay cutter sehingga
terjadi size reduction menjadi diameter 9 cm. Tanah liat dan batu kapur yang berdiameter 10 cm lalu dibawa belt conveyor menuju ke bin mix. Pasir silika diumpankan ke bin pasir silika dan pasir besi diumpankan ke bin pasir besi.

## B. Tahap Penggilingan Awal
Proses  pengolahan  bahan  di  roller  mill  (C-210)  material yang berupa pasir silika, pasir besi, dan limestone clay mix keluar  dari  binnya  masing-masing  kemudian  ditimbang terlebih  dahulu  dengan  weight  feeder  (J-211  A-C)  baru diangkut  oleh  belt  conveyor  (J-212  A)  menuju  bucket elevator (J-213) untuk diumpankan pada roller mill (C-210). Produk raw meal menuju cyclone (H-216) debu batu kapur, tanah  liat,  pasir  silika,  pasir  besi  dan  gas  melewati electrostatic precipitation (H-217). Material dari cyclone dan electrostatic  precipitator  dikirim  dengan  bucket  elevator (H217) ke blending silo untuk dilakukan proses homogenisasi yang bertujuan memaksimalkan pencampuran dari raw meal dengan  menggunakan  teknik  fluidisasi.  Pada  teknik fluidisasi,  angin  dihembuskan  melewati  raw  meal  yang berada  di  dalam  silo.  Raw  meal  yang  sudah  terfluidisasi berperilaku  seperti  liquid  sehingga  raw  meal  dapat bercampur.

## C. Tahap Pembakaran
Preheater  (B-313)  yang  berfungsi  untuk  memanaskan material menggunakan 4 stages. Raw meal masuk preheater pada  suhu  sekitar  200ºC  dan  keluar  pada  suhu  800-850ºC. Adapun  reaksi  yang  terjadi  pada preheater di  setiap  stage dapat dilihat pada Tabel 3.
Kiln  material  yang  keluar  dari  Preheater  (B-313) diumpankan ke dalam rotary kiln (B-310) dengan suhu masuk 850°C  dan  keluar  pada  suhu  sekitar  1350°C,  Setelah mengalami proses kalsinasi awal pada suspension preheater, material  masuk  ke  dalam  rotary  kiln  untuk  proses  kalsinasi lanjutan dan pembakaran untuk terjadinya reaksi-reaksi yang akan  membentuk  produk  semen.  Sistem  pembakaran  rotary kiln  yang  digunakan  adalah  direct  firing,  dengan menggunakan bahan bakar berupa batubara dan wood pellet hasil penggilingan di coal mill. Adapun suplai udara primer sebagai  syarat  pembakaran  berasal  dari  primary  air fan  dan udara  sekunder  yang  berasal  dari  gas  buang  cooler.  Pada rotary  kiln  dibagi  menjadi  empat  zona  dengan  reaksi  yang
Tabel 9. Cost Bahan Bakar Pabrik Semen Bahan Bakar Kebutuhan (Ton) Kasus 1 Kasus 2 100% Batubara 453,32 Rp 2.088.955.678,32 60% Batubara 271,99 Rp 1.253.364.190,74 40% Wood Pellet 199,35 Rp 199.350.000,00 Total Rp 2.088.955.678,32 Rp 1.452.714.190,74 Tabel 10. Energi Existing Batubara 100% Masuk Keluar Komponen H (kkal) Komponen H (kkal) Panas raw mix (H A13) 1.548.676.925 Panas clinker  (H A14) 1.743.137.395 Q supply 2.190.441.402 panas gas buang 1.886.458.862 Q loss 109.522.070 Total 3.739.118.327 3.739.118.327
terjadi  di  setiap  zona.  Reaksi  yang  terjadi  pada rotary  klin dapat dilihat pada Tabel 4.
Clinker panas yang keluar dari rotary kiln (B-310) bersuhu kurang lebih 1200 ° C masuk ke dalam clinker grate cooler (E- 314)  untuk  didinginkan  secara  mendadak  ( quenching )  agar dihasilkan terak yang mudah digiling pada penggilingan akhir di cement mill . Clinker didinginkan secara mendadak dalam clinker cooler type grate cooler . Grate cooler ini mempunyai sembilan kompartemen. Sebagai media pendingin digunakan udara yang dihasilkan oleh 5 buah fan dan dihembuskan ke dalam undergate cooler atau kompartemen untuk mendinginkan clinker sampai 80 ° C. clinker yang dihasilkan pada cooler menjadi dua bagian yaitu bagian kasar akan jatuh chain conveyor (J-315 A) menuju ke clinker silo dan bagian halus  akan  dipisahkan  dengan  debu  menggunakan  cyclone (H-317), debu udara panas menuju raw mill.

## D. Tahap Penggilingan Akhir
Clinker disimpan sementara di clinker dome (F-316) lalu ditransportasikan menuju roller press (C-317) untuk digiling dan  disimpan  dalam  clinker  bin.  Proses  penyiapan  bahan aditif  gypsum  dan  fly  ash  yang  disimpan  pada  bin masingmasing  lalu  akan  ditimbang  menggunakan  weight feeder  yang  akan  diteruskan  untuk  digiling  kembali menggunakan  ball  mill  (C-410)  untuk  menghasilkan  semen kasar.  Semen  kasar  yang  berukuran  0,55  mm  akan  disaring menggunakan vibrating screen (H-416). Semen yang belum berukuran 325 mesh akan di recycle menuju ball mill untuk digiling  kembali  hingga  semen  berukuran  325  mesh. Kemudian  produk  semen  yang  dialirkan  melalui  air  slide diumpankan menuju packer untuk dikemas.

## IV. EFISIENSI DAN OPTIMASI
Selama proses pembuatan semen, CO 2 dihasilkan dari tiga sumber:  pembakaran  bahan  bakar  dalam  rotary  kiln  untuk mempertahankan suhu tungku yang diperlukan, dekarbonasi batu  kapur  dalam  rotary  kil,  dan  penggunaan  listrik  di instalasi seperti pabrik penggilingan [14].
Menurut  Cembureau  (2015),  sebanyak  0,83  ton  CO 2 dikeluarkan per ton produk semen dengan faktor klinker 80 persen.  Emisi  tersebut  terdiri  atas  emisi  CO 2 dari  kalsinasi sebanyak  0,45  ton,  emisi  CO 2 dari  pembakaran  batu  bara sebannyak  0,28  ton,  dan  CO 2 dari  pembangkit  listrik  untuk keperluan operasional sebanyak 0,1 ton CO 2 ekuivalen. Dari
tiga sumber, dekarbonasi batu kapur menghasilkan 60% dari emisi CO 2 yang dikeluarkan dari kiln semen [14].
Ada  tiga  strategi  utama  yang  digunakan  dalam  industri semen  yang  dapat  mengurangi  emisi  CO 2 yaitu  dengan meningkatkan  efisiensi  penggunaan  energi  dalam  proses pembuatan semen, mengganti penggunaan bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama pembakaran dalam kiln dengan bahan bakar alternatif yang berasal dari limbah atau produk sampingan,  serta  mengubah  komposisi  semen  dengan menaikkan kadar aditif sehingga diperlukan energi yang lebih sedikit dalam memproduksi semen maupun clinker semen. Berdasarkan  uraian  diatas  kami  melakukan  optimasi  dan efisiensi  untuk  membandingkan  penggunaan  energi  pada produksi semen, yaitu melalui pengunaan batubara 100% dan yang  telah  disubtitusi  dengan  bahan  bakar  alternatif/ biomassa (wood  pellet) pada co-processing ,  sehingga  dapat dilihat bahan bakar yang paling optimum dan efisien, terlebih agar emisi CO 2 terkendali dan mengetahui pengaruh dampak penurunan  global  serta  untuk  membandingkan  cost  yang diperlukan apabila menggunakan bahan bakar 100% batubara dan yang telah dicampur dengan bahan bakar wood pellet .
A. Dampak Penurunan Emisi CO 2 dan Pemanasan Global Karakteristik  dari wood  pellet yang  digunakan  sebagai pengganti  dari  batubara  secara  parsial,  campuran  dari batubara  dan wood  pellet diketahui  bahwa  dapat  dibakar secara  bersama-sama  pada  kebutuhan.  Hasil  pembakaran antara wood  pellet dan  batubara  dapat  menurunkan  jumlah emisi  CO,  NO 2 ,  NOx,  dan  SO 2 lebih  rendah  dibandingkan dengan  hanya  menggunakan  bahan  bakar  100%  batubara. Penurunan  emisi  tejadi  karena  kandungan  sulfur  dari biomassa wood pellet cenderung lebih rendah dibandingkan dengan batubara (Tabel 5) [15].
Proses  pembakaran  bahan  bakar  dan  kalsinasi  pada  unit kiln  merupakan  proses  utama  yang  menyumbang  emisi  gas rumah  kaca  pada  produksi  semen.  Rataan  nilai  emisi  gas rumah kaca per ton semen dunia sebesar 0,77 ton CO2-eq per ton semen dengan rentang nilai antara 0,65-0,92 ton CO2-eq per  ton-semen.  Dalam  perhitungan  beban  emisi  yang dihasilkan dari proses pembakaran, diperlukan data aktivitas berupa data konsumsi bahan bakar [14].
Clean  Development  Mechanism  (CDM)  merupakan proyek kegiatan yang bertujuan untuk menurunkan emisi gas rumah  kaca  di  negara  berkembang  sehingga  bisa mendapatkan  kredit  Certified  Emission  Reduction  (CER).
Tabel 11.

## Penggunaan Energi Modifikasi 60% Batubara
Masuk Keluar Komponen H (kkal) Komponen H (kkal) Panas raw mix (H A13) 1.548.676.925 Panas clinker  (H A14) 734.904.350 Q supply 319.086.973 panas gas buang 1.067.146.307 Q loss 65.713.242 Total 1.867.763.898 1.867.763.898 Tabel 12. Penggunaan Energi Modifikasi 40% Wood Pellet Masuk Keluar Komponen H (kkal) Komponen H (kkal) Panas raw mix (H A13) 1.548.676.925 Panas clinker  (H A14) 728.504.563 Q supply 303.569.803 panas gas buang 1.084.985.746 Q loss 38.756.419 Total 1.852.246.728 1.852.246.728
Kredit  CER  ini  dapat  dipertukarkan,  diperdagangkan,  atau digunakan  oleh  negara  industri  berkembang  sehingga  bisa menncapai  target  penurunan  emisi  gas  rumah  kaca  yang tertera dalam Kyoto Protocol [14].
Kebutuhan  bahan  bakar  untuk  1  ton  semen:  Biomassa wood pellet memiliki kalor yang terkandung oleh 1 ton wood pellet  yaitu  4,387  kKal,  sedangkan  1  ton  batubara  (4,823 kKal)  dapat  diganti  dengan wood  pellet sebanyak  1,10  ton. Dengan ini pada kasus 1 (Data CDM 2022) diperlukan bahan bakar  batubara  0,62  ton.  Untuk  kasus  2  (Data  ASI  2020), diperlukan  bahan  bakar  batubara  0,037  ton  dan  biomassa wood pellet 0,011 ton. Faktor emisi bahan bakar dapat dilihat pada Tabel 6.
Berdasarka data pada Tabel 10 dapat dihitung emisi karbon dioksida  yang  dihasilkan  perhitungan  emisi  pembakaran kasus  1  (bahan  bakar  100%  batubara.)  dan  kasus  2  (bahan bakar 60% batubara dan 40% wood pellet ) dengan rumus:
𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖 𝐶𝑂 2 = 𝒬𝐹 × 𝑁𝐾 × 𝐹𝐸
Keterangan: 𝒬𝐹 = Konsumsi bahan bakar (ton)
𝑁𝐾 = Nilai kalor bersih (kkal/ton)
𝐹𝐸 = Faktor Emisi
Untuk  menghitung  emisi  CO2  dapat  menggunakan perhitungan pada persamaan diatas, Hasil perhitungan emisi CO 2 dapat dilihat pada Tabel 7.
Dari  persamaan  diatas  didapatkan  hasil  emisi  dari pengunaan  bahan  bakar  batubara  100%  (kasus  1)  yaitu sebesar  0,5634  ton  CO2-eq,  sedangkan  pada  penggunakan bahan  bakar  60%  batubara  dan  40% wood  pellet (kasus  2) menghasilkan  emisi  sebesar  0,334  ton  CO2-eq.  Hal  ini membuktikan  bahwa  penggunaan  subtitusi  bahan  bakar batubara  menggunakan  biomassa wood  pellet dapat menurunkan  emisi  CO2  sebesar  0,2290  ton  CO2-eq. Presentase  penambahan  biomassa  yang  digunakan  seperti penambahan wood pellet apabila semakin banyak wood pellet digunakan maka kandungan polutan dari  HC, CO dan NOx akan  semakin  berkurang  dan  menurunkan  tingkat  polusi udara [16].
Sedangkan  untuk  menghitung  penurunan  dampak pemanasan global (PGD) dapat menggunakan rumus:
PDG = Kebutuhan Biomassa x Faktor Emisi berdasarkan  persamaan  diatas  didapatkan  data  dampak penurunan pemanasan global  yang dapat  dilihat pada Tabel 8.
Dari  Tabel  9  dapat  diketahui  nilai  penurunan  dampak pemanasan  global  (PDG)  dengan  mengalihkan  pengunaan biomassa (wood pellet) dan faktor emisi dan diperoleh hasil sebesar  0,044  ton  CO2-eq.  Hal  ini  disebabkan  karena biomasa yang memiliki karakteristik karbon yang netral dan ramah  lingkungan  dikarenakan  produk  utama  karbon dioksida  telah  bebas  selama  melakukan  proses  pembakaran karena  berasal  dari  fotosintesis  tanaman.  Penggunaan batubara sebagai bahan bakar meningkatkan gas rumah kaca (GRK)  yang  terkait  secara  langsung  dengan  pemanasan global.  Penambahan wood  pellet sebagai  biomassa  bahan bakar campuran batubara dapat menegah peningkatan emisi gas  rumah  kaca  (GRK)  yang  terkait  langsung  dengan pemanasan  dan  dapat  dijadikan  sebagai  energi  baru  yang digunakan sebagai bahan bakar campuran antara wood pellet
dan batubara [7]. Wood Pellet merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang dapat menghasilkan energi dan dapat mengurangi  emisi  gas  rumah  kaca  (GRK).  Salah  satu keuntungan  penggunaan  dari  biomasa  sebagai  bahan  bakar fosil  yang  dapat  mengurangi  emisi  gas  rumah  kaca, wood pellet yang  memiliki  sifat  karbon  netral  yaitu  karbon  yang dilepaskan  ke  atmosfir  adalah  hasil  dari  fotosintesis  yang digunakan kembali [6].

## B. Cost yang Dibutuhkan untuk Bahan Bakar
Pada  pabrik  semen  berkapasitas  7.333.333  kg/hari,  jika bahan  bakar  yang  digunakan  100%  batubara  massa  yang dibutuhkan  sebanyak  453,32  ton/hari,  sedangkan  jika  yang digunakan  60%  batubara  dibutuhkan  sebanyak  271,99 ton/hari dan 40% wood pellet sebanyak 199,35 ton/hari. Saat ini harga batubara di pasaran mencapai Rp. 4.608.126/ton dan wood pellet dibandrol dengan harga Rp. 1.000.000/Ton. Pada  Tabel  9  dapat  dilihat  bahwa  terjadi  penurunan  cost kebutuhan bahan bakar pabrik semen dimana kasus 1 dengan menggunakan  bahan  bakar  100%  batubara  membutuhkan cost Rp  2.088.955.678,32 (Tabel  10) dan  kasus  2  dengan menggunakan bahan bakar 60% batubara (Tabel 11) dan 40% wood pellet membutuhkan cost sebesar Rp. 1.452.714.190,74 (Tabel  12).  Hal  ini  menunjukkan  adanya  penghematan  cost dilihat dari kasus 1 dan 2 selisih yang didapatkan sebesar Rp. 636.241.487,58.
Dari  Tabel  9  dapat  diketahui  nilai  penurunan  dampak pemanasan  global  (PDG)  dengan  mengalihkan  pengunaan biomassa (wood pellet) dan faktor emisi dan diperoleh hasil sebesar  0,044  ton  CO2-eq.  Hal  ini  disebabkan  karena biomasa yang memiliki karakteristik karbon yang netral dan ramah  lingkungan  dikarenakan  produk  utama  karbon dioksida telah bebas selama melakukan proses pembakaran

## V. KESIMPULAN/RINGKASAN
Berdasarkan efisiensi  yang telah dilakukan membuktikan bahwa pada pabrik semen Portland Composite Cement (PCC) dengan kapasitas Rp2.200.000 ton/ tahun dengan bahan bakar batubara  yang  telah  disubtitusikan  dengan  biomassa wood pellet membuktikan  dapat  menurunkan  emisi  CO 2 dan pemanasan  global  pada  sehingga  mengalami  penurunan sebesar 0,2290 ton CO 2 -eq dan 0,0449 ton CO 2 /TJ per hari. Selain  itu,  jika  dihitung  cost  kebutuhan  bahan  bakar  yang telah  disubtitusikan  dengan  biomassa wood  pellet dapat menghemat  biaya  sebesar  Rp.  636.241.487/  hari.  Selain  itu didapatkan penggunan energi  menurun saat  modifikasi  batu bara 60% dan kayu pelet 40%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  I. Istighfar, A. Kurniawandy, and E. Ermiyati, “Analisa perbandingan kuat  tekan  beton  semen  PCC  dan  semen  tipe  1  terhadap  pemakaian sikament NN,” J. Online Mhs. Fak. Tek. , vol. 1, no. 1, 2014.
[2]  A.  Maryoto,  “Pengaruh  penggunaan  high  volume  fly  ash  pada  kuat tekan mortar,” J. Tek. Sipil Perenc. , vol. 10, no. 2, 2008.
[3]  D. W. Prasetya and B. R. Junianto, Semen PCC Dengan Pemanfaatan Pasir  Besi .  Surabaya:  Departemen  Teknik  Kimia  Institut  Teknologi Sepuluh Nopember, 2019.
[4]  R. R. Nur, F. D. Hartanti, and J. P. Sutikno, “Studi awal desain pabrik semen  portland  dengan  waste  paper  sludge  ash  sebagai  bahan  baku alternatif,” J. Tek. ITS , vol. 4, no. 2, 2015.
[5]  M.  F.  Wibiseno  and  Zulaikah, Pabrik  Semen  Portland  Pozzolan Menggunakan  Proses  Kering .  Surabaya:  Departemen  Teknik  Kimia Institut Teknologi Sepuluh Nopember, 2018.
[6]  M.  Holubcik,  J.  Jandacka,  R.  Nosek,  and  J.  Baranski,  “Particulate matter production of small heat source depending on the bark content in wood pellets,” Emiss. Control Sci. Technol. , vol. 4, no. 1, 2018.
[7]  I. Gunawan, N. Muharyani, and C. Hendrasetiafitri, “Reducing the Ash Content  of  Gliricidia  (Gliricidia  Sepium)  and  Calliandra  (Calliandra Calothyrsus) Wood Pellets through Debarking and Mixing with Acacia (Acacia  mangium)  and  Pines  (Pinus  merkusii)  Wood,” Int.  Conf. Biomass Bioenergy , 2022.
[8]  Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia, Harga Jual  Batubara  Untuk  Pemenuhan  Kebutuhan  Bahan  Baku/Bahan Bakar  Industri  Semen  dan  pupuk  di  Dalam  Negeri .  Jakarta: Kementerian  Energi  dan  Sumber  Daya  Mineral  Republik  Indonesia, 2021.
[9]  P. A. Alsop, The Cement Plant Operations Handbook for Dry-Process Plants , 7th ed. Dorking: Tradeship Publications Ltd, 2019.
[10]  S.  .  Deolalkar, Designing  Green  Cement  Plants ,  1st  ed.  Oxford: Butterworth-Heinemann, 2015, ISBN: 0128034203.
[11]  H. Sarjono, “Model pengukuran produktivitas berdasarkan pendekatan rasio output per input,” J. Winners , vol. 2, no. 2, 2001.
[12]  F. R. Mutiara and H. Hadiyanto, “Evaluasi efesiensi panas dan emisi gas  rumah  kaca  pada  roatry  kiln  pabrik  semen,” J.  Ilm.  Bid.  Ilmu Kerekayasaan , vol. 34, no. 1, 2013.
[13]  J. Picot, “Definition and implementation of an energy metering plans for energy efficiency,” Eng. Technol. J. , vol. 8, no. 4, 2023.
[14]  A. Z. Nugraha, E. I. Wiloso, and M. Yani, “Pemanfaatan serbuk gergaji sebagai substitusi bahan bakar pada proses pembakaran - kiln di pabrik semen dengan pendekatan life cycle assesment (LCA),” J. Pengelolaan
Sumberd. Alam dan Lingkung. , vol. 8, no. 2, 2018.
[15]  A. Artiningsih, “Studi penentuan kandungan sulfur (sulphur analysis) dalam batubara dan kayu palet,” J. Geomine , vol. 2, no. 1, 2015.
[16]  Z.  Arifin,  A.  Amrul,  and  I.  Muhammad,  “Simulasi  co-combustion batubara  dan  biomassa  tandan  kosong  kelapa  sawit  tertorefaksi (torrefied biomass),” J. Progr. Stud. Tek. Mesin , vol. 10, no. 1, 2021.