Abstrak —Indonesia  merupakan  negara  berkembang  yang memiliki  kewajiban  untuk  melaksanakan  pembangunan  di segala bidang. Dalam hal ini, pemerintah menitikberatkan pada pembangunan  di  sektor  industri.  S alah  satu  produk  yang dibutuhkan  saat  ini  adalah  natrium  sulfat  (Na 2 S O 4 ). Natrium sulfat adalah garam natrium dari asam sulfur. Dalam bentuk anhidratnya,  senyawa  ini  berbentuk  padatan  kristal putih  dengan rumus kimia Na 2 S O 4 , atau lebih dikenal dengan mineral tenardit  sedangkan  bentuk dekahidratnya mempunyai rumus  kimia  Na 2 S O 4 .10H 2 O  yang  lebih  dikenal  dengan nama garam  glauber atau sal  mirabilis.  Natrium sulfat banyak digunakan untuk memenuhi kebutuhan industri, antara lain di industri pulp dan kertas, deterjen, pembuatan flat glass , tekstil, keramik,  farmasi,  zat  pewarna  dan  sebagai reagent di laboratorium  kimia.  Berdasarkan  data  yang  diperoleh  dari Badan Pusat S tatistik dan Kementerian Perindustrian Republik Indonesia kebutuhan  impor natrium sulfat di Indonesia  (tahun 2010  hingga  tahun  2014)  rata  –  rata  pertahunnya  sebesar 218.967,238  ton.  Meskipun  kebutuhan  industri  akan  natrium sulfat  sangat  banyak  dan  kegunaannya  pun  beragam,  namun hingga  saat  ini  Indonesia  belum  dapat  memenuhi  kebutuhan pasar  dalam  negeri  karena  produksi  natrium  sulfat  secara komersial masih sangat rendah. Hingga saat ini Indonesia baru memiliki 3 pabrik natrium sulfat dengan total kapasitas produksi sebesar 265.000 ton/tahun. Melihat data tersebut menunjukkan bahwa persediaan akan natrium sulfat di Indonesia masih sangat minim. S ehingga, pendirian pabrik natrium sulfat dekahidrat di Indonesia selain akan menguntungkan dari segi ekonomi, juga dapat  memicu  berkembangnya  industri  –  industri  pengguna natrium  sulfat  itu sendiri, sekaligus membuka lapangan kerja sehingga  mengurangi  tingkat pengangguran di Indonesia. Dan ditinjau dari analisa ekonomi, didapatkan besar total investasi : Rp 94.716.122.794; internal rate of return:  30%;  POT  :  3.44 tahun; dan BEP : 33.73 %.
Kata  Kunci —  Natrium  Sulfat  Dekahidrat,  Desain  Pabrik, Garam Glauber

## I. PENDAHULUAN
EIRING  dengan  bertambahnya  penduduk  Indonesia maka  semakin  banyak  pula  produk-produk  yang  harus disediakan untuk memenuhi kebutuhan dalam kehidupan  sehari-hari.  Industri  yang  memenuhi  kebutuhan- kebutuhan  tersebut  antara  lain  industri pulp dan  kertas, deterjen,  pembuatan flat  glass ,  tekstil,  keramik,  farmasi,  zat pewarna,  dan  lain  sebagainya.  Natrium  sulfat  banyak digunakan  untuk  memenuhi  kebutuhan  industri  tersebut. Natrium  sulfat adalah  garam natrium dari asam  sulfur.  Dalam bentuk anhidratnya,  senyawa  ini  berbentuk  padatan  kristal putih  dengan  rumus  kimia  Na 2 SO 4 ,  atau lebih dikenal dengan mineral tenardit  sedangkan  bentuk dekahidratnya mempunyai
rumus  kimia  Na 2 SO 4 .10H 2 O  yang  lebih  dikenal  dengan nama garam  glauber atau sal mirabilis  [1].
Berdasarkan  data  yang diperoleh dari Badan Pusat Statistik dan  Kementerian Perindustrian Republik Indonesia kebutuhan impor  natrium  sulfat  di  Indonesia  (tahun  2010  hingga  tahun 2014)  rata  –  rata  pertahunnya  sebesar  218.967,238  ton. Meskipun  kebutuhan  industri  akan  natrium  sulfat  sangat banyak dan kegunaannya pun beragam, namun hingga saat ini Indonesia  belum  dapat  memenuhi  kebutuhan  pasar  dalam negeri  karena  produksi  natrium  sulfat  secara  komersial  masih sangat  rendah.  Hingga  saat  ini  Indonesia  baru  memiliki  3 pabrik  natrium  sulfat  dengan total kapasitas produksi sebesar 265.000  ton/tahun.  Sementara  rata  –  rata  ekspor  Indonesia mulai  tahun  2010  hingga  tahun  2014  sebesar  46.948,658 ton/tahun.  Melihat  data  tersebut  menunjukkan  bahwa persediaan  akan  natrium  sulfat  di  Indonesia  masih  sangat minim. Oleh  karena  itu,  perlu  didirikan  pabrik  natrium  sulfat baru,  untuk  memenuhi  kebutuhan  natrium  s ulfat  didalam negeri.
Pabrik  natrium  sulfat  dekahidrat  direncanakan  beroperasi pada  tahun  2019.  Dari  prediksi  konsumsi,  produksi,  dan ekspor,  serta  dengan  asumsi  tidak  ada  lagi  impor  di  tahun 2019,  maka  didapat  perkiraan  peluang  kapasitas  pabrik  yang didirikan  pada  tahun  2019  adalah  sebesar  412,716.64 ton/tahun  [2].  Dalam  studi  ini  ditetapkan  12%  dari  besar peluang  tersebut  adalah  kapasitas  produksi  pabrik  natrium sulfat  kami,  maka  besar  kapasitas  pabrik  natrium  sulfat  kami adalah 50.212,362  ton/tahun.
Sedangkan,  bahan  baku  natrium  sulfat  dekahidrat  adalah common  salt dan  asam sulfat. Pada studi pendirian pabrik ini, bahan  baku common  salt diproduksi  oleh  PT.  Garam (Persero).  Sedangkan  bahan baku asam sulfat diproduksi oleh PT.  Petrokimia  Gresik,  Jawa  Timur.  PT.  Garam  (Persero) memproduksi  natrium  klorida  sekitar  350.000  ton/tahun. Sedangkan  PT.  Petrokimia  Gresik  Jawa  Timur  memproduksi asam  sulfat  sekitar  1.170.000  ton/tahun.  Kedua  pabrik  dipilih karena  produksinya  yang  melimpah  dan  lokasi  pabrik  tidak jauh  dari  Kabupaten  Sampang  sehingga  diperkirakan  biaya transportasi akan lebih efisien.
Mengingat  bahan  baku  utama  pabrik  natrium  sulfat dekahidrat  ini  adalah common  salt ,  Kabupaten  Sampang sendiri  dipilih  karena  merupakan  salah  satu  kabupaten  pusat produksi  garam  yang  bisa  mensuplai  kebutuhan  garam nasional.  Total  lahan  di  Kabupaten  Sampang  adalah  sebesar 4.629,8  Ha  terdiri  dari  3.583,8  Ha  tambak  garam  rakyat  dan 1.046  Ha  milik  PT.  Garam.    Dengan  luasan  lahan  garam tersebut  tentunya  pemerintah  memberikan  perrhatian  lebih terhadap  pengembangan  potensi  garam  dengan  tujuan peningkatan  produktifitas  dan kualitasnya. Hal ini menjadi hal

## Studi Pendirian Pabrik Natrium  Sulfat Dekahidrat di Kabupaten  Sampang
F. H. Ar-rosyidah, H. A. Rochman, N. Hendrianie, dan S. R. Juliastuti Jurusan Teknik Kimia,  Fakultas Teknologi  Industri,  Institut Teknologi  Sepuluh  Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : nuniek@chem-eng.its.ac.id
S
yang  potensial  bagi  Kabupaten  Sampang,  sehingga  rencana pendirian  pabrik  di  kawasan  tersebut  tidak  bertentangan dengan kebijakan pemerintah.
Selain  faktor  tersebut,  Kabupaten  Sampang  dipilih  karena berbagai  faktor  antara  lain  faktor  keadaan  masyarakatnya. Pekerjaan  masyarakat  Kabupaten  Sampang  mayoritas  adalah nelayan,  petani,  pedagang,  tukang,  serta  pensiunan.  Secara umum  di  masyarakat  Sampang,  tenaga  kerja  yang  terserap  di sektor  pertanian  cukup  besar.  Hal  ini  disebabkan  karena industri  dengan  skala  menengah  dan  besar  belum  cukup banyak  di  Kabupaten  Sampang.  Melihat  keadaan  masyarakat yang  demikian,  diharapkan  dengan  adanya  pabrik  natrium sulfat  dekahidrat  ini,  masyarakat  akan  dapat  mengambil keuntungan  karena  tersedianya  lapangan  pekerjaan  baru  di bidang  industri maupun membuka usaha kecil di sekitar lokasi pabrik.
Jika  dianalisa  berdasarkan  kebutuhan  tenaga  kerja  pabrik, jumlah  angkatan  kerja  di  Kabupaten  Sampang  pada  tahun 2011  sebanyak  493.324  orang,  sedangkan  yang  mendaftarkan diri  sebagai  pencari  kerja  di  Kantor  Kependudukan  dan Catatan  Sipil  sebanyak  2.707  orang.  Jumlah  tenaga  kerja Kabupaten  Sampang  berdasarkan  tingkat  pendidikan  pada tahun  2011 didominasi oleh angkatan kerja tamat SLTA, yakni sebanyak  440  orang,  kemudian  diikuti  oleh  angkatan  kerja tamat  D-III  dengan  454 orang. Jumlah angkatan kerja tamat S- II  mempunyai  jumlah  tenaga  kerja  terendah   yakni  hanya sebanyak  8  orang.  Jumlah  lowongan  kerja  di  Kabupaten Sampang  yang  ada  tidak  sebanding  dengan  jumlah  pencari kerja,  tercatat  pada  tahun  2011  tidak  ada  lowongan  kerja, sedangkan  jumlah  pencari  kerja  yang  ada  adalah  sebanyak 4.268  orang.  Faktor  penyebab  utama  adalah  kurangnya lapangan  pekerjaan  yang  tersedia  bagi  para  sarjana  di Kabupaten  Sampang  tersebut.  Hal  ini  disebabkan  karena industri/perusahaan  di  Kabupaten  Sampang  lebih  memilih tenaga  kerja  dengan  tingkat  pendidikan  yang  lebih  rendah dengan  alasan  gaji/upah  karyawan  yang  lebih  rendah  pula. Mengingat  begitu  banyaknya  tenaga  kerja  yang  dibutuhkan , baik  tenaga  ahli,  menengah,  maupun  sebagai  buruh.  Maka kebutuhan  tenaga  kerja  dianggap  mudah  untuk  dicukupi  di daerah ini.

## II. METODOLOGI
Natrium  sulfat  dekahidrat  dibuat  dengan  menggunakan bahan  baku  garam common  salt (NaCl) yang banyak terdapat di  daerah  pantai  hampir  di  seluruh  wilayah  Indonesia,  pada umumnya  dengan  komposisi  yang  terdiri  atas  NaCl,  CaCl 2 , MgSO 4 ,  CaSO 4 ,  H 2 O,  dan  zat  pengotor  [2].  Garam  ini kemudian  diolah  dengan  berbagai  macam  proses  yang  bisa dilakukan untuk menghasilkan produk  natrium  sulfat dekahidrat.
Ada  beberapa  proses  pembuatan  natrium sulfat dekahidrat, tetapi  dalam  studi  pendirian  pabrik  ini  dicoba  merancang pabrik  natrium  sulfat  dekahidrat  dalam  skala  sintetik  dengan proses industri kimia berbahan dasar natrium klorida ( common salt ).  Dalam  seleksi  proses  akan  dilakukan  seleksi  pada  dua macam  proses  yang  paling  banyak  digunakan  saat  ini,  yaitu proses Hargreaves – Robinson dan proses Mannheim. Seleksi proses meliputi aspek ekonomis dan teknis.

## T abel 1 Perbandingan Proses Mannheim dan Proses Hargreaves-Robinson
Dari  Tabel  1  di  atas  kami  melakukan  perbandingan  proses antara  proses  Mannheim  dan  proses  Hargreaves-Robinson dengan  melihat 4 aspek, yaitu : aspek teknis, aspek ekonomis, aspek yield ,  dan  aspek  kondisi  operasi  kedua  proses  yang meliputi  suhu,  tekanan,  fase,  serta  jenis  reaksi. Dari beberapa aspek perbandingan tersebut kami menitikberatkan pada aspek teknis dan ekonomis. Terlihat bahwa pada aspek teknis , proses Mannheim  adalah  kontinyu  dan  lebih  mudah  dikontrol,  serta pada  aspek  ekonomis,  proses  Mannheim  mempunyai  bahan baku  yang  relatif  lebih  murah  dan  penyimpanannya  tidak memerlukan  desain  khusus  dibandingkan  dengan  proses Hargreaves-Robinson.  Sehingga  berdasarkan  pertimbangan tersebut,  proses  yang  kami  pilih  adalah  proses  Mannheim. Berikut  uraian proses pembuatan natrium sulfat dekahidrat.

## A. Tahap Reak si Kimia
Tahap  reaksi  kimia  adalah  tahap  awal  dimana  NaCl  dari storage (gudang bahan common salt ) dipindahkan dengan belt conveyor kemudian  dimasukkan  ke  dalam furnace dengan temperatur  operasi  800 o C.  Sementara  larutan  H 2 SO 4 98% dipompa dari storage ke dalam furnace [3]. Kedua bahan baku tersebut  dipanaskan  secara  bertahap  dimana  reaksi  terjadi dalam  fase  solid  –  liquid.  Waktu  reaksi  ( batch )  diasumsikan selama  3  jam  termasuk loading dan unloading .  Reaksi  yang terjadi adalah sebagai berikut.
NaCl (s) + H 2 SO 4(l)  Na 2 SO 4(s) + HCl (g) (1)
Aspe k Prose s Mannhe im Prose s Hargre ave s- Robinson T eknis 1. Kontrol proses lebih mudah 2. Proses kontinyu 1. Reaksi SO 2 dan O 2 dalam keadaan gas lebih rumit dalam perencanaannya dan kontrol prosesnya 2. Proses batch Ekonomis 1. Bahan baku H 2 SO 4 lebih murah 2. T idak membutuhkan desain khusus untuk menyimpan bahan baku 1. Bahan baku SO 2 lebih mahal, dan treatment bahan baku membutuhkan alat dan biaya yang lebih mahal 2. Membutuhkan desain khusus untuk menyimpan bahan baku Yield 98% 93-98% Kondisi Operasi 1. Suhu  ( o C) 2. T ekanan 3. Fase 4. Jenis Reaksi 800 1 atm Solid-liquid Endotermis 426,67 1 atm Liquid-Gas Eksotermis

## Gambar 1 T ahap Reaksi Kimia
Konversi  total  yang  diinginkan  dari  reaksi  di  atas  adalah 98%  dengan limiting reaktan  adalah  H 2 SO 4 .  Karena  H 2 SO 4 berada  pada  kondisi  di  atas  suhu  titik  didihnya  yaitu  340 o C maka  H 2 SO 4 terdekomposisi menurut reaksi  sebagai berikut. H 2 SO 4(g)  SO 3(g) + H 2 O (g) (2)
B. Tahap Pemisahan
Produk  samping  yang  keluar dari furnace berupa campuran uap  HCl, SO 3 , dan H 2 O yang kemudian didinginkan di cooler . Kemudian campuran gas tersebut dialirkan dengan menggunakan blower ke  alat  selanjutnya  yaitu subcooler untuk mengkondensasikan sebagian besar uap SO 3 .

## Gambar 2 T ahap Pemisahan
Fraksi  uap  dan  liquid  kemudian  dipis ahkan  dalam flash drum .  Liquid  SO 3 kemudian  dibuang  sebagai waste  water , sementara  uap  HCl  akan  masuk  ke  dalam absorber untuk dimurnikan  [4].

## C. Tahap Pengendapan Impurities Slurry
Tahap  ini bertujuan untuk mengendapkan impurities slurry yang  terdapat  pada  campuran  produk  utama.  Produk  utama yaitu slurry Na 2 SO 4 dan  campuran  garam  (CaSO 4 ,  MgSO 4 , MgCl 2 ,  dan  pengotor)  yang  keluar  dari furnace kemudian direaksikan  dengan  Na 2 CO 3 dan  Ca(OH) 2 dan  ditambahkan H 2 O water  process yang  dipompa  sebagai  pelarut  di  dalam reaktor pencampur dengan reaksi sebagai berikut [5].
CaSO 4 + Na 2 CO 3  Ca CO 3  + Na 2 SO 4 (3)
MgSO 4 + Ca(OH) 2  Mg(OH) 2  + CaSO 4 (4)
MgCl
2 + Ca(OH) 2  Mg(OH) 2  + Ca Cl 2
(5)
Gambar 3 T ahap Pengendapan Impurities Slurry
Campuran yang terbentuk kemudian  dipompa  dan dipisahkan  dengan filter  press . Cak e dibuang  ke  unit pengolahan  limbah,  sedangkan  filtrat  yang  dihasilkan  keluar dan ditampung dalam  tangki penampung.

## D. Tahap Kristalisasi
Dari  tangki  penampung,  filtrat  dipompa  ke  tangki pencampur  dengan tujuan untuk mencampur aliran dari tangki penampung  dengan recycle dari splitter .  Selanjutnya  larutan Na 2 SO 4 dikristalisasi  dengan reaksi sebagai berikut. Na 2 SO 4(l) + 10 H 2 O (l)  Na 2 SO 4 .10 H 2 O (6)

## Gambar 4 T ahap Kristalisasi
Kristal  Na 2 SO 4 .10  H 2 O  dapat  dibentuk  dengan  jalan kristalisasi  larutan  dengan menurunkan suhunya  sampai suhu kristalisasinya  (26 o C)  dalam crystallizer dengan  media pendingin  yaitu brine ,  sedangkan mother liquor di recycle ke tangki  pencampur.  Kurva  pembentukan  inti  kristal  Na 2 SO 4 .10 H 2 O dapat dilihat di bawah ini  [6].
Gambar 5 Kurva Pembentukan Inti Kristal Beberapa Jenis Garam
Dapat  terlihat  bahwa  untuk solubility Na 2 SO 4 .10  H 2 O sebesar  35,9 g/100 mL air suhu kristalisasi untuk membuat inti kristal  terbentuk adalah sebesar 26 o C.

## E. Tahap Pengeringan
Proses  pengeringan  dilakukan  dengan  menggunakan udara pemanas  dengan  temperatur  110 o C.  Kristal  Na 2 SO 4 .10  H 2 O yang  keluar  dari crystallizer dipindahkan  menuju centrifuge dengan menggunakan screw conveyor untuk proses pemisahan kemudian dipindahkan menuju rotary dryer dengan menggunakan screw conveyor untuk dikeringkan [7].

## Gambar 6 T ahap Pengeringan
Kristal yang sudah kering kemudian dialirkan menggunakan belt  conveyor ke crusher untuk  menyeragamkan  ukuran. Selanjutnya  kristal  disaring  dengan  menggunakan screener yang  berukuran  200 mesh dan  diteruskan  ke  tangki storage untuk  disimpan  [8].  Sedangkan  kristal  yang  berukuran  lebih besar  dari  200 mesh dikembalikan  ke crusher untuk penyeragaman ukuran kembali.

## III. NERACA MASSA
Dari  perhitungan material  balance pabrik  natrium  sulfat dekahidrat,  dengan  basis  operasi  1  jam  (waktu  operasi  330 hari/tahun  dan  24  jam/hari),  didapatkan kapasitas bahan baku common  salt sebesar  19,008.1267  ton/tahun  dan  asam  sulfat sebesar  15,861.6612  ton/tahun.  Sedangkan  produk  yang dihasilkan  sebesar  50,212.362  ton/tahun  natrium  sulfat dekahidrat [9].

## IV. ANALISA EKONOMI
Dari  hasil  perhitungan  pada  neraca  ekonomi  didapatkan total  cost  investment pabrik  ini  sebesar  Rp 94,716,122,794 dengan  bunga  7.5%  per  tahun.  Selain  itu,  diperoleh  IRR sebesar  30%  dan  BEP  sebesar  33.73%  dimana  pengembalian modalnya  selama  3.44  tahun.  Umur  dari  pabrik  ini diperkirakan selama  10  tahun  dengan  masa  periode pembangunannya  selama  2  tahun  di  mana  operasi  pabrik  ini 330  hari/tahun [2].

## V. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisa  ekonomi  didapatkan  nilai  IRR sebesar  30%  yang  lebih  tinggi  dari  suku  bunga  bank  yaitu 7.5%  per  tahun.  Dan  dengan  pengembalian  modalnya  selama 3.44  tahun  maka  pabrik  natrium  sulfat  dekahidrat ini  layak didirikan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Denecker,  M.;  Hebert,  R;  Bourges,  A.;  dkk.  2012. Mirabilite  and Heptahydrate Characterization from Infrared Microscopy and Therm al Data . New York : 12 th International Congress on the Deterioration and Conservation of Stone.
[2] Peters,  Max  S. and T immerhauss, Klaus D. 1991. Plant Design and Econom ics  For  Chem ical  Engineerings  4th  Edition .  Singapore  : McGraw Hill Book Co.
[3] Kern,  Donald  Q.  1965. Process Heat Transfer . Singapore : McGraw Hill.
[4] Geankoplis, Christie J. 1993. Transport Process and Unit Operation 3 rd Edition . USA : Prentice Hall.
[5] Austin,  George  T .  1984. Shreve’s  Chemical  Process  Industries  5 th Edition . Singapore : McGraw Hill
[6] Smith, Robin. 2005. Chemical Process Design and Integration . England : McGraw Hill.
[7] Hugot, E. 1972. Handbook of Cane Sugar Engineering 2 nd Edition . New York : Elsevier Publishing Company.
[8] Brownel  and  Young.  1959. Process Equipm ent Design . New York : Wiley Sons Inc.
[9] Himmelblau,  David  M.  1989. Basic  Principles  and  Calculation  in Chem ical  Engineering  5 th Edition .  Singapore  :  Prentice  Hall International Inc.