NATIONAL ESAI COMPETITION SMARTWEEK 6.0
INTEGRATED SYSTEM OF GREEN ENERGY INDUSTRY (INT GEN): PEMANFAATAN LIMBAH INDUSTRI TAHU BERBASIS PROSES INTEGRASI MENJADI GREEN ENERGY GUNA MEWUJUDKAN SUSTAINABLE DEVELOPMENT GOALS 2030
Disusun Oleh:
Universitas Negeri Semarang
1. Gema Aditya Mahendra
2. Restu Aditia
TEKNIK KIMA
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2022
INTEGRATED SYSTEM OF GREEN ENERGY INDUSTRY (INT GEN): PEMANFAATAN LIMBAH INDUSTRI TAHU BERBASIS PROSES INTEGRASI MENJADI GREEN ENERGY GUNA MEWUJUDKAN SUSTAINABLE DEVELOPMENT GOALS 2030
PENDAHULUAN
Kota Semarang saat ini tengah berkomitmen untuk mewujudkan Sustainable Development Goals sebagai agenda pembangunan untuk keselamatan dan kehidupan yang layak bagi masyarakat (Sharma et al., 2021). Beberapa pilar Sustainable Development Goals yang tengah masif digencarkan meliputi; (1) Pembangunan Manusia serta Penguasaan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi, (2) Pembangunan Ekonomi Berkelanjutan, (3) Pemerataan Pembangunan, serta (4) Pemantapan Ketahanan Nasional dan Tata Kelola Kepemerintahan. Salah satu perwujudan dari semua pilar tersebut dapat dilakukan dengan menciptakan circular bioeconomy bagi industri tahu di Kota Semarang yang berbasis teknologi terapan dan melibatkan berbagai pemangku kepentingan.
Kota Semarang rata-rata memiliki 164 industri tahu mulai dari skala rumah tangga dengan jumlah pekerja kurang dari 10 orang hingga skala besar dengan lebih dari 100 pekerja (Faishal et al., 2016). Industri tahu di Kota Semarang rata-rata dapat menghabiskan sekitar 4,98 ratus ribu ton kedelai setiap tahunnya yang digunakan untuk pembuatan tahu. Dengan jumlah tersebut, industri tahu dapat menghasilkan rata-rata 38,9 ribu m³/tahun limbah cair dan sekitar dua ribu ton limbah padat. Dampak dari jumlah limbah tersebut akan menghasilkan emisi dengan rata-rata sebanyak sejuta ton yang berbentuk CO2 (Widayat & Hadiyanto, 2016).
Pencemaran lingkungan merupakan salah satu permasalahan yang disebabkan oleh limbah dari produksi tahu. Limbah yang dihasilkan oleh industri tahu dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu limbah padat dan limbah cair. Industri tahu umumnya dapat menghasilkan limbah padat sekitar 40% per harinya dari total kapasitas 200-400kg produksi kedelai. Sedangkan, limbah cair yang dihasilkan setiap industri berkisar 2.500-5.000 liter per hari (Saenab et al., 2018).
Limbah padat tahu memiliki dampak yang kecil terhadap lingkungan karena sebagian besar limbah tersebut dijual kembali untuk pakan ternak kambing atau sapi karena kandungan proteinnya masih cukup tinggi (Ega, 2021). Akan tetapi, permasalahan terbesar adalah limbah cair tahu yang dapat meresap ke dalam tanah dan bercampur dengan air tanah sehingga menimbulkan efek negatif terhadap lingkungan maupun kesehatan bagi masyarakat yang tinggal di sekitar lokasi industri tahu (Prayitno et al., 2020).
1
Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah No. 5 Tahun 2012 memberikan batas kadar maksimum Biologis Oxygen Demand (BOD), Chemical Oxygen Demand (COD), dan Total Suspended Solid (TSS) perairan Kota Semarang berturut-turut sebesar 150 mg/L, 275 mg/L, dan 200 mg/L (Perdajateng, 2012). Akan tetapi, pada Lampiran 1 menunjukkan data kadar BOD dan COD kualitas perairan hasil limbah lima industri tahu Kota Semarang yang melebihi baku mutu. Selain itu, pada Lampiran 1 juga menunjukkan informasi jumlah limbah yang dihasilkan dari lima industri tersebut. Sebagian industri tahu sudah memiliki Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL). Namun, kadar BOD dan COD pada kualitas air di lingkungan industri tersebut masih melewati batas. Hal tersebut dapat terjadi karena limbah tahu tidak terkonversi secara utuh sehingga masih banyak meninggalkan residu yang membuat tingginya kadar BOD dan COD pada limbah tahu (Sugianti, 2019).
Berdasarkan lingkup formulasi masalah yang telah diuraikan, maka ide yang ditawarkan dalam menjawab formulasi permasalahan tersebut adalah INT-GEN. INT-GEN adalah ide pengolahan limbah industri tahu berbasis proses integrasi untuk menghasilkan produk energi hijau dan produk fungsional lainnya. Limbah tahu baik padat maupun cair memiliki kandungan yang potensial untuk dijadikan berbagai produk bernilai tinggi. Proses Integrasi dalam ide ini akan memanfaatkan segala potensi yang terdapat pada limbah padat dan cair dari industri tahu dengan menjadikannya energi hijau, seperti bioetanol dan biogas (Soukotta et al., 2019), serta senyawa yang bermanfaat, seperti Medium Chain Fatty Acid (MCFA) (Scarborough et al., 2018).
Produksi biogas dan bioetanol dengan metode sederhana dapat menghasilkan bahan bakar murah untuk kebutuhan industri tahu atau pasar energi. Selanjutnya, produksi MCFA dari senyawa organik kompleks dan asam laktat dari kandungan limbah tahu dapat digunakan oleh industri makanan, kosmetik, dan farmasi . Selain itu, proses integrasi pada limbah industri tahu dapat menambah nilai ekonomi pada limbah dengan menghilangkan residu secara utuh sehingga dapat mencapai sistem nol sampah (zero waste). Dengan begitu gagasan yang ditawarkan dalam esai ilmiah ini sekaligus mendukung ketercapaian Indonesia Emas di tahun 2045.
2
PEMBAHASAN
1. Konsep INT-GEN dalam Mewujudkan Circular Bioeconomoy Gambar 1. Diagram Konsep INT-GEN
Satu ton kedelai dalam pemrosesan industri tahu mampu menghasilkan 600 kg tahu (Wiyono & Baksh, 2015). Hasil pengolahan ini masih terdapat 5.000 L limbah cair dan 400 kg limbah padat yang mengindikasi sangat berpotensi untuk dikonversi menjadi bioenergi (Asril et al., 2019; Kaswinarni, 2007). Limbah padat ini dapat ditransformasikan menjadi 160 liter bioetanol, 50 kg makanan olahan maupun snack, serta dapat diolah menjadi pakan ternak (Sina et al., 2021; Suryani et al., 2017; Yekti & Suryaningsih, 2017). Dalam pengoptimalan limbah cair kedelai tersebut dapat dimanfaatkan menjadi 1,97 kg/hari Medium Chain Fatty Acid dalam anaerobic digestion (Prasetyadi et al., 2018). Produksi ini masih menyisakan effluent yang dalam proses treatment dapat dibuat menjadi 200 kg pupuk organik cair yang bisa digunakan untuk pertanian kedelai (Saenab et al., 2018).
Dalam anaerobic digestion juga ditemukan adanya gas pengotor berupa CH4, H2S, CO2, NH3, dan H2 (Harihastuti et al., 2014). Gas ini berpotensi untuk dapat diolah menjadi berbagai produk melalui treatment pemurnian seperti chemical scrubbing, pressure swing adsorption, membrane, cryogenic separation,
dan proses lainnya (Putra & Sinaga, 2021). Metode tersebut dapat digunakan menjadi 1.750 biometana yang bermanfaat sebagai kompor listrik dan menghasilkan daya sebesar 2,36 Wh/hari sebagai heat and electricity (Zahriani & Sutjahjo, 2017). Selanjutnya, biometana, biohidrogel, dan gas murni lainnya dengan melalui gas composition treatment dapat dimanfaatkan untuk menunjang bahan bakar transportasi dan pasar energi (Speight, 2019). Selain itu, dari proses treatment pemurnian dihasilkan air-CO2 sebanyak 300 liter yang dapat digunakan kembali untuk pertanian kedelai (Widhiyanuriyawan & Hamidi, 2013). Oleh karena
3
itu, proses integrasi ini disebut dengan model circular bioeconomy yang mengoptimalkan segala potensi pada limbah tahu untuk dapat dimanfaatkan sebesar-besarnya demi kemakmuran masyarakat menuju Sustainable Development Goals.
2. Desain Pembangunan INT-GEN
Gambar 2. Desain Aksonometri Perancangan Ruang Produksi
Gambar 3. Desain Perancangan Area Pabrik
Gagasan pengolahan limbah tahu menjadi berbagai produk memerlukan berbagai ruangan produksi karena aktivitas proses dan teknologi yang digunakan. Oleh karena itu, desain perancangan pabrik diperlukan sebagai rekomendasi pembangunan INT-GEN. Gambar 2 menunjukkan desain pembangunan INT-GEN
yang terdiri dari beberapa sekat ruangan yang saling terintegrasi satu dengan yang lain. Bagian ruangan tersebut diantaranya terbagi atas ruang produksi variasi produk pangan, ruang pengemasan, ruang produksi bioetanol dan pakan ternak, ruang produksi biogas dan pupuk organik, ruang produksi MCFA, serta ruang penyimpanan bahan baku. Sementara itu, Gambar 3 menunjukkan desain
4
perancangan area pabrik dengan luas 450 x 100 m2. Area pabrik ini terdiri atas pos satpam seluas 5 m2, area parkir seluas 50 m2, kantor administrasi seluas 100 m2, ruang produksi seluas 200 m2, area utilitas seluas 100 m2, bangunan kimia seluas 50 m2, ruang HSE seluas 50 m2, toilet seluas 10 m2, laboratorium seluas 50 m2, dan area perluasan 100 m2.
3. Analisis Pencapaian Pembangunan INT-GEN
3.1 Model Bisnis
Model bisnis memiliki tujuan untuk membantu perusahaan atau startup dalam merancang perencanaan bisnis serta menetapkan dan memvalidasi poin-poin penting dari lini bisnis, mulai dari aktivitas, sumber daya, hubungan dengan customer, pendapatan, dan pengeluaran. Jenis model bisnis yang dikembangkan dalam gagasan ini merupakan model bisnis kanvas. Model bisnis kanvas dari pengolahan limbah tahu terintegrasi ditunjukkan dalam Lampiran 2.
3.2 Analisis SWOT
Analisis SWOT ini berfungsi untuk menentukan keberlanjutan kelayakkan dari target gagasan. Analisis SWOT mengkaji keberlanjutan kelayakkan suatu target gagasan dari sisi kekuatan, kelemahan, kesempatan, dan ancaman. Analisis SWOT dari gagasan ditunjukkan pada Lampiran 3.
3.3 Evaluasi Ekonomi
Evaluasi ekonomi ini berfungsi untuk menentukan kelayakkan secara ekonomi berdasarkan beberapa parameter utama yang dianalisis. Metode yang digunakan untuk menilai evaluasi ekonomi yaitu terdiri dari Net Present Value (NPV), Break Even Point (BEP), Payback Period (PP), B/C Ratio, Internal Rate of Return (IRR), dan DF. Lampiran 4 menunjukkan evaluasi ekonomi gagasan berdasarkan produk.
4. Implementasi Pembangunan INT-GEN
Implementasi pembangunan INT-GEN ini melibatkan beberapa tahapan. Tahap awal dilakukan dengan membentuk sebuah start up yang berfokus pada pembangunan INT-GEN. Start up dibentuk dalam bentuk struktur seperti pada Lampiran 7. Sedangkan tahap akhir meliputi pendampingan berkelanjutan. Gambar 4 menunjukkan tahap implementasi beserta jadwal kerja. Sedangkan Lampiran 6 menunjukkan rincian dari rencana kerja implementasi pembangunan INT-GEN.
5
Pendampingan berkelanjutan Pemantauan rutin plant Evaluasi
Pembinaan manajemen Pelatihan operational plant Pembangunan real plant Scale-up plant
pilot project
Pemetaan lokasi
Pencarian dana
22
19
15
14
12
39
38
37
34
31
3
4
1
2
9
1
1
3
3
9
Sosialisasi Program Pembuatan Start Up
10
8
2
2
Belum dilaksanakan Dilaksanakan
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48
Tahun 2022-2025 (bulan ke-)
Gambar 4. Rencana Kerja Pengolahan Limbah Tahu Terintegrasi di Kota Semarang
5. Rancangan, Jumlah, Sumber, dan Cara Memperoleh Pendanaan Rancangan dan jumlah pendanaan dalam gagasan ini ditunjukkan pada pada Lampiran 8. Dana tersebut adalah untuk penelitian dan pengembangan dari awal produk hingga menghasilkan kesimpulan implementasi. Sementara sumber dana dapat diperoleh antara lain pihak pemerintah seperti Pemerintah Kota Semarang, Kementerian Koperasi dan UKM RI, Kementerian Perindustrian RI, serta pihak swasta baik berupa dana CSR maupun dana investasi. Pendanaan itu dipergunakan untuk tahap pra pelaksanaan. Adapun tahap pelaksanaan dan pasca pelaksanaan dapat menggunakan pendanaan dari Program Calon Perusahaan Pemula Berbasis Teknologi dari Perguruan Tinggi (CPPBT PT), Rispro LPDP - Kementerian Keuangan, maupun Program Pengabdian Masyarakat DRPM. Selain itu, dana juga akan diusahakan melalui event pendanaan penelitian dan pengabdian oleh Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan yang biasanya diadakan setiap tahun. Semua perolehan dana dilakukan dengan cara pengajuan proposal secara profesional.
7. Pandangan Masa Depan INT-GEN untuk Sustainable Development Goals
6
Gambar 5. Fase INT-GEN untuk Sustainable Development Goals
Gambar 5 menunjukkan pandangan masa depan gagasan INT-GEN dalam mewujudkan Sustainable Development Goals yang dirangkum dalam future outlook. Future outlook ini terdiri dari fase pertama hingga fase terakhir. Future outlook diawali terbentuknya pabrik pengolahan limbah tahu modern di Kota Semarang. Selanjutnya puncak dari harapan atas implementasi dan realisasi INT
GEN yaitu perwujudan empat pilar Indonesia Emas di tahun 2045.
PENUTUP
Kebutuhan industri tahu terhadap pengolahan limbah tahu sangat diperlukan agar tidak mencemari lingkungan sekitar. Perkembangan teknologi industri dalam rangka Sustainable Development Goals menginspirasi gagasan tentang penggunaan limbah tahu yang tidak hanya mengatasi permasalahan lingkungan, namun juga dapat meningkatkan nilai ekonoomi secara berkelanjutan. INT-GEN hadir sebagai ide pengolahan limbah tahu secara integratif yang dapat menyelesaikan permasalahan dari limbah tahu dengan menghasilkan berbagai produk fungsional seperti energi hijau dan produk bermanfaat lainnya. INT-GEN yang ditawarkan dalam karya tulis ilmiah ini sekaligus mendukung ketercapaian Sustainable Development Goals. Meski demikian, perkembangan industri akan terus terjadi dan menuju ke arah yang lebih canggih dan cerdas. Gagasan mengenai pengolahan limbah tahu masih dapat terus dikembangan dan diteliti lebih lanjut untuk hasil yang lebih maksimal dan keuntungan yang menjanjikan. Kemajuan teknologi memungkinkan penggunaan instrumentasi alat yang lebih modern pada pengolahan limbah tahu secara canggih dan cerdas, sehingga gagasan pengolahan limbah tahu dapat menjadi sempurna.
7
DAFTAR PUSTAKA
Asril, M., Oktaviani, I., & Leksikowati, S. (2019). Isolasi Bakteri Indigineous dari Limbah Cair Tahu dalam Mendegradasi Protein dan Melarutkan Fosfat. Jurnal Teknologi Lingkungan, 20(1), 67.
https://doi.org/10.29122/jtl.v20i1.3132
Ega, M. (2021). Efektivitas Ransum Pakan Ternak Dengan Penambahan Ampas Tahu Dan Eceng Gondok (Eichhornia Crassippes) Terfermentasi Sebagai Pakan Alternatif Ayam Broiler (Gallus Domesticus) . Doctoral Dissertation, Universitas Islam Negeri Raden Intan Lampung.
Faisal, M., Gani, A., Maulana, F., & Daimon, H. (2016). Treatment and utilization of industrial tofu waste in Indonesia. Asian Journal of Chemistry, 28(3), 501- 507.
Harihastuti, N., Purwanti, & Istadi. (2014). Kajian Penggunaan Karbon Aktif dan Zeolit secara Terintegrasi dalam Pembuatan Biomethane Berbasis Biogas. Jurnal Riset Industri, 8(1), 65–72.
Kaswinarni, F. (2007). Kajian Teknis Pengolahan Limbah Padat Dan Cair Industri Tahu (Studi Kasus Industri Tahu Tandang Semarang, Sederhana Kendal, dan Gagak Sipat Boyolali). Tesis, 1–83.
Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah. Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah Nomor 5. 2012 Perubahan Atas Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah Nomor 10 Tahun 2004 tentang Baku Mutu Air Limbah Untuk Kegiatan
Industri. Jawa Tengah. Peraturan Daerah Provinsi Jawa Tengah. Prasetyadi, P., Wardani, L. A., & Kusnoputranto, H. (2018). Evaluasi Kinerja Operasi Sistem Anaerobik Tipe Fixed Bed untuk Pengolahan Limbah Cair Industri Tahu menjadi Biogas di Kota Probolinggo. Jurnal Teknologi Lingkungan, 19(1), 61. https://doi.org/10.29122/jtl.v19i1.2624 Prayitno, P., Rulianah, S., & Nurmahdi, H. (2020). Pembuatan Biogas Dari Limbah Cair Tahu Menggunakan Bakteri Indigeneous. Jurnal Teknik Kimia Dan Lingkungan, 4(2), 90–95.
Putra, B. P., & Sinaga, N. (2021). Tinjauan Ringkas Teknologi Gasifikasi Plasma dalam Pengolahan Limbah Padat menjadi Energi Baru Terbarukan. Jurnal Teknik Energi, 17(1), 133–144.
Saenab, S., Henie, M., Al, I., Rohman, F., & Arifin, A. N. (2018). Pemanfaatan Limbah Cair Industri Tahu Sebagai Pupuk Organik Cair ( POC ) Guna Mendukung Program Lorong Garden ( Longgar ) Kota Makassar. Prosiding Seminar Nasional Megabiodiversitas Indonesia, 4(1), 31–38.
Scarborough, M. J., Lynch, G., Dickson, M., McGee, M., Donohue, T. J., & Noguera, D. R. (2018). Increasing the economic value of lignocellulosic stillage through medium-chain fatty acid production. Biotechnology for Biofuels, 11(1).
8
Sharma, H. B., Vanapalli, K. R., Samal, B., Cheela, V. R. S., Dubey, B. K., & Bhattacharya, J. (2021). Circular economy approach in solid waste management system to achieve UN-SDGs: Solutions for post-COVID recovery. Science of The Total Environment, 800, 149605.
Sina, I., Harwanto, U. N., & Mubarok, Z. R. (2021). Analisis Pengolahan Limbah Padat Tahu terhadap Alternatif Industri Pangan Sosis (Grade B). Jurnal Ilmiah Teknik Kimia, 5(1), 52–60. https://doi.org/10.32493/jitk.v5i1.9193
Soukotta, E., Ozsaer, R., & Latuamury, B. (2019). Analisis Kualitas Kimia Air Sungai Riuapa Dan Dampaknya Terhadap Lingkungan. Jurnal Hutan Pulau Pulau Kecil, 3(1), 86–96.
Speight, J. G. (2019). Process classification. In Natural Gas (Second edi, Issue 1). Gulf Professional Publishing. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-809570- 6.00007-2
Sugianti, M. (2019). Kajian Pengolahan Limbah Padat dan Limbah Cair Pabrik Tahu di Semarang, Jawa Tengah (Doctoral dissertation, Universitas Muhammadiyah Surakarta).
Suryani, Y., Hernaman, I., & Ningsih. (2017). Pengaruh Penambahan Urea dan Sulfur pada Limbah Padat Bioetanol yang Difermentasi EM-4 terhadap Kandungan Protein dan Serat Kasar. Jurnal Ilmiah Peternakan Terpadu, 5(1), 13–17.
Widayat, W., & Hadiyanto, H. (2016). Pemanfaatan Limbah Cair Industri Tahu Untuk Produksi Biomassa Mikroalga Nannochloropsis Sp Sebagai Bahan Baku Biodiesel. Reaktor, 15(4), 253.
Widhiyanuriyawan, D., & Hamidi, N. (2013). Variasi Temperatur Pemanasan Zeolite alam-NaOH Untuk Pemurnian Biogas. Jurnal Energi Dan Manufaktur, 6(1), 53–63.
https://ojs.unud.ac.id/index.php/jem/article/view/8024/6053
Wiyono, T., & Baksh, R. (2015). Analisis Pendapatan Dan Nilai Tambah Usaha Tahu Pada Industri Rumah Tangga “Wajianto” Di Desa Ogurandu Kecamatan Bolano Lambunu Kabupaten Parigi Moutong. Jurnal Agrotekbis, 3(3), 421–426.
Yekti, G. I. A., & Suryaningsih, Y. (2017). Pelatihan Pembuatan Cookies dari Ampas Tahu Bagi Masyarakat Kelurahan Ardirejo Sebagai Upaya Pemanfaatan Limbah Padat Pembuatan Tahu. Jurnal Paradharma, 1(1), 28– 34.
Zahriani, I. N., & Sutjahjo, D. H. (2017). Pemanfaatan Limbah Nasi Basi Menjadi Bioetanol Sebagai Bahan Bakar Alternatif. Jurnal Pendidikan Teknik Mesin, 6(1), 171–182.
9
LAMPIRAN-LAMPIRAN
Lampiran 1. Data informasi industri tahu di Kota Semarang
)
L
/
g
m
(
D
O
C
,
D
O
B
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100
0
601
491
186 152
932
289
BOD
COD
Baku Mutu BOD
Baku Mutu COD
471
320
146 99
Endang UD Pak Suroso Tandang Lestari Pabrik tahu
Nama Industri Tahu
Serasih Om Sin
Sumber: Sugianti, 2019 (diolah kembali)
10
Lampiran 2. Business Model Canvas INT-GEN
Sumber : Hasil olahan penulis
11
Lampiran 3. Analisis SWOT dari INT-GEN
Sumber : Hasil olahan penulis
12
Lampiran 4. Evaluasi Ekonomi Produk-Produk INT-GEN
Keterangan:
NPV> 0 : Bisnis layak dijalankan
IRR>DF : Bisnis layak dijalankan
Net B/C>1 : Bisnis layak dijalankan
BEP : Titik pendapatan = modal
PP : Waktu dana kembali
13
Lampiran 5. Rincian tahapan kerja dari INT-GEN
14
15
Lampiran 6. Struktur Organisasi Start Up INT-GEN
16
17
Lampiran 7. Rancangan Anggaran Belanja INT-GEN
18
0 comments:
Posting Komentar