studi pembuatan pabrik mikroalga
Post on 27-Jun-2015
1.587 Views
Preview:
TRANSCRIPT
II. PENDAHULUAN
A. Deskripsi Produk
Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang terbuat dari bahan baku
yang dapat diperbaharui, mengandung beberapa macam ester asam lemak yang
diproduksi dari minyak nabati seperti minyak sawit, minyak kelapa, minyak jarak
dan minyak nabati lainnya.
Biodiesel diperoleh dengan mereaksikan antara trigliserida minyak dengan
alcohol sehingga terbentuk ester alcohol dan gliserol. Reaksi pembentukan
biodiesel adalah sebagai berikut:
Gambar 1. Reaksi Pembuatan Biodiesel
Persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006 dapat dilihat
pada tabel 1.
Tabel 1. Persyaratan Kualitas Biodiesel
Sumber: Soerawidjaja, 2006
Menurut Kabinawa (2008), dengan menerapkan sistem teknologi kultur
yang sesuai terhadap pengembangbiakan mikroalga untuk biodiesel, dapat
diperoleh keuntungan sebagai berikut:
Hasil biodiesel lebih tinggi bisa mencapai 21- 700 kali dari sumber minyak
jarak, bunga matahari, safflower, dan kedelai. Biodiesel yang diperoleh
sangat menjanjikan di masa datang dengan biaya rendah.
Produk biodiesel yang dihasilkan ramah lingkungan dan terbarukan.
Alga dapat tumbuh di semua belahan dunia subtropis, temperate, hingga
tropis, dan hidupnya tersebar mulai dari air tawar, air payau, sampai ke air
laut.
Produk biodiesel dari alga dapat mengurangi emisi gas karbon, NOx, SOx,
dan POx dari power plant apabila kolam kultur alga sangat berdekatan
sehingga emisi dan sumber polutan lainnya dapat digunakan dalam kultur
mikroalga sebagai nutrisi pertumbuhan.
Tujuan perancangan pabrik yang menghasilkan produk biodiesel adalah
untuk membuat bahan bakar nabati yang dapat menggantikan bahan bakar minyak
seperti solar yang keberadaanya kini semakin berkurang. Biodiesel dari mikroalga
dapat dikembangkan dengan jumlah yang lebih besar dari bahan bakar nabati yang
lainnnya seperti biodiesel dari minyak jarak, minyak sawit dan tanaman lainnya
karena produksi mikroalga tidak membutuhkan lahan yang luas. Biodiesel yang
dihasilkan dari minyak nabati seperti kelapa sawit dan jarak membutuhkan lahan
yang luas untuk penanaman. Selain itu, pengembangan biodisesl dari mikroalga
didukung oleh pemanfaatan mikroalga yang belum banyak dalam kehidupan
sehari-hari dan Indonesia merupakan negara dengan persentase perairan yang
cukup besar sehingga pengembaganan mikroalga dapat dikembangkan dengan
baik.
Perdagangan minyak nabati sendiri untuk saat ini masih sangat rendah hal
ini untuk perdagangan di dalam negeri disebabkan oleh harga minyak dunia yang
sempat turun sehingga minyak nabati memiliki harga jual yang lebih tinggi
dibandingkan harga bahan bakar minyak. Dalam dunia internasional penggunaan
bahan bakar nabati saat ini masih menjadi kontroversi karena kenaikan
penggunaan bahan bakar nabati sebanyak 5% menyebabkan kenaikan harga
pangan sebanyak 30%. Untuk kedepannya baik perdagangan nasional maupun
internasional perdagangan bahan bakar nabati akan tinggi karena bahan bakar
minyak akan berkurang jumlahnya sehingga akan menyebabkan kenaikan harga
bahan bakar minyak, adanya peningkatan kepedulian lingkungan akibat polusi
yang diciptakan oleh bahan bakar minyak sehingga dibutuhkan bahan bakar yang
ramah lingkungan yang disediakan oleh bahan bakar nabati.
B. Alternatif Metode Pembuatan Biodiesel Mikroalga
Bahan Dasar (Mikroalga)
Terdapat empat kelompok mikroalga yang sejauh ini dikenal di dunia,
yakni diatom (Bacillariophyceae), gang-gang hijau (Chlorophyceae), ganggang
emas (Chrysophyceae), dan ganggang biru (Cyanophyceae). Keempat kelompok
mikroalga tersebut bisa dimanfaatkan sebagai bahan baku bioenergi.
Mikroalga (juga lazim disebut fitoplankton) merupakan kelompok
tumbuhan berukuran renik, baik sel tunggal maupun koloni yang hidup di seluruh
wilayah perairan air tawar dan laut (Kawaroe, 2008). Lebih jauh menurut Palmer
(1985), mikroalga adalah tumbuhan tingkat rendah yang berukuran 5-30 µm dan
jika dibandingkan dengan tumbuhan tingkat tinggi penghasil minyak nabati
melalui fotosintesis, maka mikroalga dapat melakukan proses yang sama dengan
lebih efisien, bahkan memiliki produktifitas yang lebih tinggi. Organisme ini
dapat dijumpai di hampir seluruh wilayah perairan di dunia. Mikroalga yang
banyak ditemukan berasal dari kelas Bacillariophyceae (Diatom), Chrysophyceae
(alga coklat keemasan), Chlorophyceae (alga hijau), dan kelas Cyanophyceae
(blue green algae/alga biru-hijau).
Berdasarkan Kawaroe (2008), mikroalga yang dapat dikembangkan dalam
pembuatan biodiesel harus memiliki karakteristik yang memiliki kandungan
lemak tinggi, adaptif terhadap perubahan lingkungan, dan laju pertumbuhan yang
cepat. Jenis mikroalga yang dapat dikembagkan yaitu Chlorella sp, Dunaliella
salina, Spirulina sp, Nitzschia sp, Chaetoceros chalcitris, Isochrysis sp,
Botryococcus sudeticus, Scenedesmus sp, Nannochloropsis oculata, Tetraselmis
chuii, Chaetoceros sp, Porphyridium cruentum, dan Phaeodactylum tricornutum.
Komposisi nutrisi berbagai jenis mikroalga sangat tergantung pada ukuran sel,
daya cerna, produksi senyawa toksin, serta komposisi biokimianya. Walaupun
komposisi nutrisi pada setiap mikroalga berbeda, protein tetap merupakan
senyawa yang dominan, kemudian diikuti oleh lipid dan karbohidrat (FAO, 1996).
Fogg et al. (1974) menjelaskan bahwa komponen lipid dalam mikroalga
(khususnya mikroalga hijau-biru) yang beragam, banyak terdapat di bagian lamela
fotosintesis. Lipid ini terlibat dalam transport elektron, pengambilan cahaya
sekaligus perlindungan terhadap cahaya yang berlebihan, dan kemungkinan besar
juga berperan pada proses evolusi oksigen. Komponen lipid dalam mikroalga
terbagi atas beberapa kategori yaitu klorofil, karotenoid, digliserida, quinon, dan
sterol. Selain kelima kategori ini terdapat pula lipid droplet yang menyebar
diantara tilakoid sel dan didekat permukaan sel. Lipid droplet ini mirip dengan
lipid kloroplas namun memiliki wujudnya lebih tebal dengan inti yang lebih kecil.
Tabel 2. Komposisi Kimia Algae Dinyatakan di A Dry Matter Dasar (%)
Sumber: Becker, (1994)
Bahan Pembantu
Bahan yang digunakan dalam proses pembuatan biodiesel dari mikroalga
adalah bahan-bahan kimia untuk proses ekstraksi dan traansesterifikasi. Pelarut
zat kimia untuk proses ekstraksi minyak mikroalga menggunakan kloroform dan
metanol. Dalam proses transesterifikasi digunakan pereaksi metanol untuk
menghasilkan biodiesel. Selain itu digunakan katalis berupa CH3ONa. Untuk
media kultivasi juga diperlukan bahan tambahan seperti nutrisi atau pupuk untuk
kesuburan mikroalga. Air juga diperlukan dalam proses pembuatan biodiesel
untuk proses pencucian biodiesel.
Produk Samping (Gliserol)
Gliserol adalah senyawa kimia yang biasa disebut gliserin. Gliserol adalah
gula alkohol, tidak berwarna, tidak berbau, berasa manis, tidak beracun, cairan
yang viskos yang banyak digunakan sebagai formula-formula di segala bidang.
Gliserol mempunyai tiga gugus alkohol yang sangat mudah larut dalam air.
Gliserol merupakan produk samping dari suatu reaksi transestrifikasi minyak.
Minyak bereaksi dengan alkohol membentuk gliserol dan methyl ester
(Qadariyah, 2009).
Gliserol adalah bahan yang dibutuhkan pada berbagai industri, misalnya:
obat-obatan, bahan makanan, kosmetik, pasta gigi, industri kimia, larutan anti
beku, dan tinta printer. Gliserol memiliki rumus kimia C3H5(OH)3 dengan nama
lain : 1,2,3-Propanatriol, 1,2,3-Trihidroksipropana, gliserin, gliseritol, glycyl
alcohol, berat molekul 92,095 g/mol, titik didih : 2900C, titik leleh 18 0C,
temperatur kritis 451,85 0C, tekanan kritis 65,82778 atm, specific gravity (250C)
1,262, densitas 1,261 g/cm3, viskositas 1,5 Pa.s, panas jenis : 0,497 kal/goC, dan
energi : 4,32 kkal/g (Mahani, 2008).
Alternatif Proses Produksi
Pembuatan biodiesel dari minyak mikroalga memiliki kesamaan dengan
pembuatan biodiesel dari minyak nabati lainnya. Tahapan produksi
pengkonverisan minyak menjadi biodiesel melalui reaksi transesterifikasi dengan
pereaksi alcohol. Namun, untuk pembuatan biodiesel dari mikroalga ini, dimulai
dari tahap kultivasi atau pembudidayaan mikroalga sebagai sumber minyak
mikroalga, tahapan pemanenan, tahapan pressing, tahapan ekstraksi, tahapan
destilasi, tahapan reaksi transesterifikasi, tahapan pencucian, dan pengeringan.
1. Tahap Kultivasi
Penanaman alga untuk menghasilkan biodiesel akan sedikit lebih sulit
karena alga membutuhkan perawatan yang sangat baik dan mudah terkontaminasi
oleh spesies lain yang tidak diinginkan. Kultivasi mikroalga dapat dilakukan di
dalam ruangan (sistem tertutup) dan di luar ruangan (sistem terbuka).
Pada sistem terbuka, alga dapat ditanam di kolam terbuka dan danau.
Penggunaan system terbuka dapat membuat alga mudah diserang oleh
kontaminasi spesies alga lain dan bakteri. Selain itu, sistem terbuka memiliki
sistem kontrol yang lemah, misalnya dalam mengatur temperatur air, konsentrasi
karbon dioksida, dan kondisi pencahayaan. Namun ternyata kultivasi dengan
sistem terbuka merupakan cara yang murah untuk memproduksi alga karena
hanya perlu dibuatkan sirkuit parit atau kolam.
Kolam tempat pembudidayaan alga pada sistem terbuka biasanya disebut
“kolam sirkuit”. Dalam kolam ini, alga, air dan nutrisi disebarkan dalam kolam
yang berbentuk seperti sirkuit. Aliran air dalam kolam sirkuit dibuat dengan
pompa air. Kolam biasanya dibuat dangkal supaya alga tetap dapat memperoleh
sinar matahari karena sinar matahari hanya dapat masuk pada kedalaman air yang
terbatas (Clixoo, 2008).
Gambar 2. Kolam Sirkuit pada Sistem Terbuka (Clixoo, 2008)
Contoh variasi kolam terbuka adalah dengan memberikan atap transparan
(greenhouse) diatasnya untuk melindungi kerusakan alga dari percikan air hujan.
Namun begitu, cara ini hanya dapat diaplikasikan pada kolam terbuka yang
berukuran kecil dan tidak dapat mengatasi banyak masalah yang terjadi pada
sistem terbuka (Clixoo, 2008).
Alternatif lain cara pembudidayaan alga adalah dengan menanamnya pada
sistem tertutup yang disebut photobioreactor, dimana kondisi lingkungan akan
lebih terkontrol dibandingkan kolam terbuka. Photobioreactor adalah sebuah
bioreactor dengan beberapa tipe sumber cahaya, seperti sinar matahari, lampu
fluorescent, led. Quasi-closed systems (sebuah kolam yang ditutupi dengan bahan
transparan (greenhouse) di semua bagian) dapat digolongkan sebagai
photobioreactor. Photobioreactor juga memungkinkan dilakukannya peningkatan
konsentrasi karbondioksida di dalam sistem sehingga akan mempercepat
pertumbuhan alga. Meskipun biaya investasi awal dan biaya operasional dari
sebuah photobioreactor akan lebih tinggi dibandingkan kolam terbuka, akan tetapi
efisiensi dan kemampuan menghasilkan minyak dari photobioreactor akan lebih
tinggi dibandingkan dengan kolam terbuka. Hal ini akan membuat pengembalian
biaya modal dan biaya operasional dengan cepat (Clixoo, 2008).
2. Tahap Pemanenan
Pemanenan merupakan pemisahan mikroalga dari medium
pertumbuhannya. Pemanenan dilakukan pada saat mikroalga mencapai fase
stasioner dalam pertumbuhannya. Berdasarkan Clixoo (2008), pemisahan alga
dari medium pertumbuhannya dapat dilakukan dengan filtrasi menggunakan
saringan mikro (microscreens) atau, sentrifugasi, flokulasi, dan flotasi (froth
flotation). Flokulasi dapat dilakukan dengan penambahan flokulan elektrik dan
flokulan kimia.
Proses sentrifugasi menggunakan alat sentrifugator dan penggunaan
kecepatan alat tergantung pada jenis mikroba dan jenis alat. Untuk volume
mikroalga yang besar, pemishan dilakukan dengaan cream separator. Proses
flokulasi dengan bahan kimia menggunakan alumunium sulfat atau ferri klorida.
Penambahan bahan kimia tersebut akan membuat sel mikroalga mengendap
sehingga mudah untuk dipisahkan. Untuk penyimpanan mikroalga yang sudah
dipanen dapat dilakukan dalam refrigerator atau freezer selama 1-2 minggu
(Anonim, 2009).
Gambar 3. Cream Separator
Berdasarkan Sasmita (2004), proses pemanenan umumnya dilakukan
setelah mikroalga mencapai konsentrasi 107 sel/ml. Selama ini, proses pemanenan
kultur mikroalga untuk memperoleh konsentrat mikroalga masih menggunakan
cara kovensional berupa teknik flokulasi kimia dan sentrifugasi. Teknik ini
memiliki kelemahan karena banyak menggunakan zat kimia dan memerlukan
waktu yang cukup lama untuk memperoleh konsentrasi mikroalga yang
diinginkan.
Sejalan dengan kemajuan teknologi pemisahan saat ini, pemanfaatan
teknologi filtrasi untuk pemanenan sel mikroalga telah banyak diinvestigasi.
seperti teknologi filter press (Mohn di dalam P. G. Sasminta, 2004), rotary drum
vacuum dan rotary drum precoat (Gudin dan Chaumont di dalam P. G. Sasminta,
2004), sand filter (Ben-Amotz dan Avron di dalam P. G. Sasminta, 2004) serta
teknologi membran (Petrusevski et al.; Borowitzka; Rossignol et al di dalam P. G.
Sasminta, 2004).
3. Tahap Ekstraksi
Tahap Ekstraksi merupakan tahapan untuk memperoleh atau mengambil
minyak yang terdapat dalam alga. Terdapat beberapa metode yang digunakan
untuk proses ekstraksi alga, yaitu:
Pengepresan (Expeller/Press)
Pada metode ini alga yang sudah siap panen dipanaskan terlebih
dahulu untuk menghilangkan air yang masih terkandung di dalamnya. Kemudian
alga dipres dengan alat pengepres untuk mengekstraksi minyak yang terkandung
dalam alga. Dengan menggunakan alat pengepres ini, dapat diekstrasi sekitar 70 -
75% minyak yang terkandung dalam alga.
Hexane solvent oil extraction
Minyak dari alga dapat diambil dengan menggunakan larutan kimia,
misalnya dengan menggunakan benzene, eter, dan heksana. Penggunaan larutan
kimia heksana lebih banyak digunakan sebab harganya yang tidak terlalu mahal.
Larutan heksana dapat digunakan langsung untuk mengekstaksi
minyak dari alga atau dikombinasikan dengan alat pengepres. Cara kerjanya
sebagai berikut: setelah minyak berhasil dikeluarkan dari alga dengan
menggunakan alat pengepres, kemudian ampas (pulp) alga dicampur dengan
larutan cyclo-hexane untuk mengambil sisa minyak alga. Proses selanjutnya,
ampas alga disaring dari larutan yang berisi minyak dan cyclo-hexane. Untuk
memisahkan minyak dan cyclohexane dapat dilakukan proses distilasi. Kombinasi
metode pengepresan dan larutan kimia dapat mengekstraksi lebih dari 95%
minyak yang terkandung dalam alga. Sebagai catatan, penggunaan larutan kimia
untuk mengekstraksi minyak dari tumbuhan sangat beresiko. Misalnya larutan
benzene dapat menyebabkan penyakit kanker, dan beberapa larutan kimia juga
mudah meledak.
Supercritical Fluid Extraction
Pada metode ini, CO2 dicairkan dibawah tekanan normal kemudian
dipanaskan sampai mencapai titik kesetimbangan antara fase cair dan gas.
Pencairan fluida inilah yang bertindak sebagai larutan yang akan mengekstraksi
minyak dari alga. Metode ini dapat mengekstraksi hampir 100% minyak yang
terkandung dalam alga. Namun begitu, metode ini memerlukan peralatan khusus
untuk penahanan tekanan.
Osmotic Shock
Dengan menggunakan osmotic shock maka tekanan osmotik dalam sel
akan berkurang sehingga akan membuat sel pecah dan komponen di dalam sel
akan keluar. Metode osmotic shock memang banyak digunakan untuk
mengeluarkan komponen-komponen dalam sel, seperti minyak alga ini.
Ultrasonic Extraction
Pada reaktor ultrasonik, gelombang ultrasonik digunakan untuk
membuat gelembung kavitasi (cavitation bubbles) pada material larutan. Ketika
gelembung pecah dekat dengan dinding sel maka akan terbentuk sgelombang
kejut dan pancaran cairan (liquid jets) yang akan membuat dinding sel pecah.
Pecahnya dinding sel akan membuat komponen di dalam sel keluar bercampur
dengan larutan.
Enzimatic Extraction
Ekstraksi dilakukan dengan bantuan enzim untuk memcah dinding sel
mikroalga sehingga isi sel dapat keluar termasuk minyak alga (lipid). Biaya
ekstraksi dengan menggunakan enzim diperkirakan lebih mahal daripada ekstraksi
dengan pelarut hexane.
4. Transestrifikasi
Transetrifikasi merupakan proses yang digunakan untuk mengubah
minyak nabati (lemak) menjadi biodiesel atau bahan bakar nabati. Terdapat 3
tahapan reaksi transesterifikasi, yaitu pembentukan produk antara digliserida (DG)
dan monogliserida (MG) yang akhirnya membentuk 3 mol metil ester (POME)
dan 1 mol gliserol (GL) (Darnoko,2000). Reaksi transesterifikasi adalah sebagai
berikut (Darnoko,2000):
TG + 3ROH 3POME + GL (1)
Tahapan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut:
TG + ROH DG + POME (2)
DG + ROH MG + POME (3)
MG + ROH GL + POME (4)
Katalis yang umum digunakan untuk reaksi transesterifikasi adalah katalis
asam dan basa. Untuk katalis asam biasanya digunakan asam sulfonat dan asam
sulfat sedangkan katalis basa digunakan NaOH, KOH dan NaOCH3. Reaksi
transesterifikasi dengan katalis basa lebih cepat 4000 kali dibandingkan katalis
asam, dan juga katalis alkali tidak sekorosif katalis asam (Srivastava,1999).
Logam alkali alkoksida (seperti CH3ONa untuk metanolisis) adalah katalis yang
paling aktif dengan memberikan hasil yang sangat tinggi (>98%) pada waktu
reaksi yang singkat yaitu selama 30 menit dan konsentrasi katalis yang rendah
(0,5 %mol) (Srivastava,1999).
Proses transesterifikasi minyak dari algae biasanya dilakukan dengan
ethanol dan sodium ethanolat yang bertindak sebagai katalis. Sodium ethanolat
dapat dibuat dengan reaksi antara ethanol dengan sodium. Ethanol akan bereaksi
dengan minyak algae (triglyserida) yang prosesnya dipercepat oleh sodium
ethanolat sebagai katalis. Reaksi tersebut akan menghasilkan glycerol dan
biodiesel. Akhir dari pada produk ini adalah biodiesel, sodium ethanolat dan
glycerol. Selanjutnya dipisahkan dengan pelarut ether dan garam air yang
ditambahkan pada campuran tersebut lalu dikocok dalam beberapa menit dan
seluruh campuran tersebut akan terbagi menjadi dua lapisan. Lapisan bawah
terdiri atas lapisan ether dan biodiesel. Selanjutya diuapkan ether-nya dengan
vacuum dan sisanya tinggal biodiesel yang siap digunakan (Kabinawa, 2008).
Tahap Pencucian
Tahapan pencucian merupakan tahapan untuk melarutkan berbagai bahan
seperti CH3ONa, methanol yang ditambahkan, dan gliresol yang terlarut dengan
menambahkan sejumlah air pada bahan sehingga akan terpisah antara CH3ONa,
methanol yang ditambahkan, gliserol yang dihasilkan dan air.
Tahapan Pengeringan
Tahapan pengeringan merupakan cara untuk mengeringkan air yang masih
tersisa akibat proses pencucian dengan suhu yang terkontrol dan tekanan tertentu
ataupun menggunakan uap panas yang dihasilkan
C. Metode Pembuatan Biodiesel dari Mikroalga
Tahap Kultivasi Mikroalga
Tahap kultivasi yang kami pilih adalah kultivasi sitem tertutup dengan
fotobioreaktor. Efisiensi dan kemampuan menghasilkan minyak dari
photobioreactor akan lebih tinggi dibandingkan dengan kolam terbuka. Hal ini
akan membuat pengembalian biaya modal dan biaya operasional dengan cepat,
kondisi lingkungan akan lebih terkontrol dibandingkan kolam terbuka,
memungkinkan dilakukannya peningkatan konsentrasi karbondioksida di dalam
sistem sehingga akan mempercepat pertumbuhan alga.
Tahap Pemanenan
Proses pemanenan dilakukan dengan filtrasi menggunakan membran.
Menurut Osada dan Nakagawa (1992), membran adalah suatu selaput semi
permeabel yang berupa lapisan tipis, dapat memisahkan dua fasa dengan cara
menahan komponen tertentu dan melewatkan komponen lain melalui pori-pori.
Prinsip operasi dapat dilihat di gambar 4.
Gambar 4. Prinsip Operasi membrane (Mallevialle, et al., 1996)
Tahap Ekstraksi
Setelah mengalami pemisahan mikroalga dari media, tahap
peengekstrakan minyak dari mikroalga dapat dilakukan dengan cara kombinasi
yaitu dengan pengepresan dan ekstraksi pelarut. Mikroalga dipress dengan
menggunakan alat pengepress sehingga menghasilkan minyak dengan jumlah
sekitar 70%. Hasil pengepressan yang berupa ampas masih mengandung sisa-sisa
minyak di dalamnya. Sisa-sisa minyak tersebut akan diambil kembali dengan
menambahkan pelarut. Ampas yang terpisahkan dari pelarut akan dipisahkan
dengan filter, sedangkan pelarut yang terdapat dalam hasil ekstraksi akan
dipisahkan dengan cara destilasi. Setelah tahapan proses tersebut selesai, jumlah
minyak yang dapat terekstrak dapat mencapai 95%.
Minyak alga yang diekstrak dengan menggunakan alat press akan
meninggalkan minyak sebesar 6-14% (Clixoo, 2008). Pemisahan sisa pelarut yang
ikut dalam minyak dilakukan dengan proses destilasi. Destilasi merupakan
pemisahan larutan berdasarkan perbedaan titik didih.
Pada awalnya, kami memilih pelarut heksan untuk mengekstrak sisa
minyak mikroalga pada ampas hasil press. Namun dengan beberapa
pertimbangan, pelarut yang digunakan dalam proses mengalami pergantian
dengan menggunakan kloroform, methanol dan air. Penggunaan methanol
diharapkan dapat digunakan untuk proses selanjutnya.
Tahap Transesterifikasi
Transesterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi
dari trigliserida (minyak nabati) menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan
alkohol, dan menghasilkan produk samping yaitu gliserol. Di antara alkohol-
alkohol monohidrik yang menjadi kandidat sumber/pemasok gugus alkil, metanol
adalah yang paling umum digunakan, karena harganya murah dan reaktifitasnya
paling tinggi (sehingga reaksi disebut metanolisis). Jadi, di sebagian besar dunia
ini, biodiesel praktis identik dengan ester metil asam-asam lemak (Fatty Acids
Metil Ester, FAME).
Minyak hasil ekstraksi merupakan trigliserida dengan rumus R= C15H31
yang terlihat pada gambar 5.
Gambar 5. Struktur Trigliserida Minyak Alga
Hasil trigliserida tersebut direaksikan dengan alcohol yang kemudian akan
menghasilkan biodiesel. Reaksi pembentukan biodiesel tersebut disebut dengan
reaksi transesterifikasi. Katalis yang digunakan dalam mempercepat reaksi kimia
transesterifikasi adalah sodium methanolate. Reaksi transesterifikasi tersebut
adalah:
Trigliserida + Methanol Gliserol + Biodiesel
Gambar 6. Reaksi Transesterifikasi
Tahap Pencucian
Tahapan pencucian merupakan tahapan untuk melarutkan berbagai bahan
seperti CH3ONa, methanol yang ditambahkan, dan gliresol yang terlarut dengan
menambahkan sejumlah air pada bahan sehingga akan terpisah antara CH3ONa,
methanol yang ditambahkan, gliserol yang dihasilkan dan air.
Tahapan Pengeringan
Tahapan pengeringan merupakan cara untuk mengeringkan air yang masih
tersisa akibat proses pencucian dengan suhu yang terkontrol dan tekanan tertentu
ataupun menggunakan uap panas.
D. Isu Lingkungan
Biodiesel dengan mikroalga memiliki pengaruh positif bagi lingkungan
karena mikroalga yang biasa disebut fitoplankton, karena menyerap
karbondioksida dan nutrien secara efektif dapat tumbuh cepat dan bisa dipanen
dalam empat hingga 10 hari hingga kandungan CO2 di udara dapat diserap untuk
pertumbuhannya. Kultivasi mikroalga berpeluang mengatasi masalah lingkungan
global, karena selama ini CO2 jadi gas pencemar dominan yang menyebabkan
efek rumah kaca penyebab pemanasan global. Di sisi industri, keberadaan
budidaya ini untuk menyerap emisi CO2 dari pabriknya mendukung pencapaian
peringkat hijau industri yang ramah lingkungan dari Kementerian Negara
Lingkungan Hidup. Pada tahap pengolahan mikroalga menjadi Biodiesel, juga
tidak timbul zat pencemar karena limbahnya 100 persen jadi pakan ternak.
Budidaya mikroalga dikembangkan di dekat habitat alaminya. Karena di situlah
lingkungan yang paling nyaman bagi jasad renik itu berkembang biak. Produk
Penggunaan biodiesel dari mikroalga yang merupakan bahan bakar nabati akan
mencegah polusi udara yang disebabkan oleh bahan baker minyak karena
mengandung gas berbahaya seperti sulfur atau SO2.
II. DIAGRAM ALIR PROSES DAN NERACA MASSA
A. Diagram Alir Proses
Gambar 7. Diagram Alir Proses
B. Neraca Massa Pembuatan Biodiesel dari Mikroalga
Neraca Massa Pembuatan Biodiesel dari Mikroalga
1. Kultivasi dengan Fotobioreaktor dan Pemanenan dengan membran
ultrasonik
Asumsi : densitas mikroalga awal 0,2 mg/L
Densitas mikroalga akhir 0,6 mg/L
produkstivitas 110 mg/L
lama kultivasi 6 hari
efektivitas filtrasi 100%
Bahan yang masuk : media kultivasi (air), bibit sel mikroalga
Biomassa mikroalga (kg) = 110 mg/l x 6 hari x 10000 L
= 6.6 kg
Biomassa mikroalga (L) = 6.6 kg x 1L/0.6 gr x 1000 gr/1kg
= 11.000 L
Kultur mikroalga (L) = 12500 L+11000 L
= 23.500 L
Media kultivasi out (L) = (12.500 L +10.000 L) - 11.000L
= 11.500 L
2. Pengepressan
Asumsi : kandungan lipid 40% total biomassa
Pengepresaan mengambil 75% lipid dalam biomassa mikroalga
Total lipid dalam biomassa (kg) = 6.6 kg x 0.4
= 2.64 kg
Minyak mikroalga (kg) = 2.64 kg x 0.75
= 1.98 kg
Serat mikroalga (kg) = (6.6 – 1.98 ) kg
= 4.62 kg
3. Ekstraksi
Asumsi : Pelarut yang digunakan adalah kloroform, methanol dan
aquades dengan perbandingan 2:1:0,8.
Perbandingan pelarut dan bahan yaitu 1:3.
Ekstraksi mengambil sisa 20% lipid pada serat mikroalga hasil pengepresan
Total pelarut (kg) = 3 x 4.62 kg
= 13.86 kg
Minyak mikroalga bersih (kg) = 2. 64 kg x 0.2
= 0.528 kg
Serat mikroalga = (4.62 – 0.528) kg
= 4. 092 kg
Minyak mikroalga kotor (kg) = (13.86 + 0.528 ) kg
= 14. 388 kg
4. Destilasi
Asumsi : Destilasi memisahkan 100% pelarut yang terdapat dalam
minyak mikroalga
5. Transesterifikasi
Asumsi : Perbandingan minyak dan methanol adalah 1:3
CH3ONa yang ditambahkan adalah 1% minyak
Metil ester yang dihasilkan 50,4% dari trigliserida
Total minyak mikroalga (gram) = 2.508 kg
Metanol (gram) = 3 x 2.508 kg
= 7.524 kg
CH3ONa (gram) = 0.01 x 2.508 kg
= 0.02508
Produk kotor (gram) = (2.508 + 7.524 kg + 0.02508) kg
= 10.055 kg
Berdasarkan rekasi transesterifikasi :
Asumsi konversi metal ester 50,4%
Metil stearat = 0,504 x 2.508 kg
= 1.265 kg
Gliserol = 2.508 – 1.265 kg
= 1.243 kg
6. Pencucian dan pemisahan
Asumsi : Air yang ditambahkan untuk pencucian adalah
100%
Gliserol yang terpisah sebanyak 100%
Air (gram) = 1 x 10.055 kg
= 10.055 kg
Biodiesel kotor (gram) = (10.055 + 10.055) kg-1.243 kg
= 18.865 kg
7. Penguapan
Asumsi : Efisiensi penguapan air, methanol dan CH3ONa
adalah 100%
Biodiesel ( L) = 1.286 kg /0.9 kg/L
= 1.43 L
IV. DESKRIPSI PROSES
Deskripsi Proses Berdasarkan Diagram Alur Proses
1. Kultivasi dalam Fotobioreaktor
Kultivasi yang digunakan adalah sitem tertutup dengan fotobioreaktor.
Media yang digunakan adalah air laut alami yang diperkaya dengan stok CO2.
Media air laut ini diatur salinitasnya sekitar 27-28 psu kemudian disterilkan secara
kimia dengan penambahan Chlorine. Suhu pada biofotoreaktor diatur sekitar 28
derajat celsius, dengan keasaman (pH) 6-7 dan kedalaman kolam 20-40 cm.
Gambar 8. Skema fotobioreaktor
Operasional penggunaan fotobioreaktor:
Gas CO2 dengan konsentrasi sekitar 12% diinjeksikan ke dalam
fotobioreaktor skala batch. Fotobioreaktor diisi dengan media kultur. Gas CO2
dialirkan ke dalam reaktor dengan system tertutup dari dasar reaktor dengan
menggunakan air distributor berpori halus. Sebelum dimulai, terlebih dahulu
dilakukan tes kebocoran gas pada seluruh komponen fotobioreaktor. Konsentrasi
gas CO2 di dalam gas holder dan yang terlarut di dalam media kultur diukur
secara kontinu selama percobaan berlangsung dengan menggunakan CO2 gas
analyzer dan dissolved CO2 analyzer. Sumber cahaya untuk penyinaran digunakan
daylight lamp dengan intensitas penyinaran antara 1500 dan 2000 luks selama 12
jam dari pukul 06.00 hingga 18.00.
Bioreaktor terpasang 12 unit dengan kapasitas tiap bioreaktor 25.000 L.
Lama kultivasi adalah 6 hari. Fotobioreaktor di fungsikan secara beraturan
sehingga dapat dipanen setiap hari untuk tiap dua fotobioeraktor, dengan media
kultivasi 12500 L dan 100000 L kultur alga.
2. Pemanenan dengan membrane filtrasi
Pemanenan merupakan pemisahan mikroalga dari medium
pertumbuhannya. Proses pemanenan dilakukan dengan menggunakan membran
ultrafiltrasi. Pada pemanenan dengan filtrasi dilakukan dengan sistem curah
karena sistem ini merupakan salah satu sistem yang sederhana dan sangat umum
dilakukan baik dalam skala laboratorium maupun skala pilot. Dalam sistem curah,
retentat akan dikembalikan lagi ke tangki umpan. Cheryan (1986) juga
menyatakan bahwa metode curah adalah metode tercepat untuk proses pemekatan
dengan kebutuhan luas membran yang tidak terlalu besar. Tekanan yang
digunakan untuk proses filtrasi membrane ini ialah 1,1 atm, dengan laju alir 1,7
m/dt, konsentrasi yang digunakan ialah 600-2500 mg/l, membrane ultrafiltrasi
sebesar 145 l/m2 jam dengan nilai fluk ultra membran filtrasi bernilai 107 l/m2
jam. Suhu filtrasi dilakukan pada suhu ruang.
3. Ekstraksi
Setelah mengalami pemisahan mikroalga dari media, tahap
peengekstrakan minyak dari mikroalga dilakukan dengan cara kombinasi yaitu
dengan pengepresan dan ekstraksi pelarut. Mikroalga dipress dengan
menggunakan alat pengepress sehingga menghasilkan minyak dengan jumlah
sekitar 70%. Hasil pengepressan yang berupa ampas masih mengandung sisa-sisa
minyak di dalamnya. Sisa-sisa minyak tersebut akan diambil kembali dengan
menambahkan pelarut.
Pelarut yang digunakan untuk mengambil minyak mikroalga pada ampas
hasil press adalah larutan chloroform, metanol, dan aquades dengan perbandingan
2:1:0,8. Larutan tersebut dicampur hingga homogen, lalu mengalami pengadukan
dengan kecepatan 30-40 cm/detik selama 3-4 jam. Selanjutnya dimasukkan ke
dalam sonicator yang diset pada suhu 50-600C selama setengah jam lalu diputar
pada kecepatan 3.500 rpm selama 15 menit. Ampas yang terpisahkan dari pelarut
akan dipisahkan dengan filter, sedangkan pelarut yang terdapat dalam hasil
ekstraksi akan dipisahkan dengan cara destilasi. Setelah tahapan proses tersebut
selesai, jumlah minyak yang dapat terekstrak dapat mencapai 95%.
4. Reaksi Transesterifikasi
Transesterifikasi adalah reaksi konversi dari trigliserida (minyak nabati)
menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan alkohol, dan menghasilkan produk
samping yaitu gliserol. Alkohol yang digunakan adalah methanol sehingga produk
yang terbentuk adalah metal ester yang merupakan biodiesel. Proses
transesterifikasi dilakukan pada tangki ekstraktor.
Dalam skala pilot, tahapan reaksi transesterifikasi yaitu mikroalga dikocok
dan dipanaskan pada suhu 55-600C. Setelah suhu mencapai 600 C sodium
methalonat dimasukkan dan didiamkan selama 25-30 menit. Selanjutnya
disonicasi selama 30 menit pada suhu 600C. Proses berikutnya, campuran
dimasukkan ke dalam labu pemisah dan diamkan selama 10-12 jam. Dari bahan
tersebut akan terbentuk 2 lapisan yaitu lapisan atas adalah biodiesel dan lapisan
bawah terdiri dari gliserol dan metanol.
5. Pemisahan dan Pencucian
Pemisahan dilakukan untuk memisahkan gliserol pada produk haril reaksi
transesterifikasi dengan metal ester. Pemisahan dilakukan dengan pengendapan.
Pencucian dilakukan untuk melarutkan methanol dan memisahkan gliserol
sehingga terpisah dari biodiesel.
6. Penguapan
Penguapan ditujukan untuk menguapkan sisa methanol berlebih dan air
yang terdapat dalam biodiesel. Alat yang digunakan untuk proses penguapan
adalah rotary evaporator.
V. NERACA ENERGI DAN KEBUTUHAN UTILITAS
Tabel 3. Neraca Energi dan Kebutuhan Utilitas
AlatDaya
(kW)
Kapasitas
(kg/jam)
Efisiensi
(85%)
Kapasitas
sesungguhnya
(kg/jam)
Kebutuhan
(kg)
Waktu
(jam)
Energi J/s
( 1 HP = 745Watt
= 745 J/s)
Energi yang
dibutuhkan (joule)
Energi yang hilang
(joule)
Energi Total
(joule)
Mesin Press 3,5 35 0,85 29,75 45 1,51 2607,5 14198823,53 709941,1765 14908764,71
Mesin Ekstraktor 3 30 0,85 25,5 125 4,90 2235 39441176,47 1972058,824 41413235,29
Fotobioreaktor 5 45 0,85 38,25 180 4,71 3725 63105882,35 3155294,118 66261176,47
Biodiesel rektor 4,5 40 0,85 34 65 1,91 3352,5 23073088,24 1153654,412 24226742,65
Membran
Nanofiltrasi7,25 72 0,85 61,2 225
3,68 5401,25 71487132,35 3574356,618 75061488,97
Alat Destilasi1,25 50 0,85 42,5 90
2,1176470
6 931,25 7099411,765 354970,5882 7454382,353
Rotary Evaporator 655 0,85 46,75 215
4,5989304
8 4470 74005989,3 3700299,465 77706288,77
5 lampu 10 20 3600000 180000 3780000
Keseluruhan energi dalam proses ( joule) 310812079,2
Keseluruhan energi dalam proses (KJ) 310812
Asumsi : energi yang hilang sebesar 5 % dari energi yang dibutuhkan
Asumsi : efisiensi masing-masing mesin sebesar 85%
Asumsi: scale up mencapai 1800 kali dari skala laboratorium
VI. SPESIFIKASI PERALATAN
1. Alat press (Screw Oil Press Machine)
Gambar 9. Alat Press
Model D-150
Diameter screw 36 mm
Mainframe 3,5 kW
Pompa vakum 0,26 kW
Pemanas 0,95 kW
Kapasitas 35 kg/H
Berat 465 kg
Ukuran 0,56 m x 0,44 m x 0,47 m
2. Ekstraktor (Mini Multifunction Ekstractor)
Gambar 10. Alat Ekstraktor
Model TNH-100
Tank Ekstraksi
Volume 125 L
Jacket working pressure 0,15 MPa
Konsentrator
Volume 125 L
Tank working pressure -0,18 MPa
Heating pipe working
pressure
0,15 MPa
Pompa Vakum
Voltage 380 V
Daya 3 kW
Pompa Air
Daya 0,75 kW
Lifer
Daya 0,25 kW
3. Fotobioreactor
Gambar 11. Alat Fotobioreaktor
Model Tubular Photobioreactor
Diameter 21,54 cm
Panjang Pipa 355,41 cm
Volume 100 L tiap pipa
Jumlah Pipa 100 buah
Kapasitas 30 kg/h
Power 3 kW
4. Biodiesel Reactor
Gambar 12. Alat Biodiesel Reactor
Kapasitas 2000 L
Daya Pemanas 45000 W
Bahan stainless steel heat exchanger
Pompa sirkulasi GRUNDFOS atau yang ekuivalen
Tank dekantasi HDPE dengan 1000 L
Digital temperatur control
5. Membran nanofiltrasi
Tabel 4. Spesifikasi Membran Nanofiltrasi
Model BDx8040N-90
Kapasitas
Average Salt Rejection NaCl 85-95%
MgSO4 ≥ 97 %
Permeate Flow 8454 gpm(m3/d)
Error ± 15 %
Active Membrane Area 385 (36,0) ft2m2
Testing Conditions
Standard Solution 500 ppm NaCl 500 ppm MgSO4
Operating Pressurepsi 225(1,55) MPa
Recoverery Rate of Single
Membrane Element
15 %
Temperatur 25
pH 7-8
Test Time Run for 30 minutes
Liming Conditions
Max. Feed Water Temperature 45
Max. Operating Pressurepsi 600(4,12) MPa
Max. Feed Water Flow 16(3,6) gpm(m3/h)
Max. SDI of Feed Water 5
Max. NTU of Feed Water 1
Concentration of Free Chlorine < 0,1 ppm
pH Value Range of Feed Water as
Continous Operation
2-11
pH Value of Feed Water as
Chemical Cleaning
1-12
Max. Pressure Difference of Single
Membrane Element
130(0,09) MPa
The Minimal Proportion of Single
Membrane Element’s Conc. Press
to Perm. Flow
5:1
6. Destilasi (JH Alcohol Distiler)
Gambar 13. Alat Destilasi
Model JH-200
Tower Volume 640
Tower Hight 6000 mm
Volume of High Postion Tank 300 L
Condensator Area 5 m2
Cooling Area 1 m2
Heat Area 3,0 m2
Power 1,25 kW
Recycling Capacity 45-50 kg/h
Packing Form Stainless Steel Corrugated Loading material
Size (Length x widht x heigh) 2300 x 700 x 7300
7. Rotary Evaporator
Gambar 14. Rotary Evaporator
Model L5002K
Max. Capacity 55 kg/h
Raotaring Speed 20-360 rpm
Power of Motor 6 kW
Rising of Reducing Length 5760 mm
Noise of Whole Unit ≤ 200 db (A)
Main Power 1520 V, 200 Hz ± 40%
Working Temperature Room Temperature -100
VII. PRAKIRAAN BIAYA PERALATAN
Tabel 5. Prakiraan Biaya Utilitas
No Komponen Biaya SATUANJumlah
Fisik
Harga per Satuan
Rp
JumlahBiaya Total
Rp
UmurEkonomis
(tahun)
1 Mesin dan Peralatan a. photobioreactor Unit 12 40.000.000 480.000.000 10 b. pompa pemanenan Unit 6 5.000.000 30.000.000 10
c. pipa dan drainase Paket 1 5.500.000 5.500.000 10 d. reaktor transesterifikasi Unit 1 50.000.000 50.000.000 10 e. mesin filtrasi Unit 1 30.000.000 30.000.000 10 f. fire savety Unit 1 10.000.000 10.000.000 10 g. drum plastik Unit 30 50.000 1.500.000 10
h. peralatan laboratorium Paket 1 7.000.000 7.000.000 10 i. mesin ekstraktor Unit 1 25.000.000 25.000.000 10 j. mesin evaporator Unit 1 25.000.000 25.000.000 10 k. tangki pemisah Unit 1 10.000.000 10.000.000 10 l. peralatan lain Unit 1 10.000.000 10.000.000 10 m. tangki air Unit 5 1.000.000 5.000.000 10 n. mesin pendingin Unit 1 5.000.000 5.000.000 10 o. tangki pemanenan Unit 1 10.000.000 10.000.000 10 p. membran filtrasi Unit 2 10.000.000 20.000.000 10 q. Boiler Unit 1 100.000.000 100.000.000 10
2 Pelengkapan tambahan a.Pengolahan limbah Unit 1 15.000.000 15.000.000 10
JUMLAH
839.000.000
VIII. PRAKIRAAN INVESTASI MODAL TETAP
A. Biaya Investasi
Biaya investasi merupakan jumlah modal tetap yang meliputi dana
pembiayaan dan pengadaan kegiatan pra operasi, harta tetap serta biaya lain yang
berkaitan dengan pembangunan proyek dan modal kerja.
Modal tetap terdiri dari modal tetap berwujud (Tangible Fixed Assets) dan
modal tetap tak berwujud (Intangible assets). Modal tetap berwujud meliputi
bangunan non pabrik, bangunan pabrik, utilitas, mesin-mesin dan peralatan,
peralatan kantor dan kendaraan. Sedangkan modal tetap tak berwujud yaitu modal
yang keluar sebelum operasi meliputi ; studi kelayakan, uji coba produksi,
pengawasan pembangunan proyek, serta rekruitment dan training calon karyawan.
Tabel 6 : Biaya Investasi Modal Tetap
No Komponen Biaya
SATUAN
Jumlah
Fisik
Harga per
SatuanRp
JumlahBiaya
Rp
UmurEkono
mis(tahun)
1 Persiapan
a. Perizinan 1 5.000.0
00 5.000.00
0 2 Mesin dan Peralatan
a. photobioreactor Unit 12 40.000.000
480.000.000 10
b. pompa pemanenan Unit 6 5.000.000
30.000.000 10
c. pipa dan drainase Paket 1 5.500.000 5.500.000 10
d. reaktor transesterifikasi Unit 1
50.000.000
50.000.000 10
e. mesin filtrasi Unit 1 30.000.000
30.000.000 10
f. fire savety Unit 1 10.000.000
10.000.000 10
g. drum plastik Unit 30 50.000 1.500.000 10
h. peralatan laboratorium Paket 1
7.000.000 7.000.000 10
i. mesin ekstraktor Unit 1 25.000.000
25.000.000 10
j. mesin evaporator Unit 1 25.000.000
25.000.000 10
k. tangki pemisah Unit 1 10.000.000
10.000.000 10
l. peralatan lain Unit 1 10.000.000
10.000.000 10
m. tangki air Unit 5 1.000.000 5.000.000 10
n. mesin pendingin Unit 1 5.000.000 5.000.000 10
o. tangki pemanenan Unit 1 10.000.000 10.000.00
0 10
p. membran filtrasi Unit 2 10.000.00020.000.00
0 10
q. Boiler Unit 1100.000.00
0100.000.0
00 103 Investasi Bangunan
a. Kantor Unit 1 7000000 7.000.000 10
b. Ruang Pengolahan 1 25.000.000
25.000.000 10
c.Pengolahan limbah Unit 1 15.000.000
15.000.000 10
Jumlah 876.000.
000 B. Sumber Dana
Dana investasi untuk proyek ini tidak sepenuhnya berasal dari modal
sendiri, akan tetapi memanfaatkan jasa kredit dari perbankan. Debt Equity Ratio
atau perbandingan antara pinjaman dan modal sendiri adalah 60 : 40, dengan
tingkat suku bunga kredit 12% untuk modal investasi, pengembalian modal ke
Bank beserta bunganya dilakukan selama 3 tahun. Berikut rincian sumber
dananya :
Tabel 7 : Sumber Dana
Sumber dana investasi dari :
Persentase
Jumlah (Rp)
a. Kredit 40% 350.400.000
b. Dana sendiri 60% 525.600.000
Rencana pengembalian dan pembayaran bunga dapat dilihat pada lampiran.
IX. BIAYA PRODUKSI DAN ANALISIS EKONOMI
A. Biaya Produksi
1. Biaya VariabelTabel 8. Biaya Variabel
No
Struktur biaya SatuanJumla
h Fisik
Biaya per
Jumlah biaya
Jumlah biaya
satuan 1 bulan 1 tahunRp Rp Rp
1 Alga kg 360 50.00018.000.00
0216.000.00
0
2 Metanol liter 670 15.00010.050.00
0120.600.00
03 Kloroform kg 438 15.000 6.570.000 78.840.0004 Aquades liter 180 30.000 5.400.000 64.800.0005 CH3Ona Gr 1.500 1.100 1.650.000 19.800.000
6 Air Bulan 13.000.0
00 3.000.000 36.000.000
7 Listrik Bulan 13.000.0
00 3.000.000 36.000.0008 Solar Liter 100 4.300 430.000 5.160.0009 Alkohol Kg 25 20.000 500.000 6.000.000
10 tenaga kerja Orang 5 500.000 2.500.000 30.000.000
Total Biaya
Variabel 51.100.0
00613.200.0
00
2. Biaya Tetap
Tabel 9. Biaya Tetap
No Uraian
Jumlah Unit
Biaya Per Unit
Total Biaya
1 Bulan
Total Biaya 1 Tahun
1 Tenaga Kerja a. Manajer 1 Oran 3.500.0 3.500.000 42.000.000
g 00
b. staff 3 Oran
g 1.000.0
00 3.000.000 36.000.000
2 Pemasaran 1 Bulan3.000.0
00 3.000.000 36.000.000
3 ATK 1 bula
n 500.000 500.000 6.000.000
4 R&D 1 bula
n 1.000.0
00 1.000.000 12.000.000
5 Telepon 1 bula
n 500.000 500.000 6.000.000
Total Biaya Tetap
11.500.000
96.000.000
Total Biaya Produksi
Total Biaya Produksi
Rp. 62.600.000/bln
Rp. 751.200.000/thn
Modal Kerja
Total Biaya Produksi
Rp. 62.600.000/bln
Dana investasi untuk proyek ini tidak sepenuhnya berasal dari modal
sendiri, akan tetapi memanfaatkan jasa kredit dari perbankan. Debt Equity Ratio
atau perbandingan antara pinjaman dan modal sendiri adalah 60 : 40, dengan
tingkat suku bunga kredit 12% untuk modal investasi, pengembalian modal ke
Bank beserta bunganya dilakukan selama 3 tahun. Berikut rincian sumber
dananya :
Tabel 10 . Sumber Dana Modal Kerja
Sumber dana modal kerja : a. Kredit Bank 40% 25.040.00
0 b. Dana sendiri 60% 37.560.00
0
B. Analisis Ekonomi
1. Aspek Finansial
Untuk mengetahui kelayakan finansial dari pendirian pabrik biodiesel
berbahan dasar mikroalga ini perlu dilakukan suatu analisis finansial.
Asumsi
Untuk dapat melakukan analisa terhadap pendirian pabrik biodiesel
berbahan dasar mikroalga ini, maka digunakan beberapa asumsi dasar.
Asumsi-asumsi ini disesuaikan dengan kondisi pada saat kajian dilakukan dan
mengacu pada hasil perhitungan yang telah dilakukan pada aspek yang lain,
standar pembangunan pabrik dan peraturan yang berlaku. Asumsi-asumsi
tersebut meliputi:
Tabel 11. Asumsi Untuk Analisis Keuangan
No
Asumsi Satuan Nilai / Jumlah
1 Periode proyek tahun 102 Bulan kerja tahun bulan 123 Tenaga kerja bersifat tetap orang 34 Pemilik orang Terbuka5 tenaga kerja borongan orang 56 Harga bahan baku alga kg 50.000 metanol kg 15.000 kloroform kg 30.000 Aquades kg 30.000 CH3Ona gr 1.100 Solar liter 4.300 Alkohol kg 20.0007 Persentase penjualan a. Tahun 1 % 100 b. Tahun 2 % 100 c. Tahun 3 % 100 d. Tahun 4 % 100 e. tahun 5 % 100 f. tahun 6 % 100 g. Tahun 7 % 100 h. Tahun 8 % 100 i. Tahun 9 % 100
j. Tahun 10 % 100
8 Harga jual produk Biodiesel L 4500 serat alga gr 400 Gliserol L 100009 Suku Bunga per Tahun % 12%
2. Arus kas
Pendapatan industri produksi biodiesel dari mikroalga ini berupa minyak
biodiesel, gliserol dan serat alga dengan kapasitas produksi serta harga seperti
tercantum pada bab sebelumnya.
Biaya operasional meliputi semua biaya pengeluaran yang berhubungan
dengan fungsi produksi atau kegiatan pengolahan bahan baku menjadi produk.
Biaya operasional dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu biaya tetap dan biaya
variabel. Besarnya biaya tetap bersifat konstan dan tidak tergantung dari tingkat
produksinya.
Proyeksi Rugi laba merupakan ringkasan penerimaan dan biaya
perusahaan setiap periode akutansi dengan memberikan gambaran kegiatan
industri dari waktu ke waktu. Proyeksi laba rugi pada pabrik biodiesel dari
mikroalga ini dapat dilihat pada lampiran 2.
Aliran kas adalah penerimaan dan pengeluaran kas tahunan yang
menunjukkan transaksi uang tunai yang berlangsung selama periode kajian.
Aliran kas masuk meliputi laba bersih, nilai penyusutan dan nilai modal tetap.
Proyeksi aliran kas dapat dilihat pada lampiran 3.
3. Analisis kelayakan ekonomi
Kriteria kelayakan investasi yang dipakai adalah IRR, NPV, Benefit Cost
Ratio (B/C), BEP dan Pay Back Period (PBP) yang menggambarkan tingkat
kelayakan proyek. Berdasarkan hasil perhitungan yang diperoleh bahwa semua
komponen kriteria kelayakan menunjukkan hasil proyek yang layak untuk
direalisasikan, seperti tergambar pada tabel berikut:
Tabel 12 . Kelayakan Usaha Pabrik Biodiesel dari Mikroalga
ANALISIS KELAYAKAN USAHA NPV (12%) Rp
1.197.032.886
IRR 35,23% Net B/C
2,28
PBP 2,7
Tahun
Dari perhitungan kelayakan usaha berdasarkan kriteria kelayakan diatas,
pembuatan pabrik biodiesel dari mikroalga ini sangat layak untuk direalisasikan.
Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 3.
X. KESIMPULAN DAN REKOMENDASI
A. Kesimpulan
Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang terbuat dari bahan baku
yang dapat diperbaharui, mengandung beberapa macam ester asam lemak yang
diperoleh dengan mereaksikan antara trigliserida minyak dengan alcohol sehingga
terbentuk ester alcohol dan gliserol.
Mikroalga (juga lazim disebut fitoplankton) merupakan kelompok
tumbuhan berukuran renik, baik sel tunggal maupun koloni yang hidup di seluruh
wilayah perairan air tawar dan laut Terdapat empat kelompok mikroalga yang
sejauh ini dikenal di dunia, yakni diatom (Bacillariophyceae), gang-gang hijau
(Chlorophyceae), ganggang emas (Chrysophyceae), dan ganggang biru
(Cyanophyceae). Keempat kelompok mikroalga tersebut bisa dimanfaatkan
sebagai bahan baku bioenergi.
Proses pembuatan mikroalga ialah melalui tahap penanaman. Tahapan
penanaman alga untuk menghasilkan biodiesel akan sedikit lebih sulit karena alga
membutuhkan perawatan yang sangat baik dan mudah terkontaminasi oleh spesies
lain yang tidak diinginkan. Kultivasi mikroalga yang dipilh dilakukan di dalam
ruangan (sistem tertutup) karena penanaman mikroalga membutuhkan temperatur
air, konsentrasi karbon dioksida, dan kondisi pencahayaan yang terkontrol.
Tahapan pemanenan merupakan pemisahan mikroalga dari medium
pertumbuhannya. Pemanenan dilakukan pada saat mikroalga mencapai fase
stasioner dalam pertumbuhannya. Proses pemanenan yang dipilih menggunakan
membrane ultrafilter sehingga rendemen yang dihasilkan tinggi. Tahap Ekstraksi
merupakan tahapan untuk memperoleh atau mengambil minyak yang terdapat
dalam alga metode yang dipih ialah menggunakan metode pressing dan ekstraksi
pelarut. Proses pressing dilakukan menggunakan alat pengepres dan dapat
mengekstraksi sekitar 70 - 75% minyak yang terkandung dalam alga selanjutnya
25-30% minyak yang tidak terekstak dilakukan ekstraksi menggunakan pelarut.
Untuk memisahkan minyak dan pelarut dapat dilakukan proses distilasi.
Kombinasi metode pengepresan dan larutan kimia dapat mengekstraksi lebih dari
95% minyak yang terkandung dalam alga. Tahap Transetrifikasi merupakan
proses yang digunakan untuk mengubah minyak nabati (lemak) menjadi biodiesel
atau bahan bakar nabati. Terdapat 3 tahapan reaksi transesterifikasi, yaitu
pembentukan produk antara digliserida (DG) dan monogliserida (MG) yang
akhirnya membentuk 3 mol metil ester (POME) dan 1 mol gliserol (GL). Tahapan
Pemisahan dilakukan untuk memisahkan gliserol pada produk haril reaksi
transesterifikasi dengan metal ester. Pemisahan dilakukan dengan pengendapan.
Pencucian dilakukan untuk melarutkan methanol dan memisahkan gliserol
sehingga terpisah dari biodiesel. Tahapan Penguapan ditujukan untuk
menguapkan sisa methanol berlebih dan air yang terdapat dalam biodiesel. Alat
yang digunakan untuk proses penguapan adalah rotary evaporator. Tahapan ini
harus dilakukan pada suhu dan waktu yang tepat.
B. Rekomendasi
Berdasarkan hasil yang diperoleh maka diperlukan pengkajian lebih
mendalam mengenai pemilihan alternative proses seperti proses kultivasi, jenis
pelarut yang dilakukan, serta jenis alga yang paling tetap. Hal tersebut diaksudkan
untuk meningkatkan jumlah yang dihasilkan untuk pemenuhan kebutuhan energi
dimasa mendatang. Dukungan pemerintah akan meningkatkan produktivitas
pembuatan bahan bakar nabati.
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas segala rahmat dan
karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir Mata Kuliah Perancangan
Pabrik dan menyusun Makalah Tugas Akhir ini dengan topik “ Perancangan
Pabrik Biodiesel Berbahan Baku Mikroalga”.
Selama pengerjaan Makalah ini banyak hambatan dan rintangan yang
terjadi, namun dengan bantuan dan dukungan dari berbagai pihak akhirnya
Makalah ini dapat terselesaikan. Untuk itu penulis menyampaikan terima kasih
dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Prof. Dr. Ir. Djumali Mangunwidjaya, DEA selaku dosen mata kuliah
Perancangan Pabrik atas bimbingan dan arahan yang diberikan kepada penulis
selama menyelesaikan Tugas Akhir.
2. Dr. Ir. Hj. Erliza Noor selaku dosen mata kuliah Perancangan Pabrik atas
bimbingan dan arahan yang diberikan kepada penulis selama menyelesaikan
Tugas Akhir.
3. Dr. Ir. Suprihatin, Dipl. Ing selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.
4. Teman-teman TIN 43 atas dukungan dan kebersamaannya dalam
menyelesaikan Tugas Akhir.
Penulis ucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya bagi
semua pihak atas bantuan dan kerjasama serta kesempatan yang diberikan kepada
penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir. Semoga makalah ini dapat bermanfaat
dalam menambah ilmu pengetahuan dan wawasan bagi semua pihak. Penulis juga
mengharapkan saran dan kritik yang membangun guna mencapai hasil akhir yang
lebih baik.
Bogor, Januari 2010
Penulis
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 1979. Microbial Process: Promising Technology for Developing
Countries. National Academy of Science. Washington, D.C.
Anonim. 2009. Nutrient Microalgae. National Academy of Science. Washington,
D.C.
Beneman, J.R., J.C. Weissman dan W.J. Oswald. 1979. Algae Biomassa. Di
dalam Rose, A.H. (ed.). Economic Microbiology Vol. IV. Microbial
Biomassa. P.177. Academic Press. San Fransisco.
Becker, EW, Dalam "Microalgae: bioteknologi dan mikrobiologi" Ed. Baddiley, J.
et al., 178 (1994) Cambridge Univ. Press, Cambridge, New York.
Cheryan, Munir. (1986).Ultrafiltration Handbook. Tachnomic Publishing
Company, Inc. USA, hal 205.
Clixoo, 2008. Cultivation of Algae in Open Ponds. www.oligae.com. [11
desember 2009].
Coutteau, P. 1996. Micro-algae. In:Manual on Production and Use of Live Food
foa Aquaculture. FAO Fisheries.
Darnoko, dan Munir Cheryan. 2000. Kinetics of Palm Oil Transesterification in a
Batch Reactor. University of Illinois, Department of Food Science and
Human Nutrition.
Fogg, G.E. 1975. Algae Culture and Phytoplankton Ecology, 2nd ed. The
University of Wisconsin. Wisconsin.
Kabinawa, I.N.K. 1988. Mikroalga: Sumber Berbagai Produksi. Suara
Pembaharuan. 4 Maret 1988. Jakarta.
Kabinawa, I.N.K. 2008. Kultur Mikroalga. Puslitbang-Biotek. LIPI. Bogor.
Kawaroe, Mujizat.2008. Mikroalga sebagai biodiesel yang prospektif
dikembangkan di Indonesia.Di dalam Seminar Bioenergi Himalogin IPB
13 Desember 2008. Bogor.
Kosaric, N., Nguyen H.T. dan M.A. Bergougnou. 1974. Growth of Spirulina
maxima algae in Effluents from Secondary Wastewater Treatment Plans.
Biotecnology and Bioenginering. XVI(7): 881-896.
Loehr, R.C. 1974. Agricultural Waste Management: Problem, Process and
Approach. Academic Press. New York.
Palmer, C.M. 1985. Key for Identification of Freshwater Algae Common in Water
Supplies and Polluted Water. Di dalam American Public Health
Association. Standard Methods for The Examination of Water and
Wastewater. 14 th ed. APHA. Inc. New York.
Sasmita, P.G, I.G Wenten dan G. Suantika. 2004. Pengembangan Teknologi
Ultrafiltrasi Untuk Pemekatan Mikroalga. Institut Teknologi Bandung:
Bandung.
Srivastava, Anjana, dan Prasad Ram. 1999. Triglycerides–Based Diesel Fuels.
Pergamon.
Qadariyah, Laelatul. 2009. Degradasi Gliserol dengan Proses Batch
Menggunakan Gelombang Micro. Seminar Nasional Teknik Kimia
Indonesia – SNTKI 2009. Bandung, 19-20 Oktober 2009.
Mahani, 2009. Prarancangan Pabrik Gliserol dari Crude Palm Oil (Cpo) dan Air
Dengan Proses Continuous Fat Splitting Kapasitas 44.000 Ton/Tahun.
Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.
Soerawidjaja, Tatang H. “Fondasi-Fondasi Ilmiah dan Keteknikan dari Teknologi
Pembuatan Biodiesel”. 2006. Handout Seminar Nasional “Biodiesel
Sebagai Energi Alternatif Masa Depan” UGM. Yogyakarta.
TUGAS MATA KULIAH PERANCANGAN PABRIK
PERANCANGAN PABRIK BIODIESEL BERBAHAN BAKU
MIKROALGA
Disusun Oleh:
Febri Isni Praajayana (F34061166)
Nurul Pustikasari (F34061564)
Oktavia Lestari (F34061939)
Yusra Nabila (F34062308)
2010
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
RINGKASAN
Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang terbuat dari bahan baku
yang dapat diperbaharui, mengandung beberapa macam ester asam lemak yang
diperoleh dengan mereaksikan antara trigliserida minyak dengan alcohol sehingga
terbentuk ester alcohol dan gliserol. Mikroalga (juga lazim disebut fitoplankton)
merupakan kelompok tumbuhan berukuran renik, baik sel tunggal maupun koloni
yang hidup di seluruh wilayah perairan air tawar dan laut. Produk biodiesel dari
mikroalga merupakan bahan bakar nabati yang dapat menggantikan bahan bakar
minyak seperti solar yang keberadaanya kini semakin berkurang. Pembuatan
biodiesel dari mikroalga ini, dimulai dari tahap kultivasi atau pembudidayaan
mikroalga sebagai sumber minyak mikroalga, tahapan pemanenan, tahapan
pressing, tahapan ekstraksi, tahapan destilasi, tahapan reaksi transesterifikasi,
tahapan pencucian, dan pengeringan. Proses pembuatan biodiesel dari mikroalga
akan menghasilkan biodiesel dengan rendemen 21%.
top related