biodiesel untuk industri: penanganan dan penyimpanan
TRANSCRIPT
1
Biodiesel untuk Industri: Penanganan dan Penyimpanan
Soni S. WirawanBRDST – BPPT
BPPT GedI, Lt. 6 , Jl. MH Thamrin 8 , Jakarta 10340Tel::021-3915536/37
Fax:: 021-3915535Email: [email protected]
Soni S. WirawanBRDST – BPPT
BPPT GedI, Lt. 6 , Jl. MH Thamrin 8 , Jakarta 10340Tel::021-3915536/37
Fax:: 021-3915535Email: [email protected]
Sosialisasi Biodiesel PertaminaSemarang, 4 Desember 2008Sosialisasi Biodiesel PertaminaSemarang, 4 Desember 2008
OutlineI. PendahuluanII. Apa Itu Biodiesel
• Chemistry dari FAME dan bahan baku minyak nabati• Standar Biodiesel
I. Biodiesel untuk Industri• Apa yang diinginkan oleh Industri• Performance Biodiesel• Blending yang tepat• Penyimpanan
• Stability• Solvency
• Pembentukan microba
I. Penutup
3
I. PENDAHULUAN
4
PRODUK BAHAN BAKAR NABATIPRODUK BAHAN BAKAR NABATI
Bioethanol
B I
O F
U E
L
Substitusi bensinSubstitusi bensin
Biodiesel Substitusi SolarSubstitusi Solar
Bio-oil/Pure Plantation Oil(Minyak Nabati Murni)
SubstitusiFuel Oil
SubstitusiFuel Oil
Substitusi kerosin
Substitusi kerosin
5
Latar BelakangLatar Belakang Permen 32/2008 yang mewajibkan industri menggunakan
biofuel memberikan implikasi penggunaan biodiesel secara luas di Industri
Pada tahun 2008, kapasitas terpasang biodiesel plant telah mencapai 2.1 Juta ton per tahun.
Issue mengenai kualitas biodiesel dan bagaimana penanganan dan pencampurannya dengan diesel fuel menjadi perhatian utama pemerintah dan industri biofuel
Menjaga tingkat kepercayaan dan keyakinan dari sisi konsumen, ATPM, Produsen Biofuel kepada program biodiesel.
6
PENTAHAPAN KEWAJIBAN MINIMAL PEMANFAATAN PENTAHAPAN KEWAJIBAN MINIMAL PEMANFAATAN BIODIESELBIODIESEL
Jenis Sektor Oktober 2008 s.d
Desember 2008
Januari 2009
Januari 2010
Januari 2015**
Januari 2020** Januari
2025**
Keterangan
Rumah Tangga - - - - - - Saat ini tidak ditentukan
Transportasi PSO 1 %
(existing)1 % 2,5 % 5 % 10 % 20 %
* Terhadap kebutuhan total
Transportasi Non PSO - 1 % 3 % 7 % 10 % 20 %
Industri dan Komersial 2,5 % 2,5 % 5 % 10 % 15 % 20 %
* Terhadap kebutuhan total
Pembangkit Listrik 0,1 % 0,25 % 1 % 10 % 15 % 20 %
* Terhadap kebutuhan total
** Spesifikasi disesuaikan dengan spesifikasi global dan kepentingan domestik
7
Penggunaan BBM Sektor Industri 2008(Segmentasi dan Harga Referensi)
% (Volume) Pembangkit Listrik (diesel generator) 80 Pembakar/burner 15 Transportasi 5 Total 100 Rp/Liter Solar Industri 9.000 Solar Subsidi 5.500 – 5.800
8
Ford presentation in World Fuels Conference, Sydney @Oct. 27, 2003
Kekhawatiran Pasar• Apakah performance biodiesel sama dengan solar?• Bagaimana kualitas Biodiesel?• Bagaimana harganya?• Apakah perlu penyesuaian di mesin?• Lebih Irit nggak?• Emisi nya baik apa tidak?• Apakah OEM menjamin penggunaan biodiesel?• Bagaimana Cara Penangananya?
Adhesive material(Carbonic Acid Salt)
9
IMPLIKASINYA
Menjaga Kepercayaan Pasar terhadap program biodiesel adalah suatu
keharusan dan merupakan tanggung jawab seluruh stake holders
10
II. Apa Itu Biodiesel• Chemistry dari FAME dan bahan baku
minyak nabati• Standar Biodiesel
11
Trans-esterifikasi
Hamilton, 2004
Senyawa Fatty Acid Methyl Esters (FAME) dari minyak-minyak nabati/hewani yang memenuhi Standar SNI 04-7182-2006 atau standar lain yang setara dan dokumen resmi penggantinya
R: Organic Rest
Chemistry dari FAME (Biodiesel)
12
Komposisi Asam Lemak dari Beberapa Minyak Nabati (%-w) (Soerawijaya 2006)
Fatty acid Coconut Palm kernel Palm Pongam Jatropha curcas
Kapok Canola Soy bean
Caproic 0 – 1 trace
Caprylic C8:0 5 – 10 3 – 6
Capric C10:0 5 – 10 3 – 5
Lauric C12:0 43 – 53 40 – 52 trace
Miristic C14:0 15 – 21 14 – 18 0 – 2 0 – 2 0 – 0,5 0 – 0,25 trace tracePalmitic (C16:0) 7 – 11 6 – 10 30 – 48 3 – 8 12 – 17 20 – 24 3 – 6 7 – 12 Stearic (C18:0) 2 – 4 1 – 4 3 – 6 2 – 9 5 – 7 2 – 5 1 – 2,5 2 – 6 Arachidic C20:0 trace 0 – 0,3 0 – 1 2 – 5 0 – 0,3 0 – 1 0 – 1 0 – 3 Behenic C22:0 trace 4 – 5 0 – 0,5 trace trace
Oleic (C18:1) 6 – 8 9 – 16 38 – 44 44 – 72 37 – 63 21 – 22 52 – 66 20 – 30 Gadoleic 0 – 12 1,5 – 5 0 – 1
Malva-/sterculic 10 – 15
Linoleic (C18:2) 1 – 3 1 – 3 9 – 12 9 – 18 19 – 40 33 – 58 17 – 25 48 – 58 Linolenic C18:3 0 – 5 0 – 0,5 8 – 11 6 – 11
I.V., (g I2/100g) 8 – 12 14 – 23 44 – 54 75-96 93–107 86-110 81-112 120-140
S.V, mg KOH/g 250-264 245-255 194-206 177-193 188-197 189-197 180-192 190-195
I.V. ≡ Iodine Value; S.V. ≡ Saponification Value
13
Komposisi Bahan Baku dan Sifat Biodieselnya
Saturated Mono Unsaturated Poly Unsaturated
Asam Lemak (rantai C)
12:0, 14:0, 16:0, 18:0, 20:0, 22:0 16:1, 18:1, 20:1, 22:1 18:2, 18:3
Angka Setan Tinggi Sedang Rendah
Titik Awan (cloud point)
Tinggi Sedang Rendah
Stability Tinggi Sedang Rendah
Emisi Nox Berkurang Meningkat sedikit Meningkat banyak
14
Parameter dan batasan nilai dalam Standar Tentatif Biodiesel Ester Metil Indonesia (dibandingkan dengan Standar Negara-Negara lain)
Parameter dan Satuannya EropaEN 14214
Amerika Serikat
ASTM D6751
IndonesiaSNI 04-7182-
2006
Inherentpada bahan
baku
Terkait proses
produksi
Massa jenis pada 15 oC, mg/ml 0,860 – 0,900 - - x
Massa jenis pada 40 oC, mg/ml - - 0,850 – 0,890 x
Viskositas kinematik pd 40 oC, mm2/s (cSt) 3,50 – 5,00 1,9 – 6,0 2,3 – 6,0 x
Angka setana min. 51 min. 47 min. 51 x
Titik kilat (mangkok tertutup), oC min. 120 min. 130 min. 100 x xCold Filter Plugging Point (CFPP),oC † - - x
Titik awan/mendung, oC - dilaporkan maks. 18 x
Korosi strip tembaga (3 jam pada 50oC) Kelas 1 maks. no. 3 maks. no 3
Residu karbon (%-b), - dalam contoh asli- dalam 10 % ampas distilasi maks. 0,3
maks. 0,05 maks 0,05(maks. 0,3)
x
Air dan sedimen, %-vol. - maks. 0,05 maks. 0,05 x
† bervariasi bergantung daerah/negara & iklim, yang paling ringan : maks. 5 oC, yang paling berat : maks. – 44 oC.‡ belum (tetapi akan) ditetapkan.
15
Parameter dan batasan nilai (lanjutan - 1)Parameter dan Satuannya Eropa A.S. Indonesia Inherent
Thd bahan baku
Terkait proses
produksiEN 14214 ASTM D6751 SNI 04-7182-2006
Air, ppm-b (mg/kg) maks. 0,05 - - X
Kontaminasi total, ppm-b (mg/kg) maks. 24 - - X
Temperatur distilasi 90 %, oC - maks. 360 maks. 360 x
Abu tersulfatkan, %-b maks. 0,02 maks. 0,02 maks.0,02 X
Belerang, ppm-b (mg/kg) maks. 10 maks. 500 maks. 80 X
Fosfor, ppm-b (mg/kg) maks. 10 maks. 10 maks. 10 x
Angka asam, mg-KOH/g maks. 0,5 maks. 0,8 maks.0,8 X
Gliserol bebas, %-b maks. 0,02 maks. 0,02 maks. 0,02 X
Gliserin total, %-b maks. 0,25 maks. 0,24 maks. 0,25 X
Kadar ester alkil, %-b min. 96,5 - min. 96,5 X
Angka iodium, %-b (g-I2/100 g) maks. 120 - maks. 115 X
Uji Halphen - - negatif X
Kestabilan thd oksidasi pada 110 oC, jam
min. 6 - - X X
Kadar ester alkil asam linolenat, %-b maks. 12 - - x
Kadar ester berikatan rangkap ≥ 4, %-b
maks. 1 - - x
*) Akan menjadi maks. 10 ppm pada tahun 2006.
16
Parameter dan batasan nilai (lanjutan - 2)Parameter dan Satuannya Eropa A.S. Indonesia Inherent
Thd bahan baku
Terkait proses
produksiEN 14214 ASTM D6751
SNI 04-7182-2006
Kadar metanol bebas, %-b maks. 0,20 - - x
Kadar (Na + K), ppm-b (mg/kg) maks. 5,0 - - X
Kadar (Ca + Mg) maks.5,0 - - X
Kadar monogliserida, %-b maks. 0,80 - - X
Kadar digliserida, %-b maks. 0,20 - - x
Kadar trigliserida, %-b maks. 0,20 - - X
Sumber : Forum Biodiesel Indonesia
• Standar provisional biodiesel di Eropa prEN 14214:2002(E), merupakan standar yang paling lengkap dan mencerminkan tingkat kemajuan industri biodiesel di bagian dunia tersebut; prEN 14214:2002(E) mencakup hampir semua parameter yang ditetapkan dalam standar biodiesel Amerika Serikat ASTM D6751-02a dan batasan nilai-nilainya tiap parameternya pun kebanyakan sangat mirip. Standar biodiesel Australia dikembangkan dengan merujuk kepada standar eropa dan A.S.
• prEN 14214:2002(E) mempertelakan mutu biodiesel ester metil yang terutama akan digunakan secara murni (neat, 100 % atau B100) atau ditambahkan pada solar dengan kadar 5 %-vol (B5) atau lebih rendah.
• ASTM D6751-02a mempertelakan mutu biodiesel ester metil B100 yang terutama akan digunakan sebagai komponen pencampur solar. Bagian terbesar biodiesel di Amerika Serikat digunakan sebagai campuran berkadar 20 %-vol biodiesel dan 80 %-vol solar (B20).
• Di masa depan jangka pendek sampai menengah, penggunaan biodiesel di Indonesia diperkirakan lebih cenderung ke bentuk campuran dengan solar pada kadar 5 s/d 30 %-vol (B5, B10, B20, B30). Karena ini,dengan beberapa kekecualian, rincian parameter-parameter standar biodiesel yang diusulkan untuk Indonesia lebih condong ke arah standar Amerika Serikat.
17
III. Biodiesel untuk Industri• Apa yang diinginkan oleh Industri?• Performance Biodiesel• Blending
•Blending yang tepat•Metode Pencampuran
• Penyimpanan•Stability•Solvency
• Pembentukan microba
18
Apa Yang diinginkan oleh Industri? [Kadin ]
1. Kualitas yang sesuai atau lebih baik dari standar teknis Solar
1. Harga Jual yang sama atau lebih kompetitif dari pada Solar dalam jangka pendek, menengah dan panjang
2. Kesinambungan pasokan, program peningkatan pasokan dan konversi yang terencana dan terukur
3. Kemudahan mendapatkan pasokan4. Keterbukaan Informasi dan Mekanisme harga yang
transparan dengan memasukkan faktor dominan unsur Biodiesel (harga minyak mentah, BBM, dan CPO)
1. Penggunaan Biodiesel tidak membuat perubahan radikal terhadap pekerjaan teknis yang selama ini dilakukan
1. Pemanfaatan program Carbon Credit bagi industri terkait.
19
Performance BiodieselBahan Bakar ramah lingkunganMembersihkan kotoran (deposit) pada intake valve, port fuel injector dan ruang bakar (combustion chamber).Pembakaran lebih sempurna/bersih.Bahan bakar yang dapat diperbaharui.Tidak perlu modifikasi mesin/alat untuk blending sampai 20% BIO.Memperpanjang umur mesin.
Tinggal tuang…
Emisi B20 B100
Karbon monoksida (CO) - 12 % - 47 %
Hidrokarbon (HC) - 20 % - 67 %
Partikulat (SPM) - 12 % - 48 %
Ramah lingkungan… ..
20
Performance Biodiesel
Engine PerformanceEfek High Cetane NumberEfek solvencySG biodiesel lebih tinggi dari pada solar
Walaupun calorific Value nya 5-10% lebih rendah dari pada Solar, Fuel Economy campuran B5 hanya turun 3%Biodiesel: 37 MJ/Kg x 0.89 Kg/Liter = 32.93 MJ/LiterSolar: 42.7 MJ/Kg x 0.84 Kg/Liter = 35.8 MJ/Liter
Konsumsi bahan bakar dan efisiensi termal jarak 20.000 km
20
25
30
35
40
45
50
55
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Engine Speed (rpm)
Ther
mal
Effi
cien
cy, T
E (%
)
100
150
200
250
300
350
400
450
Spe
c. F
uel C
onsu
mp.
, SF
C (
gr/k
W.h
r)
TE Solar 20rb km TE B30 20rb km SFC Solar 20rb km SFC B30 20rb km
Torsi dan daya mesin pada jarak 20.000 km
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Kecepatan Mesin (rpm)
Day
a (k
W)
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
Tor
si (
kg.m
)
Daya Solar 20rb km Daya B30 20rb km Torsi Solar 20rb km Torsi B30 20rb km)
21
ROAD TEST 20.000 KM
Kondisi badan piston dan bagian atas piston setelah menempuh jarak 20.000 km, noda hitam adalah jelaga kering.
Hasil rating : skala 8 - 9
Rating dan Metrologi KomponenPengukuran metode rating komponen : penilaian dengan skala 0 (mempresentasikan komponen yang mengalami kerusakan total) sampai dengan 10 (mempresentasikan komponen masih baru)
22
ENGINE OIL PROPERTIESProperties Oli baru Km 10.000 Km 20.000 Batas
Viskositas, 100C, cStOxidation, Abs/cm
Fuel diluent, %Water content, % Voln-Heptane insoluble
TBN, mg KOH/gr
10,23----
10,11
9,402
<1<0,10,049,56
8,7207
<0,10,048,68
+/- 20%--
Max 0,2-
Min 2
23
ROAD TEST 20.000 KM
Emisi (g/km) Setelah Rekondisi (>20.000 km)
Regulasi Nasional (Euro II)
Solar* B30*
THC (g/km) 0,142 0,061
CO (g/km) 1,936 1,284 1,0 g/km
CO2 (g/km) 183,870 176,602
NOx (g/km) 1,328 1,250
NOx + THC (g/km) 1,470 1,311 0,9 g/km
Partikulat (g/km) 0,295 0,242 0,1 g/km
Opasitas** (%) 20,50 16,60
*mobil uji yang digunakan merupakan engine standar Euro 0
Parameter Jarak 0 km Jarak 20.000 km
Solar B30 ∆ %* Solar B30 ∆ %*
Benzene (µg/gram)
113 99 -12 186 168 -10
Toluene (µg/gram)
83 56 -33 274 260 -5
Xylene (µg/gram)
31 19 -39 113 96 -15
Ethyl Benzene (µg/gram)
22 13 -41 86 73 -15
*tanda negatif pada ∆ % menunjukkan penurunan emisi
Hasil Uji Emisi Regulasi Hasil Uji Emisi Non Regulasi
24
List Engine Manufacture Position on BiodieselSource:ww.environment.gov.au/atmosphere/fuelquality/publications/pubs/biodiesel-paper.pdf -
25
NBB OEM Statement
26
NBB OEM Statement
27
Blending
Blending yang tepat• adalah kesepakatan antara kesesuaian bahan (material
compatibility), engine manufacture acceptance, biaya ekstra yang ditanggung pengguna, karakteristik emisi dan daya kelarutan.
• Rekomendasi Wide World Fuel Chapter: 5% biodiesel blending tidak memerlukan perubahan terhadap engine
• Amerika Serikat telah mengimplementasikan 20% blending• Indonesia yang berada di daerah tropis tidak memiliki
permasalahan serius dengan Cold Flow Filter Properties dan Cold Start di mesin.
• Blending: Campuran Biodiesel Murni dengan Solar• Biosolar: Nama dagang Pertamina untuk campuran
Biodiesel-solar• (saat ini komposisi campuran -B5: Biodiesel 5% - Solar
95%)
28
Penyimpanan• Stability
• Oxidasi berpotensi terjadi pada penyimpanan dan transportasi B100
• Oksidasi pada B5 lebih berpotensi terjadi dari pada BBM murni
• Data untuk storage stability mengenai hal ini sangat terbatas dan hanya dilakukan secara parsial di beberapa negara saja
• Thermal Stability: Relatif tidak ada masalah• Solvency
• FAME sebenarnya adalah merupakan mild solvent• Sudah lama menjadi Senyawa organik low volatile
untuk bahan pembersih • Mampu melarutkan sludge yang sering timbul di tanki
timbun BBM• Mampu melarutkan kerak-kerak di tank, line dan cat
29
Oxidation Stability• Telah diajukan dalam Standar Eropa dengan Testing
Rancimat EN1142, 6 jam minimum Induction Period
• FAME lebih sensitif terhadap degradasi oksidatif dari pada minyak diesel
• Terjadi pembentukan insoluble sediments and gums• Dikaitkan dengan pembentukan fuel filter plugging• Membuat deposit di sistem injeksi dan ruang bakar• Peningkatan viskositas• Peningkatan Bilangan Asam dan menjadikan korosi
pada sistem injeksi
30
Rancimat test
• Rancimat test = accelerated oxidation test pada elevated temperature under exposure of air.
• faster autoxidation in a few hours instead of weeks/months.• Maximum induction terjadi saat inflection curve.
31
Rancimat Results
32
Tips Penyimpanan Biodiesel• General
• Material Aluminium, Carbon Steel, Stainless Steel, teflon, dan fiberglass
• Jangan menggunakan bahan reaktif material Brass, bronxe, copper, lead, tin dan zinc baik untuk material tanki maupun line pipa, gasket yang dilewatinya
• Upayakan dihindari potensi kontaminasi air• Direct sunlight (terutama bahan yang
transparan) sebaiknya dihindari• NBB rekomendasikan penyimpanan selama
6 bulan
33
Tips Penyimpanan Biodiesel• B100
• Eropa merekomendasikan pembersihan/pengurasan tiap lima tahun. Namun sebaiknya setiap 2 tahun guna memastikan kualitas biodiesel
• Sebaiknya disimpan pada temperatur 6oC lebih tinggi dari pada nilai titik awan nya (sekitar 24oC)
• Tank timbun harus dibersihkan terlebih dulu untuk menghilangkan sedimen dan deposit yang biasanya terbentuk di bagian bawah tanki.
• Filter sebaiknya sering dicheck untuk mengatasi clogging• Bersihkan tetesan biodiesel yang mengenai permukaan cat.• Check angka asam, viskositas dan water content secara teratur.• Bila perlu dilakukan nitrogen blanketing untuk menghindari Oksidasi karena
udara.• B5
• Karena B5 adalah campuran 5% Biodiesel 95% Solar maka sifatnya hampir sama dengan 100% solar, sehingga penanganan jauh lebih relax dari pada B100.
• Kajian untuk untuk Indonesia memang belum ada, namun hypothesis awal menunjukkan praktek-praktek yang selama ini digunakan untuk petrodiesel aplicable untuk B5.
• Stability FAME palm jauh lebih baik dari pada FAME Rapeseed dan Soy• Temperatur rata-rata Indonesia di atas 25oC• B5 mempunyai efek solvency jauh dibawah B100
34
Pembentukan Mikroba• Biodiesel sering punya masalah yang
berkaitan dengan air karena air adalah lingkungan yang cocok bagi pertumbuhan mikroba
35
Rekomendasi Penanganan Mikroba• Desiccant filters pada breathing vents akan mengurangi
kondensasi dalam tank • Sump drains disarankan untuk dipasang• Surfactants, alcohols, particulates dan a additives adalah
penyebab entrained water problems.• Gunakan bahan Biocides yang selama ini digunakan untuk
BBM (Diesel Fuel) bila ditengarai biological growth dalam campuran B5 menjadi masalah.
• Bila kontaminasi biologis menjadi masalah water and sediment contamination harus dikontrol. Pendekatan terbaik adalah menjaga BBM terebut bersih dan kering
36
IV. PENUTUP• Biodiesel memiliki berbagai keuntungan: renewable,
engine performance yang lebih baik dan ramah lingkungan.
• Namun juga memiliki kekurangan karena sumbernya adalah minyak nabati: Fuel Economy sedikit lebih rendah, potensi oksidasi dan instability yang lebih cepat dari pada solar.
• Ditengah kenaikan potensi penggunaan Biodiesel karena PP32/2008: Mandatory biofuel, memberikan implikasi agar penanganan kualitas Bahan bakar nabati khususnya Biodiesel menjadi agenda yang penting guna menjaga kepercayaan pasar
• Untuk itu Good house keeping practices dalam hal penanganan dan penyimpanan Biodiesel baik sebagai B100 maupun Blending patut dilaksanakan bagi seluruh pihak yang terlibat dalam hal produksi, penyimpanan, distribusi dan retail bahan bakar nabati tersebut.