Bioetanol

Latar Belakang

Seiringdengan menipisnya cadangan energi BBM, jagung menjadi alternatif yang penting sebagai bahan baku pembuatan ethanol (bahan pencampur BBM). Karenanya, kebutuhan terhadap komoditas ini pada masa mendatang diperkirakan mengalami peningkatan yang signifikan.Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme

Gasohol º campuran bioetanol kering/absolut terdena-turasi dan bensin pada kadar alkohol s/d sekitar 22 %-volume.

Istilah bioetanol identik dengan bahan bakar murni. BEX º gasohol berkadar bioetanol X %-volume.

Bahan Baku

Nira bergula (sukrosa): nira tebu, nira nipah, nira sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan, sari-buah mete

Bahan berpati: a.l. tepung-tepung sorgum biji (jagung cantel), sagu, singkong/gaplek, ubi jalar, ganyong, garut, umbi dahlia.

Bahan berselulosa (Þ lignoselulosa):kayu, jerami, batang pisang, bagas, dll. Sekarang belum ekonomis, teknologi proses yang efektif diperkirakan akan komersial pada dekade ini !

Pemanfaatan Bioetanol

Sebagai bahan bakar substitusi BBM pada motor berbahan bakar bensin; digunakan dalam bentuk neat 100% (B100) atau diblending dengan premium (EXX)

Gasohol s/d E10 bisa digunakan langsung pada mobil bensin biasa (tanpa mengharuskan mesin dimodifikasi).

Sumber KarbohidratHasil Panen Ton/ha/th

Perolehan Alkohol

Liter/ton Liter/ha/th

Singkong 25 (236) 180 (155) 4500 (3658)

Tetes 3,6 270 973

Sorgum Bici 6 333,4 2000

Ubi Jalar 62,5* 125 7812

Sagu 6,8$ 608 4133

Tebu 75 67 5025

Nipah 27 93 2500

Sorgum Manis80** 75 6000

*) Panen 2 ½ kali/th; $ sagu kering; ** panen 2 kali/th. Sumber:

Villanueva (1981); kecuali sagu, dari Colmes dan Newcombe (1980); sorgum manis, dari Raveendram; dan Deptan (2006) untuk singkong; tetes dan sorgum biji (tulisan baru)

Teknologi Pengolahan Bioetanol

Teknologi produksi bioethanol berikut ini diasumsikan menggunakan jagung sebagai bahan baku, tetapi tidak menutup kemungkinan digunakannya biomassa yang lain, terutama molase.Secara umum, produksi bioethanol ini mencakup 3 (tiga) rangkaian proses, yaitu: Persiapan Bahan baku, Fermentasi, dan Pemurnian.

1. Persiapan Bahan Baku

Bahan baku untuk produksi biethanol bisa didapatkan dari berbagai tanaman, baik yang secara langsung menghasilkan gula sederhana semisal Tebu (sugarcane), gandum manis (sweet sorghum) atau yang menghasilkan tepung seperti jagung (corn), singkong (cassava) dan gandum (grain sorghum) disamping bahan lainnya.

Persiapan bahan baku beragam bergantung pada bahan bakunya, tetapi secara umum terbagi menjadi beberapa proses, yaitu:

Tebu dan Gandum manis harus digiling untuk mengektrak gula Tepung dan material selulosa harus dihancurkan untuk memecahkan susunan

tepungnya agar bisa berinteraksi dengan air secara baik Pemasakan, Tepung dikonversi menjadi gula melalui proses pemecahan

menjadi gula kompleks (liquefaction) dan sakarifikasi (Saccharification) dengan penambahan air, enzyme serta panas (enzim hidrolisis). Pemilihan jenis enzim sangat bergantung terhadap supplier untuk menentukan pengontrolan proses pemasakan.

Tahap Liquefaction memerlukan penanganan sebagai berikut:

Pencampuran dengan air secara merata hingga menjadi bubur Pengaturan pH agar sesuai dengan kondisi kerja enzim Penambahan enzim (alpha-amilase) dengan perbandingan yang tepat Pemanasan bubur hingga kisaran 80 sd 90 C, dimana tepung-tepung yang

bebas akan mengalami gelatinasi (mengental seperti Jelly) seiring dengan kenaikan suhu, sampai suhu optimum enzim bekerja memecahkan struktur tepung secara kimiawi menjadi gula komplek (dextrin). Proses Liquefaction selesai ditandai dengan parameter dimana bubur yang diproses menjadi lebih cair seperti sup.

Tahap sakarifikasi (pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana) melibatkan proses sebagai berikut:

Pendinginan bubur sampai suhu optimum enzim sakarifikasi bekerja Pengaturan pH optimum enzim Penambahan enzim (glukoamilase) secara tepat

Mempertahankan pH dan temperature pada rentang 50 sd 60 C sampai proses sakarifikasi selesai (dilakukan dengan pengetesan gula sederhana yang dihasilkan)

2. Fermentasi

Pada tahap ini, tepung telah sampai pada titik telah berubah menjadi gula sederhana (glukosa dan sebagian fruktosa) dimana proses selanjutnya melibatkan penambahan enzim yang diletakkan pada ragi (yeast) agar dapat bekerja pada suhu optimum. Proses fermentasi ini akan menghasilkan etanol dan CO2.

Bubur kemudian dialirkan kedalam tangki fermentasi dan didinginkan pada suhu optimum kisaran 27 sd 32 C, dan membutuhkan ketelitian agar tidak terkontaminasi oleh mikroba lainnya. Karena itu keseluruhan rangkaian proses dari liquefaction, sakarifikasi dan fermentasi haruslah dilakukan pada kondisi bebas kontaminan.

Selanjutnya ragi akan menghasilkan ethanol sampai kandungan etanol dalam tangki mencapai 8 sd 12 % (biasa disebut dengan cairan beer), dan selanjutnya ragi tersebut akan menjadi tidak aktif, karena kelebihan etanol akan berakibat racun bagi ragi.

Dan tahap selanjutnya yang dilakukan adalah destilasi, namun sebelum destilasi perlu dilakukan pemisahan padatan-cairan, untuk menghindari terjadinya clogging selama proses distilasi.

3. Pemurnian / Distilasi

Distilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari beer (sebagian besar adalah air dan etanol). Titik didih etanol murni adalah 78 C sedangkan air adalah 100 C (Kondisi standar). Dengan memanaskan larutan pada suhu rentang 78 - 100 C akan mengakibatkan sebagian besar etanol menguap, dan melalui unit kondensasi akan bisa dihasilkan etanol dengan konsentrasi 95 % volume.

Prosentase Penggunaan Energy

Prosentase perkiraan penggunaan energi panas/steam dan listrik diuraikan dalam tabel berikut ini:

Prosentase Penggunaan Energi

Identifikasi Proses Steam Listrik

Penerimaan bahan baku, penyimpanan, dan penggilingan

0 % 6.1 %

Pemasakan (liquefaction) dan Sakarifikasi

30.5 % 2.6 %

Produksi Enzim Amilase 0.7 % 20.4 %

Fermentasi 0.2 % 4 %

Distilasi 58.5 % 1.6 %

Etanol Dehidrasi (jika ada) 6.4 % 27.1 %

Penyimpanan Produk 0 % 0.7 %

Utilitas 2.7 % 27 %>

Bangunan 1 %> 0.5 %

TOTAL100 % 100 %

Sumber: A Guide to Commercial-Scale Ethanol Production and Financing, Solar Energy Research Institute (SERI), 1617 Cole Boulevard, Golden, CO 80401

Peralatan Proses

Adapun rangkaian peralatan proses adalah sebagai berikut:

Peralatan penggilingan Pemasak, termasuk support, pengaduk dan motor, steam line dan insulasi External Heat Exchanger Pemisah padatan - cairan (Solid Liquid Separators) Tangki Penampung Bubur Unit Fermentasi (Fermentor) dengan pengaduk serta motor Unit Distilasi, termasuk pompa, heat exchanger dan alat kontrol Boiler, termasuk system feed water dan softener Tangki Penyimpan sisa, termasuk fitting

Biodiesel

Biodiesel adalah bahan bakar motor diesel yang berupa ester alkil/alkil asam-asam lemak (biasanya ester metil) yang dibuat dari minyak nabati melalui proses trans atau esterifikasi. stilah biodiesel identik dengan bahan bakar murni. Campuran biodiesel (BXX) adalah biodiesel sebanyak XX`% yang telah dicampur dengan solar sejumlah 1-XX %

Latar Belakang Kebutuhan Biodiesel di Indonesia:

Bahan bakar mesin diesel yang berupa ester metil/etil asam-asam lemak. Dibuat dari minyak-lemak nabati dengan proses metanolisis/etanolisis. Produk-ikutan: gliserin. Atau dari asam lemak (bebas) dengan proses esterifi-kasi dgn metanol/etanol. Produk-ikutan : air Kompatibel dengan solar, berdaya lumas lebih baik. Berkadar belerang hampir nihil,umumnya < 15 ppm. BXX = camp. XX %-vol biodiesel dengan (100 –

XX) %-vol solar. Contoh: B5, B20, B100. Sudah efektif memperbaiki kualitas emisi kendaraan diesel pada level B2 !.

Keuntungan Pemakaian Biodiesel

Dihasilkan dari sumber daya energi terbarukan dan ketersediaan bahan bakunya terjamin

Cetane number tinggi (bilangan yang menunjukkan ukuran baik tidaknya kualitas solar berdasar sifat kecepatan bakar dalam ruang bakar mesin)

Viskositas tinggi sehingga mempunyai sifat pelumasan yang lebih baik daripada solar sehingga memperpanjang umur pakai mesin

Dapat diproduksi secara lokal Mempunyai kandungan sulfur yang rendah Menurunkan tingkat opasiti asap Menurunkan emisi gas buang Pencampuran biodiesel dengan petroleum diesel dapat meningkatkan

biodegradibility petroleum diesel sampai 500 %

Bahan Baku Biodiesel

Minyak nabati sebagai sumber utama biodiesel dapat dipenuhi oleh berbagai macam jenis tumbuhan tergantung pada sumberdaya utama yang banyak terdapat di suatu tempat/negara. Indonesia mempunyai banyak sumber daya untuk bahan baku biodiesel.

Beberapa sumber minyak nabati yang potensial sebagai bahan baku Biodiesel.

Nama Lokal Nama LatinSumber Minyak

Isi% Berat Kering

P / NP

Jarak Pagar Jatropha Curcas Inti biji 40-60 NP

Jarak Kaliki Riccinus Communis Biji 45-50 NP

Kacang Suuk Arachis Hypogea Biji 35-55 P

Kapok / Randu Ceiba Pantandra Biji 24-40 NP

Karet Hevea Brasiliensis Biji 40-50 P

Kecipir Psophocarpus Tetrag Biji 15-20 P

Kelapa Cocos Nucifera Inti biji 60-70 P

Kelor Moringa Oleifera Biji 30-49 P

Kemiri Aleurites Moluccana Inti biji 57-69 NP

Kusambi Sleichera Trijuga Sabut 55-70 NP

Nimba Azadiruchta Indica Inti biji 40-50 NP

Saga Utan Adenanthera Pavonina

Inti biji 14-28 P

Sawit Elais Suincencis Sabut dan biji

45-70 + 46-54 P

Nyamplung Callophyllum Lanceatum

Inti biji 40-73 P

Randu Alas Bombax Malabaricum

Biji 18-26 NP

Sirsak Annona Muricata Inti biji 20-30 NP

Srikaya Annona Squosa Biji 15-20 NP

Spesifikasi Biodiesel sesuai SNI 04-7182-2006:

No Parameter Satuan Nilai

1 Massa jenis pada 40 0C kg/m3 850-890

2 Viskositas kinematik pada 40 0C

mm2/s(cst) 2.3-60

3 Angka setana   Min 51

4 Titik nyala (mangkok tertutup)

0c Min 100

5 Titik kabut 0c Maks 18

6 Korosi lempeng tembaga (3 jam pada 50 0C)

  Maks no 3

7 Residu karbonDalam contoh asliDalam 10% ampas distilasi

  Maks 0.05Maks 0.30

8 Air dan sedimen % vol Maks 0.5*

9 Temperatur destilasi 90% 0c Maks 360

10 Abu tersulfatkan % massa Maks 0.02

11 Belerang ppm-m (mg/kg) Maks 100

12 Fosfor ppm-m (mg/kg) Maks 10

13 Angka asam mg-KOH/g Maks 0.8

14 Gliserol bebas % massa Maks 0.02

15 Gliserol total % massa Maks 0.24

16 Kadar ester alkil % massa Maks 96.5

17 Angka iodium % massa 9g-I2/100 g)

Maks 115

18 Uji Helphen   Negatif

catatan: *dapat diuji terpisah dengan ketentuan kandungan sedimen maksimum 0.01% vol

Spesifikasi  solar sesuai SK Dirjen Migas No.. 3675K/24/DJM/2006:

No Karakteristik Unit Super Reguler

1 Berat jenis pada suhu 15 0C kg/m3 820-860 815-870

2 Viskositas kinematik pada suhu 40 0C

mm2/s 2.0-4.5 2.0-5.0

3 Angka setana / indeks  ≥51/48 ≥48-45

4 Titik nyala 40 0C 0C ≥55 ≥60

5 Titik tuang 0C ≤18 ≤18

6 Korosi lempeng tembaga (3 jam pada 50 0C)

  ≤kelas 1 ≤kelas 1

7 Residu karbon % massa ≤0.30 ≤30

8 Kandungan air mg/kg ≤500 ≤50

9 T90/95 0C ≤340/360 <370

10 Stabilitas oksidasi g/m3 ≤25 -

11 Sulfur %m/m ≤0.05 ≤0.35

12 Bilangan asam total mg-KOH/g ≤0.3 ≤0.6

13 Kandungan abu %m/m ≤0.01 ≤0.01

14 Kandungan sedimen >%m/m ≤0.01 ≤0.01

15 Kandungan FAME %m/m ≤10 ≤10

16 Kandungan metanol dan etanol %v/v Tak terditeksi

Tak terditeksi

17 Partikulat mg/l ≤10 -

*) SK Dirjen Migas No. 3675/24/DJM/2006 memperbolehkan penambahan bioetanol sampai dengan 10% (v/v)

Biofuel

Biofuel adalah bahan bakar dari sumber hayati (renewable energy).Biofuel, apabila diartikan untuk pengganti BBM, maka biofuel merupakan salah satu bentuk energi dari biomassa dalam bentuk cair, seperti biodiesel, bioethanol dan biooil.

Latar BelakangIndonesia sebagai salah satu negara tropis yang memiliki sumberdaya alam yang sangat potensial. Usaha pertanian merupakan usaha yang sangat potensial untuk dikembangkan di Indonesia karena Indonesia memiliki potensi sumber daya lahan, agroklimat dan sumber daya manusia yang memadai. Kondisi iklim tropis dengan curah hujan yang cukup, ketersediaan lahan yang masih luas, serta telah berkembangnya teknologi optimalisasi produksi dapat mendukung kelayakan pengembangan usaha agribisnis.

Terjadinya krisis energi, khususnya bahan bakar minyak (BBM) yang diinduksi oleh meningkatnya harga BBM dunia telah membuat Indonesia perlu mencari sumber-sumber bahan bakar alternatif yang mungkin dikembangkan di Indonesia. Salah satu tanaman yang memiliki potensi sebagai sumber bahan bakar adalah tanaman jarak pagar (Jatropha curcas). Selama ini ini tanaman jarak pagar hanya ditanam sebagai pagar dan tidak diusahakan secara khusus. Secara agronomis, tanaman jarak pagar ini dapat beradaptasi dengan lahan maupun agroklimat di Indonesia bahkan tanaman ini dapat tumbuh dengan baik pada kondisi kering (curah hujan < 500 mm per tahun) maupun pada lahan dengan kesuburan rendah (lahan marjinal dan lahan kritis). Walaupun tanaman jarak tergolong tanaman yang bandel dan mudah tumbuh, tetapi ada permasalahan yang dihadapi dalam agribisnis saat ini yaitu belum adanya varietas atau klon unggul, jumlah ketersediaan benih terbatas, teknik budidaya yang belum memadai dan sistem pemasaran serta harga yang belum ada standar.

Luas lahan kritis di Indonesia lebih dari 20 juta ha, sebagian besar berada di luar kawasan hutan, dengan pemanfaatan yang belum optimal atau bahkan cenderung ditelantarkan. Dengan memperhatikan potensi tanaman jarak yang mudah tumbuh, dapat dikembangkan sebagai sumber bahan penghasil minyak bakar alternatif pada lahan kritis dapat memberikan harapan baru pengembangan agribisnis. Keuntungan yang diperoleh pada budidaya tanaman jarak di lahan kritis antara lain (1) menunjang usaha konservasi lahan, (2) memberikan kesempatan kerja sehingga berimplikasi meingkatkan penghasilan kepada petani dan (3) memberikan solusi pengadaan minyak bakar (biofuel).

Regulasi dan Peraturan yang terkait dengan Biofuel :

Peraturan Presiden No. 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional Instruksi Presiden No. 1 Tahun 2006 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan

Bahan Bakar Nabati (Biofuel) sebagai Bahan Bakar Lain Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi Nomor

3674K/24/DJM/2006 tentang Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar yang Dipasarkan Dalam Negeri. (Keputusan ini memuat spesifikasi bensin yang memperbolehkan pencampuran bioetanol sampai dengan 10% (v/v))

Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi Nomor 3675K/24/DJM/2006 tentang Standar dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar yang Dipasarkan Dalam Negeri. (Keputusan ini memuat spesifikasi solar yang memperbolehkan pencampuran biodiesel sampai dengan 10% (v/v))

Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Nomo 0048 Tahun 2005 tentang Standar dan Mutu (Spesifikasi) serta Pengawasan Bahan Bakar Minyak, Bahan Bakar Gas, Bahan Bakar Lain, LPG, LNG, dan Hasil Olahan yang Dipasarkan di Dalam Negeri.

Peraturan Presiden No. 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional:

Target tahun 2025:

1. Elastisitas Energi <1

2. Bauran Energi Primer tahun 2025 sebagai berikut:

Target Energi Mix 2025

Pemanfaatan Biofuel

Jenis Penggunaan Bahan Baku

Biodiesel Pengganti solar Minyak nabati, seperti minyak kelapa sawit dan jarak pagar

Bioethanol Pengganti bensin Tanama yang mengandung pati / gula, seperti sagu, singkong, tebu dan sogum

Biooil

Biokerosin

Minyak Bakar

 

Pengganti minyak tanah

Pengganti HSD

 

Minyak nabati (straight vagetable oil)Biomass melalui proses pirolisa

Biogas Pengganti miyak tanah Limbah cair dan limbah kotoran ternak

 

Pengembangan Biofuel Penyediaan Bahan Baku (Sektor Hulu)  sebagai focal point adalah

Departemen Pertanian

Pengolahan (Sektor Tengah) sebagai focal point adalah Departemen Perindustrian

Pemanfaatan biofuel (Sektor Hilir) sebagai focal point adalah Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral (SNI Biofuel, sertifikasi, tata niaga).

Kegiatan pendukung lainnya sebagai focal point adalah cq (Departemen Keuangan dan instansi terkait lainnya)