PENDAHULUAN

Latar Belakang

Bahan bakar hayati atau biofuel adalah setiap bahan bakar baik padatan,

cairan ataupun gas yang dihasilkan dari bahan-bahan organik. Biofuel dapat

dihasilkan secara langsung dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah

industri, komersial, domestik atau pertanian. Ada tiga cara untuk pembuatan biofuel:

pembakaran limbah organik kering (seperti buangan rumah tangga, limbah industri

dan pertanian); fermentasi limbah basah (seperti kotoran hewan) tanpa oksigen untuk

menghasilkan biogas (mengandung hingga 60 persen metana), atau fermentasi tebu

atau jagung untuk menghasilkan alkohol dan ester. Dimana pada pembahasan ini

akan membahas salah satu jenis Biofuel yaitu biodiesel dengan menjadikan biodiesel

sebagai bahan bakar pada sebuah pembangkit listrik. Pada dasarnya biofuel dan

biogas tidaklah sama, tetapi biogas termasuk salah satu jenis dari pada biofuel.

Dikarenakan biogas termasuk jenis gas yang dibuat, tidak halnya jenis gas yang

sudah tersedia di alam.

Tujuan Penulisan

1. Diajukan sebagai laporan presentasi pembangkit listrik yang menggunakan

biofuel di Jurusan Teknik Elektro Itenas.

2. Menambah wawasan dan pengetahuan mengenaui pembangkit listrik terbharukan

yang ada pada saat ini khususnya pembangkit listrik menggunakan bahan bakar

biofuel.

Metode Penulisan

Metode pembuatan makalah ini menggunakan pencarian data di internet.

Dengan mencari sumber sumber yang terpercaya.

1

TEORIPengertian Biofuel

Bahan bakar hayati atau biofuel adalah setiap bahan bakar baik padatan,

cairan ataupun gas yang dihasilkan dari bahan-bahan organik. Biofuel dapat

dihasilkan secara langsung dari tanaman atau secara tidak langsung dari limbah

industri, komersial, domestik atau pertanian. Ada tiga cara untuk pembuatan biofuel:

pembakaran limbah organik kering (seperti buangan rumah tangga, limbah industri

dan pertanian); fermentasi limbah basah (seperti kotoran hewan) tanpa oksigen untuk

menghasilkan biogas (mengandung hingga 60 persen metana), atau fermentasi tebu

atau jagung untuk menghasilkan alkohol dan ester; dan energi dari hutan

(menghasilkan kayu dari tanaman yang cepat tumbuh sebagai bahan bakar).

Proses fermentasi menghasilkan dua tipe biofuel: alkohol dan ester. Bahan-bahan ini

secara teori dapat digunakan untuk menggantikan bahan bakar fosil tetapi karena

kadang-kadang diperlukan perubahan besar pada mesin, biofuel biasanya dicampur

dengan bahan bakar fosil. Uni Eropa merencanakan 5,75 persen etanol yang

dihasilkan dari gandum, bit, kentang atau jagung ditambahkan pada bahan bakar fosil

pada tahun 2010 dan 20 persen pada 2020. Sekitar seperempat bahan bakar

transportasi di Brazil tahun 2002 adalah etanol.

2

Biofuel menawarkan kemungkinan memproduksi energi tanpa meningkatkan kadar

karbon di atmosfer karena berbagai tanaman yang digunakan untuk memproduksi

biofuel mengurangi kadar karbondioksida di atmosfer, tidak seperti bahan bakar fosil

yang mengembalikan karbon yang tersimpan di bawah permukaan tanah selama

jutaan tahun ke udara. Dengan begitu biofuel lebih bersifat carbon neutral dan sedikit

meningkatkan konsentrasi gas-gas rumah kaca di atmosfer (meski timbul keraguan

apakah keuntungan ini bisa dicapai di dalam prakteknya). Penggunaan biofuel

mengurangi pula ketergantungan pada minyak bumi serta meningkatkan keamanan

energi.

Ada dua strategi umum untuk memproduksi biofuel. Strategi pertama adalah

menanam tanaman yang mengandung gula (tebu, bit gula, dan sorgum manis [2])

atau tanaman yang mengandung pati/polisakarida (jagung), lalu menggunakan

fermentasi ragi untuk memproduksi etil alkohol. Strategi kedua adalah menanam

berbagai tanaman yang kadar minyak sayur/nabatinya tinggi seperti kelapa sawit,

kedelai, alga, atau jathropa. Saat dipanaskan, maka keviskositasan minyak nabati

akan berkurang dan bisa langsung dibakar di dalam mesin diesel, atau minyak nabati

bisa diproses secara kimia untuk menghasilkan bahan bakar seperti biodiesel. Kayu

dan produk-produk sampingannya bisa dikonversi menjadi biofuel seperti gas kayu,

metanol atau bahan bakar etanol.

Jenis – Jenis Biofuel

Energi Bahan Bio dari Limbah

Penggunaan limbah biomassa untuk memproduksi energi mampu mengurangi

berbagai permasalahan manajemen polusi dan pembuangan, mengurangi

penggunaan bahan bakar fosil, serta mengurangi emisi gas rumah kaca. Uni

Eropa telah mempublikasikan sebuah laporan yang menyoroti potensi energi

bio yang berasal dari limbah untuk memberikan kontribusi bagi pengurangan

pemanasan global. Laporan itu menyimpulkan bahwa pada tahun 2020 nanti

19 juta ton minyak tersedia dari biomassa, 46% dari limbah bio: limbah padat

3

perkotaan, residu pertanian, limbah peternakan, dan aliran limbah

terbiodegradasi yang lain.

Tempat penampungan akhir sampah menghasilkan sejumlah gas karena

limbah yang dipendam di dalamnya mengalami pencernaan anaerobik. Secara

kolektif gas-gas ini dikenal sebagai landfill gas (LFG) atau gas tempat

pembuangan akhir sampah. Landfill gas bisa dibakar baik secara langsung

untuk menghasilkan panas atau menghasilkan listrik bagi konsumsi publik.

Landfill gas mengandung sekitar 50% metana, gas yang juga terdapat di

dalam gas alam.

Biomassa bisa berasal dari limbah materi tanaman. Gas dari tempat

penampungan kotoran manusia dan hewan yang memasuki atmosfer

merupakan hal yang tidak diinginkan karena metana adalah salah satu gas

rumah kaca yang potensil pemanasan globalnya melebihi karbondioksida.

Frank Keppler dan Thomas Rockmann menemukan bahwa tanaman hidup

juga memproduksi metana CH4.

- Proses pembuatan baku limbah buah papaya

Peralatan yang dibutuhkan:

1. Mesin parut untuk menghancurkan buah. Kalau mesin parut susah

didapat, bisa juga pakai manual dengan cara ditumbuk.

2. Drum atau bak untuk menampung bahan baku.

3. Drum atau bak fermentasi

4. Timbangan kecil. Bisa pakai timbangan kue.

5. Ethanol meter. Kalau alat ini perlu dibeli di kota. Biasanya ada di toko-

toko yang menjual alat-alat laboratorium.

6. Distilator. Alat ini harus dipesan ke produsennya. Sesuaikan kapasitas

distilator dengan kapasitas produksi ethanolnya.

7. Peralatan pendukunh lainnya, seperti: ember, gayung, parang, dan lain-

lain.

4

- Bahan-bahan

1. Limbah buah, jelas ini adalah bahan baku utamanya.

2. Ragi roti. Bisa pakai ragi roti yang banyak dijual di toko yang menjual

bahan baku kue/roti.

3. Urea dan NPK (15-15-15), untuk nutrisi tambahan ragi.

- Resep Bahan

Ragi = 0.5% x kadar gula x volume sari buah

Urea = 0.5% x kadar gula x volume sari buah

NPK = 0.2% x kadar gula x volume sari buah

Sebagai contoh kadar gula sari buah adalah 10%, maka untuk setiap 1

drum volume 200 liter penambahan bahan-bahannya adalah:

– 100 gr Ragi

– 100 gr Urea

– 40 gr NPK

- Cara pembuatan

1. Buah dihancurkan terlebih dahulu dengan menngunakan parutan atau

ditumbuk.

5

2. Masukkan Urea & NPK ke dalam drum dan dicampur hingga merata.

3. Encerkan yeast dengan air hangat-hangat kuku, diaduk sampai muncul

buihnya.

4. Masukkan ragi ke dalam sari buah dan diaduk sampai tercampir merata.

5. Campuran ragi roti dan NPK harus diaduk sampai tercampur merata.

6. Sari buah difermentasi minimal selama 72 jam atau 3 hari, sampai tidak

muncul buihnya lagi.

7. Sari buah diperas dan diambil airnya.

8. Air perasan ini kemudian didistilasi untuk mendapatkan ethanol.

6

Minyak sayur

Minyak sayur dapat digunakan sebagai makanan atau bahan bakar; kualitas

dari minyak dapat lebih rendah untuk kegunaan bahan bakar. Minyak sayur

dapat digunakan dalam mesin diesel yang tua (yang dilengkapi dengan sistem

injeksi tidak langsung, tapi hanya dalam iklim yang hangat. Dalam banyak

kasus, minyak sayur dapat digunakan untuk memproduksi biodiesel, yang

dapat digunakan kebanyakan mesin diesel bila dicampur dengan bahan bakar

diesel konvensional. MAN B&W Diesel, Wartsila dan Deutz AG

menawarkan mesin yang dapat digunakan langsung dengan minyak sayur.

Minyak sayur bekas yang diproses menjadi biodiesel mengalami peningkatan,

dan dalam skala kecil, dibersihkan dari air dan partikel dan digunakan sebagai

bahan bakar.

Alat untuk pembuat biofuel

7

Siklus pengolahan minyak bekas/jelantah menjadi biodiesel

Biodiesel

Biodiesel merupakan biofuel yang paling umum di Eropa. Biodiesel

diproduksi dari minyak atau lemak menggunakan transesterifikasi dan

merupakan cairan yang komposisinya mirip dengan diesel mineral. Nama

kimianya adalah methyl asam lemak (atau ethyl) ester (FAME). Minyak

8

dicampur dengan sodium hidroksida dan methanol (atau ethanol_ dan reaksi

kimia menghasilkan biodiesel (FAME) dan glycerol. 1 bagian glycerol

dihasilkan untuk setiap 10 bagian biodiesel.

Biodiesel dapat digunakan di setiap mesin diesel kalau dicampur dengan

diesel mineral. Di beberapa negara produsen memberikan garansi untuk

penggunaan 100% biodiesel. Kebanyakan produsen kendaraan membatasi

rekomendasi mereka untuk penggunaan biodiesel sebanyak 15% yang

dicampur dengan diesel mineral. Di kebanyakan negara Eropa, campuran

biodiesel 5% banyak digunakan luas dan tersedia di banyak stasiun bahan

bakar.

Di AS, lebih dari 80% truk komersial dan bis kota beroperasi menggunakan

diesel. Oleh karena itu penggunaan biodiesel AS bertumbuh cepat dari sekitar

25 juta galon per tahun pada 2004 menjadi 78 juta galon pada awal 2005.

Pada akhir 2006, produksi biodiesel diperkirakan meningkat empat kali lipat

menjadi 1 miliar galon.

Proses pembuatan biodesel mempunyai Senyawa utamanya adalah ester. Ester

mempunyai rumus bangun sebagai berikut :

Rumus bangun ester

Biodiesel dapat dibuat dari transesterifikasi asam lemak. Asam lemak dari

minyak lemak nabati direaksikan dengan alkohol menghasilkan ester dan

produk samping berupa gliserin yang juga bernilai ekonomis cukup tinggi.

9

Biodiesel telah banyak digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar.

Bahan baku biodiesel yang dikembangkan bergantung pada sumber daya alam

yang dimiliki suatu negara, minyak kanola di Jerman dan Austria, minyak

kedelei di Amerika Serikat, minyak sawit di Malaysia, dan minyak kelapa di

Filipina Indonesia mempunyai banyak sekali tanaman penghasil minyak

lemak nabati, diantaranya adalah kelapa sawit, kelapa, jarak pagar, jarak,

nyamplung, dan lain-lain. Beberapa tanaman yang potensial untuk bahan baku

biodiesel dapat dilihat pada Tabel di bawah.\

Agar dapat digunakan sebagai bahan bakar pengganti solar, biodiesel harus

mempunyai kemiripan sifat fisik dan kimia dengan minyak solar. Salah satu

sifat fisik yang penting adalah viskositas. Sebenarnya, minyak lemak nabati

sendiri dapat dijadikan bahan bakar, namun, viskositasnya terlalu tinggi

sehingga tidak memenuhi persyaratan untuk dijadikan bahan bakar mesin

diesel. Perbandingan sifat fisik dan kimia biodiesel dengan minyak solar

disajikan pada Tabel dibawah

10

perbandingan sifat fisik dan kimia biodiesel dan solar

Dibandingkan dengan minyak solar, biodiesel mempunyai beberapa

keunggulan. Keunggulan utamanya adalah emisi pembakarannya yang ramah

lingkungan karena mudah diserap kembali oleh tumbuhan dan tidak

mengandung SOx. Perbandingan emisi pembakaran biodiesel dengan minyak

solar disajikan dalam Tabel di bawah

perbandingan emisi pembakaran biodiesel dengan solar

11

Selain itu, beberapa keunggulan biodiesel yang lain adalah :

♠ Lebih aman dalam penyimpanan karena titik kilatnya lebih tinggi

♠ Bahan bakunya terbaharukan

♠ Angka setana tinggi

Trigliserida

Minyak atau lemak adalah substansi yang bersifat non soluble di air

(hidrofobik) terbuat dari satu mol gliserol dan tiga mol asam lemak. Minyak

atau lemak juga biasa dikenal sebagai trigliserida (Sonntag, 1979). Struktur

kimia trigliserida disajikan pada Gambar di bawah.

R1, R2, dan R3 merupakan rantai hidrokarbon yang berupa asam lemak

dengan jumlah atom C lebih besar dari sepuluh. Senyawa inilah yang akan

dikonversi menjadi ester melalui reaksi transesterifikasi.

Indonesia memiliki banyak sekali tumbuhan penghasil minyak lemak nabati

bahan baku produksi biodiesel. Kekayaan alam ini masih belum banyak

dikembangkan. Kandungan dan komposisi asam lemak dari berbagai

tumbuhan di Indonesia dapat dilihat pada Tabel 2.4.

12

Kandungan dan Komposisi minyak nabati beberapa tumbuhan

Bioethanol

Alkohol yang diproduksi secarai biologi, yang umum adalah ethanol, dan

yang kurang umum adalah propanol dan butanol, diproduksi dengan aksi

13

mikroorganisme dan enzym melalui fermentasi gula atau starch, atau selulosa.

Biobutanol seringkali dianggap sebagai pengganti langsung bensin, karena

dapat digunakan langsung dalam mesin bensin.

Butanol terbentuk dari fermentasi ABE (aseton, butanol, etanol) dan

eksperimen modifikasi dari proses tersebut memperlihatkan potensi yang

menghasilkan energi yang tinggi dengan butanol sebagai produk cair. Butanol

dapat menghasilkan energi yang lebih banyak dan dapat terbakar "langsung"

dalam mesin bensin yang sudah ada (tanpa modifikasi mesin).Dan lebih tidak

menyebabkan korosi dan kurang dapat tercampur dengan air dibanding

ethanol, dan dapat didistribusi melalui infrastruktur yang telah ada. Dupont

dan BP bekerja sama untuk menghasilkan butanol.

Bahan bakar etanol merupakan biofuel paling umum di dunia, terutama bahan

bakar etanol di Brasil. Bahan bakar alkohol diproduksi dengan cara fermentasi

gula yang dihasilkan dari gandum, jagung, bit gula, tebu, molasses dan gula

atau amilum yang dapat dibuat minuman beralkohol (seperti kentang dan sisa

buah, dll). Produksi etanol menggunakan digesti enzim untuk menghasilkan

gula dari amilum, fermentasi gula, distilasi dan pengeringan. Proses ini

membutuhkan banyak energi untuk pemanasan (seringkali menggunakan gas

alam).

Produksi etanol selulosa menggunakan tanaman non-pangan atau produk sisa

yang tak bisa dikonsumsi, yang tidak mengakibatkan dampak pada siklus

makanan.

Memproduksi etanol dari selulosa merupakan langkah-tambahan yang sulit

dan mahal dan masih menunggu penyelesaian masalah teknis. Ternak yang

memakan rumput dan menggunakan proses digestif yang lamban untuk

memecahnya menjadi glukosa (gula). Dalam laboratorium ethanol selulosik,

banyak proses eksperimental sedang dilakukan untuk melakukan hal yang

sama, dan menggunakan cara tersebut untuk membuat bahan bakar ethanol.

14

Beberapa ilmuwan telah mengemukakan rasa prihatin terhadap percobaan

teknik genetika DNA rekombinan yang mencoba untuk mengembangkan

enzym yang dapat memecah kayu lebih cepat dari alam, makhluk

mikroskopik tersebut dapat tidak sengaja terlepas ke alam, tumbuh secara

eksponensial, disebarkan oleh angin, dan pada akhirnya menyebabkan

kerusakan struktur seluruh tanaman, yang dapat mengakhiri produksi oksigen

yang dilepaskan oleh proses fotosintesis tumbuhan.

Ethanol dapat digunakan dalam mesin bensin sebagai pengganti bensin;

ethanol dapat dicampur dengan bensin dengan persentase tertentu.

Kebanyakan mesin bensin dapat beroperasi menggunakan campuran ethanol

sampai 15% dengan bensin. Bensin dengan ethanol memiliki angka oktan

yang lebih tinggi, yang berarti mesin dapat terbakar lebih panas dan lebih

efisien.

Bahan bakar etanol memiliki BTU yang lebih rendah, yang berarti

memerlukan lebih banyak bahan bakar untuk melakukan perjalan dengan

jarak yang sama. Dalam mesin kompresi-tinggi, dibutuhkan bahan bakar

dengan sedikit ethanol dan pembakaran lambat untuk mencegah pra-ignisi

yang merusak (knocking).

Ethanol sangat korosif terhadap sistem pembakaran, selang dan gasket karet,

aluminium, dan ruang pembakaran. Oleh karena itu penggunaan bahan bakar

yang mengandung alkohol ilegal bila digunakan pesawat. Untuk campuran

ethanol konsentrasi tinggi atau 100%, mesin perlu dimodifikasi.

Ethanol yang meyebabkan korosif tidak dapat disalurkan melalui pipa bensin,

oleh karena itu diperlukan truk tangki stainless-steel yang lebih mahal,

meningkatkan konsumsi biaya dan energi yang dibutuhkan untuk mengantar

ethanol ke konsumen.

15

Banyak produsen kendaraan sekarang ini memproduksi kendaraan bahan

bakar fleksibel, yang dapat beroperasi dengan kombinasi bioethanol dan

bensin, sampai dengan 100% bioethanol.

Alkohol dapat bercampur dengan bensin dan air, jadi bahan bakar etanol

dapat tercampur setelah proses pembersihan dengan menyerap kelembaban

dari atmosfer. Air dalam bahan bakar ethanol dapat mengurangi efisiensi,

menyebabkan mesin susah dihidupkan, menyebabkan gangguan operasi, dan

mengoksidasi aluminum (karat pada karburator dan komponen dari besi).

Proses pembuatan bioethanol

Produksi ethanol/bioethanol (atau alkohol) dengan bahan baku tanaman yang

mengandung pati atau karbohydrat, dilakukan melalui proses konversi

karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut air. Konversi bahan baku tanaman

yang mengandung pati atau karbohydrat dan tetes menjadi bioethanol

ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Konversi Bahan Baku Tanaman Yang Mengandung Pati Atau

Karbohidrat Dan Tetes Menjadi Bio-Ethanol

lukosa dapat dibuat dari pati-patian, proses pembuatannya dapat dibedakan

berdasarkan zat pembantu yang dipergunakan, yaitu Hydrolisa asam dan Hydrolisa

enzyme. Berdasarkan kedua jenis hydrolisa tersebut, saat ini hydrolisa enzyme lebih

banyak dikembangkan, sedangkan hydrolisa asam (misalnya dengan asam sulfat)

16

kurang dapat berkembang, sehingga proses pembuatan glukosa dari pati-patian

sekarang ini dipergunakan dengan hydrolisa enzyme. Dalam proses konversi

karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut air dilakukan dengan penambahan air dan

enzyme; kemudian dilakukan proses peragian atau fermentasi gula menjadi ethanol

dengan menambahkan yeast atau ragi. Reaksi yang terjadi pada proses produksi

ethanol/bio-ethanol secara sederhana ditujukkan pada reaksi 1 dan 2.

H2O

(C6H10O5)n ----------------------------N C6H12O6 (1)

enzyme

(pati) ------------------------------------ (glukosa)

(C6H12O6)n ----------------------------2 C2H5OH + 2 CO2. (2)

yeast (ragi)

(glukosa) -------------------------------- (ethanol)

I. 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 jenis bahan bakunya, sebagai contoh

kami menggunakan bahan baku Singkong (ubi kayu). Singkong yang telah dikupas

dan dibersihkan dihancurkan untuk memecahkan susunan tepungnya agar bisa

berinteraksi dengan air secara baik.

17

II. Liquifikasi dan Sakarifikasi

Kandungan karbohidrat berupa tepung atau pati pada bahan baku singkong

dikonversi menjadi gula komplex menggunakan Enzym Alfa Amylase melalui proses

pemanasan (pemasakan) pada suhu 90 derajat celcius (hidrolisis). Pada kondisi ini

tepung akan mengalami gelatinasi (mengental seperti Jelly). Pada kondisi optimum

Enzym Alfa Amylase bekerja memecahkan struktur tepung secara kimia menjadi

gula komplex (dextrin). Proses Liquifikasi selesai ditandai dengan parameter dimana

bubur yang diproses berubah menjadi lebih cair seperti sup. Sedangkan proses

Sakarifikasi (pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana) melibatkan tahapan

sebagai berikut :

-Pendinginan bubur sampai mencapai suhu optimum Enzym Glukosa Amylase

bekerja.

-Pengaturan pH optimum enzim.

-Penambahan Enzym Glukosa Amilase secara tepat dan mempertahankan pH serta

temperatur pada suhu 60 derajat celcius hingga proses Sakarifikasi selesai (dilakukan

dengan melakukan pengetesan kadar gula sederhana yang dihasilkan) .

18

III. Fermentasi

Pada tahap ini, tepung telah telah berubah menjadi gula sederhana (glukosa dan

sebagian fruktosa) dengan kadar gula berkisar antara 5 hingga 12 %. Tahapan

selanjutnya adalah mencampurkan ragi (yeast) pada cairan bahan baku tersebut dan

mendiamkannya dalam wadah tertutup (fermentor) pada kisaran suhu optimum 27 s/d

32 derajat celcius selama kurun waktu 5 hingga 7 hari (fermentasi secara anaerob).

Keseluruhan proses membutuhkan ketelitian agar bahan baku tidak terkontaminasi

oleh mikroba lainnya. Dengan kata lain,dari persiapan

baku,liquifikasi,sakarifikasi,hingga fermentasi harus pada kondisi bebas kontaminan.

Selama proses fermentasi akan menghasilkan cairan etanol/alkohol dan CO2.

Hasil dari fermentasi berupa cairan mengandung alkohol/ethanol berkadar rendah

antara 7 hingga 10 % (biasa disebut cairan Beer). Pada kadar ethanol max 10 % ragi

menjadi tidak aktif lagi,karena kelebihan alkohol akan beakibat racun bagi ragi itu

sendiri dan mematikan aktifitasnya.

19

IV. Distilasi.

Distilasi atau lebih umum dikenal dengan istilah penyulingan dilakukan untuk

memisahkan alkohol dalam cairan beer hasil fermentasi. Dalam proses distilasi, pada

suhu 78 derajat celcius (setara dengan titik didih alkohol) ethanol akan menguap

lebih dulu ketimbang air yang bertitik didih 95 derajat celcius. Uap ethanol didalam

distillator akan dialirkan kebagian kondensor sehingga terkondensasi menjadi cairan

ethanol. Kegiatan penyulingan ethanol merupakan bagian terpenting dari keseluruhan

proses produksi bioethanol. Dalam pelaksanaannya dibutuhkan tenaga operator yang

sudah menguasai teknik penyulingan ethanol. Selain operator, untuk mendapatkan

hasil penyulingan ethanol yang optimal dibutuhkan pemahaman tentang teknik

fermentasi dan peralatan distillator yang berkualitas.

Penyulingan ethanol dapat dilakukan dengan 2 (dua) cara :

1. Penyulingan menggunakan teknik dan distillator tradisional (konvensional).

Dengan cara ini kadar ethanol yang dihasilkan hanya berkisar antara antara 20 s/d 30

%.

2. Penyulingan menggunakan teknik dan distillator model kolom reflux (bertingkat).

Dengan cara dan distillator ini kadar ethanol yang dihasilkan mampu mencapai 90-95

% melalui 2 (dua) tahap penyulingan.

V. Dehidrasi

Hasil penyulingan berupa ethanol berkadar 95 % belum dapat larut dalam bahan

bakar bensin. Untuk substitusi BBM diperlukan ethanol berkadar 99,6-99,8 % atau

disebut ethanol kering. Untuk pemurnian ethanol 95 % diperlukan proses dehidrasi

(distilasi absorbent) menggunakan beberapa cara,antara lain : 1. Cara Kimia dengan

menggunakan batu gamping 2. Cara Fisika ditempuh melalui proses penyerapan

menggunakan Zeolit Sintetis. Hasil dehidrasi berupa ethanol berkadar 99,6-99,8 %

sehingga dapat dikatagorikan sebagai Full Grade Ethanol (FGE),barulah layak

20

digunakan sebagai bahan bakar motor sesuai standar Pertamina. Alat yang digunakan

pada proses pemurnian ini disebut Dehidrator.

21

V. Hasil samping penyulingan ethanol.

Akhir proses penyulingan (distilasi) ethanol menghasilkan limbah padat

(sludge) dan cair (vinase). Untuk meminimalisir efek terhadap pencemaran

lingkungan, limbah padat dengan proses tertentu dirubah menjadi pupuk

kalium,bahan pembuatan biogas,kompos,bahan dasar obat nyamuk bakar dan

pakan ternak. Sedangkan limbah cair diproses menjadi pupuk cair. Dengan

demikian produsen bioethanol tidak perlu khawatir tentang isu berkaitan

dengan dampak lingkungan.

22

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 !.

23

Keuntungan Pemakaian Biodiesel

1. Dihasilkan dari sumber daya energi terbarukan dan ketersediaan bahan

bakunya terjamin

2.Cetane number tinggi (bilangan yang menunjukkan ukuran baik tidaknya

kualitas solar berdasar sifat kecepatan bakar dalam ruang bakar mesin)

3. Viskositas tinggi sehingga mempunyai sifat pelumasan yang lebih baik

daripada solar sehingga memperpanjang umur pakai mesin

4. Dapat diproduksi secara lokal

5. Mempunyai kandungan sulfur yang rendah

6. Menurunkan tingkat opasiti asap

7. Menurunkan emisi gas buang

8. Pencampuran biodiesel dengan petroleum diesel dapat meningkatkan

biodegradibility petroleum diesel sampai 500 %

Pembangkit listrik Biodiesel

Terminologi pembangkit listrik berbahan bakar minyak pada umumnya

diidentikkan dengan Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD). Walau pada

24

kenyataannya bahan bakar minyak juga terkadang digunakan pada PLTG. Prinsip

kerja PLTD adalah dengan menggunakan mesin diesel yang berbahan bakar High

Speed Diesel Oil (HSDO). Mesin diesel bekerja berdasarkan siklus diesel. Mulanya

udara dikompresi ke dalam piston, yang

kemudian diinjeksi dengan bahan bakar kedalam tempat yang sama.

Kemudian pada tekanan tertentu campuran bahan bakar dan udara akan terbakar

dengan sendirinya. Proses pembakaran seperti ini pada kenyataannya terkadang tidak

menghasilkan pembakaran yang sempurna. Hal inilah yang menyebabkan efisiensi

pembangkit jenis ini rendah, lebih kecil dari 50 %. Namun apabila dibandingkan

dengan mesin bensin (otto), mesin diesel pada kapasitas daya yang besar masih

memiliki efisiensi yang lebih tinggi, hal ini dikarenakan rasio kompresi pada mesin

diesel jauh lebih besar daripada mesin bensin.

Mesin Diesel

Keuntungan utama penggunaan pembangkit listrik berbahan bakar minyak

atau sering disebut dengan PLTD adalah dapat beroperasi sepanjang waktu selama

masih tersediannya bahan bakar. Keandalan pembangkit ini tinggi karena dalam

operasinya tidak bergantung pada alam seperti halnya PLTA. Mengingat waktu start-

nya yang cepat namun ongkos bahan bakarnya tergolong mahal dan bergantung

dengan perubahan harga minyak dunia yang cenderung meningkat dari tahun ke

tahun, PLTD disarankan hanya dipakai untuk melayani konsumen pada saat beban

puncak.

Investasi awal pembangunan PLTD yang relatif murah, kebutuhan energi di

daerah-daerah terisolasi yang mendesak dan kebutuhan energi daerah-daerah yang

belum terlalu besar, pemerintah Indonesia berinisiatif membangun PLTD yang

berfungsi sebagai base-supply untuk memenuhi kebutuhan listrik di daerah-daerah

ini, untuk mengurangi biaya transmisi dan rugi-rugi jaringan dalam menyalurkan

energi listrik dari kota terdekat.

25

Dengan digunakannya bahan bakar konvensional maka adanya kemungkinan

pembangkit ini akan sulit dioperasikan di masa depan karena persediaan minyak

bumi dunia yang semakin menipis. Harga minyak yang terus meningkat menjadi

pertimbangan utama dalam menggunakan pembangkit ini. Harga minyak yang mahal

diakibatkan karena pasar minyak dunia yang tidak stabil dan ongkos transportasi

untuk membawa minyak tersebut ke daerah yang dituju. Padahal di sisi beban, PLN

dipaksa menjual dengan harga murah. Inilah yang menyebabkan PLN rugi besar

Komponen PLTD

Pusat Listrik Tenaga Diesel (PLTD) ialah Pembangkit listrik yang

menggunakan mesin diesel sebagai penggerak mula (prime mover). Prime mover

merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang

diperlukan untuk memutar rotor generator. Mesin diesel sebagai penggerak mula

PLTD berfungsi menghasilkan tenaga mekanis yang dipergunakan untuk memutar

rotor generator.

26

Dari gambar di atas dapat kita lihat bagian-bagian dari Pusat Listrik Tenaga

Diesel, yaitu :

- Tangki penyimpanan bahan baker.

- Penyaring bahan bakar.

- Tangki penyimpanan bahan bakar sementara (bahan bakar yang disaring).

- Pengabut.

- Mesin diesel.

- Turbo charger.

- Penyaring gas pembuangan.

- Tempat pembuangan gas (bahan bakar yang disaring).

- Generator.

- Trafo.

- Saluran transmisi.

Prinsip Kerja PLTD

Bahan bakar di dalam tangki penyimpanan bahan bakar dipompakan ke

dalam tanki penyimpanan sementara namun sebelumnya disaring terlebih

dahulu. Kemudian disimpan di dalam tangki penyimpanan sementara

(daily tank). Jika bahan bakar adalah bahan bakar minyak (BBM) maka

bahan bakar dari daily tank dipompakan ke Pengabut (nozzel), di sini

bahan bakar dinaikan temperaturnya hingga manjadi kabut. Sedangkan

jika bahan bakar adalah bahan bakar gas (BBG) maka dari daily tank

dipompakan ke convertion kit (pengatur tekanan gas) untuk diatur

tekanannya. Menggunakan kompresor udara bersih dimasukan ke dalam

tangki udara start melalui saluran masuk (intake manifold) kemudian

dialirkan ke turbocharger. Di dalam turbocharger tekanan dan temperatur

udara dinaikan terlebih dahulu. Udara yang dialirkan pada umumnya

sebesar 500 psi dengan suhu mencapai ±600°C.

27

Udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi dimasukan ke dalam

ruang bakar (combustion chamber). Bahan bakar dari convertion kit

(untuk BBG) atau nozzel (untuk BBM) kemudian diinjeksikan ke dalam

ruang bakar (combustion chamber)

Di dalam mesin diesel terjadi penyalaan sendiri, karena proses kerjanya

berdasarkan udara murni yang dimanfaatkan di dalam silinder pada tekanan yang

tinggi (35 – 50 atm), sehingga temperatur di dalam silinder naik. Dan pada saat itu

bahan bakar disemprotkan dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi

melebihi titik nyala bahan bakar sehingga akan menyala secara otomatis yang

menimbulkan ledakan bahan bakar. Ledakan pada ruang bakar tersebut menggerak

torak/piston yang kemudian pada poros engkol dirubah menjadi energi mekanis.

Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang

dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat

bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi

gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros

engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.

28

Poros engkol mesin diesel digunakan untuk menggerakan poros rotor

generator. Oleh generator energi mekanis ini dirubah menjadi energi listrik sehingga

terjadi gaya geral listrik (ggl).

PEMBANGKIT LISTRIK BIOETANOL

Pada dasarnya pembangkit listrik yang menggunakan bahan bakar bioethanol

sama dengan pembangkit listrik yang mengguanakan biodiesel, disini kita akan

mengambil contoh pada genset yang menggunakan bahan bakar biofuel yaitu

bioethanol

Agar bioethanol (dengan kadar ethanol 85%) dapat digunakan untuk

menggerakkan mesin (awalnya bahan bakar bensin) diperlukan alat yang disebut

Konverter Kit Bioethanol. Alat konversi ini dipasang pada mesin berbahan bakar

bensin sehingga bisa menggunakan bahan bakar bioethanol.

Konverter Kit Bioethanol terdiri dari tangki bioethanol dan sebuat reaktor

bioethanol. Konverter Kit Bioethanol ini dapat dipasang pada banyak mesin dengan

bahan bakar bensin atau pertamax. Misalnya pada Genset (generator listrik), Pompa

air, mesin tempel (perahu), mobil, sepeda motor, mesin parut kelapa, padi, jagung

dan banyak lagi.

29

Di bawah ini adalah salah satu contoh pengaplikasian Konverter Kit

Bioethanol pada sebuat genset Honda GX 390 (generator listrik) dengan daya 5000

Watt.

30

PERHITUNGAN

Komponen A

Merupakan fixed cost, yakni biaya yang harus tetap dikeluarkan terlepas dari

pembangkit listrik tersebut dioperasikan atau tidak. Komponen ini umumnya terdiri

dari biaya konstruksi PLT (Pembangkit Listrik Tenaga …) seperti pekerjaan sipil,

biaya pembelian turbin, generator, dan lain-lain.

Komponen B dan D

Kedua komponen ini dikenal dengan nama variable cost dan biasanya nilainya kecil.

Selain itu, keduanya juga sering disebut sebagai OM Cost yang berarti biaya yang

dikeluarkan untuk operasi dan maintenance si pembangkit.

-       komponen B

merupakan fixed OM Cost, seperti gaji pegawai/karyawan, biaya manajemen, dan

lain-lain

-       komponen D

merupakan variable OM Cost, seperti biaya untuk pelumas. Semakin sering dan berat

kerja si pembangkit, semakin dibutuhkan pulalah pelumas. Maka, biaya komponen D

ini akan meningkat. Dan demikian pulalah sebaliknya.

Komponen C

Komponen ini merupakan fuel cost atau biaya bahan bakar. Beberapa faktor yang

mempengaruhi harga komponen ini misalnya banyaknya konsumsi bahan bakar yang

diperlukan, jenis bahan bakarnya, lama waktu penyalaan pembangkit, dan beberapa

hal lainnya.

31

Komponen E (optional)

Biaya ini tidak merupakan biaya wajib yang harus ada dalam komponen biaya

pembangkitan. Namun, saat kita berada dalam posisi IPP (Independent Power

Producer) atau penyedia listrik non-PLN (Pemerintah), terkadang komponen biaya ini

turut kita perhitungkan.

Komponen E ini adalah komponen biaya saluran dari trafo step-up yang ada di

pembangkit kita ke gardu induk PLN terdekat. Misalnya kita membangun PLTU

sendiri di pinggir pantai. Sementara itu, gardu induk PLN terdekat berada pada jarak

5 km dari PLTU Anda. Nah, untuk menghubungkan output trafo step-up di

pembangkit Anda ke gardu induk tersebut tentu dibutuhkan saluran listrik kan. Biaya

instalasi saluran inilah yang dikenal dengan nama komponen E dan biasanya

dibebankan ke PLN selaku pembeli.

Kemudian, setelah komponen-komponen tadi diketahui nilainya, kita tinggal

menjumlahkannya untuk mendapatkan nilai yang dikenal dengan nama BPP (Biaya

Pokok Pembangkitan). Inilah biaya pembangkitan sebenarnya yang dikeluarkan oleh

si pembangkit.

Berikut ini adalah contoh perhitungan beberapa komponen biaya :

Komponen A

Capital Cost (CC) adalah biaya konstruksi PLT. Biaya ini meliputi biaya turbin,

generator, switchgear, BOP (Balance of Plant), dll.

- CRF (Capital Recovery Factor) atau faktor pengembalian investasi biasanya

direpresentasikan oleh persamaan berikut:

32

dengan  i = interest dan n = masa manfaat

- kapasitas merupakan kapasitas total pembangkit.

- 8760 dinyatakan dalam jam, yang merupakan lamanya jam dalam satu tahun. Hal

ini mewakili waktu nyala si pembangkit dalam selama satu tahun.

- CF (Capacity Factor) merupakan faktor kesediaan PLT dalam memproduksi listrik.

Nilai CF ini umumnya bervariasi antara 0,8-0,9.

2. Komponen C

Besarnya komponen C dipengaruhi oleh harga bahan bakar per satuan (misalnya

Rp/liter untuk diesel) dan harga SFC (Specific Fuel Consumption) yang dinyatakan

dalam satuan per kwh (misalnya liter/kwh untuk diesel)

Contoh kasus 1:

Sebuah pembangkit memiliki kapasitas 3×1000 kW dengan masa manfaat 5 tahun.

Harga capital cost adalah $ 300/kWh. Bahan bakar solar (diesel) yang digunakan

memiliki efisiensi 0,275 liter/kWh. Besarnya komponen B dan D adalah sebagai

berikut berturut-turut (dalam cent dollar) 0,3 dan 0,6. Hitunglah BPP bila:

(a) Take or Pay

(b) PLT bekerja sebagai peaker yang hanya menyala 2 jam/hari

Jawab

Total kapasitas pembangkit adalah 3X1000 kW.

Capital cost totalnya adalah : $ 300/kW x 3000 kW = $ 900.000

33

Masa manfaatnya (n) adalah 5 tahun

Dengan mengasumsikan nilai i = 30%, maka

Dengan menggunakan harga diesel untuk industri (Rp 8.800/kWh), komponen C

akan bernilai : Rp 8.800/liter x 0,275 liter/kWh = Rp 2420/kWh

CF sendiri kita asumsikan sebesar 0,8. Jadi:

(a) Saat pembangkit digunakan take or pay, itu berarti pembangkit akan menjadi IPP

yang menjual listriknya sepanjang tahun. Maka

Dan dengan mengambil kurs 1$ = Rp 9.000, maka BPP menjadi :

BPP = (0,018 x 9000) + ((0,3+0,6)/100 x 9000) + 2420

= Rp 2663/kWh

(b) Saat pembangkit digunakan sebagai peaker dengan waktu menyala 2 jam/hari = 2

x 365 hari = 730 jam/tahun, maka

Dan dengan mengambil kurs 1$ = Rp 9.000, maka BPP menjadi :

BPP = (0,211 x 9000) + ((0,3*+0,6)/100 x 9000) + 2420

= Rp 4400/kWh

34

Contoh kasus 2:

Kebutuhan listrik Pulau Bali, dengan beban puncak 406 MW ( 2006 ), dipasok dari

PLTD Pesanggaran, PLTG Pesanggaran, PLTG Gilimanuk, PLTG Pemaron dan dari

paiton melalui saluran 150 kV Paiton Banyuwangi-Gilimanuk-Ke Gardu Induk

Kapal. Studi ini dimaksud untuk menjajaki kembali kelayakan ekonomi

pembangunan saluran 500 kV Jawa-Bali yang pernah direncanakan pada tahun 1990-

an, tapi dibatalkan pembangunannya. Pembangunan saluran transmisi 500kV ini akan

mengurangi, mensubsitusi pemakaian minyak (HSD) pembangkit di Bali dengan

menambah pasokan dari PLTU Batubara Paiton, yang lebih murah biaya bahan

bakarnya.

SIMULASI PASOKAN LISTRIK BALI

Dengan memakai asumsi efisiensi termis (kolom 4), nilai panas (kolom 5), harga

bahan bakar (kolom 7) pada tabel 1, dapat dihitung perbandingan pemakaian bahan

bakar spesifik (kolom 6) dan biaya pemakaian bahan bakar dari 4(empat) pembangkit

di Bali yang memakai HSD dan biaya bahan bakar dari PLTU Paiton (kolom 8) Tabel

1.

Catatan :

Pemakaian Bahan Bakar Spesifik dihitung menurut rumus :

(860 [kcal/kWh] / (Efesiensi Termis [%] / 100) / Nilai Panas [kcal/ltr, kcal/kg].

Contoh PLTD Pesanggaran : ( 860/0,32 ) / 9500 = 0,283 [ltr/kWh].

Biaya Bahan Bakar dihitung menurut rumus :

Pemakaian bahan baker spesifik [ltr/kWh,kg/kWh] x Harga Bahan Bakar [ Rp/ltr,

Rp/kg ].

Contoh PLTD Pesanggaran : 0,083 x 6000 = 1697,4 [Rp./kWh].

Tabel 2 menghitung besarnya pemakaian bahan bakar (kolom 5) dan biaya

bahan bakar (kolom 7) dari tiap pembangkit di Bali dan dari PLTU Paiton.

Berdasarkan jumlah energ2 yang dibangkitkan dari pusat pembangkitan di Bali dan

pasokan dari Jawa tahun 2005 (kolom 1), Tabel 2 (dikutip dari lampiran 1, Data

Pengusahaan Sistem Ketenagalistrikan Bali 2005), serta dengan memakai perkiraan

pemakaian bahan bakar spesifik (kolom 4) dan biaya bahan bakar spesifik (kolom 6)

dari Tabel 1.

35

Catatan :

Pemakaian Bahan Bakar dihitung menurut rumus :

Energi Dibangkitkan [kWh] x Pemakaian Bahan Bakar Spesifik [ltr,kg /kWh].

Contoh PLTD Pesanggaran : 127 487 000 x 0.283 = 0.036 [juta kliter].

Biaya Bahan Bakar dihitung menurut rumus :

Energi Dibangkitkan [kWh] x Harga Bahan Bakar [Rp/kWh].

Contoh PLTD Pesanggaran : 127 487 000 x 1697.4 = 216.39 [ Milyar Rp ].

ASIL PERHITUNGAN

JumlahPemakaian di Bali Tahun 2005 : 0.495 [Juta kiloliter]. (kolom 5 Tabel 2).

Jumlah Biaya Pembangkitan di Bali Tahun 2005 (dari pembangkit di Bali dan

pasokan dari Paiton) adalah : 3080.70 [milyar Rp] atau 334.86 [Juta US$] mengacu

nilai tukar Rp. 9200 = 1 US$.

Bila Seluruh Pembangkitan di Bali sebesar : 2352558.7 [MWh] diganti dengan

pembangkitan dari PLTU Paiton, maka besarnya biaya pemakaian bahan baker

adalah : 2322558700 x 110.55 = 257.93 [Milyar Rp.] Atau 28.04 [Juta US$].

Penghematan Biaya Bahan Bakar dengan mengganti pemakaian BBM dengan

batubara dari PLTU Paiton : (334,86-28,04) = 306.82 [Juta US$/tahun ].

Perkiraan biaya pembangunan Saluran Transmisi 500 kV Paiton – Kapal 278 [Juta

US$]. Sedangkan penghematan biaya subsitusi pemakaian bahan bakar minyak

(HSD) dengan batubara dari PLTU Paiton adalah 306.82 [Juta US$]. Ini berarti Pay

back period pembangunan saluran 500 kV dari Paiton – Kapal adalah : (278/306,82)

= 0.91 [tahun] atau 10.87 [bulan].

KESIMPULAN

Penggantian pemakaian BBM di Bali dengan batubara dari Jawa, menjustifikasi

pembangunan saluran transmisi 500 kV Jawa-Bali,

Kelayakan pembangunan saluran trasmisi 500 kV Paiton-Banyuwangi-Gilimanuk-

Kapal dengan biaya 278 Juta US$ akan terbayar kembali dalam waktu kurang dari 1

(satu) tahun, dari penghematan / subsitusi pemakaian BBM (HSD) dengan batubara.

Kemampuan daya salur satu sirkuit 500 kV sebesar 1000-1100 MW. Dengan tingkat

pertumbuhan kebutuhan listrik 7% pertahun, adanya saluran 500 kV ini, dalam kurun

waktu 13-14 tahun mendatang tidak perlu ada penambahan pembangkit di Bali.

36

Masih diperlukan berbagai penelitian terkait dengan :

Berapa besarnya daya dan energi yang dapat diserap dari Jawa ke Bali melalui

saluran transmisi 500 kV tersebut dan apakah daya/energi yang murah cukup tersedia

di PLTU Paiton untuk dapat disalurkan ke Bali.

Demi ketelitian pemakaian BBM dari ke-empat pembangkit di Bali diperlikan

efesiensi atau pemakaian BBM actual, dan bukan berdasarkan asumsi efesiensi termis

seperti yang dipakai pada Tabel 1 diatas.

Aliran daya (load flow) saluran 500 kV dari Jawa ke Bali dan di jaringan 150 kV, di

Bali, untuk menetapkan dimana injeksi 500 kV ke 150 kV akan dilakukan. Susut

saluran 500 kV diperkirakan sebesar 1-2 % diabaikan pada studi ini.

Studi merupakan analisis short-run marginal. Untuk cakupan long-run marginal dapat

dilanjutkan dengan menggunakan program computer WASP misalnya.

37