mengenal bioethanol

Bio Ethanol

energy terbarukan.

Dialah Yang menjadikan untukmu api dari kayu yang hijau, maka tiba‐tiba kamu nyalakan (api) dari kayu itu." Yaasin 80

Slamet Sulaiman 2006.

Revisi 2008

Sekapur sirih.

Tiba tiba semua bicara tentang energy alternatif, energy terbarukan, energy hijau, energy

ramah lingkungan hampir dari semua strata sosial mulai jajaran executif dan jajaran legislatif

dan tidak ketinggalan diramaikan para pengamat semua bicara dengan topik yang sama,

yang sebenarnya sama sama kurang dimengerti, mereka berargumentasi kedepan bahan

bakar fosil makin terbatas, mereka bicara tentang penyelamatan dunia dari pengaruh

perubahan iklim global, mereka bicara tentang protocol Kyoto sd Bali meeting sampai

dengan isu idealisme penggunaan ethanol buatan sendiri untuk mengurangi pengangguran

dan peningkatan kesejahteraan, ribuan seminar dan presentasi telah digelar, dibuat rencana

kolosal nasional yang sangat hebat, namun sudah dapat diduga dalam pembuatan

perencanaan tidak satu negarapun mampu mengalahkan kemampuan Indonesia, sebatas

perencanaan sebatas angan angan dan sebatas impian, dan lebih mengenaskan lagi isu ini

dimasukkan ke ranah politik untuk kampanye apapun juga.

Tulisan ini adalah catatan langkah langkah kecil kami sebagai insan petani Indonesia yang

mencoba mewujudkan semua impian dan angan diatas, dengan segala keterbatasan dan

dalam skala yang sangat kecil dibanding dengan rencana kolosal nasional, namun kami

berkeyakinan sekecil apapun langkah yang mulai diayunkan akan lebih cepat mencapai

tujuan dibanding seribu angan tanpa langkah.

Apa itu ethanol dan sejarahnya, bahan bahan apa yang melimpah dan tersedia dinegeri

sorga ini, serta pemilihan teknologi apa yang sesuai dengan kondisi sosial, ekonomi dan

budaya setempat sekilas kami sajikan dalam catatan ini, begitu pula aplikasi ethanol untuk

kehidupan sehari hari , sisi positipnya dan sisi negatipnya, sebagai bandingan kami sajikan

pula industry ethanol di negara tetangga kita.

Semoga catatan kecil ini bermanfaat.

Untuk Alm ayah dan ibu.

(alm H M Sulaiman dan Hj Muslimah)

Semoga kasih sayang Nya terlimpah seperti ayah dan ibu menyayangiku sewaktu masih

kecil.

(ini foto saya waktu disunat)

Ethanol awal bahan bakar mesin.

. Sejak jaman purba ethanol telah dikenal dan dimanfaatkan untuk lampu

penerangan, memasak dan digunakan bersama dengan minyak nabati dan lemak

hewan.

. Tahun 1826 Samuel Morey pertama kali menggunakan alcohol untuk

prototype mesin pembakaran dalam .( internal combustion engine).

. Pada masa perkembangan industri beberapa petani Amerika pindah kekota

dan meninggalkan serta menjual lahan pertanian berikut penyulingan ethanolnya.

Awal minyak bumi di temukan.

. Tahun 1859 Edwin Drakes pertama kali melakukan pengeboran minyak bumi

di Pensilvania.

. Tahun 1860 ribuan distilasi dibangun dan menghasilkan lebih 90 juta gallon

pertahun untuk kebutuhan penerangan, masak dan industri,

. Tahun 1860 Nikolas Otto dari Jerman menggunakan ethanol untuk bahan

baker mobil.

. Tahun 1862 dan 1864 alkohol dikenakan pajak US$ 2.08 pergalon untuk

menutup biaya perang, mengakibatkan kenaikan harga etanol secara drastic,

membuat ethanol sulit dijual dan petani pemilik distilasi hanya menggunakan

ethanol untuk kebutuhan sendiri.

. Tahun 1890 beberapa mesin pertanian, locomotive kereta api dan mobil di

Amerika menggunakan bahan baker ethanol sebelum bahan baker bensin.

. Tahun 1896 kendaraan tanpa kuda (mobil) mulai merambah jalan jalan Eropa

dan Amerika, Mobil Henry Ford dikenal sebagai Quadracycle menggunakan bahan

baker ethanol.

. Tahun 1899 pemerintah German mulai resmi menjual alcohol sama dengan

harga bensin dengan memberi subsidi pada pembuat alcohol dan mengenakan bea

masuk pada importer minyak bumi.

. Tahun 1902 Paris pameran penggunaan bahan bakar alcohol untuk mobil,

mesin pertanian, lampu penerangan, kompor, pemanas, seterika, pengering kopi dll.

Masa suram Ethanol.

. Tahun 1907 ditemukan beberapa sumber minyak bumi di Texas membuat

harga bensin hanya US$ 18 – 22 cent pergalon, sementara pada saat yang sama

harga ethanol melambung menjadi US$ 25 sampai 30 cents.

. Tahun 1908 Mobil Ford model T diperkenalkan dengan bahan baker ethanol.

. Tahun 1923 harga alcohol turunan dari tetes US$ 20 cents per gallon

sementara harga bensin mencapai US$ 28 cents per gallon, Standart Oil untuk

beberapa bulan melakukan uji dengan pencampuran 10% alcohol dan 90% bensin

untuk menaikkan angka oktan dan mengurangi knocking. Pemerintah Perancis

mensubsidi alcohol dan meminta importer minyak bumi mengganti dengan alcohol

sebesar 10% kebutuhan.

.Sampai dengan tahun 1930 di Eropa bahan bakar ethanol masih sangat competitive

dibanding dengan bensin.

. Tahun 1947 oktober tanggal 14 test pilot legendaries Chuck Yeager menjadi

orang pertama yang terbang dengan kecepatan diatas kecepatan suara, pada tenaga

penuh untuk 3 menit menggunakan bahan baker oxygen cair dan alcohol sebanyak

600 galon.

. Tahun 1964 tujuh mobil mengalami kecelakaan pada lap kedua lomba balap

Indianapolis dan dua pengemudi Dave McDonald dan Eddie Sachs meninggal akibat

terbakarnya 150 galon bensin, Johnny Rutherford yang ikut dalam kecelakaan

terhindar dari maut karena mobilnya menggunakan bahan baker methanol, The

United States Auto Club mengganti bahan baker bensin menjadi methanol (methyl

alcohol) selama 41 tahun sampai dengan Lomba terakhir tahun 2005.

. Tahun 1973 terjadi krisis minyak bumi membuat ethanol lebih murah dari

bensin.

.Tahun 1980 di Amerika lebih dari 100 unit pabrik alcohol turunan jagung

dibangun dan menghasilkan dan menjual lebih dari satu juta gallon pertahun,

Sumur baru minyak ditemukan.

. Tahun 1980 dan 1990 beberapa sumur minyak baru ditemukan dan

membuat harga bensin lebih murah dari ethanol, pemerintah Amerika mensubsidi

usaha penyulingan minyak untuk mendukung petani, gasohol umumnya dijual di

Amerika Barat.

. Tahun 1984 jumlah penyulingan ethanol di Amerika mencapai 163

unit dan menghasilkan 595 juta gallon ethanol pertahun.

. Tahun 1997 dan 2002 3 juta mobil dan truk kecil di Amerika

diproduksi dengan bahan bakar E 85 campuran 85% ethanol dan 15 % bensin.

. Tahun 2004 harga minyak mentah naik 80%, bensin naik 30%, solar

naik 50%, kenaikan ini akibat kilang minyak Mexixo diserang badai dan rusaknnya

pipa minyak Iraq akibat perang bersamaan dengan naiknya kebutuhan minyak

kawasan Asia karena pertumbuhan jumlah mobil di Asia, membuat harga ethanol

mendekati harga minyak bumi, industri ethanol Amerika mampu memprodukasi

225.000 barel perhari, dengan prediksi cadangan minyak bumi tinggal 40 tahun, dan

kebutuhan ethanol 3.53 juta gallon pertahun,beberapa industri minyak bumi

menginvestasikan ke industri alcohol,

. Tahun 2006 Indy Racing league mengganti bahan bakar dengan campuran

10% ethanol dengan 90% methanol , Bill gates membeli 25% Pacific Ethanol Inc.

Ethanol untuk bahan bakar internal combustion engine.

Cuplikan bulletin dibawah menunjukkan bahwa penggunaan ethanol untuk motor bakar

bukanlah hal yang baru, bulletin dibawah adalah cetakan juli 1925, bahkan pernah

dikisahkan pada saat Ny Daimler (Pendiri Daimler Benz) kehabisan bahan bakar dia turun ke

apotik untu membeli sejumlah alcohol untuk diisikan ke tangki mobilnya.

Negara lain.

Hanya sebagai illustrasi dibawah ini beberapa Negara dengan pengembangan industry

ethanolnya.

Brazil.

3 Juta kendaraan di Brazil 2003 menggunakan hidrous ethanol mengkonsumsi 4.9

billion liter/tahun, Harga pokok produksi ethanol di Brazil pertengahan tahun 2005

termasuk bahan baku, transport dan distribusi adalah US$ 0,23 – 0,29 per liter, produsen

ethanol paling murah didunia dengan bahan tetes dan tebu

Statiun pengisian BBM di Brazil

Swedia.

Bus kota Swedia.

Sejak 1990 Stockholam Transport (Sweden) mengoperasikan 32 unit Bus Scania berbahan

baker Ethanol, menempuh jarak 4 juta kilometer, emisi udara utamanya NO lebih rendah

50% dibanding dengan fosil oil. Saat ini dioperasikan 130 unit bus yang telah dimodifikasi

dengan bahan baker ethanol. 95% bio based ethanol dari limbah hutan dan 2% Avocet

Ignition Improver.

Australia

Australia mengembangkan campuran hidrous ethanol dengan solar (diesohol).

Diesohol adalah campuran dari solar 84,5%, hydrated ethanol 15% dan 0,5 % emulsifier hasil

riset APACE Australia.

Anhydrous ethanol bisa langsung dicampur dengan bahan baker fosil, tetapi hydrated

ethanol dengan kandungan air 2% sudah tidak isa bercampur dengan bahan baker fosil,

tetapi dengan penambahan emulsifier yang sesuai dapat bercampur dengan baik.

Apace telah menujukkan bahwa campuran diesohol sampai dengan 30% ethanol masih

dapat digunakan sebagai bahan baker mesin diesel dengan baik, telah dicobakan pada 3 unit

bus baru di Canberra dan juga beberapa bus di Sydney dari tahun 1993 – 1998.

India

Diluar penggunaan ethanol untuk industry dan automotive, pemanfaatan ethanol

sebagai energy alternative juga dicoba diterapkan untuk energy rumah tangga, dimana

India sudah memulai dengan proyek kompor ethanol kadar 50% v/v , Afrika dengan GAIA

PROYECT ETHANOL STOVE dll, dan adalah sangat mungkin hal yang sama diterapkan di

Indonesia , utamanya untuk remote area yang sulit mendapatkan BBM.

India dengan lebih 270 unit ethanol disteleris dan sebagian besar dengan kapasitas 300.000

liter per tahun atau kurang lebih 1.000 liter per hari ( 1 kl/day)..

Kompor Ethanol kadar rendah.

(NARI INDIA)

Kompor ethanol dengan kadar rendah 50% (v/v) ikut memecahkan masalah sosial,

terpenuhinya energy rumah tangga dan terpenuhi kebutuhan minum suami sehingga

mengurangi kekerasan dalam rumah tangga.

Mianmar

150 gpd Mianmar pilot proyek

Thailand.

Thailand terkenal dengan ethanol berbahan ubi kayu dan merupakan Negara yang maju

dalam rekayasa varitas tanaman unggul.

Lain lain.

Hidrous Ethanol untuk motor bakar juga telah diuji untuk outboard motor oleh The Thayer

School of engineering at Darmouth College – 9 Maret 2004 untuk outboard motor Johnson,

Mercury, Evinrude, Yamaha, Honda dan Kawasaki hanya dengan melakukan minor

modifikasi di carburetor system

Indonesia.

Berdasar Inpres no 1 tahun 2006 – 25 Januari 2006‐ Tentang penyediaan dan pemanfaatan

bahan bakar nabati (bio fuels) sebagai bahan bakar lain, juga Kepres 10 tahun 2006 –24 Juli

2006 ‐Tentang team nasional pengembangan bahan bakar nabati untuk percepatan

pengurangan kemiskinan dan pengangguran, sebenarnya Presiden telah memberi arahan

dan instruksi kepada lebih 10 Menteri, Gubernur ,Bupati dan Walikota dengan penugasan

yang terinci dan selanjutnya team bertugas selama 2 tahun, namun 2 tahun setelah

terbitnya Inpres dan Kepres diatas belum Nampak laporan maupun evaluasi atas kegiatan

tersebut, bahkan yang agak menyakitkan Presiden sampai terkesima dengan temuan Blue

Energy yang sebenarnya diluar scenario,

of 27

Raw Material / Bahan baku.

Ethanol dapat dibuat dari tiga kategori material .

1.SACCHARINE MATERIALS (tanaman mengandung gula).

Tebu, Tetes ,Bit Gula, Sweet Sorghum,Buah buah an dll.

Batang sorghum manis dengan kandungan gula 14% dan tebu.

2.STARCHY MATERIALS (tanaman mengandung pati).

Jagung, Ketela pohon, kentang, larut, biji sweet sorghum,gandum , beras , beras

ketan dll,

of 27

Jagung dan ubu kayu jenis feedstock berpati.

3.CELLULOSE MATERIALS (tanaman mengandung serat)

Kayu, Jerami, batang jagung, janggel jagung, limbah kayu dll.

Dari ketiga jenis material diatas sacharine material prosesnya paling

pendek, karena dapat langsung dilakukan proses fermentasi (peragian),

sedangkan untuk kedua material lainnya didahului dengan proses konversi dari

STARCH (PATI) maupun CELLULOSE menjadi gula (proses sakarifikasi) baru

dilakukan proses fermentasi dan distilasi.

Proses konversi pati menjadi gula/ sakarifikasi dilakukan dengan konversi asam

maupun konversi enzimasi yang merubah pati menjadi glucose.

Dari sisi teknologi dan keekonomisan hidrous ethanol berbahan sacarine material

paling mudah dilakukan dalam skala kecil, sedangkan ethanol berbahan baku

berpati (Starchy) dan Cellulose lebih komplikated, padat modal dan teknologi dan

tidak ekonomis diusahakan dalam skala kecil.

Potensi bahan baku ethanol di Indonesia.

- Tetes tebu

Tetes tebu sebagai by produk indutri gula merupakan feed stock yang telah

dimiliki, saat ini sebagian besar tetes diserap industri fermentasi (bumbu masak

untuk memproduksi sodium glutamate dll), dengan harga tetes yang cukup murah

dibawah Rp 600 perkg tentu secara ekonomis sangat feasible apabila juga

digunakan untuk bahan baku ethanol, 1 ton tetes senilai Rp 600.000,‐ akan

menghasilkan 220 sd 260 liter dengan harga Rp 5.000/ltr sudah didapatkan nilai

of 27

jual kotor Rp 1.100.000 sd Rp 1.300.000,‐ atau hamper dua kalinya harga bahan

baku.

- Tebu

Tebu juga langsung dapat diproses menjadi ethanol dengan yield kurang lebi 70

liter ethanol per ton tebu, sebagai gambaran 1 ton tebu dengan harga Rp

250.000 akan dihasilkan 70 ltr ethanol dengan harga ethanol Rp 5.000/liter

didapatkan penjualan Rp 3.500.000,‐

- Ketela pohon

Secara teknis dari 6.5 kg ketela pohon dihasilkan 1 liter ethanol, untuk luar Jawa

dengan harga ketela pohon dibawah Rp 300/kg barangkali masih layak secara

ekonomis tetapi kalau untuk jawa harga ketela pohon relative tinggi (rata rata

diatas Rp 800/kg) karna sebagian terserap untuk konsumsi dan sebagian lagi

untuk industri tapioca,

- Sweet Sorgum

Di Indonesia belum begitu membudaya ,dibeberapa Negara beberapa telah

dihasilkan rekayasa untuk mendapatkan varitas sweet sorgum dengan batang

yang mengandung sacarine yang cukup tinggi. PT Ajinomoto telah pernah

mencoba budidaya tanaman sweet sorghum di Madura untuk menghasilkan syrup

sebagai pengganti atau suplisi tetes untuk bahan baku mono sodium glutamate,

begitu pula P3GI Pasuruhan pernah mencoba membudidayakan sweet sorghum di

kawasan Situbondo untuk tambahan pasokan tebu di PG Asem Bagoes.

- Jagung

Secara teknis jagung maupun beras dapat dijadikan ethanol , tetapi untuk kondisi

Indonesia jagung masih diperlukan untuk pakan ternak (Broiler dan layyer) dan

bahkan di beberapa daerah jagung merupakan bahan pokok utama. 2,5 kg jagung

akan dihasilkan 1 liter ethanol dengan harga jagung diatas Rp 3.000,‐/kg maka di

Indonesia ethanol berbahan jagung dirasa kurang ekonomis.

of 27

Proses ethanol dari sacarine material.

Gula disakarida /sacarosa dengan jumlah Carbon 12 apabila dilarutkan atau

ditambah air akan mengalami proses Inversi/hidrolisis, menjadi gula

invert/monosakarida yaitu glucose dan fructose dengan jumlah Carbon masing

masing 6.

C12H22O11 + H2O ‐‐‐‐ C6H12O6 + C6H12O6

Sacarose Air Glucose Fructose

BM 342 BM 18 BM 180 BM 180

Selanjutnya monosakarida (glucose dan fructose) selama fermentasi akan

dirombak menjadi alcohol/ ethanol dan gas karbon dioksida serta panas .

C6H12O6 ‐‐‐‐ 2C2H5 OH + 2CO2 + 22 kkal

Glucose/ Fructose Ethanol Carbon dioksida

BM 180 BM 92 BM 88

Dari proses diatas akan tampak neraca masa yang timbul , secara kasar terlihat

bahwa tiap satu satuan berat gula akan menjadi 53,8% ethanol, karena density

ethanol 0,8 maka tiap satuan berat gula menghasilkan setara dengan 0,675 liter

ethanol, dengan memperhitungkan efisiensi fermentasi dan effisiensi distilasi

actual akan didapat 0,55 liter ethanol tiap kg gula.

of 27

Bagan alir proses ethanol

Proses fermentasi.

Proses fermentasi adalah proses perombakan gula oleh activitas ragi , dimana

ikatan kimia rantai karbon dari glucose dan fructose dilepas satu demi satu dan

dirangkai secara kimiawi menjadi molekul ethanol dan gas karbon dioksida serta

menghasilkan panas,

Ragi sendiri termasuk jasat renik keluarga vegeta, ragi akan mengeluarkan

enzyme yang sangat complex yang mampu melakukan perombakan

monosakarida menjadi ethanol dan carbon dioksida, jenis ragi untuk proses

alcohol/ ethanol adalah sacarimeses C,

Apabila kit

melibatkan

satu gugus

gugusan b

terjadi ken

suhada, be

yang dia bu

Tahapan Pr

1.Pe

Pemberian

pemberian

kurang lebi

ragi (yeast

Selain itu

terlalu basa

2.Pe

Bah

Dengan ba

gula antar

(mash/bee

back slopin

ta renungka

n milyaran r

san carbon

aru ethano

naikan suhu

egitu pula k

uat sendiri,

roses Ferme

enyiapan ra

ragi 0.5 kg

dilakukan

ih 1 jam pa

tank).

pH mash d

a dan meng

enyiapan m

han dari tete

han dari te

ra 20‐22 %

r yang suda

ng dengan

an maka ac

ragi, yang b

dari gula d

ol tanpa ke

u yang kada

kadang dia

sungguh be

entasi.

agi.

tiap 1.000

dengan m

ada suhu 30

diajust ant

gendalikan t

mash.

es tebu.

etes hanya

%, pengenc

ah didistilas

berbagai k

Page 6 of 2

ctivitas ferm

bekerja sian

dilepas dari

esalahan da

ang kala m

a mati kare

enar ILMUM

liter mash

membiakkan

0 ‐ 32 celsiu

ara 4,5‐5 d

temperatur

perlu pros

ceran deng

si), pengen

keuntungan

27

mentasi ada

ng malam t

ikatan kim

an pada ak

menyebabka

ena tidak ta

MU meliputi

dengan kan

n ragi dala

us, pembiak

dengan me

e tidak lebi

ses pengenc

gan air be

ceran deng

n antara la

alah activita

tanpa koma

mianya dan

khirnya akib

an siragi te

ahan dalam

i alam seme

ndungan to

am 10 lite

kan dilakuka

enambahka

h dari 32 ce

ceran s/d k

rsih atau

gan stillage

in sebagai

as colossal

ando, satu

di rakit me

bat activita

erbunuh seb

m kadar alk

esta.

tal gula 20‐

r mash se

an dalam ta

n asam ap

elsius.

kandungan

dengan st

dikenal seb

penyangga

yang

demi

enjadi

asnya

bagai

kohol

‐22%,

elama

angki

pabila

total

illage

bagai

a pH,

of 27

sebagi sumber nutrisi untuk pertumbuhan ragi, dengan kandungan total gula ini

apabila semua terfermentasi akan didapat mash dengan kadar ethanol dalam

kisaran 10% dimana ragi pada umumnya masih mampu bertahan hidup dan aktiv,

terkecuali bila didapatkan ragi yang telah direkayasa mampu bertahan hidup pada

kadar ethanol yang lebih tinggi (turbo yeast misalnya).

Bahan dari batang tebu dan atau batang sweet sorghum.

Dengan bahan berupa batang dari tebu maupun sweet sorghum sebelum proses

peragian didahului dengan proses pemerahan nira tebu maupun nira sweet

sorghum (ektraksi proses). Berapa efisiensi pemerahan tergantung dari peralatan

dan methode pemerahan yang dilakukan, begitu pula apakah nira hasil

pemerahan langsung dilakukan peragian atau dipekatkan untuk memperbaiki

performance dan memperpanjang waktu simpan tergantung beberapa kajian

yang harus dilakukan.

3.Kebersihan.

Kebersihan peralatan sangat penting dalam pengendalian kehilangan Ethanol,

kondisi kotor sangat memungkinkan ragi dan micro organisme liar yang terdapat

diudara bebas atau menempel dikotoran akan menyebabkan kontaminasi yang

sangat merugikan.

Azetobacter akan menghasilkan vinegar begitu pula dengan lactobacillus family

akan merubah ethanol menjadi asam laktat yang berarti menurunkah hasil

ethanol yang didapat, kontaminasi level (bacteria/ml) diatas 100 juta akan

menyebabkan kehilangan ethanol app 5%.

Kecepatan proses fermentasi sangat tergantung dari beberapa hal antara lain:

Kandungan monosakarida dan derajat keasaman serta temperature, derajat

keasaman ideal antara 4,8 s/d 5 dan temperature mash diusahakan tidak lebih

dari 32 celsius, seperti diketahui bahwa ragi akan menjadi inactive pada

temperature diatas 30 atau 32 Celsius dan pada kadar alkohol 12 % (kecuali ragi

ragi tertentu yang sudah direkayasa untuk lebih mempunyai ketahanan thd

temperature dan kadar alkohol).

of 27

Proses distilasi.

Hasil fermentasi berupa larutan dengan kandungan alcohol 5 sd 10% ,

disebut mash atau beer, alcohol selanjutnya dipisahkan dari air dan fraksi padat

lainnya dengan cara distilasi (penyulingan), pemisahan dengan penyulingan ini

terjadi karena perbedaan titik didih air dan ethanol, ethanol dengan titik didih

app 78 celsius ( 173 F) sedangkan air dengan titik didih 100 celsius (212 F),

maximum dapat dipisahkan ethanol sampai dengan kemurnian app 95% ( 5% air

v/v) produk ini lazimnya disebut hidrous ethanol.

Beberapa type distilasi aparat.

Laboratorium distilasi.

Distilasi aparat untuk keperluan penelitian dan laboratorium, banyak dijual di lab

equipment supplier, distilasi aparat tanpa reflux (atas) dan dengan distilasi aparat

dengan marble reflux (bawah).

of 27

Pot Distilasi (Pot Still)

Pot still

Pot still distilasi hanya mampu menghasilkan ethanol dengan kadar alcohol 40%

umumnya memang digunakan untuk memproduksi alcohol sebagai minuman

(miras) yang apabila kadar alkoholnya dinaikkan justru akan kehilangan aroma

(flavour).

of 27

Packed colomn distillasi

Distisasi aparat paling mudah dibuat dan sangat sesuai untuk skala kecil dengan

biaya relative murah dengan operasi discontinue untuk menghasilkan ethanol

90% ( 180 proof), namun dapat diimprove untuk menghasilkan ethanol 95% ( 190

proof).

Perforated plate distilasi

Ideal untuk operasi kontinu, konstruksi cukup sederhana dibanding dengan

bubble cap distilasi , plate hanya memerlukan pelubangan (drilling or punching),

uap akan melewati lubang lubang plate dan didinginkan oleh aliran liquid,

sementara uap alcohol terus naik dan air akan mengalir melewati dow comer.

of 27

Salah satu kelemahan model ini yalah perlunya tekanan minimum untuk

mempertahankan agar uap selalu bisa menembus lubang lubang plate, apabila

tekanan turun maka liquid yang akan mengalir kebawah melalui lubang plate ke

plate berikutnya, sehingga proses distilasi terhenti, jadi diperlukan sumber uap

yang stabil pada tekanan tertentu.

Salah satu type yang bagus design Dr Paul Middaugh dari University of South

Dakota dengan 2 buah silinder diameter 12” tinggi masing masing 16 feet, pada

stripper colom dipasang 18 bh perforated plate tebal 1/8 inch dengan lubang ½

inch 50 – 57 lubang ( 8 – 10 % luas plate) diletakkan berjarak 10 ½ inch plate to

plate, pada rectifier colom dipasang 24 plate dengan lubang diameter 5/32 inch

490 – 520 lubang dipasang berjarak 7 ½ inch plate to plate, diameter dow comer 1

1/8 inch tiap dow comer terpasang 1 1/8 inch diatas plate bagian bawah dow

comer diberi seal cup.

Dari bagian atas stripping colom dihubungkan dengan pipa 4” kebagian bawah

rectifier colomn, dari bagian atas rectifier juga menggunakan pipa 4 inch

terhubung ke condenser.

Bubble plat distilasi

Bubble plate distilasi colomn adalah model tertua yang masih banyak digunakan,

beberapa kelemahan dari model ini yalah mash harus bebas dari padatan untuk

menghindari kebuntuan pada bubble cup, sehingga perlu design khusus untuk

pembersihan.

of 27

Baik packed colomn distilasi, perforated plate colomn distilasi maupun bubble

cup colomn distilasi hanya akan mampu menghasilkan hidrous ethanol, ethanol

dengan kadar 95,5 % v/v, sedangkan apabila diinginkan anhydrous ethanol harus

dilakukan redrying dengan molecular sieve dan atau dengan membrane filter atau

dengan ternary azetropic distilasi.

Pada ternary azeotropic distilasi apabila digunakan gasoline atau kerosene ke

hidrous ethanol (water alcohol mixture) akan dihasilkan GASOHOL/KEROHOL..

Hidrous Ethanol

Untuk skala usaha kecil dan segment pasar terbatas pilihan terapan yang kiranya

sesuai adalah pembuatan hidrous ethanol berbahan sacarine yang ada disekitar

lingkungan (tetes, sweet sorghum maupun tebu), dengan batch operasi

menggunakan colomn packing reflux distilasi untuk menghasilkan ethanol 180

proof s/d 190 proof, sedangkan apabila diinginkan anhydrous ethanol didehidrasi

dengan adsorb material ( 3 angstrom zeolite atau corn grit)

Segment pasar.

Energy rumah tangga.

Dengan makin mahal dan langkanya minyak bumi maupun gas alam cair, kedepan

penggunaan ethanol untuk energy rumah tangga merupakan peluang dan pilihan,

berbagai model kompor ethanol dikembangkan oleh berbagai institusi dunia

berikut perhitungan perhitungan sisi ekonomisnya yang kiranya dapat digunakan

untuk acuan dan model terapan di Indonesia.

of 27

Motor bensin kecil (sepeda motor, pompa pertanian, mesin tepung dll).

Ethanol dengan kadar air sd 10% (180 proof) juga memungkinkan digunakan

langsung untuk motor bakar pada komunitas pedesaan utamanya kawasan

terpencil dimana harga 1 botol premium (900 cc) rata rata Rp 1.000, diatas harga

1 liter yang dibeli di SPBU.

Dengan produksi 100 sd 200 ltr ethanol per hari diperlukan tetes kurang dari 1

ton, dan diperkirakan sudah cukup untuk satu wilayah komunitas kecil (pedesaan

dengan populasi sd 1000 orang).

Masarakat pedesaan membeli bahan bakar 15 sd 20% lebih mahal.

( 1 botol isi 900 cc harganya 15% diatas harga SPBU)

Untuk memproduksi hidrous ethanol lebih mudah dan murah dibanding dengan

memproduksi anhydrous ethanol, karena tidak perlu membuat ethanol dengan

kadar air hampir habis (99,5% alcohol), sehingga sangat mudah di buat disetiap

tempat dengan investasi dan sumber daya manusia seadanya.

Modifikasi Mesin motor bensin

Pembakaran memerlukan sejumlah oxygen, jumlah oxygen yang diperlukan untuk

pembakaran sempurna disebut “ Stoichiometry”, bensin memerlukan oxygen 15

kali atau memerlukan oxygen 15 kg untuk pembakaran sempurna 1 kg bensin,

sedangkan ethanol memerlukan 6.45 kg oxygen untuk pembakaran sempurna 1

kg ethanol . dari sini disimpulkan perlunya membesarkan lubang nozzle 2.3

kalinya.

of 27

Prinsip modifikasi adalah memperbesar lubang carburator nozzle yang bisa

dilakukan dalam waktu beberapa jam dan dengan biaya relative murah.

Lepaskan karburator dari mesin dan bersihkan dengan minyak tanah atau lainnya,

kemudian bongkar dan keluarkan metering jets/ nozzle yang umumnya terbuat

dari capuran kuningan dan di drat dengan badan carburetor terletak dibawah

pelampung.

Kemudian ukur diameter lubang nozzle dapat dilakukan dengan menggunakan

micrometer atau dicoba dengan berbagai ukuran kawat/ mata bor dari ukuran

kecil sampai didapat ukuran yang pas. Dengan demikian dapat dihitung luas

lubang nozzle dan apabila dibesarkan 27 sampai 30 % maka diameter pembesaran

lubang dapat dihitung. Pembesaran lubang nozzle bagaimanapun lebih mudah

dari pada mengecilkan lubang nozzle.

Lakukan pengeboran pembesaran lubang dengan sangat hati hati, assembling

kembali karburator dan pasang karburator pada mesin maka mesin siap

dijalankan dengan bahan bakae ethanol.

Hidupkan mesin dengan putaran pelan sampil lakukan penyetelan idle screw/

angina, cobalah beberapa saat kemudian matikan dan lepas busi dari mesinnya

apabila ujung busi berwarna putih maka campuran bahan baker yang dimasukkan

masih kurang dan coba besarkan sedikit lagi lubang nozzle carburetor, tetapi

apabila ujung busi basah maka campuran bahan baker dimasukkan terlalu banyak

(lubang nozzle kebesaran) dan mengakibatkan pemborosan bahan baker.

Apabila mesin belum juga normal cobalah merubah timing pembakaran sedikit

atau lepas saluran vacuum carburetor dan rapatkan jarak busi sedikit.

Untuk meningkatkan performance compresi bisa dinaikkan dengan sedikit

mengurangi ketebalan silinder head dengan grinding di bengkel automotives bisa

sampai dengan compresi ratio 10:1 hal ini karena ethanol adalah bahan bakar anti

knocking.

of 27

Modifikasi mesin diesel

Target pengguna adalah komunitas yang masih menghargai nilai rupiah yang bisa

dihemat atau dikawasan terpencil yang kadang kala susah mendapatkan bahan

bakar minyak, kelompok yang mampu membeli mobil ratusan juta bukan target

pengguna dari bahan bakar ethanol ini.

Masarakat pertanian dan nelayan paling banyak menggunakan diesel engine

single silinder dari 8,5 hp sd 24 hp adalah salah satu target pengguna, kebanyakan

diesel digunakan untuk pompa air, penggilingan tepung, rice milling unit, out

board motor, ledok (truk rakyat/ farm truck) dll.

Konversi compression ignition engine menjadi spark ignition engine

of 27

1. Carburettor

2. Heat exchanger

3. Diesel oil control bolt

4. Accelerator linkage

5. Cold air manifold to heat exchanger

6. Hot air carburettor manifold

7. Sxhaust manifold

8. Inlet manifold

9. Cold air by-pass manifold

10. Air filter

of 27

Industri.

Ethanol grade industry terserap untuk indutri rokok, industry farmasi, industry

furniture, rumah sakit dll.

Uji distilasi.

Berdasar reference diatas dan dengan segala keterbatasan dilakukan uji

pembuatan ethanol dari bahan sacarine yang banyak dan mudah didapat,

Uji distilasi satu tingkat dengan prinsip pot distilasi dengan pengendalian

temperature didapatkan ethanol dengan kadar 60%.

Distilasi satu tingkat dengan kendali suhu.

Vertical boiler

Distiller

of 27

Uji berikutnya dengan marble packing colomn distilasi ,menggunakan pipa

stainless steel diameter 3” dengan menggunakan pecahan marble sebagai

packed, feedstock yang digunakan tetes dan gula merah. Ragi yang digunakan ragi

roti fermipan, fermenter menggunakan drum plastic 100 liter dengan masa

fermentasi 48 jam kemudian baru diadakan penyulingan.Dihasilkan ethanol

dengan kadar >92% ( 184 proof) juga diuji coba dengan memberikan minyak

tanah sebagai fraksi ketiga pada rectifier colom dan hasilnya langsung diuji

cobakan pada motor bensin kecil ( 200 cc) untuk pompa air dan home light.

3” ‐ Packed colomn disilasi

( 2 ltr/hr)

of 27

Uji terapan.

Dengan segala keterbatasan ethanol yang dihasilkan di uji cobakan untuk motor

bensin pompa air pedesaan, small hand tractor, home light dan juga sepeda

motor.

of 27

Tinjauan ekonomis.

Harga Pokok Produksi Ethanol.

Harga pokok produksi ethanol terdiri dari unsur pembentuk harga pokok

sbb:

1.Bahan baku

2.Biaya proses:

Upah langsung.

Bahan lainnya (ragi dll)

Uap.

Listrik.

Biaya tetap (gaji tetap, bunga dll).

3.Capital cost.

Dari table dibawah didapat prediksi harga pokok perliter ethanol yang akan

diproduksi (belum termasuk divestasi dan atau penyusutan).

No Bahan Baku Harga

(Rp/ton)

Ethanol

(Ltr/ton)

Hrg Bahan

(Rp/ltr)

Proses

(Rp/ltr)

HPP (Direct Cost)

(Rp/ltr)

1 Tebu 250.000 70 3.570 1.000 4.750

Tetes Tebu 600.000 220 2.864 800 3.664

2 Sweet Sorghum 100.000 35 2.860 1.000 3.810

3 Jagung 2.000.000 375 5.333 1.200 6.533

4 Ketela pohon 400.000 160 2.500 1.200 3.700

Dengan assumsi biaya proses dalam kisaran Rp 800 (untuk sacarine material)s/d

Rp 1200 (untuk starchy material) didapat HPP Hidrous Ethanol paling rendah dari

bahan baku TETES disusul Ketela Pohon dan sweet sorghum.

Biaya proses ethanol dari tebu dan sweet sorghum lebih mahal dari biaya proses

pembuatan ethanol dari bahan baku tetes karena ada tambahan proses ektraksi

of 27

dan sterilisasi, jagung dan ketela ada tambahan grinding dan conversi dari starch

(pati) ke gula (glucose).

Tabel dibawah sebagai pembanding adalah HPP Ethanol India 2006 , dengan

konversi nilai mata uang 1 RS = Rp 200,‐

Economic production of ethanol from molasses.

Description 1 RS =

Rp 200

Stand alone

distillery

Integrated with

Sugar production

Cost of molasses Perton 600.000 600.000

Transport Perton 30.000 0

Total Perton 630.000 600.000

Recovery ethanol Liter 220 220

Molasse cost Rp/liter 2.864 2.728

Steam cost@ rice husk Rp/liter 50 50

Power @ Rp 900/kwh Rp/liter 118 118

Chemical cost Rp/liter 40 40

Labour cost Rp/liter 50 50

Repair & maintenance Rp/liter 30 30

Total direct cost Rp/liter 3.152 3.016

Prosesing cost Rp/liter 288 288

Finance & other cost

Indirect cost incl over head Rp/liter 112 112

Interest @12% borrowed capital

Rp/liter 192 192

Interest @12% working capital Rp/liter 40 40

Depreciation @10% Rp/liter 266 266

Total finance & other cost Rp/liter 610 610

Total cost Rp/liter 3.762 3.420

An Assesment of the biofuels industry in India – 18 Okt 2006.

Upah kerja di India rerata Rp 10.000 per manday.

of 27

Harga Pokok Produksi Ethanol di India rerata 0.40 US $, termurah didunia adalah

harga pokok produksi ethanol di Brazi 0.20 US $,

Apabila dibandingkan harga tebu rata rata di Indonesia dibanding dengan

India maka tebu Indonesia lebih mahal atas basis rendemen gula 8,5% harga tebu

Rp 280.000/ton sementara di India Rs 695/ton = Rp 139.000/ton padahal dilihat

dari produktivitas rata rata per ha Indonesia lebih tinggi dibanding India, India

karena letak geografisnya produktivitas tebu 77 tons/ha di kawasan tropis dan

52 tons/ha dikawasan subtropics. Tetapi untuk harga tetes relative hamper sama

jadi dapat diasumsikan apabila menggunakan tetes sebagai bahan baku Indonesia

masih mampu bersaing dengan India.

Di India sebagai Negara produsen gula terbesar kedua dunia juga telah

mengkaji bahwa pembuatan ethanol langsung dari tebu kurang memberikan

keuntungan dibanding dengan tebu diproses menjadi gula dengan byproduct

berupa tetes, yang selanjutnya untuk feedstock ethanol.

Harga tebu dengan basis rendemen 8,5% Rs 695/ton ( US$ 15.45) dan pada basis

rendemen 10,5% Rs900/ton ( US$ 20/ton) dengan asumsi per ton tebu

menghasilkan 70 liter ethanol maka harga tebu per liter ethanol Rs 13/liter ( US$

0.29/liter) ditambah biaya produksi untuk proses anhydrous ethanol dll,

didapatkan harga pokok ethanol dari bahan tebu sekitar Rs 20/liter ( US$

0,45/liter = Rp 4.000/liter), dibanding harga pokok ethanol dengan bahan baku

tetes Rp 3.762,‐ per liter.

Di Brazil 1 ton tebu akan menghasilkan 112 kg gula dan 23 kg tetes,

apabila tebu diproses langsung menjadi ethanol akan didapatkan 72 liter ethanol,

satu angka yang tidak jauh berbeda dengan India, tetapi sangat mengherankan

Brazil dapat memproduksi ethanol dengan harga US$ 0.23 – 0,29/liter, hal ini

karena harga tebu di Brazil adalah yang termurah didunia (US$ 7/ton tebu).

Di Indonesia HPP produksi ethanol diperkirakan lebih tinggi dari India

(apalagi disbanding Brazil), karena beberapa input/ sumber daya yang relative

of 27

lebih mahal, mulai dari material (bahan baku apakah tebu, tetes ataupun sweet

sorghum), man (upah kerja minimum Kabupaten) , money ( bunga modal kerja

maupun bunga untuk investasi), machine and method, ditambah dengan biaya

biaya perizinan dll, sehingga biaya proses di prediksi dalam kisaran Rp 4.150 per

ltr untuk >180 proof belum termasuk penyusutan (divestasi).

Indonesia memilih.

Indonesia merupakan Negara kepulauan terbentang sekitar khatulistiwa dengan

pulau lebih kurang 12.000, dengan populasi sudah lebih dari 200 juta jiwa, Dari

Negara pengexport minyak yang tergabung dalam OPEC menjadi Negara

pengimport minyak dan dengan prediksi kebutuhan minyak yang selalu

meningkat.

Lepas dari segala kebijakan dengan pertimbanan pertimbangan politis yang

kadang sulit untuk dinalar dan difahami apabila Indonesia harus memilih, tentu

harus berdasar beberapa hal sbb:

Produk yang diharapkan.

Produks yang diharapkan meliputi teknikal specifikasi dan kesesuaian dengan

penggunaan, apakah untuk industry, minuman atau energy (fuel), hal ini guna

pengambilan keputusan apakah akan diproduksi hidrous ethanol atau diperlukan

anhydrous ethanol.

Bahan baku (feed stock).

Pemilihan tentu akan terfokus tersedianya bahan yang secara ekonomis paling

memberikan keuntungan dan tersedia disetiap saat, dari table diatas tetes tebu,

sweet sorghum, dan tebu (sisa tidak tergiling) merupakan alternative pertama

sedangkan untuk bahan berpati rasanya masih ada benturan kepentingan antara

food and energy, untuk pilihan bahan baku cellulose masih terkendala dengan

teknologi yang berarti terkendala juga investasi.

Di Jawa dengan adanya banyak pabrik gula bahan baku tetes masih sangat

mungkin untuk pengembangan bio ethanol, begitu budidaya sorgum pada lahan

lahan semi marginal dapat dan layak dikembangkan, apalagi disekitar sentra

of 27

industry gula rakyat, sehingga dapat memanfaatkan fasilitas penggilingan gula

merah diluar musim giling tebu untuk menggiling batang sweet sorghum dan

dikentalkan sd kepekatan 77 brix agar mempunyai daya simpan, selanjutnya di

konversikan menjadi hydrous ethanol, diluar jawa dapat menggunakan batang

sweet sorghum yang harus di budidayakan atau langsung dari nira tebu, pada

daerah daerah yang banyak tanaman keluarga palma (aren, nipah, kelapa, siwalan

dll ) dapat ,menggunakan bahan baku nira hasil sadapan bunganya.

Dimana.

De fakto harga bbm dikawasan terpencil ( luar Jawa) selalu lebih mahal dibanding

di Jawa, sehingga idealnya plant dibangun dikawasan remote area untuk supply

komunitas internal, sehingga sangat mengurangi ketergantungan pasokan enery

dari luar dan dengan segala multiplier efeknya.antara lain terbukanya dan

meratanya penyerapan tenaga kerja sehingga akan terjadi kenaikan

kesejahteraan yang terukur,

Kapasitas berapa.

Semua ekonom selalu berpendapat bahwa skala harus sangat besar agar

memenuhi criteria eknomis, data kajian BPPT diatas dinyatakan bahwa kapasitas

kecil yang masih ekonomis adalah 60 kl/day (60.000 liter/har) dan diperlukan

invest Rp 150 milyard, sehinga berdasar pernyataan diatas bidang usaha ini

menjadi sangat tidak layak untuk kelompok UKM. Sementara lebih 300 industry

ethanol di India sebagian besar beoperasi dengan skala kapasitas 1.000 liter/hari

ternyata mampu memproduksi ethanol dengan harga murah, begitu pula

beberapa Negara meluncurkan program “ethanol pro poor” , maka idealnya

Indonesia harus mulai dengan kapasitas kapasitas kecil dalam sebaran yang luas,

yang tentu dengan resiko yang juga kecil.

Satu unit dengan kapasitas 10 kl/hari ( 10.000 ltr/hari) lebih baik dibangunkan

menjadi 50 unit dengan kapasitas masing masing 200 ltr/hari dengan sebaran

yang luas, atau 30 unit dengan kapsitas masing masing 300 ltr/hari.

of 27

Pilihan teknologi.

Berdasar input input diatas dapat dikerucukan pilihan teknologi ethanol yang

akan diterapkan untuk skala kecil kapasitas 100 sd 300 ltr/hari, juga dengan

mempertimbangkan kwalitas sumber daya manusia yang tersedia, kondisi kondisi

infra struktur, budaya budaya setempat dll, sehingga dapat ditentukan apakah

dipilih system continu (dengan hitech control system yang tentu memerlukan

biaya investasi yang lebih mahal dan juga kesiapan tenaga kerja untuk bekerja

dalam 3 kelompok/shift, perlu pertimbangan pergeseran budaya kerja dari agraris

ke agri industry adalah hal penting yang harus dipertimbangkan) atau dipilih batch

system (dengan standart control untuk menjaga kestabilan performance produk,

yang dibangun dengan investasi lebih murah dan lebih mudah dioperasikan),

Berdasar tesebut diatas kami telah coba membangun ethanol plant mini dengan

kapasitas 10 sd 15 liter erthanol perjam dengan kadar ethanol > 90% v/v dengan

memilih model packing coloum distilasi dengan reflux, packing dipilih rashig

paking dengan diameter 20 mm dengan total tinggi 1.3 sd 2,06 mtr yang

menggunakan ketel vertical sebagai sumber pemanas distilasi, ketel

menggunakan bahan bakar padat utamanya limbah pertanian dan logging bahkan

dapat menggunakan batubara curah dengan kalori rendah, operasi ketel dengan

tekanan 0,5 sd 1 kg.

Distilasi plant coloum paking (kiri) dan rashing paking diameter 20 mm (kanan)

of 27

Ketel pipa api vertical kapasitas 60 sd 75 kg uap/jam

Ethanol dengan kadar > 92% v/v.

Foto diatas adalah unit distilasi bio ethanol lengkap berbahan sacarine dengan

kapasitas 10 sd 15 liter per jam, lokasi Kedungmlati Kesamben Jombang

of 27

Refference;

1.An Assessment of the Biofuels Industry in India 18 Okt 2006 UNCTAD

2.Home Distilling of Alcohol Tony Ackland

3.Artisan Distilling a guidance for small distilleries Kris Arvid Phd

4..The manual for the home and farm production of alcohol Gildbred.

5.Making Alcohol Fuels Mothers.

6.Development of ethanol as a transportation fuels Paritud B

7.Dev of raw material management plan for ethanol industry in Thailand.

8History ,road map and success of using ethanol blended gasoline in Thailand.

9.Ethanol fuel in Brazil.

10.Alcohol motor fuels from molasses J Smith.

11.Ethanol blends and flexible fuel vehicles a strategy for India Dr Jagdeesan.

12.How to adapt your automobile engine for ethyl alcohol use Mothers news.

13.Fuel economy study (American Coalition for ethanol)

14.Final report ethanol as fuel for recreational boats Thayer School

15.Building a home distillation aparat Anonim.

16.Biofuels The Key to India’s sustainable Energy needs Linoj Kumar.

17Alcohol distillation by solar energy Rajiv M

18.Sweet sorghum R&D at the NARI AK Rajvanshi.

19.Grain Sorghum Production Hand Book Kansas State.

20.Cassava processing FAO MR Grace.

21.Grain Sorghum PR Carter.

mengenal bioethanol

Technology