II. PENDAHULUAN

A. Deskripsi Produk

Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang terbuat dari bahan baku

yang dapat diperbaharui, mengandung beberapa macam ester asam lemak yang

diproduksi dari minyak nabati seperti minyak sawit, minyak kelapa, minyak jarak

dan minyak nabati lainnya.

Biodiesel diperoleh dengan mereaksikan antara trigliserida minyak dengan

alcohol sehingga terbentuk ester alcohol dan gliserol. Reaksi pembentukan

biodiesel adalah sebagai berikut:

Gambar 1. Reaksi Pembuatan Biodiesel

Persyaratan kualitas biodiesel menurut SNI-04-7182-2006 dapat dilihat

pada tabel 1.

Tabel 1. Persyaratan Kualitas Biodiesel

Sumber: Soerawidjaja, 2006

Menurut Kabinawa (2008), dengan menerapkan sistem teknologi kultur

yang sesuai terhadap pengembangbiakan mikroalga untuk biodiesel, dapat

diperoleh keuntungan sebagai berikut:

Hasil biodiesel lebih tinggi bisa mencapai 21- 700 kali dari sumber minyak

jarak, bunga matahari, safflower, dan kedelai. Biodiesel yang diperoleh

sangat menjanjikan di masa datang dengan biaya rendah.

Produk biodiesel yang dihasilkan ramah lingkungan dan terbarukan.

Alga dapat tumbuh di semua belahan dunia subtropis, temperate, hingga

tropis, dan hidupnya tersebar mulai dari air tawar, air payau, sampai ke air

laut.

Produk biodiesel dari alga dapat mengurangi emisi gas karbon, NOx, SOx,

dan POx dari power plant apabila kolam kultur alga sangat berdekatan

sehingga emisi dan sumber polutan lainnya dapat digunakan dalam kultur

mikroalga sebagai nutrisi pertumbuhan.

Tujuan perancangan pabrik yang menghasilkan produk biodiesel adalah

untuk membuat bahan bakar nabati yang dapat menggantikan bahan bakar minyak

seperti solar yang keberadaanya kini semakin berkurang. Biodiesel dari mikroalga

dapat dikembangkan dengan jumlah yang lebih besar dari bahan bakar nabati yang

lainnnya seperti biodiesel dari minyak jarak, minyak sawit dan tanaman lainnya

karena produksi mikroalga tidak membutuhkan lahan yang luas. Biodiesel yang

dihasilkan dari minyak nabati seperti kelapa sawit dan jarak membutuhkan lahan

yang luas untuk penanaman. Selain itu, pengembangan biodisesl dari mikroalga

didukung oleh pemanfaatan mikroalga yang belum banyak dalam kehidupan

sehari-hari dan Indonesia merupakan negara dengan persentase perairan yang

cukup besar sehingga pengembaganan mikroalga dapat dikembangkan dengan

baik.

Perdagangan minyak nabati sendiri untuk saat ini masih sangat rendah hal

ini untuk perdagangan di dalam negeri disebabkan oleh harga minyak dunia yang

sempat turun sehingga minyak nabati memiliki harga jual yang lebih tinggi

dibandingkan harga bahan bakar minyak. Dalam dunia internasional penggunaan

bahan bakar nabati saat ini masih menjadi kontroversi karena kenaikan

penggunaan bahan bakar nabati sebanyak 5% menyebabkan kenaikan harga

pangan sebanyak 30%. Untuk kedepannya baik perdagangan nasional maupun

internasional perdagangan bahan bakar nabati akan tinggi karena bahan bakar

minyak akan berkurang jumlahnya sehingga akan menyebabkan kenaikan harga

bahan bakar minyak, adanya peningkatan kepedulian lingkungan akibat polusi

yang diciptakan oleh bahan bakar minyak sehingga dibutuhkan bahan bakar yang

ramah lingkungan yang disediakan oleh bahan bakar nabati.

B. Alternatif Metode Pembuatan Biodiesel Mikroalga

Bahan Dasar (Mikroalga)

Terdapat empat kelompok mikroalga yang sejauh ini dikenal di dunia,

yakni diatom (Bacillariophyceae), gang-gang hijau (Chlorophyceae), ganggang

emas (Chrysophyceae), dan ganggang biru (Cyanophyceae). Keempat kelompok

mikroalga tersebut bisa dimanfaatkan sebagai bahan baku bioenergi.

Mikroalga (juga lazim disebut fitoplankton) merupakan kelompok

tumbuhan berukuran renik, baik sel tunggal maupun koloni yang hidup di seluruh

wilayah perairan air tawar dan laut (Kawaroe, 2008). Lebih jauh menurut Palmer

(1985), mikroalga adalah tumbuhan tingkat rendah yang berukuran 5-30 µm dan

jika dibandingkan dengan tumbuhan tingkat tinggi penghasil minyak nabati

melalui fotosintesis, maka mikroalga dapat melakukan proses yang sama dengan

lebih efisien, bahkan memiliki produktifitas yang lebih tinggi. Organisme ini

dapat dijumpai di hampir seluruh wilayah perairan di dunia. Mikroalga yang

banyak ditemukan berasal dari kelas Bacillariophyceae (Diatom), Chrysophyceae

(alga coklat keemasan), Chlorophyceae (alga hijau), dan kelas Cyanophyceae

(blue green algae/alga biru-hijau).

Berdasarkan Kawaroe (2008), mikroalga yang dapat dikembangkan dalam

pembuatan biodiesel harus memiliki karakteristik yang memiliki kandungan

lemak tinggi, adaptif terhadap perubahan lingkungan, dan laju pertumbuhan yang

cepat. Jenis mikroalga yang dapat dikembagkan yaitu Chlorella sp, Dunaliella

salina, Spirulina sp, Nitzschia sp, Chaetoceros chalcitris, Isochrysis sp,

Botryococcus sudeticus, Scenedesmus sp, Nannochloropsis oculata, Tetraselmis

chuii, Chaetoceros sp, Porphyridium cruentum, dan Phaeodactylum tricornutum.

Komposisi nutrisi berbagai jenis mikroalga sangat tergantung pada ukuran sel,

daya cerna, produksi senyawa toksin, serta komposisi biokimianya. Walaupun

komposisi nutrisi pada setiap mikroalga berbeda, protein tetap merupakan

senyawa yang dominan, kemudian diikuti oleh lipid dan karbohidrat (FAO, 1996).

Fogg et al. (1974) menjelaskan bahwa komponen lipid dalam mikroalga

(khususnya mikroalga hijau-biru) yang beragam, banyak terdapat di bagian lamela

fotosintesis. Lipid ini terlibat dalam transport elektron, pengambilan cahaya

sekaligus perlindungan terhadap cahaya yang berlebihan, dan kemungkinan besar

juga berperan pada proses evolusi oksigen. Komponen lipid dalam mikroalga

terbagi atas beberapa kategori yaitu klorofil, karotenoid, digliserida, quinon, dan

sterol. Selain kelima kategori ini terdapat pula lipid droplet yang menyebar

diantara tilakoid sel dan didekat permukaan sel. Lipid droplet ini mirip dengan

lipid kloroplas namun memiliki wujudnya lebih tebal dengan inti yang lebih kecil.

Tabel 2. Komposisi Kimia Algae Dinyatakan di A Dry Matter Dasar (%)

Sumber: Becker, (1994)

Bahan Pembantu

Bahan yang digunakan dalam proses pembuatan biodiesel dari mikroalga

adalah bahan-bahan kimia untuk proses ekstraksi dan traansesterifikasi. Pelarut

zat kimia untuk proses ekstraksi minyak mikroalga menggunakan kloroform dan

metanol. Dalam proses transesterifikasi digunakan pereaksi metanol untuk

menghasilkan biodiesel. Selain itu digunakan katalis berupa CH3ONa. Untuk

media kultivasi juga diperlukan bahan tambahan seperti nutrisi atau pupuk untuk

kesuburan mikroalga. Air juga diperlukan dalam proses pembuatan biodiesel

untuk proses pencucian biodiesel.

Produk Samping (Gliserol)

Gliserol adalah senyawa kimia yang biasa disebut gliserin. Gliserol adalah

gula alkohol, tidak berwarna, tidak berbau, berasa manis, tidak beracun, cairan

yang viskos yang banyak digunakan sebagai formula-formula di segala bidang.

Gliserol mempunyai tiga gugus alkohol yang sangat mudah larut dalam air.

Gliserol merupakan produk samping dari suatu reaksi transestrifikasi minyak.

Minyak bereaksi dengan alkohol membentuk gliserol dan methyl ester

(Qadariyah, 2009).

Gliserol adalah bahan yang dibutuhkan pada berbagai industri, misalnya:

obat-obatan, bahan makanan, kosmetik, pasta gigi, industri kimia, larutan anti

beku, dan tinta printer. Gliserol memiliki rumus kimia C3H5(OH)3 dengan nama

lain : 1,2,3-Propanatriol, 1,2,3-Trihidroksipropana, gliserin, gliseritol, glycyl

alcohol, berat molekul 92,095 g/mol, titik didih : 2900C, titik leleh 18 0C,

temperatur kritis 451,85 0C, tekanan kritis 65,82778 atm, specific gravity (250C)

1,262, densitas 1,261 g/cm3, viskositas 1,5 Pa.s, panas jenis : 0,497 kal/goC, dan

energi : 4,32 kkal/g (Mahani, 2008).

Alternatif Proses Produksi

Pembuatan biodiesel dari minyak mikroalga memiliki kesamaan dengan

pembuatan biodiesel dari minyak nabati lainnya. Tahapan produksi

pengkonverisan minyak menjadi biodiesel melalui reaksi transesterifikasi dengan

pereaksi alcohol. Namun, untuk pembuatan biodiesel dari mikroalga ini, dimulai

dari tahap kultivasi atau pembudidayaan mikroalga sebagai sumber minyak

mikroalga, tahapan pemanenan, tahapan pressing, tahapan ekstraksi, tahapan

destilasi, tahapan reaksi transesterifikasi, tahapan pencucian, dan pengeringan.

1. Tahap Kultivasi

Penanaman alga untuk menghasilkan biodiesel akan sedikit lebih sulit

karena alga membutuhkan perawatan yang sangat baik dan mudah terkontaminasi

oleh spesies lain yang tidak diinginkan. Kultivasi mikroalga dapat dilakukan di

dalam ruangan (sistem tertutup) dan di luar ruangan (sistem terbuka).

Pada sistem terbuka, alga dapat ditanam di kolam terbuka dan danau.

Penggunaan system terbuka dapat membuat alga mudah diserang oleh

kontaminasi spesies alga lain dan bakteri. Selain itu, sistem terbuka memiliki

sistem kontrol yang lemah, misalnya dalam mengatur temperatur air, konsentrasi

karbon dioksida, dan kondisi pencahayaan. Namun ternyata kultivasi dengan

sistem terbuka merupakan cara yang murah untuk memproduksi alga karena

hanya perlu dibuatkan sirkuit parit atau kolam.

Kolam tempat pembudidayaan alga pada sistem terbuka biasanya disebut

“kolam sirkuit”. Dalam kolam ini, alga, air dan nutrisi disebarkan dalam kolam

yang berbentuk seperti sirkuit. Aliran air dalam kolam sirkuit dibuat dengan

pompa air. Kolam biasanya dibuat dangkal supaya alga tetap dapat memperoleh

sinar matahari karena sinar matahari hanya dapat masuk pada kedalaman air yang

terbatas (Clixoo, 2008).

Gambar 2. Kolam Sirkuit pada Sistem Terbuka (Clixoo, 2008)

Contoh variasi kolam terbuka adalah dengan memberikan atap transparan

(greenhouse) diatasnya untuk melindungi kerusakan alga dari percikan air hujan.

Namun begitu, cara ini hanya dapat diaplikasikan pada kolam terbuka yang

berukuran kecil dan tidak dapat mengatasi banyak masalah yang terjadi pada

sistem terbuka (Clixoo, 2008).

Alternatif lain cara pembudidayaan alga adalah dengan menanamnya pada

sistem tertutup yang disebut photobioreactor, dimana kondisi lingkungan akan

lebih terkontrol dibandingkan kolam terbuka. Photobioreactor adalah sebuah

bioreactor dengan beberapa tipe sumber cahaya, seperti sinar matahari, lampu

fluorescent, led. Quasi-closed systems (sebuah kolam yang ditutupi dengan bahan

transparan (greenhouse) di semua bagian) dapat digolongkan sebagai

photobioreactor. Photobioreactor juga memungkinkan dilakukannya peningkatan

konsentrasi karbondioksida di dalam sistem sehingga akan mempercepat

pertumbuhan alga. Meskipun biaya investasi awal dan biaya operasional dari

sebuah photobioreactor akan lebih tinggi dibandingkan kolam terbuka, akan tetapi

efisiensi dan kemampuan menghasilkan minyak dari photobioreactor akan lebih

tinggi dibandingkan dengan kolam terbuka. Hal ini akan membuat pengembalian

biaya modal dan biaya operasional dengan cepat (Clixoo, 2008).

2. Tahap Pemanenan

Pemanenan merupakan pemisahan mikroalga dari medium

pertumbuhannya. Pemanenan dilakukan pada saat mikroalga mencapai fase

stasioner dalam pertumbuhannya. Berdasarkan Clixoo (2008), pemisahan alga

dari medium pertumbuhannya dapat dilakukan dengan filtrasi menggunakan

saringan mikro (microscreens) atau, sentrifugasi, flokulasi, dan flotasi (froth

flotation). Flokulasi dapat dilakukan dengan penambahan flokulan elektrik dan

flokulan kimia.

Proses sentrifugasi menggunakan alat sentrifugator dan penggunaan

kecepatan alat tergantung pada jenis mikroba dan jenis alat. Untuk volume

mikroalga yang besar, pemishan dilakukan dengaan cream separator. Proses

flokulasi dengan bahan kimia menggunakan alumunium sulfat atau ferri klorida.

Penambahan bahan kimia tersebut akan membuat sel mikroalga mengendap

sehingga mudah untuk dipisahkan. Untuk penyimpanan mikroalga yang sudah

dipanen dapat dilakukan dalam refrigerator atau freezer selama 1-2 minggu

(Anonim, 2009).

Gambar 3. Cream Separator

Berdasarkan Sasmita (2004), proses pemanenan umumnya dilakukan

setelah mikroalga mencapai konsentrasi 107 sel/ml. Selama ini, proses pemanenan

kultur mikroalga untuk memperoleh konsentrat mikroalga masih menggunakan

cara kovensional berupa teknik flokulasi kimia dan sentrifugasi. Teknik ini

memiliki kelemahan karena banyak menggunakan zat kimia dan memerlukan

waktu yang cukup lama untuk memperoleh konsentrasi mikroalga yang

diinginkan.

Sejalan dengan kemajuan teknologi pemisahan saat ini, pemanfaatan

teknologi filtrasi untuk pemanenan sel mikroalga telah banyak diinvestigasi.

seperti teknologi filter press (Mohn di dalam P. G. Sasminta, 2004), rotary drum

vacuum dan rotary drum precoat (Gudin dan Chaumont di dalam P. G. Sasminta,

2004), sand filter (Ben-Amotz dan Avron di dalam P. G. Sasminta, 2004) serta

teknologi membran (Petrusevski et al.; Borowitzka; Rossignol et al di dalam P. G.

Sasminta, 2004).

3. Tahap Ekstraksi

Tahap Ekstraksi merupakan tahapan untuk memperoleh atau mengambil

minyak yang terdapat dalam alga. Terdapat beberapa metode yang digunakan

untuk proses ekstraksi alga, yaitu:

Pengepresan (Expeller/Press)

Pada metode ini alga yang sudah siap panen dipanaskan terlebih

dahulu untuk menghilangkan air yang masih terkandung di dalamnya. Kemudian

alga dipres dengan alat pengepres untuk mengekstraksi minyak yang terkandung

dalam alga. Dengan menggunakan alat pengepres ini, dapat diekstrasi sekitar 70 -

75% minyak yang terkandung dalam alga.

Hexane solvent oil extraction

Minyak dari alga dapat diambil dengan menggunakan larutan kimia,

misalnya dengan menggunakan benzene, eter, dan heksana. Penggunaan larutan

kimia heksana lebih banyak digunakan sebab harganya yang tidak terlalu mahal.

Larutan heksana dapat digunakan langsung untuk mengekstaksi

minyak dari alga atau dikombinasikan dengan alat pengepres. Cara kerjanya

sebagai berikut: setelah minyak berhasil dikeluarkan dari alga dengan

menggunakan alat pengepres, kemudian ampas (pulp) alga dicampur dengan

larutan cyclo-hexane untuk mengambil sisa minyak alga. Proses selanjutnya,

ampas alga disaring dari larutan yang berisi minyak dan cyclo-hexane. Untuk

memisahkan minyak dan cyclohexane dapat dilakukan proses distilasi. Kombinasi

metode pengepresan dan larutan kimia dapat mengekstraksi lebih dari 95%

minyak yang terkandung dalam alga. Sebagai catatan, penggunaan larutan kimia

untuk mengekstraksi minyak dari tumbuhan sangat beresiko. Misalnya larutan

benzene dapat menyebabkan penyakit kanker, dan beberapa larutan kimia juga

mudah meledak.

Supercritical Fluid Extraction

Pada metode ini, CO2 dicairkan dibawah tekanan normal kemudian

dipanaskan sampai mencapai titik kesetimbangan antara fase cair dan gas.

Pencairan fluida inilah yang bertindak sebagai larutan yang akan mengekstraksi

minyak dari alga. Metode ini dapat mengekstraksi hampir 100% minyak yang

terkandung dalam alga. Namun begitu, metode ini memerlukan peralatan khusus

untuk penahanan tekanan.

Osmotic Shock

Dengan menggunakan osmotic shock maka tekanan osmotik dalam sel

akan berkurang sehingga akan membuat sel pecah dan komponen di dalam sel

akan keluar. Metode osmotic shock memang banyak digunakan untuk

mengeluarkan komponen-komponen dalam sel, seperti minyak alga ini.

Ultrasonic Extraction

Pada reaktor ultrasonik, gelombang ultrasonik digunakan untuk

membuat gelembung kavitasi (cavitation bubbles) pada material larutan. Ketika

gelembung pecah dekat dengan dinding sel maka akan terbentuk sgelombang

kejut dan pancaran cairan (liquid jets) yang akan membuat dinding sel pecah.

Pecahnya dinding sel akan membuat komponen di dalam sel keluar bercampur

dengan larutan.

Enzimatic Extraction

Ekstraksi dilakukan dengan bantuan enzim untuk memcah dinding sel

mikroalga sehingga isi sel dapat keluar termasuk minyak alga (lipid). Biaya

ekstraksi dengan menggunakan enzim diperkirakan lebih mahal daripada ekstraksi

dengan pelarut hexane.

4. Transestrifikasi

Transetrifikasi merupakan proses yang digunakan untuk mengubah

minyak nabati (lemak) menjadi biodiesel atau bahan bakar nabati. Terdapat 3

tahapan reaksi transesterifikasi, yaitu pembentukan produk antara digliserida (DG)

dan monogliserida (MG) yang akhirnya membentuk 3 mol metil ester (POME)

dan 1 mol gliserol (GL) (Darnoko,2000). Reaksi transesterifikasi adalah sebagai

berikut (Darnoko,2000):

TG + 3ROH 3POME + GL (1)

Tahapan reaksi transesterifikasi adalah sebagai berikut:

TG + ROH DG + POME (2)

DG + ROH MG + POME (3)

MG + ROH GL + POME (4)

Katalis yang umum digunakan untuk reaksi transesterifikasi adalah katalis

asam dan basa. Untuk katalis asam biasanya digunakan asam sulfonat dan asam

sulfat sedangkan katalis basa digunakan NaOH, KOH dan NaOCH3. Reaksi

transesterifikasi dengan katalis basa lebih cepat 4000 kali dibandingkan katalis

asam, dan juga katalis alkali tidak sekorosif katalis asam (Srivastava,1999).

Logam alkali alkoksida (seperti CH3ONa untuk metanolisis) adalah katalis yang

paling aktif dengan memberikan hasil yang sangat tinggi (>98%) pada waktu

reaksi yang singkat yaitu selama 30 menit dan konsentrasi katalis yang rendah

(0,5 %mol) (Srivastava,1999).

Proses transesterifikasi minyak dari algae biasanya dilakukan dengan

ethanol dan sodium ethanolat yang bertindak sebagai katalis. Sodium ethanolat

dapat dibuat dengan reaksi antara ethanol dengan sodium. Ethanol akan bereaksi

dengan minyak algae (triglyserida) yang prosesnya dipercepat oleh sodium

ethanolat sebagai katalis. Reaksi tersebut akan menghasilkan glycerol dan

biodiesel. Akhir dari pada produk ini adalah biodiesel, sodium ethanolat dan

glycerol. Selanjutnya dipisahkan dengan pelarut ether dan garam air yang

ditambahkan pada campuran tersebut lalu dikocok dalam beberapa menit dan

seluruh campuran tersebut akan terbagi menjadi dua lapisan. Lapisan bawah

terdiri atas lapisan ether dan biodiesel. Selanjutya diuapkan ether-nya dengan

vacuum dan sisanya tinggal biodiesel yang siap digunakan (Kabinawa, 2008).

Tahap Pencucian

Tahapan pencucian merupakan tahapan untuk melarutkan berbagai bahan

seperti CH3ONa, methanol yang ditambahkan, dan gliresol yang terlarut dengan

menambahkan sejumlah air pada bahan sehingga akan terpisah antara CH3ONa,

methanol yang ditambahkan, gliserol yang dihasilkan dan air.

Tahapan Pengeringan

Tahapan pengeringan merupakan cara untuk mengeringkan air yang masih

tersisa akibat proses pencucian dengan suhu yang terkontrol dan tekanan tertentu

ataupun menggunakan uap panas yang dihasilkan

C. Metode Pembuatan Biodiesel dari Mikroalga

Tahap Kultivasi Mikroalga

Tahap kultivasi yang kami pilih adalah kultivasi sitem tertutup dengan

fotobioreaktor. Efisiensi dan kemampuan menghasilkan minyak dari

photobioreactor akan lebih tinggi dibandingkan dengan kolam terbuka. Hal ini

akan membuat pengembalian biaya modal dan biaya operasional dengan cepat,

kondisi lingkungan akan lebih terkontrol dibandingkan kolam terbuka,

memungkinkan dilakukannya peningkatan konsentrasi karbondioksida di dalam

sistem sehingga akan mempercepat pertumbuhan alga.

Tahap Pemanenan

Proses pemanenan dilakukan dengan filtrasi menggunakan membran.

Menurut Osada dan Nakagawa (1992), membran adalah suatu selaput semi

permeabel yang berupa lapisan tipis, dapat memisahkan dua fasa dengan cara

menahan komponen tertentu dan melewatkan komponen lain melalui pori-pori.

Prinsip operasi dapat dilihat di gambar 4.

Gambar 4. Prinsip Operasi membrane (Mallevialle, et al., 1996)

Tahap Ekstraksi

Setelah mengalami pemisahan mikroalga dari media, tahap

peengekstrakan minyak dari mikroalga dapat dilakukan dengan cara kombinasi

yaitu dengan pengepresan dan ekstraksi pelarut. Mikroalga dipress dengan

menggunakan alat pengepress sehingga menghasilkan minyak dengan jumlah

sekitar 70%. Hasil pengepressan yang berupa ampas masih mengandung sisa-sisa

minyak di dalamnya. Sisa-sisa minyak tersebut akan diambil kembali dengan

menambahkan pelarut. Ampas yang terpisahkan dari pelarut akan dipisahkan

dengan filter, sedangkan pelarut yang terdapat dalam hasil ekstraksi akan

dipisahkan dengan cara destilasi. Setelah tahapan proses tersebut selesai, jumlah

minyak yang dapat terekstrak dapat mencapai 95%.

Minyak alga yang diekstrak dengan menggunakan alat press akan

meninggalkan minyak sebesar 6-14% (Clixoo, 2008). Pemisahan sisa pelarut yang

ikut dalam minyak dilakukan dengan proses destilasi. Destilasi merupakan

pemisahan larutan berdasarkan perbedaan titik didih.

Pada awalnya, kami memilih pelarut heksan untuk mengekstrak sisa

minyak mikroalga pada ampas hasil press. Namun dengan beberapa

pertimbangan, pelarut yang digunakan dalam proses mengalami pergantian

dengan menggunakan kloroform, methanol dan air. Penggunaan methanol

diharapkan dapat digunakan untuk proses selanjutnya.

Tahap Transesterifikasi

Transesterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi

dari trigliserida (minyak nabati) menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan

alkohol, dan menghasilkan produk samping yaitu gliserol. Di antara alkohol-

alkohol monohidrik yang menjadi kandidat sumber/pemasok gugus alkil, metanol

adalah yang paling umum digunakan, karena harganya murah dan reaktifitasnya

paling tinggi (sehingga reaksi disebut metanolisis). Jadi, di sebagian besar dunia

ini, biodiesel praktis identik dengan ester metil asam-asam lemak (Fatty Acids

Metil Ester, FAME).

Minyak hasil ekstraksi merupakan trigliserida dengan rumus R= C15H31

yang terlihat pada gambar 5.

Gambar 5. Struktur Trigliserida Minyak Alga

Hasil trigliserida tersebut direaksikan dengan alcohol yang kemudian akan

menghasilkan biodiesel. Reaksi pembentukan biodiesel tersebut disebut dengan

reaksi transesterifikasi. Katalis yang digunakan dalam mempercepat reaksi kimia

transesterifikasi adalah sodium methanolate. Reaksi transesterifikasi tersebut

adalah:

Trigliserida + Methanol Gliserol + Biodiesel

Gambar 6. Reaksi Transesterifikasi

Tahap Pencucian

Tahapan pencucian merupakan tahapan untuk melarutkan berbagai bahan

seperti CH3ONa, methanol yang ditambahkan, dan gliresol yang terlarut dengan

menambahkan sejumlah air pada bahan sehingga akan terpisah antara CH3ONa,

methanol yang ditambahkan, gliserol yang dihasilkan dan air.

Tahapan Pengeringan

Tahapan pengeringan merupakan cara untuk mengeringkan air yang masih

tersisa akibat proses pencucian dengan suhu yang terkontrol dan tekanan tertentu

ataupun menggunakan uap panas.

D. Isu Lingkungan

Biodiesel dengan mikroalga memiliki pengaruh positif bagi lingkungan

karena mikroalga yang biasa disebut fitoplankton, karena menyerap

karbondioksida dan nutrien secara efektif dapat tumbuh cepat dan bisa dipanen

dalam empat hingga 10 hari hingga kandungan CO2 di udara dapat diserap untuk

pertumbuhannya. Kultivasi mikroalga berpeluang mengatasi masalah lingkungan

global, karena selama ini CO2 jadi gas pencemar dominan yang menyebabkan

efek rumah kaca penyebab pemanasan global. Di sisi industri, keberadaan

budidaya ini untuk menyerap emisi CO2 dari pabriknya mendukung pencapaian

peringkat hijau industri yang ramah lingkungan dari Kementerian Negara

Lingkungan Hidup. Pada tahap pengolahan mikroalga menjadi Biodiesel, juga

tidak timbul zat pencemar karena limbahnya 100 persen jadi pakan ternak.

Budidaya mikroalga dikembangkan di dekat habitat alaminya. Karena di situlah

lingkungan yang paling nyaman bagi jasad renik itu berkembang biak. Produk

Penggunaan biodiesel dari mikroalga yang merupakan bahan bakar nabati akan

mencegah polusi udara yang disebabkan oleh bahan baker minyak karena

mengandung gas berbahaya seperti sulfur atau SO2.

II. DIAGRAM ALIR PROSES DAN NERACA MASSA

A. Diagram Alir Proses

Gambar 7. Diagram Alir Proses

B. Neraca Massa Pembuatan Biodiesel dari Mikroalga

Neraca Massa Pembuatan Biodiesel dari Mikroalga

1. Kultivasi dengan Fotobioreaktor dan Pemanenan dengan membran

ultrasonik

Asumsi : densitas mikroalga awal 0,2 mg/L

Densitas mikroalga akhir 0,6 mg/L

produkstivitas 110 mg/L

lama kultivasi 6 hari

efektivitas filtrasi 100%

Bahan yang masuk : media kultivasi (air), bibit sel mikroalga

Biomassa mikroalga (kg) = 110 mg/l x 6 hari x 10000 L

= 6.6 kg

Biomassa mikroalga (L) = 6.6 kg x 1L/0.6 gr x 1000 gr/1kg

= 11.000 L

Kultur mikroalga (L) = 12500 L+11000 L

= 23.500 L

Media kultivasi out (L) = (12.500 L +10.000 L) - 11.000L

= 11.500 L

2. Pengepressan

Asumsi : kandungan lipid 40% total biomassa

Pengepresaan mengambil 75% lipid dalam biomassa mikroalga

Total lipid dalam biomassa (kg) = 6.6 kg x 0.4

= 2.64 kg

Minyak mikroalga (kg) = 2.64 kg x 0.75

= 1.98 kg

Serat mikroalga (kg) = (6.6 – 1.98 ) kg

= 4.62 kg

3. Ekstraksi

Asumsi : Pelarut yang digunakan adalah kloroform, methanol dan

aquades dengan perbandingan 2:1:0,8.

Perbandingan pelarut dan bahan yaitu 1:3.

Ekstraksi mengambil sisa 20% lipid pada serat mikroalga hasil pengepresan

Total pelarut (kg) = 3 x 4.62 kg

= 13.86 kg

Minyak mikroalga bersih (kg) = 2. 64 kg x 0.2

= 0.528 kg

Serat mikroalga = (4.62 – 0.528) kg

= 4. 092 kg

Minyak mikroalga kotor (kg) = (13.86 + 0.528 ) kg

= 14. 388 kg

4. Destilasi

Asumsi : Destilasi memisahkan 100% pelarut yang terdapat dalam

minyak mikroalga

5. Transesterifikasi

Asumsi : Perbandingan minyak dan methanol adalah 1:3

CH3ONa yang ditambahkan adalah 1% minyak

Metil ester yang dihasilkan 50,4% dari trigliserida

Total minyak mikroalga (gram) = 2.508 kg

Metanol (gram) = 3 x 2.508 kg

= 7.524 kg

CH3ONa (gram) = 0.01 x 2.508 kg

= 0.02508

Produk kotor (gram) = (2.508 + 7.524 kg + 0.02508) kg

= 10.055 kg

Berdasarkan rekasi transesterifikasi :

Asumsi konversi metal ester 50,4%

Metil stearat = 0,504 x 2.508 kg

= 1.265 kg

Gliserol = 2.508 – 1.265 kg

= 1.243 kg

6. Pencucian dan pemisahan

Asumsi : Air yang ditambahkan untuk pencucian adalah

100%

Gliserol yang terpisah sebanyak 100%

Air (gram) = 1 x 10.055 kg

= 10.055 kg

Biodiesel kotor (gram) = (10.055 + 10.055) kg-1.243 kg

= 18.865 kg

7. Penguapan

Asumsi : Efisiensi penguapan air, methanol dan CH3ONa

adalah 100%

Biodiesel ( L) = 1.286 kg /0.9 kg/L

= 1.43 L

IV. DESKRIPSI PROSES

Deskripsi Proses Berdasarkan Diagram Alur Proses

1. Kultivasi dalam Fotobioreaktor

Kultivasi yang digunakan adalah sitem tertutup dengan fotobioreaktor.

Media yang digunakan adalah air laut alami yang diperkaya dengan stok CO2.

Media air laut ini diatur salinitasnya sekitar 27-28 psu kemudian disterilkan secara

kimia dengan penambahan Chlorine. Suhu pada biofotoreaktor diatur sekitar 28

derajat celsius, dengan keasaman (pH) 6-7 dan kedalaman kolam 20-40 cm.

Gambar 8. Skema fotobioreaktor

Operasional penggunaan fotobioreaktor:

Gas CO2 dengan konsentrasi sekitar 12% diinjeksikan ke dalam

fotobioreaktor skala batch. Fotobioreaktor diisi dengan media kultur. Gas CO2

dialirkan ke dalam reaktor dengan system tertutup dari dasar reaktor dengan

menggunakan air distributor berpori halus. Sebelum dimulai, terlebih dahulu

dilakukan tes kebocoran gas pada seluruh komponen fotobioreaktor. Konsentrasi

gas CO2 di dalam gas holder dan yang terlarut di dalam media kultur diukur

secara kontinu selama percobaan berlangsung dengan menggunakan CO2 gas

analyzer dan dissolved CO2 analyzer. Sumber cahaya untuk penyinaran digunakan

daylight lamp dengan intensitas penyinaran antara 1500 dan 2000 luks selama 12

jam dari pukul 06.00 hingga 18.00.

Bioreaktor terpasang 12 unit dengan kapasitas tiap bioreaktor 25.000 L.

Lama kultivasi adalah 6 hari. Fotobioreaktor di fungsikan secara beraturan

sehingga dapat dipanen setiap hari untuk tiap dua fotobioeraktor, dengan media

kultivasi 12500 L dan 100000 L kultur alga.

2. Pemanenan dengan membrane filtrasi

Pemanenan merupakan pemisahan mikroalga dari medium

pertumbuhannya. Proses pemanenan dilakukan dengan menggunakan membran

ultrafiltrasi. Pada pemanenan dengan filtrasi dilakukan dengan sistem curah

karena sistem ini merupakan salah satu sistem yang sederhana dan sangat umum

dilakukan baik dalam skala laboratorium maupun skala pilot. Dalam sistem curah,

retentat akan dikembalikan lagi ke tangki umpan. Cheryan (1986) juga

menyatakan bahwa metode curah adalah metode tercepat untuk proses pemekatan

dengan kebutuhan luas membran yang tidak terlalu besar. Tekanan yang

digunakan untuk proses filtrasi membrane ini ialah 1,1 atm, dengan laju alir 1,7

m/dt, konsentrasi yang digunakan ialah 600-2500 mg/l, membrane ultrafiltrasi

sebesar 145 l/m2 jam dengan nilai fluk ultra membran filtrasi bernilai 107 l/m2

jam. Suhu filtrasi dilakukan pada suhu ruang.

3. Ekstraksi

Setelah mengalami pemisahan mikroalga dari media, tahap

peengekstrakan minyak dari mikroalga dilakukan dengan cara kombinasi yaitu

dengan pengepresan dan ekstraksi pelarut. Mikroalga dipress dengan

menggunakan alat pengepress sehingga menghasilkan minyak dengan jumlah

sekitar 70%. Hasil pengepressan yang berupa ampas masih mengandung sisa-sisa

minyak di dalamnya. Sisa-sisa minyak tersebut akan diambil kembali dengan

menambahkan pelarut.

Pelarut yang digunakan untuk mengambil minyak mikroalga pada ampas

hasil press adalah larutan chloroform, metanol, dan aquades dengan perbandingan

2:1:0,8. Larutan tersebut dicampur hingga homogen, lalu mengalami pengadukan

dengan kecepatan 30-40 cm/detik selama 3-4 jam. Selanjutnya dimasukkan ke

dalam sonicator yang diset pada suhu 50-600C selama setengah jam lalu diputar

pada kecepatan 3.500 rpm selama 15 menit. Ampas yang terpisahkan dari pelarut

akan dipisahkan dengan filter, sedangkan pelarut yang terdapat dalam hasil

ekstraksi akan dipisahkan dengan cara destilasi. Setelah tahapan proses tersebut

selesai, jumlah minyak yang dapat terekstrak dapat mencapai 95%.

4. Reaksi Transesterifikasi

Transesterifikasi adalah reaksi konversi dari trigliserida (minyak nabati)

menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan alkohol, dan menghasilkan produk

samping yaitu gliserol. Alkohol yang digunakan adalah methanol sehingga produk

yang terbentuk adalah metal ester yang merupakan biodiesel. Proses

transesterifikasi dilakukan pada tangki ekstraktor.

Dalam skala pilot, tahapan reaksi transesterifikasi yaitu mikroalga dikocok

dan dipanaskan pada suhu 55-600C. Setelah suhu mencapai 600 C sodium

methalonat dimasukkan dan didiamkan selama 25-30 menit. Selanjutnya

disonicasi selama 30 menit pada suhu 600C. Proses berikutnya, campuran

dimasukkan ke dalam labu pemisah dan diamkan selama 10-12 jam. Dari bahan

tersebut akan terbentuk 2 lapisan yaitu lapisan atas adalah biodiesel dan lapisan

bawah terdiri dari gliserol dan metanol.

5. Pemisahan dan Pencucian

Pemisahan dilakukan untuk memisahkan gliserol pada produk haril reaksi

transesterifikasi dengan metal ester. Pemisahan dilakukan dengan pengendapan.

Pencucian dilakukan untuk melarutkan methanol dan memisahkan gliserol

sehingga terpisah dari biodiesel.

6. Penguapan

Penguapan ditujukan untuk menguapkan sisa methanol berlebih dan air

yang terdapat dalam biodiesel. Alat yang digunakan untuk proses penguapan

adalah rotary evaporator.

V. NERACA ENERGI DAN KEBUTUHAN UTILITAS

Tabel 3. Neraca Energi dan Kebutuhan Utilitas

AlatDaya

(kW)

Kapasitas

(kg/jam)

Efisiensi

(85%)

Kapasitas

sesungguhnya

(kg/jam)

Kebutuhan

(kg)

Waktu

(jam)

Energi J/s

( 1 HP = 745Watt

= 745 J/s)

Energi yang

dibutuhkan (joule)

Energi yang hilang

(joule)

Energi Total

(joule)

Mesin Press 3,5 35 0,85 29,75 45 1,51 2607,5 14198823,53 709941,1765 14908764,71

Mesin Ekstraktor 3 30 0,85 25,5 125 4,90 2235 39441176,47 1972058,824 41413235,29

Fotobioreaktor 5 45 0,85 38,25 180 4,71 3725 63105882,35 3155294,118 66261176,47

Biodiesel rektor 4,5 40 0,85 34 65 1,91 3352,5 23073088,24 1153654,412 24226742,65

Membran

Nanofiltrasi7,25 72 0,85 61,2 225

3,68 5401,25 71487132,35 3574356,618 75061488,97

Alat Destilasi1,25 50 0,85 42,5 90

2,1176470

6 931,25 7099411,765 354970,5882 7454382,353

Rotary Evaporator 655 0,85 46,75 215

4,5989304

8 4470 74005989,3 3700299,465 77706288,77

5 lampu 10 20 3600000 180000 3780000

Keseluruhan energi dalam proses ( joule) 310812079,2

Keseluruhan energi dalam proses (KJ) 310812

Asumsi : energi yang hilang sebesar 5 % dari energi yang dibutuhkan

Asumsi : efisiensi masing-masing mesin sebesar 85%

Asumsi: scale up mencapai 1800 kali dari skala laboratorium

VI. SPESIFIKASI PERALATAN

1. Alat press (Screw Oil Press Machine)

Gambar 9. Alat Press

Model D-150

Diameter screw 36 mm

Mainframe 3,5 kW

Pompa vakum 0,26 kW

Pemanas 0,95 kW

Kapasitas 35 kg/H

Berat 465 kg

Ukuran 0,56 m x 0,44 m x 0,47 m

2. Ekstraktor (Mini Multifunction Ekstractor)

Gambar 10. Alat Ekstraktor

Model TNH-100

Tank Ekstraksi

Volume 125 L

Jacket working pressure 0,15 MPa

Konsentrator

Volume 125 L

Tank working pressure -0,18 MPa

Heating pipe working

pressure

0,15 MPa

Pompa Vakum

Voltage 380 V

Daya 3 kW

Pompa Air

Daya 0,75 kW

Lifer

Daya 0,25 kW

3. Fotobioreactor

Gambar 11. Alat Fotobioreaktor

Model Tubular Photobioreactor

Diameter 21,54 cm

Panjang Pipa 355,41 cm

Volume 100 L tiap pipa

Jumlah Pipa 100 buah

Kapasitas 30 kg/h

Power 3 kW

4. Biodiesel Reactor

Gambar 12. Alat Biodiesel Reactor

Kapasitas 2000 L

Daya Pemanas 45000 W

Bahan stainless steel heat exchanger

Pompa sirkulasi GRUNDFOS atau yang ekuivalen

Tank dekantasi HDPE dengan 1000 L

Digital temperatur control

5. Membran nanofiltrasi

Tabel 4. Spesifikasi Membran Nanofiltrasi

Model BDx8040N-90

Kapasitas

Average Salt Rejection NaCl 85-95%

MgSO4 ≥ 97 %

Permeate Flow 8454 gpm(m3/d)

Error ± 15 %

Active Membrane Area 385 (36,0) ft2m2

Testing Conditions

Standard Solution 500 ppm NaCl 500 ppm MgSO4

Operating Pressurepsi 225(1,55) MPa

Recoverery Rate of Single

Membrane Element

15 %

Temperatur 25

pH 7-8

Test Time Run for 30 minutes

Liming Conditions

Max. Feed Water Temperature 45

Max. Operating Pressurepsi 600(4,12) MPa

Max. Feed Water Flow 16(3,6) gpm(m3/h)

Max. SDI of Feed Water 5

Max. NTU of Feed Water 1

Concentration of Free Chlorine < 0,1 ppm

pH Value Range of Feed Water as

Continous Operation

2-11

pH Value of Feed Water as

Chemical Cleaning

1-12

Max. Pressure Difference of Single

Membrane Element

130(0,09) MPa

The Minimal Proportion of Single

Membrane Element’s Conc. Press

to Perm. Flow

5:1

6. Destilasi (JH Alcohol Distiler)

Gambar 13. Alat Destilasi

Model JH-200

Tower Volume 640

Tower Hight 6000 mm

Volume of High Postion Tank 300 L

Condensator Area 5 m2

Cooling Area 1 m2

Heat Area 3,0 m2

Power 1,25 kW

Recycling Capacity 45-50 kg/h

Packing Form Stainless Steel Corrugated Loading material

Size (Length x widht x heigh) 2300 x 700 x 7300

7. Rotary Evaporator

Gambar 14. Rotary Evaporator

Model L5002K

Max. Capacity 55 kg/h

Raotaring Speed 20-360 rpm

Power of Motor 6 kW

Rising of Reducing Length 5760 mm

Noise of Whole Unit ≤ 200 db (A)

Main Power 1520 V, 200 Hz ± 40%

Working Temperature Room Temperature -100

VII. PRAKIRAAN BIAYA PERALATAN

Tabel 5. Prakiraan Biaya Utilitas

No Komponen Biaya SATUANJumlah

Fisik

Harga per Satuan

Rp

JumlahBiaya Total

Rp

UmurEkonomis

(tahun)

1 Mesin dan Peralatan            a. photobioreactor Unit 12 40.000.000 480.000.000 10  b. pompa pemanenan Unit 6 5.000.000 30.000.000 10

  c. pipa dan drainase Paket 1 5.500.000 5.500.000 10  d. reaktor transesterifikasi Unit 1 50.000.000 50.000.000 10  e. mesin filtrasi Unit 1 30.000.000 30.000.000 10  f. fire savety Unit 1 10.000.000 10.000.000 10  g. drum plastik Unit 30 50.000 1.500.000 10

  h. peralatan laboratorium Paket 1 7.000.000 7.000.000 10  i. mesin ekstraktor Unit 1 25.000.000 25.000.000 10  j. mesin evaporator Unit 1 25.000.000 25.000.000 10  k. tangki pemisah Unit 1 10.000.000 10.000.000 10  l. peralatan lain Unit 1 10.000.000 10.000.000 10  m. tangki air Unit 5 1.000.000 5.000.000 10  n. mesin pendingin Unit 1 5.000.000 5.000.000 10  o. tangki pemanenan Unit 1 10.000.000 10.000.000 10  p. membran filtrasi Unit 2 10.000.000 20.000.000 10  q. Boiler Unit 1 100.000.000 100.000.000 10

2 Pelengkapan tambahan            a.Pengolahan limbah Unit 1 15.000.000 15.000.000 10

JUMLAH

839.000.000

VIII. PRAKIRAAN INVESTASI MODAL TETAP

A. Biaya Investasi

Biaya investasi merupakan jumlah modal tetap yang meliputi dana

pembiayaan dan pengadaan kegiatan pra operasi, harta tetap serta biaya lain yang

berkaitan dengan pembangunan proyek dan modal kerja.

Modal tetap terdiri dari modal tetap berwujud (Tangible Fixed Assets) dan

modal tetap tak berwujud (Intangible assets). Modal tetap berwujud meliputi

bangunan non pabrik, bangunan pabrik, utilitas, mesin-mesin dan peralatan,

peralatan kantor dan kendaraan. Sedangkan modal tetap tak berwujud yaitu modal

yang keluar sebelum operasi meliputi ; studi kelayakan, uji coba produksi,

pengawasan pembangunan proyek, serta rekruitment dan training calon karyawan.

Tabel 6 : Biaya Investasi Modal Tetap

No Komponen Biaya

SATUAN

Jumlah

Fisik

Harga per

SatuanRp

JumlahBiaya

Rp

UmurEkono

mis(tahun)

1 Persiapan          

  a. Perizinan   1 5.000.0

00 5.000.00

0  2 Mesin dan Peralatan          

  a. photobioreactor Unit 12 40.000.000

480.000.000 10

  b. pompa pemanenan Unit 6 5.000.000

30.000.000 10

  c. pipa dan drainase Paket 1 5.500.000 5.500.000 10

 d. reaktor transesterifikasi Unit 1

50.000.000

50.000.000 10

  e. mesin filtrasi Unit 1 30.000.000

30.000.000 10

  f. fire savety Unit 1 10.000.000

10.000.000 10

  g. drum plastik Unit 30 50.000 1.500.000 10

 h. peralatan laboratorium Paket 1

7.000.000 7.000.000 10

  i. mesin ekstraktor Unit 1 25.000.000

25.000.000 10

  j. mesin evaporator Unit 1 25.000.000

25.000.000 10

  k. tangki pemisah Unit 1 10.000.000

10.000.000 10

  l. peralatan lain Unit 1 10.000.000

10.000.000 10

  m. tangki air Unit 5 1.000.000 5.000.000 10

  n. mesin pendingin Unit 1 5.000.000 5.000.000 10

  o. tangki pemanenan Unit 1 10.000.000 10.000.00

0 10

  p. membran filtrasi Unit 2 10.000.00020.000.00

0 10

  q. Boiler Unit 1100.000.00

0100.000.0

00 103 Investasi Bangunan          

  a. Kantor Unit 1 7000000 7.000.000 10

  b. Ruang Pengolahan   1 25.000.000

25.000.000 10

  c.Pengolahan limbah Unit 1 15.000.000

15.000.000 10

  Jumlah      876.000.

000  B. Sumber Dana

Dana investasi untuk proyek ini tidak sepenuhnya berasal dari modal

sendiri, akan tetapi memanfaatkan jasa kredit dari perbankan. Debt Equity Ratio

atau perbandingan antara pinjaman dan modal sendiri adalah 60 : 40, dengan

tingkat suku bunga kredit 12% untuk modal investasi, pengembalian modal ke

Bank beserta bunganya dilakukan selama 3 tahun. Berikut rincian sumber

dananya :

Tabel 7 : Sumber Dana

Sumber dana investasi dari : 

   Persentase

Jumlah (Rp) 

 

a. Kredit     40% 350.400.000

 

b. Dana sendiri     60% 525.600.000

 

Rencana pengembalian dan pembayaran bunga dapat dilihat pada lampiran.

IX. BIAYA PRODUKSI DAN ANALISIS EKONOMI

A. Biaya Produksi

1. Biaya VariabelTabel 8. Biaya Variabel

No

Struktur biaya SatuanJumla

h Fisik

Biaya per

Jumlah biaya

Jumlah biaya

satuan 1 bulan 1 tahunRp Rp Rp

1 Alga kg 360 50.00018.000.00

0216.000.00

0

2 Metanol liter 670 15.00010.050.00

0120.600.00

03 Kloroform kg 438 15.000 6.570.000 78.840.0004 Aquades liter 180 30.000 5.400.000 64.800.0005 CH3Ona Gr 1.500 1.100 1.650.000 19.800.000

6 Air Bulan 13.000.0

00 3.000.000 36.000.000

7 Listrik Bulan 13.000.0

00 3.000.000 36.000.0008 Solar Liter 100 4.300 430.000 5.160.0009 Alkohol Kg 25 20.000 500.000 6.000.000

10 tenaga kerja Orang 5 500.000 2.500.000 30.000.000

 Total Biaya

Variabel      51.100.0

00613.200.0

00

2. Biaya Tetap

Tabel 9. Biaya Tetap

No Uraian

Jumlah Unit

Biaya Per Unit

Total Biaya

1 Bulan

Total Biaya 1 Tahun

1 Tenaga Kerja            a. Manajer 1 Oran 3.500.0 3.500.000 42.000.000

g 00

  b. staff 3 Oran

g 1.000.0

00 3.000.000 36.000.000

2 Pemasaran 1 Bulan3.000.0

00 3.000.000 36.000.000

3 ATK 1 bula

n 500.000 500.000 6.000.000

4 R&D 1 bula

n 1.000.0

00 1.000.000 12.000.000

5 Telepon 1 bula

n 500.000 500.000 6.000.000             

 Total Biaya Tetap      

11.500.000

96.000.000

Total Biaya Produksi

  Total Biaya Produksi

      Rp. 62.600.000/bln

Rp. 751.200.000/thn

Modal Kerja

  Total Biaya Produksi

      Rp. 62.600.000/bln

Dana investasi untuk proyek ini tidak sepenuhnya berasal dari modal

sendiri, akan tetapi memanfaatkan jasa kredit dari perbankan. Debt Equity Ratio

atau perbandingan antara pinjaman dan modal sendiri adalah 60 : 40, dengan

tingkat suku bunga kredit 12% untuk modal investasi, pengembalian modal ke

Bank beserta bunganya dilakukan selama 3 tahun. Berikut rincian sumber

dananya :

Tabel 10 . Sumber Dana Modal Kerja

 Sumber dana modal kerja :  a. Kredit Bank     40% 25.040.00

0  b. Dana sendiri     60% 37.560.00

0

B. Analisis Ekonomi

1. Aspek Finansial

Untuk mengetahui kelayakan finansial dari pendirian pabrik biodiesel

berbahan dasar mikroalga ini perlu dilakukan suatu analisis finansial.

Asumsi

Untuk dapat melakukan analisa terhadap pendirian pabrik biodiesel

berbahan dasar mikroalga ini, maka digunakan beberapa asumsi dasar.

Asumsi-asumsi ini disesuaikan dengan kondisi pada saat kajian dilakukan dan

mengacu pada hasil perhitungan yang telah dilakukan pada aspek yang lain,

standar pembangunan pabrik dan peraturan yang berlaku. Asumsi-asumsi

tersebut meliputi:

Tabel 11. Asumsi Untuk Analisis Keuangan

No

Asumsi Satuan Nilai / Jumlah

1 Periode proyek tahun 102 Bulan kerja tahun bulan 123 Tenaga kerja bersifat tetap orang 34 Pemilik orang Terbuka5 tenaga kerja borongan orang 56 Harga bahan baku      alga kg 50.000  metanol kg 15.000  kloroform kg 30.000  Aquades kg 30.000  CH3Ona gr 1.100  Solar liter 4.300  Alkohol kg 20.0007 Persentase penjualan      a. Tahun 1 % 100  b. Tahun 2 % 100  c. Tahun 3 % 100  d. Tahun 4 % 100  e. tahun 5 % 100  f. tahun 6 % 100  g. Tahun 7 % 100  h. Tahun 8 % 100  i. Tahun 9 % 100

  j. Tahun 10 % 100

8 Harga jual produk      Biodiesel L 4500  serat alga gr 400  Gliserol L 100009 Suku Bunga per Tahun % 12%

2. Arus kas

Pendapatan industri produksi biodiesel dari mikroalga ini berupa minyak

biodiesel, gliserol dan serat alga dengan kapasitas produksi serta harga seperti

tercantum pada bab sebelumnya.

Biaya operasional meliputi semua biaya pengeluaran yang berhubungan

dengan fungsi produksi atau kegiatan pengolahan bahan baku menjadi produk.

Biaya operasional dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu biaya tetap dan biaya

variabel. Besarnya biaya tetap bersifat konstan dan tidak tergantung dari tingkat

produksinya.

Proyeksi Rugi laba merupakan ringkasan penerimaan dan biaya

perusahaan setiap periode akutansi dengan memberikan gambaran kegiatan

industri dari waktu ke waktu. Proyeksi laba rugi pada pabrik biodiesel dari

mikroalga ini dapat dilihat pada lampiran 2.

Aliran kas adalah penerimaan dan pengeluaran kas tahunan yang

menunjukkan transaksi uang tunai yang berlangsung selama periode kajian.

Aliran kas masuk meliputi laba bersih, nilai penyusutan dan nilai modal tetap.

Proyeksi aliran kas dapat dilihat pada lampiran 3.

3. Analisis kelayakan ekonomi

Kriteria kelayakan investasi yang dipakai adalah IRR, NPV, Benefit Cost

Ratio (B/C), BEP dan Pay Back Period (PBP) yang menggambarkan tingkat

kelayakan proyek. Berdasarkan hasil perhitungan yang diperoleh bahwa semua

komponen kriteria kelayakan menunjukkan hasil proyek yang layak untuk

direalisasikan, seperti tergambar pada tabel berikut:

Tabel 12 . Kelayakan Usaha Pabrik Biodiesel dari Mikroalga

ANALISIS KELAYAKAN USAHA     NPV (12%) Rp

1.197.032.886  

IRR 35,23%   Net B/C

2,28  

PBP 2,7

Tahun

Dari perhitungan kelayakan usaha berdasarkan kriteria kelayakan diatas,

pembuatan pabrik biodiesel dari mikroalga ini sangat layak untuk direalisasikan.

Hasil selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 3.

X. KESIMPULAN DAN REKOMENDASI

A. Kesimpulan

Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang terbuat dari bahan baku

yang dapat diperbaharui, mengandung beberapa macam ester asam lemak yang

diperoleh dengan mereaksikan antara trigliserida minyak dengan alcohol sehingga

terbentuk ester alcohol dan gliserol.

Mikroalga (juga lazim disebut fitoplankton) merupakan kelompok

tumbuhan berukuran renik, baik sel tunggal maupun koloni yang hidup di seluruh

wilayah perairan air tawar dan laut Terdapat empat kelompok mikroalga yang

sejauh ini dikenal di dunia, yakni diatom (Bacillariophyceae), gang-gang hijau

(Chlorophyceae), ganggang emas (Chrysophyceae), dan ganggang biru

(Cyanophyceae). Keempat kelompok mikroalga tersebut bisa dimanfaatkan

sebagai bahan baku bioenergi.

Proses pembuatan mikroalga ialah melalui tahap penanaman. Tahapan

penanaman alga untuk menghasilkan biodiesel akan sedikit lebih sulit karena alga

membutuhkan perawatan yang sangat baik dan mudah terkontaminasi oleh spesies

lain yang tidak diinginkan. Kultivasi mikroalga yang dipilh dilakukan di dalam

ruangan (sistem tertutup) karena penanaman mikroalga membutuhkan temperatur

air, konsentrasi karbon dioksida, dan kondisi pencahayaan yang terkontrol.

Tahapan pemanenan merupakan pemisahan mikroalga dari medium

pertumbuhannya. Pemanenan dilakukan pada saat mikroalga mencapai fase

stasioner dalam pertumbuhannya. Proses pemanenan yang dipilih menggunakan

membrane ultrafilter sehingga rendemen yang dihasilkan tinggi. Tahap Ekstraksi

merupakan tahapan untuk memperoleh atau mengambil minyak yang terdapat

dalam alga metode yang dipih ialah menggunakan metode pressing dan ekstraksi

pelarut. Proses pressing dilakukan menggunakan alat pengepres dan dapat

mengekstraksi sekitar 70 - 75% minyak yang terkandung dalam alga selanjutnya

25-30% minyak yang tidak terekstak dilakukan ekstraksi menggunakan pelarut.

Untuk memisahkan minyak dan pelarut dapat dilakukan proses distilasi.

Kombinasi metode pengepresan dan larutan kimia dapat mengekstraksi lebih dari

95% minyak yang terkandung dalam alga. Tahap Transetrifikasi merupakan

proses yang digunakan untuk mengubah minyak nabati (lemak) menjadi biodiesel

atau bahan bakar nabati. Terdapat 3 tahapan reaksi transesterifikasi, yaitu

pembentukan produk antara digliserida (DG) dan monogliserida (MG) yang

akhirnya membentuk 3 mol metil ester (POME) dan 1 mol gliserol (GL). Tahapan

Pemisahan dilakukan untuk memisahkan gliserol pada produk haril reaksi

transesterifikasi dengan metal ester. Pemisahan dilakukan dengan pengendapan.

Pencucian dilakukan untuk melarutkan methanol dan memisahkan gliserol

sehingga terpisah dari biodiesel. Tahapan Penguapan ditujukan untuk

menguapkan sisa methanol berlebih dan air yang terdapat dalam biodiesel. Alat

yang digunakan untuk proses penguapan adalah rotary evaporator. Tahapan ini

harus dilakukan pada suhu dan waktu yang tepat.

B. Rekomendasi

Berdasarkan hasil yang diperoleh maka diperlukan pengkajian lebih

mendalam mengenai pemilihan alternative proses seperti proses kultivasi, jenis

pelarut yang dilakukan, serta jenis alga yang paling tetap. Hal tersebut diaksudkan

untuk meningkatkan jumlah yang dihasilkan untuk pemenuhan kebutuhan energi

dimasa mendatang. Dukungan pemerintah akan meningkatkan produktivitas

pembuatan bahan bakar nabati.

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas segala rahmat dan

karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir Mata Kuliah Perancangan

Pabrik dan menyusun Makalah Tugas Akhir ini dengan topik “ Perancangan

Pabrik Biodiesel Berbahan Baku Mikroalga”.

Selama pengerjaan Makalah ini banyak hambatan dan rintangan yang

terjadi, namun dengan bantuan dan dukungan dari berbagai pihak akhirnya

Makalah ini dapat terselesaikan. Untuk itu penulis menyampaikan terima kasih

dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Prof. Dr. Ir. Djumali Mangunwidjaya, DEA selaku dosen mata kuliah

Perancangan Pabrik atas bimbingan dan arahan yang diberikan kepada penulis

selama menyelesaikan Tugas Akhir.

2. Dr. Ir. Hj. Erliza Noor selaku dosen mata kuliah Perancangan Pabrik atas

bimbingan dan arahan yang diberikan kepada penulis selama menyelesaikan

Tugas Akhir.

3. Dr. Ir. Suprihatin, Dipl. Ing selaku dosen pembimbing Tugas Akhir.

4. Teman-teman TIN 43 atas dukungan dan kebersamaannya dalam

menyelesaikan Tugas Akhir.

Penulis ucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya bagi

semua pihak atas bantuan dan kerjasama serta kesempatan yang diberikan kepada

penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir. Semoga makalah ini dapat bermanfaat

dalam menambah ilmu pengetahuan dan wawasan bagi semua pihak. Penulis juga

mengharapkan saran dan kritik yang membangun guna mencapai hasil akhir yang

lebih baik.

Bogor, Januari 2010

Penulis

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 1979. Microbial Process: Promising Technology for Developing

Countries. National Academy of Science. Washington, D.C.

Anonim. 2009. Nutrient Microalgae. National Academy of Science. Washington,

D.C.

Beneman, J.R., J.C. Weissman dan W.J. Oswald. 1979. Algae Biomassa. Di

dalam Rose, A.H. (ed.). Economic Microbiology Vol. IV. Microbial

Biomassa. P.177. Academic Press. San Fransisco.

Becker, EW, Dalam "Microalgae: bioteknologi dan mikrobiologi" Ed. Baddiley, J.

et al., 178 (1994) Cambridge Univ. Press, Cambridge, New York.

Cheryan, Munir. (1986).Ultrafiltration Handbook. Tachnomic Publishing

Company, Inc. USA, hal 205.

Clixoo, 2008. Cultivation of Algae in Open Ponds. www.oligae.com. [11

desember 2009].

Coutteau, P. 1996. Micro-algae. In:Manual on Production and Use of Live Food

foa Aquaculture. FAO Fisheries.

Darnoko, dan Munir Cheryan. 2000. Kinetics of Palm Oil Transesterification in a

Batch Reactor. University of Illinois, Department of Food Science and

Human Nutrition.

Fogg, G.E. 1975. Algae Culture and Phytoplankton Ecology, 2nd ed. The

University of Wisconsin. Wisconsin.

Kabinawa, I.N.K. 1988. Mikroalga: Sumber Berbagai Produksi. Suara

Pembaharuan. 4 Maret 1988. Jakarta.

Kabinawa, I.N.K. 2008. Kultur Mikroalga. Puslitbang-Biotek. LIPI. Bogor.

Kawaroe, Mujizat.2008. Mikroalga sebagai biodiesel yang prospektif

dikembangkan di Indonesia.Di dalam Seminar Bioenergi Himalogin IPB

13 Desember 2008. Bogor.

Kosaric, N., Nguyen H.T. dan M.A. Bergougnou. 1974. Growth of Spirulina

maxima algae in Effluents from Secondary Wastewater Treatment Plans.

Biotecnology and Bioenginering. XVI(7): 881-896.

Loehr, R.C. 1974. Agricultural Waste Management: Problem, Process and

Approach. Academic Press. New York.

Palmer, C.M. 1985. Key for Identification of Freshwater Algae Common in Water

Supplies and Polluted Water. Di dalam American Public Health

Association. Standard Methods for The Examination of Water and

Wastewater. 14 th ed. APHA. Inc. New York.

Sasmita, P.G, I.G Wenten dan G. Suantika. 2004. Pengembangan Teknologi

Ultrafiltrasi Untuk Pemekatan Mikroalga. Institut Teknologi Bandung:

Bandung.

Srivastava, Anjana, dan Prasad Ram. 1999. Triglycerides–Based Diesel Fuels.

Pergamon.

Qadariyah, Laelatul. 2009. Degradasi Gliserol dengan Proses Batch

Menggunakan Gelombang Micro. Seminar Nasional Teknik Kimia

Indonesia – SNTKI 2009. Bandung, 19-20 Oktober 2009.

Mahani, 2009. Prarancangan Pabrik Gliserol dari Crude Palm Oil (Cpo) dan Air

Dengan Proses Continuous Fat Splitting Kapasitas 44.000 Ton/Tahun.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta, Surakarta.

Soerawidjaja, Tatang H. “Fondasi-Fondasi Ilmiah dan Keteknikan dari Teknologi

Pembuatan Biodiesel”. 2006. Handout Seminar Nasional “Biodiesel

Sebagai Energi Alternatif Masa Depan” UGM. Yogyakarta.

TUGAS MATA KULIAH PERANCANGAN PABRIK

PERANCANGAN PABRIK BIODIESEL BERBAHAN BAKU

MIKROALGA

Disusun Oleh:

Febri Isni Praajayana (F34061166)

Nurul Pustikasari (F34061564)

Oktavia Lestari (F34061939)

Yusra Nabila (F34062308)

2010

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

RINGKASAN

Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang terbuat dari bahan baku

yang dapat diperbaharui, mengandung beberapa macam ester asam lemak yang

diperoleh dengan mereaksikan antara trigliserida minyak dengan alcohol sehingga

terbentuk ester alcohol dan gliserol. Mikroalga (juga lazim disebut fitoplankton)

merupakan kelompok tumbuhan berukuran renik, baik sel tunggal maupun koloni

yang hidup di seluruh wilayah perairan air tawar dan laut. Produk biodiesel dari

mikroalga merupakan bahan bakar nabati yang dapat menggantikan bahan bakar

minyak seperti solar yang keberadaanya kini semakin berkurang. Pembuatan

biodiesel dari mikroalga ini, dimulai dari tahap kultivasi atau pembudidayaan

mikroalga sebagai sumber minyak mikroalga, tahapan pemanenan, tahapan

pressing, tahapan ekstraksi, tahapan destilasi, tahapan reaksi transesterifikasi,

tahapan pencucian, dan pengeringan. Proses pembuatan biodiesel dari mikroalga

akan menghasilkan biodiesel dengan rendemen 21%.