mengenal bioethanol
Post on 27-May-2015
4.457 Views
Preview:
TRANSCRIPT
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,
Page 1 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,
Page 2 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
Page 3 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.
Page 4 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.
Page 5 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,
Page 7 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).
Page 8 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).
Page 9 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).
Page 10 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.
Page 11 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.
Page 12 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.
Page 13 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.
Page 14 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.
Page 15 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
Page 16 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
Page 17 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
Page 18 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)
Page 19 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.
Page 20 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
Page 21 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.
Page 22 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
Page 23 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
Page 24 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.
Page 25 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)
Page 26 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
Page 27 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.
top related