industribiobutanol

8/6/2019 industribiobutanol

http://slidepdf.com/reader/full/industribiobutanol 1/5

PENDAHULUAN

Biofuel termasuk topik teknologi yang paling hangat didiskusikan pada saat ini di

samping isu pemanasan global. Seiring dengan kesadaran bahwa minyak bumi akan habis

cepat atau lambat, ide pengembangan biofuel sebagai alternatif bahan bakar muncul sejak

1970an. Jika kita analisis lebih lanjut jenis biofuel yang bisa diproduksi, salah satu pilihan

adalah biobutanol, sejenis alkohol seperti bioethanol.

Saat ini biobutanol bisa diproduksi baik secara fermentasi maupun non-fermentasi

walaupun biayanya masih lebih maha l dari produksi bioethanol. Jenis alkohol dengan empat

atom karbon ini memiliki kandungan energi hampir menyamai premium, yaitu sebesar 29

MJ/liter dengan bilangan oktan 96. Nilai ini jauh di atas bioethanol sebesar 22 MJ/liter. Ron

Cascone dalam artikelnya di jurnal ilmiah terkemuka Chemical Engineering Progress terbaru

di bulan Agustus 2008 memaparkan banyak keuntungan biobutanol relatif terhadap

bioethanol. Pertama, biobutanol memiliki beberapa karakteristik fisika dan kimia lebih mirip

ke bensin. Hal ini menyebabkan tidak perlu membangun infrastruktur baru untuk

transportasi. Biobutanol juga tidak larut dalam air seperti bioethanol sehingga tidak mudah

menyebabkan korosi. Kedua, biobutanol dapat dicampur dengan bensin dalam kadar

bervariasi. Hal yang sama tidak dimungkinkan dengan bioethanol. Campuran bioethanol

bensin memiliki kadar bioethanol maksimum 10 %. Lebih daripada itu harus ada modifikasi

khusus pada mesin kendaraan bermotor. Ketiga, akibat kandungan energi yang tidak jauh

berbeda dengan bensin, maka bensin campur biobutanol lebih ekonomis daripada bensin

campur bioethanol. Keempat, secara lingkungan biobutanol lebih aman daripada bioethanol

karena jika tumpah tidak mudah mencemari air tanah akibat sifatnya yang menolak air.

Dari uraian singkat di atas maka alternatif terbaik jenis biofuel yang bisa menjadi

pengganti atau aditif dari bensin adalah biobutanol. Riset biobutanol giat dilakukan di

negara maju untuk menghasilkan teknologi yang bisa membuat biobutanol bersaing secaraekonomis dengan biofuel lainnya. Adapun bahan baku yang dipakai harus dari bahan non

pangan. Indonesia sebagai produsen beras terbesar ke-3 dan gula tebu ke-9 dunia tentu

memiliki potensi ketersediaan batang padi dan bagasse yang melimpah. Tantangan

selanjutnya adalah bagaimana mendirikan industri biofuel generasi kedua seperti

biobutanol dari bahan baku non pangan di Indonesia. Butuh investasi besar baik dana

maupun sumber daya manusia yang perlu diusahakan dalam waktu dekat.

PROSES INDUSTRI DAN REAKSI-REAKSI YANG TERLIBAT

Dalam perkembangannya produksi alkohol yang paling banyak digunakan adalah

metode fermentasi dan distilasi. Mikroorganisme yang digunakan untuk fermentasi alkohol :

y Bakteri : Clostridium acetobutylicum, Klebsiella pnemoniae, Leuconoctoc

mesenteroides, Sarcina ventriculi, Zymomonas mobilis , dll.

y Fungi : Aspergillus oryzae, Endomyces lactis, Kloeckera sp., Kluyreromyces

fragilis, Mucor sp., Neurospora crassa, Rhizopus sp., Saccharomyces beticus, S.

cerevisiae, S.ellipsoideus, S. oviformis, S. saki, Torula sp. , dll



Bahan baku untuk produksi biobutanol bisa didapatkan dari berbagai tanaman, baik yang

secara langsung menghasilkan gula sederhana semisal Tebu (sugarcane), gandum manis

(sweet sorghum) atau yang menghasilkan tepung seperti jagung (corn), singkong (cassava)

dan gandum (grain sorghum) disamping bahan lainnya.

Industri Biobutanol yang akan dibahas disini adalah industri biobutanol berbahan baku

karbohidrat dengan bantuan bakteri Clostridium acetobutylicum.

Tahap 1-2 Persiapan Bahan Baku Karbohidrat menj adi Glukosa

Tumbuhan berkabohidrat akan mengalami proses pretreatment berupa penimbangan,

pencucian dan pengupasan, pemotongan, pengeringan, pembuburan, dan pengaturan

konsentrasi pati melalui penambahan air. Karena bahan baku yang digunakan adalah

tumbuhan berkabohidrat, perlu dilakukan proses penanakan yang bertujuan untuk

membuat granula pati dapat dengan mudah dihidrolisis secara enzimatik. Karbohidrat lalu

dikonversi menjadi gula melalui proses pemecahan menjadi gula kompleks (liquefaction)

dan sakarifikasi (Saccharification) dengan penambahan air, enzyme serta panas (enzimhidrolisis).

1. Likuefaksi, yaitu pengubahan pati menjadi dekstrin oleh enzim E-amilase melalui

proses pemutusan ikatan ,1-4 glikosidik molekul pati secara acak. Proses ini

berlangsung pada suhu sekitar 80-85 °C, pH optimum tergantung sumber enzim E-

amilase

2. Sakarifikasi pengubahan dekstrin menjadi glukosa dengan menggunakan enzim

glukoamilase pada suhu 60 65 °C.



Gambar 1 Tahapan Proses dan Reaks¡

Umum dalam Indus ¢ ri Biobutanol

(Thaddeus Chukwuemeka Ezeji, Nasib Qureshi, and Hans Peter Blaschek. Bioproduction of Butanol from

Biomass :from Genes to Bioreactors.Journal of Elsevier, page 221£

Diagram Blok Proses Produksi Biobutanol

Tu¤

buh¥

n

B¦ § ¨ ¥

bohid§ ¥

t

Peni¤

b¥

n¥

n

Pencuci ¥ n &

Pen u¥ s

¥ n

Pemo-

ton¥

n

Pengering-

an

Penyim

anan

Pem- buburan



JENIS REAKTOR, KONDISI, DAN FASA

Reaktor yang digunakan dalam industri biobutanol adalah jenis reaktor FBR (Fibrous

Bed Reactor) atau novel reactor sebagai tempat terjadinya proses fermentasi. Adanya pori

dalam reaktor bertujuan untuk memudahkan pergerakan difusi molekuler. Untuk bioreaktor

industri bioetanol, produktivitas proses yang dilakukan secara batch hanya dibatasi 0,5

g/L/hour, sedangkan dalam reaktor batch dapat mencapai hingga 4 g/L/hour.

FBR terdiri dari kolom kaca terjejal dengan media pori yang kedap udara dengan

menggunakan sistem gas nitrogen untuk mengeluarkan oksigen dan udara yang bersifat

racun bagi mikroorganisme. Kondisi operasi reaktor pada tekanan atmosferik dijaga pada

Temperatur ~ 37° dengan kecepatan agitasi 150 rpm serta pH ~ 6 dengan penambahan

NH4OH atau HCl. Fasa reaksi yang terjadi adalah heterogen.

Reaksi-reaksi©

an

terjadi dalam reaktor, adalah :

Reaksi Fermentasi Butiryc acid (tanpa acetic acid :

C6H12O6 CH3CH2CH2COOH + CO2 +2H2

Reaksi Hidrogenasi Butiryc acid menjadi butanol:

CH3CH2CH2COOH + 2H2 CH3CH2CH2CH2OH + H2O

Reaksi Keseluruhan :

C6H12O6 CH3CH2CH2CH2OH + H2O + CO2

Yield yang dihasilkan dalam reaksi tersebut dapat mencapai 83%. Produk yang mengandung butanol

dan air dapat dipisahkan dengan metode distilasi

SKEMA REAKTOR

Berikut disajikan gambar susunan bioreaktor dalam industri b iobutanol :

(Shang-Tian Yang. M eth

f Pr

i

g B

t

l . United States Patent Aplication Publication, US

2008/0248540 A1, pub date Oct. 9, 2008)



Skema Bioreaktor

( Dale C. Guyre. Nov el Bi ore

t or . United States Patent Aplication Publication. Pub. No US 2009/0130704 A1,

pub. Date May 21, 2009 )

Keterangan :

120 : agitator shaft

204 : culture chamber

205 : vessel wall

207 : drain valve

208 : cooling media

209 : cooling media

210 : mechanic seal

215 : agitator drive motor

220 : agitatation shaft

225 : gas dispersion impeller

230 : porous material dome

235 : gas bubble

240 :surface of liquid level

241 : culture medium

245 : gas headspace

247 : spray distribution ball

250 : vessel cover

251 : sealing gasket

255 : sealing gasket

260 : exhaust vent

261 : upper exhaust duct

262 : porous material

265 :exhaust gas vent

270 : inlet sparge gas

275 : gas duct

Documents

industribiobutanol