Alat dan Mesin Pengolahan Biodiesel dan Bioethanol
1
BIOENERGI
• Bioenergi adalah energi yang diekstrak daribiomassa.
biomassa adalah bahan bakar dan bioenergiadalah energi yang terkandung dalam biomassa
• Di seluruh dunia, biomassa merupakan sumber energi terbesar keempat setelahbatubara, minyak, dan gas alam - diperkirakan sekitar 14% dari energi primer global (dan jauh lebih tinggi di banyak negara berkembang).
2
Mengapa menggunakan biomassa sebagai sumber energi?
Minyak merupakan sumber daya yang langka
Negara menjadi lebih dan lebih tergantung pada impor minyak yaitu minyak dari negara lain semakin meningkat
Efek rumah kaca pengurangan emisi CO2
Biomassa dapat menyediakan sebagian besar pasokan energi
3
Bioenergi: Manfaat & Tantangan
• Keberlanjutan: sumber energi bersih dan terbarukan
• Ketersediaan: pengembangan bioenergi dapat meningkatkan akses terhadap energi di daerah pedesaan
• Fleksibilitas: bioenergi dapat memberikan daya, panas dan transportasi
• Energi keamanan: bioenergi dapat berkontribusi untukdiversifikasi energi bauran, ada berbagai bahan baku untuk bioenergi dan semua negara dapat bergantung pada beberapa sumber dalam negeri
4
• Mitigasi perubahan iklim - bioenergi dapat secara
signifikan mengurangi gas rumah kaca
(GRK) dibandingkan dengan bahan bakar fosil
• Diversifikasi mata pencaharian pedesaan - di sektor
energi, dan penggunaan jasa energi baru yang
tersedia - memfasilitasi pengembangan pedesaan
• Pengurangan degradasi lahan khususnya melalui
penanaman bahan baku bioenergi abadi
5
0.000
500.000
1,000.000
1,500.000
2,000.000
2,500.000
3,000.000
3,500.000
4,000.000
4,500.000
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050
Pertumbuhan Penduduk dan Konsumsi Energi
Populasi
kWh/person
6
Skenario energi bauran
Pemerintah sedang gencar melaksanakan program PLTU 1000 MW dengan bahan bakar batu bara
7
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
2005 2010 2015 2020 2025
22.6 25
42
62
82
Kebutuhan Batubara (juta ton)
Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN
8
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2005 2010 2015 2020 2025
Emisi CO2, SO2, NO2, dan PM
CO2 (juta ton)
SO2 (ribu ton)
NO2 (ribu ton)
PM (ribu ton)
Solid Waste (ribu ton)
Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN9
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
2005 2010 2015 2020 2025
Emisi Logam (ton)
As
Co
Cr
Cu
Hg
Ni
Pb
Th
U
Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN
10
BIOFUEL
Biodiesel
Bioethanol
11
BioethanolC2H5OH
12
Apakah bioethanol itu?
• Ethanol yang berasal dari bahan-bahan pertanian
• Berbentuk cair, jernih, bau kuat, larut dalam bensin, nilai oktan tinggi
13
Skema Produksi Bioethanol
Bioethanol dapat diproduksi dengan 3 cara
Gula
Gula
PatiSelulosa /
Hemiseslulosa
Gula
ETHANOL
14
Skema Produksi Bioetanol
15
Konversi Langsung dari Gula
Pada umumnya menggunakan molasses (limbahpermurnian gula) produksi ethanol tidak dalamskala besar
Reaksi utama adalah Fermentasi
C6H12O6
Gula (e.g.:-glucose)
yeast2 C2H5OH
ethanol
+ 2 CO2
carbon dioxide
16
Ethanol dari Pati / Karbohidrat
Bahan Baku Kandungangula dalambahan Baku
Jumlah HasilKonversi
Pebandingan bahan baku
dan Bioethanol
Jenis Konsumsi (Kg) (Kg) (liter)
Ubi Kayu 1000 250 – 300 166.6 6.5 : 1
Ubi Jalar 1000 150 – 200 125 8 : 1
Jagung 1000 600 – 700 200 5 : 1
Sagu 1000 120 – 160 90 12 : 1
Tetes 1000 500 250 4 : 1
Sumber: Nurdyastuti I., 2006
17
Peralatan Pengolahan Bioethanol Bahan Baku Ubi Kayu
18
Crusher
Fungsi: Menghancurkan singkong
HopperSilinder pemarut
OutletDiesel
19
Unit Hidrolisis
Suhu proses: 95 – 130 oC
Kelengkapan: pemanas, kontrol suhu otomatis, pengaduk.
Dinding dibuat berlapis
Bahan kimia tambahan:
enzim alfa amilase
gluko amilase
20
21
Fermentor
Fermentor merupakan wadah dimana proses perubahan gula menjadi alkohol dengan bantuan yeast.
Proses fermentasi harus berlangsung dalam kondisi steril dan suhu berkisar 32 oC.
22
Destilator
• Berfungsi untuk memisahkan ethanol dari air berdasarkan perbedaan titik didih
• Untuk mendapatkan tingkat kemurnian ethanol yang tinggi (untuk memenuhi standar bahan akar) destilasi dilakukan secara bertingkat
23
Skema Destilator
24
25
Keseimbangan Massa Produksi Bioethanol
26
Biodiesel
27
Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar alternatif untuk mesin diesel. Keuntungan:
• Dapat diperbaharui, • Tidak beracun dan dan biodegradable atau jauh
lebih mudah terurai oleh mikroorganisme dibandingkan minyak mineral.
• Dapat digunakan secara langsung untuk mesin diesel tanpa memerlukan modifikasi.
• Memiliki efek pelumas tinggi sehingga mesin awet
28
Reaksi Transesterifikasi
29
Pre Treatment Bahan Baku
• Minyak dengan kandungan FFA tinggi. FFA tinggi memicu pembentukan sabun, sabun menyulitkan proses separasi.
• Keberadaan FFA dg nilai asam < 1.5 dapat diabaikan
30
• Solusi :
– Saponifikasi : RCOOH+KOH→RCOOK+H2O
– Esterifikasi:
• Kadar air minyak harus < 1 %. Keberadaan air akan menimbulkan sabun dan meningkatkanFFA harus dievaporasi dulu
31
Proses secara konvensional
• 20 % methanol dicampur dengan katalis (KOH 3.5 gr / liter minyak) menghasilkan metoksida (zat berbahaya jangan kena kulit atau terhirup)
• Minyak yang telah di treatment di campur dengan metoksida pada suhu 580C –65 oC selama 60 menit dalam kondisi kedap udara (sehingga methanol tidak menguap)
32
• Hasil transesterifikasi diendapkan selama 8jam untuk memisahkan ester dan gliserin
• Reaksi transesterifikasi yang tidak sempurna mengakibatkan masih adanya zat antara yaitu digliserida dan monodigliserida (Zat ini menyebabkan kualitas biodiesel rendah dan emulsifikasi selama pencucian)
• Ester yang dihasilkan masih mengandung kontaminan (sisa katalis, sabun, dll) sehingga harus dicuci
33
PRINSIP DASAR:
Mengkontakkan biodiesel dengan air sebaik
mungkin secara hati-hati
1. Pencucian Gelembung
2. Pencucian Kabut
3. Pencucian Pengaduk
Pencucian yang terlalu bergolak, akan menyebabkan monogliserda dan digliserida membentuk emulsi
34
• Lama pencucian : 8 jam
• Lama pengendapan 1 jam
• Pengulangan min 3 kali
• Pencucian selesai jika pH
air 7
Udara ke atas membawa air mengambil sabun dan
kontaminan lain
Ketika gelembung sampai atas pecah air turun
dan membawa lebih banyak kontaminan
35
Kelemahan Pencucian Gelembung
• Untuk wadah yang terlalu kecil pengadukan terlalu
kuat emulsifikasi (oleh adanya sabun dan mg & dg
akibat reaksi yang tidak sempurna)
Catatan: mg & dg larut dalam biodiesel, tidak ikut
tercuci dan dapat mengakibatkan korosi dan
penyumbatan injektor
• Oksidasi polimerisasi (Oksidasi memecah ikatan
ganda minyak tak jenuh membentuk hydroperoksida
polimer)
• Oksidasi hydroperoksida menyerang elasteomers
seperti seal karet
Keunggulan pencucian gelembung :
murah, bahan mudah di dapat, proses tidak memerlukan
perhatian (dapat ditinggal)
36
• Pengadukan lebih sedikit di
banding gelembung
emulsifikasi dapat dicegah
• Memerlukan peralatan yang
lebih rumit
• Pencucian ini dapat
digabung dengan pencucian
gelembung pada akhir
proses
37
Prosedur:
• Pengadukan selama 5 menit
• Pengendapan selama 1 jam
• Pemisahan air dari biodiesel
• Pengulangan pencucian
38
Pengeringan
Tujuan: menurunkan kadar air sampai 0.05 %Metode :- Pengering biasa- Pengering vakum- Pemanasan pada biodiesel yang
dikabutkan
39
Referensi
• Nurdyastuti I, 2006, Teknologi Proses Produksi Bioethanol, http://www.oocities.com/markal_bppt/publish/biofbbm/biindy.pdf
• Pemasinghe, 2004, Bioethanol production technologies: Where are we? Where should we be?, www.sajeewa.wikispaces.com/file/view/bioethanol.ppt
• Singh P., 2009, Biotechnology for Agro-Industrial Residues Utilisation, www.springerlink.com/index/u622081h1g1t685r.pdf
• Sumaryono W., 2007, Technology Development in Bioethanol Production in Indonesia, www.jst.go.jp/asts/asts_j/files/ppt/20_ppt.pdf
• Dan Anderson, Derek Masterson, Bill McDonald and Larry Sullivan. 2003, Industrial Biodiesel Plant Design and Engineering: Practical Experience. http://www.crowniron.com/userImages/Biodiesel.pdf
40