BIOETANOL (MATERI 1 Mikrobiologi Industri)
Kelompok 17, 18, dan 19
Anggota Kelompok : Kelompok 17 : 1. Renaldi A.D. 2. Shabrina S. 3. Yunita D.N. 4. Sonia A.
(1500020081) (1500020082) (1500020083) (1500020084)
Kelompok 19 : 1. Riski Amalia 2. Rama I. 3. Erni R.M. 4. Faris A.
Kelompok 18 : 1. Winda L. 2. Raifa T.S. 3. Baiti P. 4. Juliana N.E.K.
(1500020089) (1500020090) (1500020091) (1500020092)
(1500020085) (1500020086) (1500020087) (1500020088)
1. Pengertian Bioetanol
Apa Itu Bioetanol ?
Bioetanol ( C2H5OH ) merupakan salah satu Jenis biofuel (bahan bakar cair dari pengolahan tumbuhan) disamping Biodiesel. Bioetanol adalah etanol yang dihasilkan dari fermentasi glukosa (gula) yang dilanjutkan dengan proses destilasi. Bioetanol merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak premium. Untuk pengganti premium, terdapat alternatif gasohol yang merupakan campuran antara bensin dan bioetanol.
2. Kegunaan Bioetanol # Manfaat bioetanol sendiri dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan karena memiliki bilangan oktan yang cukup tinggi, selain itu juga bioetanol dijadikan sebagai bahan baku beralkohol. Adapun manfaat bioetanol yang lainnya adalah: 1. Sebagai bahan bakar kendaraan 2. Sebagai bahan dasar minuman beralkohol 3. Sebagai bahan kimia dasar senyawa organik 4. Sebagai bahan bakar roket 5. Sebagai antiseptik 6. Sebagai antidote beberapa racun 7. Sebagai pelarut untuk parfum, cat dan larutan obat.
Kandungan Bioetanol dan kegunaannya : 60 - 70 ( % ) = BB Jenis Mitan 70 - 80 ( % ) = Industri Farmasi 80 – 94 ( % ) = Untuk Miras > 99,5 % = Bahan Bakar
Pemanfaatan Bioetanol
Sebagai bahan bakar substitusi BBM pada motor berbahan bakar bensin; digunakan dalam bentuk neat 100% (B100) atau dicampur dengan premium (EXX).
Gasohol* s.d E10 bisa digunakan langsung pada mobil bensin biasa (tanpa mengharuskan mesin dimodifikasi). Keterangan : *Gasohol campuran bioetanol kering/absolut terdena-turasi dan bensin pada kadar alkohol s/d sekitar 22 %volume. Istilah bioetanol identik dengan bahan bakar murni.
Motor atau mobil yang menggunakan bahan bakar campuran bioetanol kerja mesinnya lebih bagus. Bisa membuat kendaraan sanggup menempuh jarak lebih jauh. Syaratnya, bioetanol yang digunakan sebagai campuran harus murni 99,5%. Artinya, nyaris tak tercampur zat lain. Pernah dilakukan uji coba pada dua buah motor. Satu motor diisi 1 liter bensin campur bioetanol, motor yang satunya diisi 1 liter bensin murni. Motor dengan bensin campur bioetanol meampu menempuh jarak 47 km, motor bensin murni 40 km.
Gas buang bioetanol lebih sedikit polusinya. Itu karena gas buang bioetanol melepas karbondioksida lebih banyak dari pada karbonmonoksida. Karbondioksida adalah zat yang diperlukan tumbuhan untuk memasak makanan. Sebaliknya, gas buang bensin banyak mengandung karbonmonoksida yang merugikan kesehatan makhluk hidup. Pencampuran bioetanol juga bisa menghemat penggunaan bensin. Dalam setahun, kita bisa menghemat bensin sebanyak 1,5 juta kiloliter. Kalau diuangkan, itu setara dengan Rp 8.170.000.000.000,00. Pembakarannya lebih sempurna. Asapnya pun lebih ramah lingkungan dan tanaman ini dikenal gampang hidup. Tinggal tancap batangnya di tanah basah, ketela pohon (Manihot utilissima atau Manihot esculenta) niscaya tumbuh.
3. Bahan Baku Bioetanol Bahan baku yang digunakan untuk produksi bioetanol terbagi menjadi : 1. Gula (glucose) Gula (glukosa) merupakan bentuk bahan baku yang paling sederhana dengan rumus kimia C6H12O6 , berbeda dengan pengertian gula sehari-hari yang mengandung sukrosa, laktosa dan fruktosa. Gula dapat diperoleh dari tebu (sugarcane) melalui hasil sampingan produksinya berupa tetes (molases). Sebagai bahan baku bioetanol, glukosa dapat langsung digunakan dalam proses peragian.
2. Pati (starch) Pati banyak ditemukan pada jagung, singkong, sagu dan beragam makanan pokok manusia yang mengandung karbohidrat. Rumus kimia dari pati adalah (C6H10O5)ndengan jumlah n antara 40 – 3.000. Sebagai bahan baku bioetanol, pati membutuhkan proses untuk memecah ikatan kimianya menjadi glukosa. Proses yang umum dilakukan adalah dengan penambahan enzim amylase untuk menghidrolisis menjadi glukosa. Penggunaan bahan pati sebagai bahan baku bioetanol secara umum akan bersaing dengan cadangan pangan bagi manusia, yang pada akhirnya akan meningkatkan harga bahan pangan.
3. Selulosa (cellulose) Selulosa merupakan polisakarida dengan rumus kimia (C6H10O5)n ,dengan jumlah n ribuan hingga lebih dari puluhan ribu, yang membentuk dinding tanaman dan kayu. Selulosa merupakan senyawa organik yang paling banyak jumlahnya di muka bumi. Sekitar 1/3 komposisi tanaman adalah selulosa yang tidak tercerna oleh manusia. Karena tidak bersaing dengan bahan pangan, maka selulosa diperkirakan akan mendominasi bahan baku bioetanol di masa mendatang. Sebagai bahan baku bioetanol, selulosa membutuhkan pengolahan awal yang lebih intensif dibandingkan dengan bahan baku lain. Untuk melakukan proses hydrolysis (merubah struktur selulosa menjadi glukosa) dapat ditempuh menggunakan penambahan asam yang dilarutkan pada suhu dan tekanan tinggi. Proses tersebut membutuhkan energi yang cukup besar sehingga net energy gain yang dihasilkan menurun. Selain itu kondisi yang asam akan menggangu proses fermentasi lanjutan, sehingga dibutuhkan proses perantara untuk menetralkan keasaman.
4. Reaksi Bioetanol Etanol diklasifikasi sebagai sebuah alkohol primer yang berarti bahwa karbon hidroksil yang melekat setidaknya memiliki dua atom hidrogen yang melekat padanya juga. Banyak reaksi etanol yang terjadi pada gugus hidroksil.
1. Pembentuk Ester Dengan adanya katalis asam, etanol bereaksi dengan asam karboksilat untuk menghasilkan etil ester dan air dengan reaksi: RCOOH + HOCH2CH3 → RCOOCH2CH3 + H2O
Reaksi yang dilakukan pada industri skala besar ini memerlukan penghapusan air dari campuran reaksi setelah dibentuk. Ester bereaksi dengan asam atau bahasa untuk mengembalikan alkohol dan garam.
2. Dehidrasi Etanol Asam kuat menyebabkan terjadinya dehidrasi parsial etanol. Jika suhu dehidrasi melebihi sekitar 160 °C, dehidrasi penuh akan terjadi dan etilen menjadi produk utamanya. CH3CH2OH → H2C=CH2 + H2O (above 160 °C) 3. Pembakaran Etanol Pembakaran sempurna etanol menghasilkan karbon dioksida dan air dengan reaksi: C2H5OH (l) + 3 O2 (g) → 2 CO2 (g) + 3 H2O (liq); −ΔHc = 1371 kJ/mol = 29.8 kJ/g = 327 kcal/mol = 7.1 kcal/g C2H5OH (l) + 3 O2 (g) → 2 CO2 (g) + 3 H2O (g); −ΔHc = 1236 kJ/mol = 26.8 kJ/g = 295.4 kcal/mol = 6.41 kcal/g
4. Kimia Asam Basa Etanol dapat dikonversi menjadi basa konjugasi melalui reaksi dengan logam alkali seperti natrium hidrida: 2 CH3CH2OH + 2 Na → 2 CH3CH2ONa + H2 Atau dengan yang lebih kuat seperti natrium hidrida: CH3CH2OH + NaH → CH3CH2ONa + H2 5. Halogenasi Etanol bereaksi dengan hidrogen halida menghasilkan etil halida seperti etil klorida dan etil bromida melalui reaksi CH3CH2OH + HCl → CH3CH2Cl + H2O
6. Oksidasi Etanol dapat dioksidasi menjadi asetildehida dan selanjutnya dioksidasi menjadi asam asetat bergantung pada reaktan dan kondisi. Oksidasi semacam ini tidak diperlukan dalam industri, tetapi di dalam tubuh manusia, reaksi oksidasi ini dikatalisis oleh hati. Produk hasil oksidasi etanol yaitu asam asetat, merupakan zat nutrisi bagi manusia dan menjadi asetil KoA yang dapat dijadikan energi. 7. Cara Petrokimia Dalam proses ini melibatkan minyak bumi sebagai bahan utamanya. Salah satu senyawa hasil dari proses fraksinasi minyak bumi yaitu etilena. Dimana etilena ini bila di hidrasi akan menghasilkan etanol. Reaksinya seperti ini : C2H4 + H2O → CH3CH2OH Reaksi pembentukan etanol dari hidrasi etilen
8. Bioetanol dihasilkan dari reaksi fermentasi gula yang terdapat di dalam bahan baku. Reaksi fermentasi tersebut dapat dituliskan sebagai berikut: C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + energi ................. (1) 3C5H10O5 → 5C2H5OH + 2 CO2 + energi ................. (2) Reaksi (1) terjadi pada fermentasi glukosa dan reaksi (2) terjadi pada fermentasi pentosa. Glukosa berasal dari hidrolisis amilosa, amilopektin, dan selulosa sedangkan pentosa berasal dari hidrolisis hemiselulosa. Reaksi fermentasi pertama menggunakan mikroba terutama khamir, Saccharomyces cerevisiae yang memperoleh energinya melalui jalur reaksi tersebut. Reaksi fermentasi kedua dapat dilakukan dengan menggunakan Zimomonas mobilis. 9. Reaksi pembentukan etanol dari biomassa C12H22011 + H20 + Invertase → 2C6H1206 C6H1206 + Zymase → 2C2H5OH + 2CO2
5. Produksi Bioetanol Proses pengolahan bahan berpati seperti ubi kayu, jagung dan sagu untuk menghasilkan bio-etanol dilakukan dengan proses urutan. Hidrolisis, yakni proses konversi pati menjadi glukosa. Prinsip dari hidrolisis pati pada dasarnya adalah pemutusan rantai polimer pati menjadi unit-unit dekstrosa (C6H12O6). Pemutusan rantai polimer tersebut dapat dilakukan dengan berbagai metode, misalnya secara enzimatis, kimiawi ataupun kombinasi keduanya. Produksi bio-etanol, 3 tahap : 1. Gelatinasi 2. Fermentasi
3. Distilasi
1. Gelatinasi Bahan baku ubi kayu, ubi jalar, atau jagung dihancurkan dan dicampur air sehingga menjadi bubur, yang diperkirakan mengandung pati 27-30 persen. Kemudian bubur pati tersebut dimasak atau dipanaskan selama 2 jam sehingga berbentuk gel. Gelatinasi cara pertama, yaitu cara pemanasan bertahap mempunyai keuntungan, yaitu pada suhu 95 C aktifitas termamyl merupakan yang paling tinggi, sehingga mengakibatkan yeast atau ragi cepat aktif. Pemanasan dengan suhu tinggi (130 C) pada cara pertama ini dimaksudkan untuk memecah granula pati, sehingga lebih mudah terjadi kontak dengan air enzyme. Perlakuan pada suhu tinggi tersebut juga dapat berfungsi untuk sterilisasi bahan, sehingga bahan tersebut tidak mudah terkontaminasi. Hasil gelatinasi diatas didinginkan sampai mencapai 55 C, kemudian ditambah SAN untuk proses sakharifikasi dan selanjutnya difermentasikan dengan menggunakan yeast (ragi) Saccharomyzes ceraviseze
2. Fermentasi Fermentasi untuk mengkonversi glukosa (gula) menjadi etanol dan CO2. Fermentasi etanol adalah perubahan 1 mol gula menjadi 2 mol etanol dan 2 mol CO2. Proses fermentasi dimaksudkan untuk mengubah glukosa menjadi ethanol/bioethanol (alkohol) dengan menggunakan yeast. Alkohol yang diperoleh dari proses fermentasi ini, biasanya alkohol dengan kadar 8 sampai 10 persen volume. Sementara itu, bila fermentasi tersebut digunakan bahan baku gula (molases), proses pembuatan ethanol dapat lebih cepat. Alkohol yang dihasilkan dari proses fermentasi biasanya masih mengandung gas gas antara lain CO2 (yang ditimbulkan dari pengubahan glucose menjadi ethano l/ bio-ethanol) dan aldehyde yang perlu dibersihkan. Gas CO2 pada hasil fermentasi tersebut biasanya mencapai 35 persen volume, sehingga untuk memperoleh ethanol/bio-ethanol yang berkualitas baik, ethanol/bio-ethanol tersebut harus dibersihkan dari gas tersebut. Proses pembersihan (washing) CO2 dilakukan dengan menyaring ethanol/bio-ethanol yang terikat oleh CO2, sehingga dapat diperoleh ethanol/bio-ethanol yang bersih dari gas CO2).
3. Distilasi Terdapat dua tipe proses destilasi yang banyak diaplikasikan, yaitu continuousfeed distillation column system dan pot-type distillation system. Selain tipe tersebut, dikenal juga tipe destilasi vakum yang menggunakan tekanan rendah dan suhu yang lebih rendah untuk menghasilkan konsentrasi alkohol yang lebih tinggi. Sebagaimana disebutkan diatas, untuk memurnikan bioetanol menjadi berkadar lebih dari 95% agar dapat dipergunakan sebagai bahan bakar, alkohol hasil fermentasi yang mempunyai kemurnian sekitar 40% tadi harus melewati proses destilasi untuk memisahkan alkohol dengan air dengan memperhitungkan perbedaan titik didih kedua bahan tersebut yang kemudian diembunkan kembali. Untuk memperoleh bio-ethanol dengan kemurnian lebih tinggi dari 99,5% atau yang umum disebut fuel based ethanol, masalah yang timbul adalah sulitnya memisahkan hidrogen yang terikat dalam struktur kimia alkohol dengan cara destilasi biasa, oleh karena itu untuk mendapatkan fuel grade ethanol dilaksanakan pemurnian lebih lanjut dengan cara Azeotropic destilasi.
THANKYOU
