Alat dan Mesin Pengolahan Biodiesel dan Bioethanol
1
BIOENERGI • Bioenergi adalah energi yang diekstrak dari biomassa. biomassa adalah bahan bakar dan bioenergi adalah energi yang terkandung dalam biomassa • Di seluruh dunia, biomassa merupakan sumber energi terbesar keempat setelah batubara, 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 untuk diversifikasi 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
Pertumbuhan Penduduk dan Konsumsi Energi 4,500.000 4,000.000
3,500.000 3,000.000
2,500.000 Populasi 2,000.000
kWh/person
1,500.000
1,000.000 500.000
0.000 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 6
Skenario energi bauran
Pemerintah sedang gencar melaksanakan program PLTU 1000 MW dengan bahan bakar batu bara
7
Kebutuhan Batubara (juta ton) 90 80 70 60 50 82
40 62
30 42
20 10
22.6
25
0 2005
2010
2015
2020
2025
Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN 8
Emisi CO2, SO2, NO2, dan PM 1800
1600 1400 1200 CO2 (juta ton)
1000
SO2 (ribu ton) NO2 (ribu ton)
800
PM (ribu ton) Solid Waste (ribu ton)
600 400
200 0 2005
2010
2015
2020
2025
Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN
9
Emisi Logam (ton) 900 800
700 As 600
Co Cr
500
Cu Hg
400
Ni 300
Pb Th
200
U
100 0 2005
2010
2015
2020
2025
Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN 10
BIOFUEL Biodiesel Bioethanol
11
Bioethanol C2H5OH
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
Pati
Selulosa / Hemiseslulosa
Gula
Gula
ETHANOL 14
Skema Produksi Bioetanol
15
Konversi Langsung dari Gula Pada umumnya menggunakan molasses (limbah permurnian gula) produksi ethanol tidak dalam skala besar
Reaksi utama adalah Fermentasi
C6H12O6
yeast
Gula (e.g.:-glucose)
2 C2H5OH + 2 CO2 ethanol
carbon dioxide 16
Ethanol dari Pati / Karbohidrat Kandungan gula dalam bahan Baku
Jumlah Hasil Konversi
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
Bahan Baku
Jenis
Pebandingan bahan baku dan Bioethanol
Sumber: Nurdyastuti I., 2006
17
Peralatan Pengolahan Bioethanol Bahan Baku Ubi Kayu
18
Crusher Fungsi: Menghancurkan singkong Silinder pemarut
Hopper
Outlet Diesel
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 meningkatkan FFA 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
Keunggulan pencucian gelembung : murah, bahan mudah di dapat, proses tidak memerlukan perhatian (dapat ditinggal) 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
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/biind y.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
