Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan Vol. 12 No. 2 Desember 2013 : 79 – 90
ISSN 1978-2365
KESETIMBANGAN ENERGI DAN EMISI CO2 BIOETANOL BERBAHAN BAKU PATI SINGKONG ENERGY AND EMISSION BALANCE OF CO2 BIOETHANOL MADE FROM CASSAVA STARCH Adolf Leopold SM Sihombing, I Made Agus Dharma Susila, Medhina Magdalena Puslitbangtek Ketenagalistrikan, Energi Baru, Terbarukan, dan Konservasi Energi Jl. Ciledug Raya Kav. 109, Cipulir, Kebayoran Lama, Jakarta Selatan, 12230
[email protected]
Abstrak Pengembangan bioetanol sebagai bahan bakar alternatif untuk menggantikan peran bahan bakar fosil perlu mempertimbangkan dampak terhadap lingkungan. Penggunaan energi dan material selama siklus produksi bioetanol akan melepaskan emisi gas rumah kaca (karbondioksida). Studi difokuskan pada analisa kesetimbangan energi dan perhitungan emisi gas rumah kaca (karbondioksida) untuk bioetanol yang berasal dari bahan baku pati singkong yang mencakup tahapan budidaya tanaman hingga proses produksi bioetanol. Lokasi studi terletak di Balai Besar Teknologi Pati (B2TP) Lampung.Hasil studi menunjukkan bahwa nilai input energi pada siklus produksi bioetanol sebesar 26,142 MJ/kg-BE atau 0,970 MJ/MJ-BE, dengan nilai emisi sebesar 4,527 kg CO2/kg-BE atau 0,168 kg-CO 2/MJ-BE. Tahapan budidaya tanaman singkong berkontribusi sebesar 13% dari total kebutuhan energi dan 5,5% dari total emisi CO2 yang hasilkan. Penurunan emisi gas rumah kaca dapat dilakukan dengan memanfaatkan potensi energi dari biogas dalam menggurangi pemakaian bahan bakar fosil untuk memenuhi kebutuhan energi peralatan listrik pada pabrik etanol/bioetanol. Kata kunci : bioetanol, emisi CO2, kesetimbangan energi Abstract The development of bioethanol as an alternative fuel to substitute gasoline must consider the environmental impact. As we know that the use of energy and materials during the lifecycle of bioethanol production releases greenhouse gas emissions (carbon dioxide). A study of energy balance and greenhouse gas emission, covering from cassava cultivation process until bioethanol production, has been done to evaluate cassava-based ethanol. The study took place in Balai Besar Teknologi Pati (B2TP) Lampung. The results showed that the value of the energy input in the lifecycle of bioethanol production was 26.142 MJ / kg-BE, equivalent to 0.970 MJ / MJ-BE, and the greenhouse gases emitted was 4,527 kg-CO2/kg-BE, equivalent to 0.168 kg-CO2/MJ-BE. Cassava cultivation contributed 13% of total energy and 5.5% of total CO2 emissions. The utilization of biogas on electrical equipment on bioethanol plant could also reduce GHG emissions. Keywords : bioethanol, CO2 emission, energy balance
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013
79
Dan Energi Terbarukan Ketenagalistrikan Dan Energi Ketenagalistrikan Terbarukan Vol. 12 No. 2 Desember 2013 Vol. : 79 –1290No. 2 Desember 2013 : 79 – 90 4 produksi. Setiap tahapan proses dimungkinkan
PENDAHULUAN Isu yang saat ini sedang berkembang di
untuk melepaskan emisi yang berasal dari
Indonesia adalah kelangkaan bahan bakar
konsumsi energi dalam menjalankan proses
minyak (BBM) di beberapa lokasi. Hal ini tentu
tersebut [3]. Untuk itu perlu adanya penelitian
menambah persoalan di sektor energi selain
guna mengkaji besar kebutuhan energi dan
tantangan bahwa energi belum dapat dirasakan
potensi pelepasan emisi selama proses produksi
secara merata di seluruh wilayah Indonesia.
bioetanol, sehingga pengembangan bioetanol
Salah satu sumber energi yang dapat mengganti
dalam skala besar selaras dengan upaya
peran BBM adalah bioenergi, dikarenakan
peningkatan
bioenergi atau bahan bakar nabati (BBN)
penurunan emisi gas rumah kaca. Studi kali ini
merupakan satu-satunya energi yang dapat
akan difokuskan pada pengembangan produksi
disediakan dalam tiga
wujud yaitu cair
bioetanol dengan menggunakan bahan baku
(biodiesel, bioetanol, biooil), padat (biomassa)
pati singkong. Biomassa singkong memiliki
dan gas (biogas). Sampai dengan tahun 2010
rasio kandungan pati/gula yang besar yaitu
pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (BBN)
150-300 gram per kg biomassa [2]. Nilai ini
seperti biodiesel, bioetanol dan bio-oil baru
masih dibawah biomassa jenis jagung dan
sebesar 2.912 ribu KL [1].
tebu/tetes. Akan tetapi tanaman singkong
Pengembangan bioetanol dipilih karena
kualitas
merupakan jenis
lingkungan
melalui
tumbuhan yang mampu
Indonesia memiliki sumber daya yang cukup
beradaptasi
dengan
berbagai
besar dalam menumbuhkan tumbuhan sebagai
lingkungan
sehingga
bahan baku untuk produksi bioetanol.Bioetanol
dibudidayakan di berbagai wilayah Indonesia.
berpotensi
kondisi untuk
merupakan salah satu sumber energi alternatif untuk bahan bakar yang dihasilkan dari
Proses Produksi Bioetanol
tanaman berpati seperti biji-bijian (terutama
Lokasi studi dilakukan di Balai Besar
jagung, sorgum, gamdum) dan umbi-umbian
Teknologi Pati (B2TP),Negara Bumi Ilir,
(ubi kayu, ubi jalar, kentang) serta tanaman
Kabupaten
yang menghasilkan gula (tebu, nira, aren,
Lampung. B2TP merupakan suatu lembaga
nipah, sorgum manis, dan gula beet) dan bahan
riset yang telah melakukan ujicoba produksi
berselulosa
bioethanol dari berbagai bahan baku seperti
(jerami,
ampas
tebu,
tongkol
Seperti diketahui bahwa suatu produk dibedakan
siklus
hidup
berdasarkan
Tengah,
Provinsi
singkong, molase, jagung dan onggok. Alur
jagung, serbuk gergaji) [2]. memiliki
Lampung
tersendiri tahapan
yang
proses produksi etanol/bioetanol pada pabrik di B2TP
dapat
dilihat
pada
proses
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013 80
gambar
1.
Kesetimbangan Energi Dan Emisi CO2 Bioetanol Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan Berbahan Vol. 12 No. 2 Desember 2013 : 79 – 90 Baku Pati Singkong
Bahan Baku Singkong
Conveyor Belt
Pre-treatment Pengupasan, Pencucian, Pemotongan, dan Pemarutan
Distilasi Menghasilkan etanol kadar 95-96%
Likuifikasi/ Pemasakan Pemecahan rantai panjang pati menjadi lebih sederhana
Sakarifikasi Proses penggulaan dari rantai pati sederhana menjadi glukosa
Fermentasi Glukosa (gula) menjadi Ethanol dengan kadar 8-10%
Dehidrasi Menggunakan zeolit sintetis ukuran 3 amstrong Diperoleh Fuel Grade Ethanol kadar 99,5%-99,8%
Gambar 1. Alur Produksi Etanol/Bioetanol di Balai Besar Teknologi Pati (B2TP) Bahan baku singkong dilewatkan ke conveyor
scale
yang
berfungsi
sebagai
limbah. Kapasitas proses sakarifikasi sama dengan proses pemasakan ditambah input
timbangan untuk menentukan kuantitas yang
enzim
akan diolah. Kapasitas harian produksi di Balai
dilakukan selama dua jam baru kemudian
Besar Teknologi Lampung (B2TP) adalah 50
ditransfer
ton singkong/hari. Setelah tahap penimbangan,
perjalanan ke tangki fermentor diharapkan
bahan baku singkong akan melewati beberapa
proses penggulaan telah sempurna. Pada proses
proses pre-treatment seperti pengupasan kulit
sakarifikasi dilakukan penambahan enzim dan
ari, pencucian singkong, pemotongan dan
nutrisi untuk mikroba. Pembiakan mikroba
pemarutan singkong hingga menjadi bubur.
dilakukan pada batch/tangki berbeda, sehingga
Kadar pati yang terbentuk sebesar 15-16%.
materi dari sakarifikasi dan mikroba dari seed
Pada
pemasakan/likufikasi terdapat
tank akan tercampur pada fermentor. Proses
beberapa input materi seperti air, uap (steam)
fermentasi dilaklukan selama 72 jam untuk
dan enzim alpha-amylase. Setelah proses
bahan baku ubi kayu. Setelah dari fermentor,
pemasakan, volume sebanyak 30 m3 dialirkan
terdapat proses lanjutan yang akan memisahkan
ke tangki proses penggulaan / sakarifikasi
cairan dan padatan. Limbah padat ini disebut
melalui medium cooler untuk didinginkan
sludge yang dimanfaatkan sebagai pakan
sehingga mencapai suhu maksimal 60oC.
ternak.
Proses transfer materi dari tangki likuifikasi
penyaringan. Proses distilasi menggunakan
menuju tangki sakarifikasi dilakukan tanpa
direct steam (kontak langsung). Steam yang
menggunakan pompa, karena suhu tinggi pada
digunakan pada saat distilasi, pemasakan dan
tangki pemasakan membentuk tekanan tertentu.
seeding berasal dari sumber yang sama. Kadar
Sampai tahap sakarifikasi belum terdapat
alkohol pada proses fermentasi 8-10%, dan
proses
glukoamilase. ke
tangki
Pemisahan
Proses
sakarifikasi
fermentor.
dilakukan
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013
Selama
dengan
81
Dan Energi Terbarukan Ketenagalistrikan Dan Energi Ketenagalistrikan Terbarukan Vol. 12 No. 2 Desember 2013 : 79 – 90 Vol. 12 No. 2 Desember 2013 : 79 – 90 akan meningkat menjadi 95-96% pada proses
tanaman sampai tahapan konversi menjadi
distilasi. Pemurnian ke level fuel grade
etanol/bioetanol seperti pada gambar 2. Unsur
dilakukan
dengan
transportasi dimasukkan dalam perhitungan
menggunakan zeolit. Zeolit berfungsi sebagai
guna menghitung emisi yang dihasilkan selama
penyaring atau absorber untuk menjerab air
proses pengangkutan bahan baku dari lahan
dikarenakan perbedaan ukuran molekul.
menuju pabrik. Selanjutnya akan dilakukan
pada
proses
dehidrasi
perhitungan pemakaian energi, material dan dampak lingkungan yang dihasilkan pada
METODOLOGI Penelitian
ini
bertujuan
untuk
masing-masing
tahapan.
Analisa
dampak
berdasarkan
lingkungan dalam studi ini hanya difokuskan
kesetimbangan energi dari rangkaian proses
pada emisi Gas Rumah Kaca (GRK) dalam
produksi bioetanol mulai tahapan budidaya
satuan kg CO2 per unit energi etanol/bioetanol.
menghitung
nilai
emisi
Gambar 2. Batasan Studi Pengumpulan data dilakukan melalui
dapat berupa energi yang masuk secara
survei lapangan untuk mendapatkan data
langsung maupun tidak langsung seperti steam,
seperti
baku
diesel, listrik, pupuk, herbisida dan bahan kimia
pemupukan dan sistem
pendukung. Output energi didefinisikan sebagai
panen), teknologi produksi etanol (milling,
energi yang dikeluarkan oleh sistem ke
fermentasi dan purifikasi) sampai proses
lingkungan. Energi yang keluar dari sistem ini
pembuatan
didapatkan dari pemanfaatan produk samping
sistem
(persiapan lahan,
penyediaan
bioetanol.
bahan
Pengumpulan
data
mengambil lokasi di Balai Besar Teknologi
maupun
produk
utama
bioetanol
yang
Pati (B2TP) BPPT Lampung.
menghasilkan energi ke lingkungan. Produk sebagai
samping yang dimaksud adalah biogas dan
energi dari lingkungan yang masuk dalam
DDGS yang keduanya memiliki potensi energi.
Input
energi
didefinisikan
sistem. Energi yang masuk dalam sistem ini
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013 82
Energi Dan Emisi CO2 Bioetanol Ketenagalistrikan Dan Kesetimbangan Energi Terbarukan Berbahan Vol. 12 No. 2 Desember 2013 : 79 – 90 Baku Pati Singkong Output CO2 didefinisikan sebagai emisi CO2
yang
dihasilkan
oleh
sistem
dari
herbisida dibutuhkan
dan
bahan-bahan dalam
kimia
proses
yang
produksi
penggunaan utilitas-utilitas dalam sistem. CO2
etanol/bioetanol. Input utilitas energi dan non-
direduksi didefinisikan sebagai jumlah emisi
energi akan ditampilkan pada tabel 1 dan 2
CO2 ke lingkungan yang berhasil dikurangi
berikut.
oleh produk dari sistem jika dibandingkan dengan
penggunaan
utilitas
yang
disubstitusinya. Perhitungan output energi dan emisi
CO2
yang
direduksi
hanya
mempertimbangkan produk utama bioetanol dan
produk
samping
biogas
dalam
mensubstitusi penggunaan bensin (gasoline) dan diesel [9]. Kesetimbangan
energi
adalah
perbedaan nilai antara energi yang dibutuhkan selama proses produksi etanol/bioetanol dengan kandungan
energi
bahan
bakar
fosil
(bensin/gasoline) yang digantikan. Sedangkan kesetimbangan
GRK
(CO2)
merupakan
perbedaan antara total emisi GRK selama proses produksi etanol dengan emisi yang dihasilkan selama produksi bahan bakar fosil (bensin/gasoline).
bagian
etanol/bioetanol
yang
dimana
tiap
bagian
memerlukan input utilitas baik secara langsung maupun tidak langsung. Penggunaan input utilitas akan berimplikasi terhadap pelepasan jumlah emisi CO2.Termasuk di dalam utilitas langsung atau utilitas energi yaitusteam yang dihasilkan,
Input Energi Unit Nilai MJ/kg 33.2 MJ/kg 1.4 MJ/kg 3.5
Urea (CO(NH2)2) SP-36 KCl Amonium Phosphate (NH4)H2PO4 MJ/kg 0.35 Pupuk Kandang MJ/kg 0.204 Gulma (Herbisida) MJ/kg 215 Enzim alpha amilase MJ/kg 15 Enzim gluko amilase MJ/kg 87 Mikroorganisme/yeast MJ/kg 10.22 Sumber : (a) Kamahara (2010)[4] (b) Kongshaug. G., (1998)[5] (c) MacLean, H and Spatari, S.[6] (d) Analisis Energi Input-Output Produksi Rambutan (e) Pottasium Chloride in Fertigation
Nama Bahan
digunakan dalam studi ini dibagi kedalam beberapa
Nama Bahan
Tabel 2. Input Utilitas Energi
HASIL DAN PEMBAHASAN Sistem
Tabel 1. Input Utilitas Non-Energi
penggunaan bahan bakar
dan
konsumsi listrik, sedangkan utilitas tidak langsung atau utilitas non-energi seperti pupuk,
Input Energi Unit Nilai MJ/kg 43.38 MJ/kg 44.75 MJ/kg 26 MJ/m3 32.6 MJ/kWh 10.47 3 MJ/m 20.16 MJ/kg 18.71
Solar Premium Batubara Sub-bitum Gas Metana Listrik Biogas DDGS Sumber : (a) IEA (b) Kamahara (2010) (c) Energi Statistik Kanada (1978) (d) http://chemeng.queensu.ca (e) Karakterisasi Gasifikasi Biomassa Ampas Tebu
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013
83
Dan Energi Terbarukan Ketenagalistrikan Dan EnergiKetenagalistrikan Terbarukan No. 2 Desember 2013 : 79 – 90 Vol. 12 No. 2 Desember 2013Vol. : 7912 – 90 Analisa perhitungan nilai emisi dari
Besar Teknologi Pati (B2TP) adalah 13.056,76
produk bioetanol dibagi atas dua tahapan yaitu
MJ/Ha dengan emisi sebesar 924,74 kg-
budidaya tanaman bahan baku (singkong) dan
CO2/Ha. Apabila ikut memperhitungkan jumlah
proses produksi bioetanol berbahan baku pati
produktivitas lahan maka akan diperoleh input
singkong. Unsur transportasi hanya menghitung
energi sebesar 0,435 MJ/kg-singkong dengan
proses pengangkutan hasil panen ke lokasi
nilai emisi 0,031 kg-CO2/kg-singkong.
pabrik/pengolahan,
dimana
perhitungannya
digabung dalam tahapan budidaya tanaman.
Input energi yang dibutuhkan selama masa budidaya tanaman singkong berdasarkan data dari PT. Medco Ethanol Lampung adalah 13.898,46 MJ/Ha dengan emisi sebesar 904,12
Tahapan Budidaya Tanaman Singkong Ketersediaan bahan baku tentunya
kg-CO2/Ha. Apabila ikut memperhitungkan
dipengaruhi oleh proses budidaya tanaman
jumlah
produktivitas
lahan
maka
akan
bahan baku. Proses budidaya tanaman ini akan
diperoleh input energi sebesar 0,463 MJ/kg-
menggunakan banyak input baik itu secara
singkong dengan nilai emisi 0,030 kg-CO2/kg-
langsung seperti penggunaan bahan bakar
singkong.
pada
Nilai input energi dan emisi CO2 dari
penggunaan pupuk dan herbisida. Tabel 3 akan
budidaya tanaman singkong pada kedua lokasi
menampilkan kebutuhan input energi pada
(B2TP dan PT MEL) diatas tidak memiliki
budidaya tanaman singkong di B2TP. Sebagai
perbedaaan.
data pembanding digunakan data budidaya
rentang antara 0,435 – 0,463 MJ/kg-singkong,
tanaman singkong di PT Medco Ethanol
sedangkan besar emisi CO2 memiliki rentang
Lampung seperti pada tabel 4.
antara 0,030 – 0,031 kg-CO2/kg-singkong.
maupun
tidak
langsung
seperti
Kebutuhan
energi
Besar input energi selama masa budidaya tanaman singkong berdasarkan data dari Balai Tabel 3.
Input Material dan Emisi CO2 untuk Budidaya Tanaman Singkong di Balai Besar Teknologi Pati (B2TP) Energi Proses/Material Nilai Satuan (MJ) Input Material Produktivitas Lahan 30,000.00 kg/Ha Urea (CO(NH2)2) 200.00 kg/Ha 6,640.00 SP-36 150.00 kg/Ha 210.00 KCl 150.00 kg/Ha 525.00 Pupuk Kandang 3,000.00 kg/Ha 612.00 Herbisida 3.00 kg/Ha 645.00 Solar untuk olah lahan 40.80 kg/Ha 1,769.90 Transpotasi kebun-pabrik 61.20 kg/Ha 2,654.86 13,056.76 TOTAL
CO2 (kg)
405.04 13.44 29.40 121.79 38.70 126.55 189.82 924.74
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013 84
memiliki
Kesetimbangan Ketenagalistrikan Dan Energi TerbarukanEnergi Dan Emisi CO2 Bioetanol Baku Pati Singkong Vol. 12 No. 2 Desember 2013 : 79 Berbahan – 90 Tabel 4. Input Material dan Emisi CO2 untuk Budidaya Tanaman Singkong di PT Medco Ethanol Lampung Proses/Material Nilai Satuan Energi CO2 (MJ) (kg) Input Material Produktivitas Lahan 30,000.00 kg/Ha Urea (CO(NH2)2) 250.00 kg/Ha 8,300.00 506.30 NPK 100.00 kg/Ha Herbisida 7.50 kg/Ha 215.00 12.90 Solar untuk olah lahan 49.30 kg/Ha 2,138.63 152.91 Transpotasi kebun-pabrik 74.80 kg/Ha 3,244.82 232.00 13,898.46 904.12 TOTAL Tabel 5. Input Material dan Emisi CO2 untuk Proses Produksi Etanol/Bioetanol di B2TP Energi Proses/Material Nilai Satuan CO2 (kg) (MJ) Input Material Bahan baku singkong 50,000.00 kg Proses Produksi Etanol Listrik 2,063.85 kWh 21,608.51 9,460.21 Solar untuk genset 800.00 liter 29,498.40 2,109.14 Solar untuk boiler 1,500.00 liter 55,309.50 3,954.63 Batubara untuk boiler 4,230.00 kg 109,980.00 9,711.23 Kebutuhan uap 39.00 ton Nutrien Urea CO(NH2)2
74.00
kg
2,456.80
149.86
Nutrien (NH4)H2PO4
15.00
kg
5.25
1.04
Enzim alpha amilase Enzim gluko amilase Output Material Bioetanol Biogas [7]
15.50 9.30
kg kg
232.50 809.10
232.50 6,068.25
6,000.00 1606.00
kg m3
Tahapan Proses Produksi Etanol/Bioetanol Balai Besar Teknologi Pati (B2TP) memiliki
pabrik
produksi
etanol/bioetanol
dengan kapasitas pengolahan singkong di pabrik
sebesar
50
ton/hari
dan
161,760.00 11,209.97 32,376.96 2392.94
kebutuhan uap untuk proses dipenuhi dari boiler berbahan bakar batubara. Terlihat pada tabel 5, bahwa kontribusi terbesar input energi berasal dari pemakaian batubara untuk boiler.
mampu
Total jumlah energi yang dibutuhkan
menghasilkan bioetanol sebesar 6000 kg/hari
selama
atau 7692 liter/hari. Kebutuhan listrik dipenuhi
mengikutsertakan tahapan budidaya tanaman
dari genset berbahan bakar solar, sedangkan
adalah sebesar 135092,16 MJ/hari dengan besar
produksi
etanol/bioetanol
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013
tanpa
85
Dan Energi Terbarukan Ketenagalistrikan Dan Energi Ketenagalistrikan Terbarukan Vol. 12 No. 2 Desember 2013 Vol. : 79 –1290No. 2 Desember 2013 : 79 – 90 Apabila
apabila dilakukan substitusi bioetanol dan
mengikutsertakan besar produksi bioetanol
biogas terhadap bensin dan solar adalah sebesar
maka diperoleh kebutuhan energi sebesar 22,51
13602,91 kg CO2 untuk kapasitas produksi
MJ/kg-BE atau 0,835 MJ/MJ-BE dengan emisi
6000 kg bioetanol.
emisi
25623,10
kg-CO2/hari.
Setiap
sebesar 4,271 kg-CO2/kg-BE atau 0,158 kg-
industri
etanol/bioetanol
memiliki profil kebutuhan energi dan sumber
CO2/MJ-BE. etanol/bioetanol
bahan bakar yang berbeda-beda. Terlihat
memanfaatkan secara langsung pati tanaman
bahwa kebutuhan energi terbesar di B2TP
singkong, sehingga dalam perhitungan emisi
berasal dari konsumsi uap untuk proses seperti
perlu dimasukkan juga tahapan budidaya
pada pemasakan dan distilasi dengan persentase
tanaman. Input energi setelah mengikutkan
antara 83,86%. Nilai ini jauh dari kebutuhan
tahap
sebesar
listrik yang hanya sekitar 16,14%. Kebutuhan
156853,43 MJ/hari atau 26,142 MJ/kg-BE atau
energi ini disuplai dari berberapa jenis bahan
0,970
sebesar
bakar. Batubara menjadi sumber bahan bakar
27164,33 kg-CO2/hari atau 4,527 kg CO2/kg-
utama dengan persentase 78,85%. Pemanfaatan
BE atau 0,168 kg-CO2/MJ-BE.
sumber energi lainnya berasal dari solar sebesar
Siklus
produksi
budidaya
tanaman
MJ/MJ-BE,
adalah
dengan
emisi
Hasil di atas memperlihatkan bahwa
21,15%.
singkong
Balai Besar Teknologi Pati (B2TP)
berkontribusi sebesar 13% dari total kebutuhan
memiliki nilai net energy yang positif, tetapi
energi dan 5,5% dari total emisi yang hasilkan
nilai net CO2 bernilai negatif. Ini berarti jumlah
pada Balai Besar Teknologi Pati (B2TP).
emisi yang dilepaskan selama proses produksi
tahapan
budidaya
tanaman
Saat ini B2TP belum memanfaatkan
baik secara langsung maupun tidak langsung
produk biogas sebagai salah satu sumber energi
lebih besar dari potensi reduksi emisi dari
yang
produk
memiliki
potensi
sebesar
32376,96
utama
bioetanol
maupun
produk
MJ/hari. Analisis input/output proses produksi
samping biogas. Nilai emisi yang dihasilkan
bioetanol di B2TP memiliki nilai positif
B2TP menjadi besar dikarenakan sumber
dimana
untuk
energi untuk menghasilkan uap dan listrik
menjalankan sistem lebih kecil dibandingkan
berasal dari bahan bakar fosil seperti batubara
dengan energi yang terdapat pada output
dan solar. Ringkasan mengenai analisis energi
produk (bioetanol dan biogas) dengan selisih
dan emisi CO2 ditampilkan pada Tabel 6 dan 7.
energi
yang
dibutuhkan
37283,53 MJ. Emisi CO2 yang bisa direduksi
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013 86
Kesetimbangan Energi Dan Emisi CO2 Bioetanol Ketenagalistrikan Dan Energi Terbarukan Berbahan Baku Pati Singkong Vol. 12 No. 2 Desember 2013 : 79 – 90 Tabel 6. Analisis Energi dan Emisi CO2 Bioetanol
LOKASI B2TP Lampung * B2TP Lampung
Kapasitas (kg-BE)
Input
ENERGI (MJ) Output
EMISI CO2 (kg) Output Direduksi
Out-In
6000.00 156853.43 194136.96 6000.00 135092.16 194136.96
37283.53 59044.80
27164.33 25623.10
13602.91 13602.91
*) sudah termasuk budidaya lahan
Tabel 7. Analisis Net Energy dan Net CO2 Bioetanol LOKASI
Net Energy Value
Net Energy Ratio
6.21 9.84
1.24 1.44
B2TP Lampung * B2TP Lampung
Net CO2 Ratio
Net CO2 Value -2.260 -2.003
0.501 0.531
*) sudah termasuk budidaya lahan
Rasio Kesetimbangan Energi (Ratio of
energi biomassa seperti baggasse, sekam, dan
Energy Balance) merupakan perbandingan
biogas akan menurunkan nilai emisi CO2.
antara kandungan energi yang terdapat pada 1
Beberapa hasil studi perhitungan emisi CO2
liter bioetanol terhadap energi fosil yang
dari beberapa negara akan ditampilkan pada
dibutuhkan
tabel 8 .
untuk
menghasilkan
1
liter
bioetanol tersebut. Pada studi kali ini nilai rasio kesetimbangan energi adalah sebesar 0,859
Tabel 8. Emisi CO2 dari Siklus Bioetanol di Beberapa Negara
MJ/MJ-BE. Ini berarti kebutuhan energi dari
Negara
bahan bakar fosil hampir mendekati jumlah
Hasil Studi di B2TP (Cassava) Brazil (Cane Molasse) [10] Thailand (Cassava) [11] Thailand (Cane Molase) [12]
kandungan energi yang terdapat pada produk bioetanol.
Nilai
tersebut
berbeda
dengan
bioetanol berbasis molase di negara Brazil yang hanya sebesar 0,08 MJ/MJ-BE. Hal ini dikarenakan bioetanol berbasis pati singkong mengkonsumsi lebih banyak bahan bakar fosil dibandingkan dengan bioetanol berbasis molase dimana sumber energinya terintegrasi dengan memanfaatkan bahan bakar biomassa (bagasse) pada pabrik gula. Kondisi ini pula yang ikut menentukan nilai emisi dari siklus produksi bioetanol. Semakin besar pemanfaatan sumber
Emisi CO2 (g-CO2/MJ-BE) 168,0 21,3 136,1 76,8
KESIMPULAN DAN SARAN Beberapa hal yang dapat disimpulkan dari studi Kesetimbangan Energi dan Emisi CO2 Bioetanol Berbahan Baku Pati Singkong antara lain : a. Penurunan emisi gas rumah kaca dapat dilakukan dengan mengurangi pemakaian bahan bakar fosil seperti batubara dan solar selama proses produksi dengan
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013
87
Dan Energi Terbarukan Ketenagalistrikan Dan EnergiKetenagalistrikan Terbarukan Vol. 12 No. 2 Desember 2013 : 79 – 90 Vol. 12 No. 2 Desember 2013 : 79 – 90 memanfaatkan sumber energi alternatif
Bioetanol,
yaitu biogas. Potensi biogas diharapkan
Penelitian Tanaman Kacang-kacangan
mampu untuk memenuhi kebutuhan energi
dan Umbi-umbian, Balitbang Pertanian
listrik
peralatan
pada
pabrik
[3]
Buletin
Palawija,
Balai
Leopold, A., 2012. Peranan Teknologi Dan Manajemen Lingkungan Dalam
etanol/bioetanol
Upaya
b. Kebutuhan energi pada tahapan budidaya
Penyediaan
tanaman singkong memiliki rentang antara
Berwawasan
0,435 – 0,463 MJ/kg-singkong, sedangkan
TKEBTKE
besar emisi CO2 memiliki rentang antara
[4]
Kamahara,
Energi
Lingkungan, H.,
Yang
Puslitbang
Hasanudin,
U.,
Widiyanto, A., Tachibana, R., Atsuta, Y.,
0,030 – 0,031 kg-CO2/kg-singkong. c. Kebutuhan energi pada tahap proses
Goto, N., Daimon, H., and Fujie, K.,
produksi bioetanol di B2TP sebesar 22,51
2010. Improvement Potential for Net
MJ/kg-BE atau 0,835 MJ/MJ-BE dengan
Energy Balance of Biodiesel derived
emisi sebesar 4,271 kg-CO2/kg-BE atau
from Palm Oil : A Case from Indonesian
0,158
Practice. Biomass and Bioenergy
kg-CO2/MJ-BE.
mengikutsertakan
Apabila
tahapan
budidaya
[5]
Kongshaug, G., Energy Consumption
menjadi
and Greenhouse Gas Emissions in
sebesar 156853,43 MJ/hari atau 26,142
Fertilizer Production. IFA Technical
MJ/kg-BE atau 0,970 MJ/MJ-BE, dengan
Conference 1998. International Fertilizer
emisi sebesar 27164,33 kg-CO2/hari atau
Industry Association
tanaman,
nilai
input
energi
4,527 kg CO2/kg-BE atau 0,168 kg-
[6]
H.,
and
Spatari,
S.,
Contribution of Process Chemical and
CO2/MJ-BE.
Enzyme Inputs to the Life Cycle of
d. Hasil di atas memperlihatkan bahwa tahapan
MacLean,
budidaya
tanaman
Ethanol
singkong
berkontribusi sebesar 13% dari total
[7]
Souza,
S.N.M.,
Potential
for
The
kebutuhan energi dan 5,5% dari total emisi
Production of Biogas in Alcohol and
yang hasilkan pada Balai Besar Teknologi
Sugar Cane Plants for Use in Urban
Pati (B2TP).
Buses in The Brazil. World Renewable Energy Congress 2011. [8]
DAFTAR PUSTAKA [1]
Kussuryani, Aplikasi
Y.,
Sni
Anwar, 7390:2008,
C.,
[2]
Tebu” Hasil Samping Industri Tebu yang
2008.
Menguntungkan, BBP2TP, Surabaya
Analisis
Bioetanol Dan Campurannya Dengan
Fatimah, N., 2010. “Bioetanol Molase
[9]
Honsono, N., 2012. Analisis Life Cycle
Bensin
Bioetanol
Berbasis
Ginting, E., Sundari, T., Saleh, N., 2009.
Tandan
Ubi Kayu sebagai Bahan Baku Industri
Indonesia, Universitas Indonesia
Kosong
Singkong
Kelapa
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013 88
Sawit
dan di
Kesetimbangan Ketenagalistrikan Dan Energi TerbarukanEnergi Dan Emisi CO2 Bioetanol Baku Pati Singkong Vol. 12 No. 2 Desember 2013 : 79Berbahan – 90 [10] Joaquim,
et al., 2011.
Assessment
of
Brazilian
Life Cycle Sugarcane
Products : GHG Emissions and Energy Use [11] Seksan Papong and Pomthong Malakul., 2010.
Life-cycle
Energy
and
Environmental Analysis of Bioethanol Production from Cassava in Thailand, Bioresource Technology [12] Thu Lan T Nguyen and Shabbir H Gheewala., 2008. Life cyle Assessment of Fuel Ethanol from Cane Molasesin Thailand, Springer
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013
89
Ketenagalistrikan Dan EnergiKetenagalistrikan Terbarukan Dan Energi Terbarukan Vol. 12 No. 2 Desember 2013Vol. : 7912 – 90No. 2 Desember 2013 : 79 – 90
HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN
Diterima : 6 Mei 2013, direvisi : 2 November 2013, disetujui terbit : 23 Desember 2013
88
