DIKLAT TEKNOLOGI BIODIESEL BAGI GURU
MODUL
PEMANFAATAN BIODIESEL DAN LIMBAH PRODUKSI
Disusun oleh: Odi Fauzi, ST Niamul Huda, ST., M.Pd
Didukungi oleh:
TEACHING BIOMASS TECHNOLOGIES AT MEDIUM TECHNICAL SCHOOLS Dikembangkan oleh: ETC Foundation the Netherlands
Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Pusat Pengembangan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Mesin dan Teknik Industri/ TEDC Bandung Maret 2014
i
KATA PENGANTAR Modul ini dimaksudkan untuk memandu peserta pendidikan dan pelatihan kompetensi untuk melaksanakan tugas kegiatan belajar di tempat diklat ataupun di tempat masing-masing. Dengan demikian diharapkan setiap peserta diklat akan berusaha untuk melatih diri memecahkan berbagai persoalan sesuai dengan tuntutan kompetensi yang akan dipilih. Di dalam buku modul ini diberikan kegiatan belajar, tugas- tugas dan tes formatif dimana seluruh kegiatan tersebut diharapkan dikerjakan/dilakukan secara man-diri/kelompok oleh setiap peserta diklat untuk melatih kemampuan dirinya dalam memecahkan berbagai persoalan Dalam pelaksanaanya seluruh kegiatan dilakukan oleh setiap peserta/siswa dengan arahan Pembimbing/Instruktur yang ditugaskan, dan pada akhir diklat seluruh materi dari modul ini akan diujikan secara mandiri untuk memenuhi tuntutan kompetensi dan standar pekerjaan/perusahaan. Materi pembelajaran atau bahan dari modul dan tugas-tugas ini diambil dari be-berapa buku referensi yang dipilih dan juga buku referensi tersebut sebagai bahan bacaan yang dianjurkan untuk memperkaya penguasaan kompetensi peserta diklat. Diharapkan setiap peserta pelatihan setelah mempelajari dan melaksanakan semua petunjuk dari modul ini secara tuntas, akan mempunyai kompetensi sesuai dengan tuntutan pekerjaan sebagai tenaga pelaksana pemeliharaan Teknik Energi Terbarukan.
Bandung, Kepala
DR. Dedy H. Karwan, MM NIP 195600301981031003
ii
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ............................................................................................................... v BAB I .................................................................................................................................. 1 A. Latar belakang............................................................................................................. 1 B. Deskripsi ...................................................................................................................... 4 C. Tujuan Pembelajaran .................................................................................................. 4 D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok .......................................................................... 4 BAB II ................................................................................................................................. 5 KEGIATAN PEMBELAJARAN ................................................................................................. 5 Materi Pokok 1 ..................................................................................................... 5
A.
3.1. Definisi Biodiesel .................................................................................................. 5 3.2. Sejarah Biodiesel ................................................................................................. 5 3.3. Biodisel sebagai pengganti bahan bakar.......................................................... 8 3.4. Keunggulan Biodiesel : ........................................................................................ 9 3.5. Kelemahan Biodiesel: ........................................................................................ 11 B.
Materi Pokok 2 ................................................................................................... 14
1.
Perkembangan biodiesel di Indonesia ........................................................... 14
2.
Indikator Keberhasilan ......................................................................................... 14
3.
Uraian ................................................................................................................... 14 3.1. Beberapa Jenis Biofuel yang Dikembangkan di Indonesia ......................... 14 a.
Bioetanol ........................................................................................................... 15
b.
Biodiesel ............................................................................................................ 16
c.
Biogas ................................................................................................................ 17
3.2. Bahan Baku Bio-diesel. ..................................................................................... 19 3.3. Bahan Baku Etanol. ........................................................................................... 21 3.4. Tanaman-Tanaman yang dapat dijadikan Biodiesel..................................... 22 3.5. Pencampuran...................................................................................................... 23 3.6. Cara Membuat Biodisel dari Biji Jarak (Jathropa curcas) ............................ 25
iii
3.7. Kekurangan Biodiesel dari Jarak ..................................................................... 27 3.8. Kelebihan Biodiesel dari Jarak ......................................................................... 28 3.9. Potensi Kelapa Menjadi Bahan Bakar Minyak (Biodiesel) ........................... 28 3.10.
Cara Pembuatan Kelapa Menjadi Bahan Bakar Minyak (Biodiesel) .. 30
3.11.
Pengolahan Buah Jarak Menjadi Biodiesel ............................................ 32
Tahap-tahap pengambilan minyak dari biji jarak :............................................. 32 C.
Materi Pokok 3 ................................................................................................... 38 3.1. Proses Pengolahan ............................................................................................ 39 3.2. Proses Lanjutan (Pencucian) ........................................................................... 41 3.3. Proses Satu Tahap ............................................................................................ 46 3.4. Proses Dua Tahap ............................................................................................. 48 3.5. Uji Kualitas Biodiesel ......................................................................................... 52
D.
Materi Pokok 4 ................................................................................................... 59 3.1. Harga Minyak Mentah $40/barrel ( Kasus Dasar). ........................................ 59 3.2. Perkiraan Kebutuhan Bio-diesel. ..................................................................... 60 3.3. Perkiraan Kebutuhan Bio-etanol. ..................................................................... 61 3.4. Perkiraan Kebutuhan Energi Non-Minyak Lainnya. ...................................... 62 3.5. Perkiraan Kebutuhan Lahan Dan Kebutuhan Bahan Baku Biofuels Sebagai Sumber Energi Pada 2005 - 2025. ................................................. 63
iv
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Luas Lahan Bahan Baku dan Potensi Produksi Bio-diesel menurut wilayah ....................................................................................... 20 Tabel 2. 2 Luas Lahan Bahan Baku dan Potensi Produksi Etanol menurut Wilayah di Indonesia 2004. ...................................................................... 21 Tabel 3. 1 Jatropha biodiesel dibandingkan dengan petro-diesel dan EU Standars .................................................................................................. 54 Tabel 3. 2 Perbandingan Sifat Minyak Diesel .......................................... 54 Tabel 3. 3 Hasil Uji Beberapa Biodiesel ................................................... 55 Tabel 4. 1 Perkiraan Kebutuhan Energi Pada Sektor Transportasi di Indonesia 2005-2025. .............................................................................. 60 Tabel 4. 2 Kebutuhan Lahan dan Produksi Kelapa Sawit untuk Memenuhi Kebutuhan Bio-diesel 2017 – 2025 .......................................................... 64
v
Tabel 4. 3 Rata-rata Produksi CPO per Hektar Lahan dan Kebutuhan Lahan Kelapa Sawit untuk Memproduksi setiap Unit Energi Menurut Wilayah .................................................................................................... 65 Tabel 4. 4 Perkiraan Kebutuhan Lahan dan Bahan Baku untuk Bio-etanol dalam Memenuhi Kebutuhan Energi pada Sektor Transportasi ............... 66
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Siklus biodiesel ................................................................... 23 Gambar 2. 2 Tanaman jarak pagar .......................................................... 25 Gambar 2. 3 Buah jarak pagar ................................................................. 26 Gambar 2. 4 Alat penekan hidrolik ........................................................... 33 Gambar 2. 5 Metoda penekanan berulir .................................................. 34 Gambar 3. 1 Skema proses pengolahan ................................................. 39 Gambar 3. 2 Alternatif proses .................................................................. 41 Gambar 3. 3 Reaksi Trans-esterifikasi ..................................................... 42 Gambar 3. 4 Reaksi esterifikasi ............................................................... 45 Gambar 3. 5 Reaktor Trans-Esterifikasi ................................................... 55 Gambar 3. 6 Skema Produksi Biodiesel .................................................. 56 Gambar 3. 7 Proses Flow Diagram .......................................................... 56
vi
vii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar belakang Pemanasan global yang memicu terjadinya perubahan iklim telah menjadi perhatian masyarakat dunia. Wacana ini diangkat ke acara Earth Summit di Rio de Janeiro, Brazil, pada tahun 1992 yang menghasilkan Kerangka Konvensi untuk Perubahan Iklim (United Nation Framework Convention on Climate Change- UNFCCC) dan ditandatangai oleh 167 negara. Kerangka ini mengikat secara moral semua negara-negara industri untuk menstabilkan emisi CO2. Indonesia ikut menyetujui konvensi ini melalui Undang Undang No. 6 Tahun 1994 mengenai perubahan iklim dan Undang Undang No. 17 Tahun 2004 tentang pengesahan Protokol Kyoto. Indonesia sebagai negara berkembang tidak berkewajiban untuk mengurangi emisi CO2, namun diharapkan untuk melaporkan besarnya emisi CO2 yang dihasilkan. Dalam kaitan ini, Indonesia telah menyampaikan kepada UNFCCC hasil penyusunan Komunikasi Nasional Pertama (First National Communication) pada tahun 1999 dan Indonesia Second National Communication Under The United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) pada tahun 2009 sebagai bukti keseriusannya dalam menangani perubahan iklim. Salah satu rencana pemerintah untuk menurunkan emisi gas rumah kaca di bidang energi adalah penggunaan bahan bakar yang lebih bersih dan penggunaan energi baru dan terbarukan (EBT). Emisi CO2 dapat berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, seperti: batubara, minyak bumi dan gas bumi, emisi dari industri semen dan konversi lahan. Berdasarkan data dari Analysis Center
Carbon Dioxide Information
(2000) penggunaan bahan bakar fosil merupakan
sumber utama emisi CO2 di dunia dan mencapai 74% dari total emisi. Konversi lahan mempunyai kontribusi sebesar 24% dan industri semen 1
sebesar 3%. Emisi CO2 merupakan bagian terbesar dari emisi Gas Rumah Kaca (GRK) di Indonesia dengan pangsa sebesar hampir 70 % sedangkan
gas
lainnya
sebesar
30
%.
Berdasarkan
laporan
Komunikasi Nasional Pertama, sumber utama emisi GRK adalah sektor energi dan sektor kehutanan. Sektor energi mempunyai pangsa sebesar 46 % dari total emisi GRK yang berasal dari penggunaan bahan bakar fosil pada bermacam-macam aktivitas seperti: produksi energi, pengolahan energi dan juga pembakaran energi yang digunakan baik untuk pembangkit listrik maupun untuk keperluan industri lainnya Berdasarkan jenis energinya, konsumsi Bahan Bakar Minyak (BBM) merupakan konsumsi energi komersial terbesar.
Berdasarkan data
tahun 2010, bahwa konsumsi Bahan Bakar Minyak (BBM) mencapai 61 juta liter (Tabel 1).
Tabel 1 Penggunaan BBM pada sektor transportasi di Indonesia
Tahun
AVGAS
AVTUR
MOGAS
Minyk tanah
Minyak solar
Minyak diesel
Minyak bakar
Total Ribu SBM*
2005
17
13.682
101.867
67.395
175.518
5.893
33.431
397.802
Ribu Kiloliter 63.927
2006
19
14.303
99.458
59.412
164.656
3.289
33.554
374.691
60.222
2007
12
14.845
105.940
58.672
166.448
1.781
35.756
383.453
61.664
2008
11
15.526
114.796
46.836
175.148
1.196
34.594
388.107
62.388
2009
9
16.262
129.255
28.332
173.134
959
31.190
379.142
61.037
2010
15
22.180
148.575
18.093
174.669
990
23.719
388.241
61.730
*Setara Barel Minyak Sumber :Kementerian ESDM (2012)
Konsumsi BBM yang tinggi ini membebani anggaran pemerintah dalam pemberian subsidi. Peningkatan jumlah penduduk serta tingginya ketergantungan masyarakat Indonesia terhadap minyak bumi semakin memperparah kondisi di atas. Penambahan jumlah penduduk akan berakibat pada peningkatan kebutuhan sarana transportasi dan
2
aktivitas industri yang akan berakibat lebih lanjut pada peningkatan kebutuhan dan konsumsi BBM nasional. Beban tersebut akan terus meningkat seiring dengan kenaikan harga minyak dunia karena pemerintah masih harus mengimpor sebagian BBM untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri. Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (BBN) atau biofuel sebagai sumber energi yang dapat diperbaharui dapat merupakan salah satu pilihan untuk membantu mengatasi besarnya tekanan kebutuhan BBM. Berbagai kebijakan pemerintah telah dikeluarkan yang melibatkan banyak pihak mulai dari: tingkat departemen, kelembagaan negara, pemerintah daerah, perguruan tinggi, BUMN, perusahaan, LSM, koperasi hingga lapisan masyarakat. Melalui Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional untuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti BBM, Pemerintah mengumumkan rencana Indonesia untuk mengurangi ketergantungan pada bahan bakar minyak. Kebijakan ini bertujuan untuk mewujudkan keamanan pasokan energi dalam negeri. Kebijakan utama meliputi penyediaan energi yang optimal, pemanfaatan energi yang efisien, penetapan harga energi ke arah harga keekonomian dan pelestarian lingkungan. Pengembangan bioenergi atau bahan bakar nabati sebagai sumber energi alternatif sangat strategis untuk mengatasi permasalahan yang ada. Langkah nyata pemerintah Indonesia dalam pengembangan bahan bakar nabati adalah dengan diterbitkannya Instruksi Presiden No.1 Tahun 2006 tertanggal 25 Januari 2006 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (Biofuel) sebagai Bahan Bakar Lain. Penggunaan bahan bakar nabati
sebagai subtitusi BBM juga telah
didukung oleh Peraturan Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia nomor 25 tahun 2013 tentang perubahan atas peraturan menteri energi dan sumber daya mineral nomor 32 tahun 2008 tentang penyediaan, pemanfaatan, dan tata niaga bahan bakar nabati (biofuel) sebagai bahan bakar lain. Berdasarkan Peraturan 3
Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia nomor 25 tahun 2013 bahan bakar yang ditetapkan kewajiban minimalnya sebagai campuran bakar minyak adalah biodiesel, bioetanol, dan minyak nabati murni.
B. Deskripsi Modul ini berisi pengetahuan tentang peralatan pengolah biodiesel, standar mutu biodiesel, dan prosedur analisa biodiesel.
C. Tujuan Pembelajaran Setelah menyelesaikan modul ini, Peserta diklat diharapkan dapat mengerti dan memahami berbagai aspek yang menjadi bagian dalam rekayasa alat pengolah biodiesel serta mampu melakukan penentuan standar mutu biodiesel.
D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok Materi dan sub materi pokok dalam modul ini adalah: 1. Peralatan Pengolah Biodiesel 2. Standar Mutu Biodiesel
4
BAB II
KEGIATAN PEMBELAJARAN A. Materi Pokok 1 1. Biodiesel 2. Indikator Keberhasilan Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran ini, peserta diklat dapat menjelaskan tentang biodiesel 3. Uraian 3.1. Definisi Biodiesel Biodiesel merupakan salah satu jenis biofuel (bahan bakar cair dari pengolahan tumbuhan) di samping Bio-etanol. Biodiesel adalah senyawa alkil ester yang diproduksi melalui proses alkoholisis (transesterifikasi) antara trigliserida dengan metanol atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi alkil ester dan gliserol; atau esterifikasi asam-asam lemak (bebas) dengan metanol atau etanol dengan bantuan katalis basa menjadi senyawa alkil ester dan air.
3.2. Sejarah Biodiesel Biodiesel pertama kali dikenalkan di Afrika selatan sebelum perang dunia II sebagai bahan bakar kenderaan berat. Konsep penggunaan minyak tumbuh-tumbuhan sebagai bahan pembuatan bahan bakarsudah dimulai pada tahun 1895 saat Dr. Rudolf Christian Karl Diesel (Jerman, 1858-1913)mengembangkan mesin kompresi pertama yang secara khusus dijalankan dengan minyaktumbuh-tumbuhan. Mesin diesel atau biasa juga disebut Compression Ignition Engine yangditemukannya itu merupakan suatu mesin motor penyalaan yang mempunyai konsep penyalaandi akibatkan oleh kompressi atau penekanan campuran antara bahan bakar dan oxygen di dalam suatu mesin motor, pada suatu kondisi tertentu. Konsepnya adalah bila suatu bahan bakar dicampur dengan
5
oxygen (dari udara) maka pada suhu dan tekanan tertentu bahan bakartersebut akan menyala dan menimbulkan tenaga atau panas. Pada saat itu, minyak untuk mesindiesel yang dibuat oleh Dr.Rudolf Christian Karl Diesel tersebut berasal dari minyak sayuran.Tetapi karena pada saat itu produksi minyak bumi (petroleum) sangat melimpah dan murah,maka minyak untuk mesin diesel tersebut digunakan minyak solar dari minyak bumi. Hal inimenjadi inpirasi terhadap penerus Karl Diesel yang mendesain motor diesel dengan spesifikasiminyak diesel.
Biodiesel merupakan metil/etil ester yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau hewan dan memenuhi kualitas untuk digunakan sebagai bahan bakar di dalam mesin diesel.Sedangkan minyak yang didapatkan langsung dari pemerahan atau pengempaan biji sumber minyak (oilseed), yang kemudian disaring dan dikeringkan (untuk mengurangi kadar air), disebut sebagai minyak lemak mentah. Minyak lemak mentah yang diproses lanjut guna menghilangkan kadar fosfor (degumming) dan asam-asam lemak bebas (dengan netralisasi dan steam refining) disebut dengan refined fatty oil atau straight vegetableoil (SVO). SVO didominasi oleh trigliserida sehingga memiliki viskositas dinamik yang sangat tinggi dibandingkan dengan solar (bisa mencapai 100 kali lipat, misalkan pada Castor Oil.Oleh karena itu, penggunaan SVO secara langsung di dalam mesin diesel umumnya memerlukan modifikasi/tambahan peralatan khusus pada mesin, misalnya penambahan pemanas bahan bakar sebelum sistem pompa dan injektor bahan bakar untuk menurunkan harga viskositas. Viskositas (atau kekentalan) bahan bakar yang sangat tinggi akan menyulitkan pompa bahan bakar dalam mengalirkan bahan bakar ke ruang bakar. Aliran bahan bakar yang rendah akan menyulitkan terjadinya atomisasi bahan bakar yang baik. Buruknya atomisasi berkorelasi langsung dengan kualitas pembakaran, daya mesin, dan emisi gas buang. 6
Pemanasan bahan bakar sebelum memasuki sistem pompa dan injeksi bahan bakar merupakan satu solusi yang paling dominan untuk mengatasi permasalahan yang mungkin timbul pada penggunaan SVO secara langsung pada mesin diesel. Pada umumnya, orang lebih memilih untuk melakukan proses kimiawi pada minyak mentah atau refined fatty oil/SVO untuk menghasilkan metil ester asam lemak (fatty acid methyl ester - FAME) yang memilikiberat molekul lebih kecil dan viskositas setara dengan solar sehingga bisa langsung digunakan dalam mesin diesel konvensional. Biodiesel umumnya diproduksi dari refined vegetable oil menggunakan proses transesterifikasi. Proses ini pada dasarnya bertujuan mengubah [tri, di,mono] gliserida berberat molekul dan berviskositas tinggi yang mendominasi komposisi refinedfatty oil menjadi asam lemak methil ester (FAME). Biodiesel mentah (kasar) yang dihasilkan proses transesterifikasi minyak
(atau
esterifikasi
asam-asam
lemak)
biasanya
masih
mengandung sisa-sisa katalis, metanol, dan gliserol (atau air). Untuk memurnikannya, biodiesel mentah (kasar) tersebut bisa dicuci dengan air, sehingga pengotor-pengotor tersebut larut ke dalam dan terbawa oleh fase air pencuci yang selanjutnya dipisahkan.Porsi pertama dari air yang dipakai mencuci disarankan mengandung sedikit asam/basa untuk menetralkan sisa-sisa katalis.Biodiesel yang sudah dicuci kemudian dikeringkan pada kondisi vakum untuk menghasilkan produk yang jernih (pertanda bebas air) dan bertitik nyala ³ 100 oC (pertanda bebas metanol). Melalui kombinasi-kombinasi yang jitu dari kondisi-kondisi reaksi dan
metode
penyingkiran
air,
dan
barangkali
juga
dengan
pelaksanaan reaksi secara bertahap, konversi sempurna asam-asam lemak ke ester metilnya dapatdituntaskan dalam waktu 1 sampai beberapa
jam.
Proses
transesterifikasi
dan
sterifikasi
dapat
digabungkan untuk mengolah bahan baku dengan kandungan asam lemak bebas sedang sampai tinggi seperti CPO low grade, maupun PFAD. 7
3.3. Biodisel sebagai pengganti bahan bakar Bahan bakar nabati bioetanol dan biodiesel merupakan dua kandidat kuat pengganti bensin dan solar yang selama ini digunakan sebagai bahan bakar mesin Otto dan Diesel. Pemerintah Indonesia telah mencanangkan pengembangan dan implementasi dua macam bahan bakar tersebut, bukan hanya untuk menanggulangi krisis energi yang mendera bangsa namun juga sebagai salah satu solusi kebangkitan ekonomi masyarakat. Biodiesel mempunyai rantai karbon antara 12 sampai 20 serta mengandung
oksigen.Adanya
oksigen
pada
biodiesel
membedakannya dengan petroleum diesel (solar) yang komponen utamanya hanya terdiri dari hidrokarbon.Jadi komposisi biodiesel dan petroleum diesel sangat berbeda.Biodiesel terdiri dari metil ester asam lemak nabati, sedangkan petroleum diesel adalah hidrokarbon. Namun, biodiesel mempunyai sifat kimia dan fisika yang serupa dengan petroleum diesel (solar) sehingga dapat digunakan langsung untuk mesin diesel atau dicampur dengan petroleum diesel. Pencampuran
20
%
biodiesel
ke
dalam
petroleum
diesel
menghasilkan produk bahan bakar tanpa mengubah sifat fisik secara nyata.Produk ini di Amerika dikenal sebagai Diesel B-20 yang banyak digunakan untuk bahan bakar bus. Energi yang dihasilkan oleh biodiesel relatif tidak berbeda dengan petroleum diesel (128.000 BTU vs 130.000 BTU), sehingga engine torque dan tenaga kuda yang dihasilkan juga sama. Walaupun kandungan kalori biodiesel serupa dengan petroleum diesel, tetapi karena biodiesel mengandung oksigen, maka flash pointnya lebih tinggi sehingga tidak mudah terbakar. Biodiesel juga tidak menghasilkan uap yang membahayakan pada suhu kamar, maka biodiesel lebih aman daripada petroleum diesel dalam penyimpanan dan penggunaannya.Di samping itu, biodiesel tidak mengandung sulfur dan senyawa bensen yang 8
karsinogenik, sehingga biodiesel merupakan bahan bakar yang lebih bersih dan lebih mudah ditangani dibandingkan dengan petroleum diesel. Penggunaan biodiesel juga dapat mengurangi emisi karbon monoksida, hidrokarbon total, partikel, dan sulfur dioksida.Emisi nitrous oxide juga dapat dikurangi dengan penambahan konverter katalitik.
Kelebihan
lain
dari
segi
lingkungan
adalah
tingkat
toksisitasnya yang 10 kali lebih rendah dibandingkan dengan garam dapur dan tingkat biodegradabilitinya sama dengan glukosa, sehingga sangat cocok digunakan pada kegiatan di perairan untuk bahan bakar kapal/motor. Biodiesel tidak menambah efek rumah kaca seperti halnya petroleum diesel karena karbon yang dihasilkan masuk dalam siklus karbon. Untuk penggunaan biodiesel pada dasarnya tidak perlu modifikasi pada mesin diesel, bahkan biodiesel mempunyai efek pembersihan terhadap tangki bahan bakar, injektor dan selang. Biodiesel tergolong bahan bakar yang dapat diperbaharui karena diproduksi dari hasilpertanian, antara lain: jarak pagar, kelapa, sawit, kedele, jagung, rape seed, kapas, kacang tanah. Selain itu biodiesel juga bisa dihasilkan dari lemak hewan dan minyak ikan.Penggunaan biodiesel cukup sederhana, dapat terurai (biodegradable), tidak beracun dan pada dasarnya bebas kandungan belerang (sulfur).
3.4. Keunggulan Biodiesel :
Biodiesel tidak beracun.
Biodiesel adalah bahan bakar biodegradable.
Biodiesel lebih aman dipakai dibandingkan dengan diesel konvensional.
Biodiesel dapat dengan mudah dicampur dengan diesel konvensional, dan dapat digunakan di sebagian besar jenis kendaraan saat ini, bahkan dalam bentuk biodiesel B100 murni.
9
Biodiesel dapat membantu mengurangi ketergantungan kita pada bahan bakar fosil, dan meningkatkan keamanan dan kemandirian energi.
Biodiesel dapat diproduksi secara massal di banyak negara, contohnya USA yang memiliki kapasitas untuk memproduksi lebih dari 50 juta galon biodiesel per tahun.
Produksi dan penggunaan biodiesel melepaskan lebih sedikit emisi dibandingkan dengan diesel konvensional, sekitar 78% lebih sedikit dibandingkan dengan diesel konvensional.
Biodiesel memiliki sifat pelumas yang sangat baik, secara signifikan lebih baik daripada bahan bakar diesel konvensional, sehingga dapat memperpanjang masa pakai mesin.
Biodiesel memiliki delay pengapian lebih pendek dibandingkan dengan diesel konvensional.
Biodiesel tidak memiliki kandungan sulfur, sehingga tidak memberikan kontribusi terhadap pembentukan hujan asam.
Keuntungan lain dari biodiesel antara lain :
Termasuk bahan bakar yang dapat diperbaharui.
Tidak memerlukan modifikasi mesin diesel yang telah ada.
Tidak memperparah efek rumah kaca karena siklus karbon yang terlibat pendek.
Kandungan energi yang hampir sama dengan kandungan energi petroleum diesel.
Penggunaan biodiesel dapat memperpanjang usia mesin diesel karena memberikan lubrikasi lebih daripada bahan bakar petroleum.
Memiliki flash point yang tinggi, yaitu sekitar 200 oC, sedangkan bahan bakar petroleum diesel flash pointnya hanya 70 oC.
Bilangan setana (cetane number) yang lebih tinggi daripada petroleum diesel
10
3.5. Kelemahan Biodiesel:
Biodiesel saat ini sebagian besar diproduksi dari jagung yang dapat menyebabkan kekurangan pangan dan meningkatnya harga pangan. Hal ini bisa memicu meningkatnya kelaparan di dunia.
Biodiesel 20 kali lebih rentan terhadap kontaminasi air dibandingkan dengan diesel konvensional, hal ini bisa menyebabkan korosi, filter rusak, pitting di piston, dll.
Biodiesel murni memiliki masalah signifikan terhadap suhu rendah.
Biodiesel secara signifikan lebih mahal dibandingkan dengan diesel konvensional.
Biodiesel memiliki kandungan energi yang jauh lebih sedikit dibandingkan dengan diesel konvensional, sekitar 11% lebih sedikit dibandingkan dengan bahan bakar diesel konvensional.
Biodiesel dapat melepaskan oksida nitrogen yang dapat mengarah pada pembentukan kabut asap.
Biodiesel, meskipun memancarkan emisi karbon yang secara signifikan lebih aman dibandingkan dengan diesel konvensional, masih berkontribusi terhadap pemanasan global dan perubahan iklim.
[http://www.indoenergi.com/2012/04/keunggulan-dan-kelemahanbiodisel.html]
4. Latihan 1. Apakah yang dimaksud biodiesel ? a. Senyawa alkil ester yang diproduksi melalui proses alkoholisis b. Senyawa alkil ester yang diproduksi melalui proses trigliserida c. Senyawa alkil ester yang diproduksi melalui proses pirolisis d. Senyawa alkil ester yang diproduksi melalui proses destilasi
11
2. Apa keuntungan biodiesel mengandung oksigin dibanding dengan petroleum diesel ? a. Flash pointnya lebih tinggi sehingga tidak mudah terbakar b. Flash pointnya lebih rendah sehingga tidak mudah terbakar c. Flash pointnya lebih tinggi sehingga mudah terbakar d. Flash pointnya lebih rendahi sehingga mudah terbakar
3. Yang tidak termasuk keuntungan biodiesel adalah a. Biodiesel dapat dengan mudah dicampur dengan diesel konvensional b. Biodiesel 20 kali lebih rentan terhadap kontaminasi air c. Bilangan setana (cetane number) yang lebih tinggi daripada petroleum diesel d. Tidak memperparah efek rumah kaca karena siklus karbon yang terlibat pendek
5. Rangkuman
Biodiesel adalah senyawa alkil ester yang diproduksi melalui proses alkoholisis (transesterifikasi) antara trigliserida dengan metanol atau etanol dengan bantuan katalis basa
Biodiesel mempunyai rantai karbon antara 12 sampai 20 serta mengandung oksigen.Adanya oksigen pada biodiesel membedakannya dengan petroleum diesel (solar) yang komponen utamanya hanya terdiri dari hidrokarbon
Keunggulan Biodiesel tidak beracun, bahan bakar biodegradable, lebih aman dipakai dibandingkan dengan diesel konvensional, dapat dengan mudah dicampur dengan diesel konvensional, dapat digunakan di sebagian besar jenis kendaraan saat ini, bahkan dalam bentuk biodiesel B100 murni.
12
6. Evaluasi 1. Jelaskan proses produksi biodiesel ? 2. Sebutkan lima keuntungan dan dua kerugian penggunaan biodiesel?
7. Umpan balik dan tindak lanjut Setelah mengerjakan latihan soal dan evaluasi materi, jika masih ada jawaban yang salah anda harus mengulang membaca materi diatas, sampai jawabannya benar. Dan jika jawaban soal dan evaluasi benar semua
maka
anda
bisa
melanjutkan
ke
materi
selanjutnya.
13
B. Materi Pokok 2 1. Perkembangan biodiesel di Indonesia
2. Indikator Keberhasilan Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran ini, peserta diklat dapat menjelaskan tentang perkembangan biodiesel di Indonesia
3. Uraian 3.1. Beberapa Jenis Biofuel yang Dikembangkan di Indonesia Bioenergi adalah bahan bakar alternatif terbarukan yang prosfektif untuk dikembangkan, tidak hanya karena harga minyak bumi dunia yang semakin melonjak naik seperti sekarang ini, tetapi juga karena terbatasnya produksi minyak bumi Indonesia. Terlebih lagi dengan
kondisi
pengembangan
perenergian bioenergi
Indonesia
semakin
saat
mendesak
ini, untuk
sehingga segera
dilaksanakan. Ketersediaan energi fosil yang diramalkan tidak akan berlangsung lama lagi memerlukan solusi yang tepat, yakni dengan mencari sumber energi alternatif. Sekarang ini tersedia beberapa jenis energi pengganti minyak bumi yang ditawarkan, antara lain tenaga baterai (fuel cells), panas bumi (geo-thermal), tenaga laut (ocean power), tenaga matahari (solar power), tenaga angin (wind power), batu bara, nuklir, gas, fusi, dan biofuel. Diantara jenis-jenis energi alteranatif tersebut, bioenergi dirasa cocok untuk mengatasi masalah energi karena beberapa kelebihannya. Kelebihan bioenergi, selain bisa diperbaharui, adalah bersifat ramah lingkungan, dapat terurai, mampu mengeliminasi efek rumah kaca, dan kontinuitas bahan bakunya terjamin. Bioenergi dapat diperoleh dengan cara yang cukup sederhana, yaitu melalui budidaya tanaman penghasil biofuel dan memelihara ternak. Salah satu energi yang dapat diperbaharui (renewable energy) adalah penggunaan kembali minyak jelantah sebagai bahan biodiesel, yang dapat mendampingi solar, bahkan dapat mengganti solar sebagai bahan bakar mesin diesel yang banyak digunakan dalam
14
proses kehidupan sehari-hari dan industri, maka dapat mengurangi penggunaan bahan bakar fosil dan hasil pembakaran dari biodiesel lebih baik dibandingkan hasil pembakaran dari solar, sehingga lebih ramah lingkungan.
a. Bioetanol Etanol saat ini merupakan biofuel yang paling banyak digunakan. Di USA pada tahun 2004produksi etanol mencapai 3 sampai dengan 4 billion gallons dan terus meningkat dari tahun ke tahun.Etanol adalah bahan bakar alternatif yang prospektif karena beberapa alasan seperti tidak memberkontribusi pada pemanasan global, dapat dicampur dengan gasoline sampai 10% (E10) dapat dibuatdari bahan-bahan alami (biomassa) yang dapat diperbaharui (renewable) seperti ubi kayu, jagung dan buah-buahan. Sebagai pengganti MTBE (methyl tertiary butyl ether) yang potensial.MTBE adalah aditif bahan bakar (fuel additive) yang bersifat toksik dan dewasa ini banyak digunakan di beberapa negara.
Bioetanol pada prinsipnya adalah etanol yang diperoleh melalui
proses
fermentasi
sehingga
dinamakan
bioetanol.
Bioetanol dihasilkan dari distilasi bir hasil fermentasi. Bioetanol merupakan bahan bakar nabati yang relatif mudah dan murah diproduksi sehingga industri rumahan sederhana pun mampu membuatnya.Biasanya bioetanol dibuat dengan teknik fermentasi biomassa seperti umbi-umbian, jagung atau tebu dan dilanjutkan dengan destilasi.Bioetanol dapat digunakan secara langsung maupun tidak langsung sebagai bahan bakar.Untuk bahan bakar kendaraan bermotor terlebih dahulu bioetanol harus dicampur dengan
premium
dengan
perbandingan
tertentu.Hasil
pencampuran ini kemudian disebut dengan Gasohol (Gasoline Alcohol).Gasohol memiliki performa yang lebih baik daripada premium karena angka oktan etanol lebih tinggi daripada 15
premium.Selain itu gasohol juga lebih ramah lingkungan daripada premium.Penguapan bioetanol dari cair ke gas juga tidak secepat bensin.Karena itu pemakaian bioetanol murni pada kendaraan dapat menimbulkan masalah.Tetapi masalah dapat diatasi dengan mengubah desain mesin dan reformulasi bahan bakar.
b. Biodiesel Biodiesel atau alkil ester bersifat sama dengan solar, bahkan lebih baik nilai cetanenya. Riset tentang biodiesel telah dilakukan di seluruh dunia khususnya di Austria, Jerman, Perancis, dan Amerika Serikat. Bahan baku utamanya antara lain minyak kedelai, minyak rapeseed, dan minyak bunga matahari. Di Hawaii biodiesel dibuat dari minyak goreng bekas dan di Nagano, Jepang bahan baku dari restoran-restoran cepat saji telah dipakai sebagai bahan baku biodiesel. Saat ini biodiesel telah merebut 5% pangsa pasar ADO (automotive diesel oil) di Eropa.Pada tahun 2010 Uni-Eropa mentargetkan pencapaian sampai 12%. Malaysia telah mengembangkan pilot plant biodiesel berbahan baku minyak sawit dengan kapasitas berkisar 3000 ton/hari yang telah siap memenuhi kebutuhan solar transportasi. Secara keseluruhan Saat ini di dunia telah terdapat lebih dari 85 pabrik biodiesel berkapasitas 500 - 120.000 ton/tahun dan pada 7 tahun terakhir ini 28 negara telah menguji-coba biodiesel sebagai pengganti BBM, 21 di antaranya kemudian memproduksi. Amerika dan beberapa negara Eropa bahkan telah menetapkan Standar Biodiesel yang kemudian diadopsi dibeberapa Negara berkembang. Di Indonesia biodiesel biasanya menggunakan bahan baku minyak sawit mentah (Crude Palm Oil), minyak nyamplung, minyak jarak, minyak kelapa, palm fatty acid distillate (PFAD) dan minyak ikan. Biodiesel dapat digunakan pada mesin diesel tanpa modifikasi.Biodiesel dibuat dengan berbagai metode.
16
Transesterifikasi adalah salah satu teknik pembuatan biodiesel yang paling popular dewasa ini karena aman, murah dan mudah dilakukan. Biodiesel bersifat ramah lingkungan karena tidak memberi kontribusi kepada pemanasan global, mudah didegradasi, mengandung sekitar 10%oksigen alamiah yang bermanfaat dalam pembakaran dan dapat melumasi mesin. Keuntungan-keuntungan lain pada penggunaan biodiesel adalah mudah dibuat sekalipun dalam sekala rumah tangga (home industry) dan menghemat sumber energi yang tidak terbarukan (bahan bakar fosil) serta dapat mengurang biaya biaya kesehatan akibat pencemaran udara. Pemanfaatan sumber sumber nabati seperti minyak kelapa dan CPO (Crude Palm Oil) baik minyak segar maupun bekas (jelantah) sebagai bahan baku produksi biodiesel juga merupakan keuntungan karena dapat membuka peluang usaha bagi petani dan pelaku Usaha Mikro Kecil dan Menegah (UMKM).
c. Biogas Biogas adalah gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organik termasuk diantaranya; kotoran manusia dan hewan, limbah domestik, sampah atau limbah biodegradable dalam kondisi anaerobik.Kandungan utama dalam biogas adalah metana dan karbon dioksida.Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan maupun untuk menghasilkan listrik. Metana yang terkandung di dalam biogas, bila terbakar akan relatif lebih bersih daripada batu bara, dan menghasilkan energi yang lebih besar dengan emisi karbon dioksida yang lebih sedikit. Pemanfaatan biogas memegang peranan penting dalam manajemen limbah karena metana merupakan gas rumah kaca yang lebih berbahaya dalam pemanasan global bila dibandingkan dengan karbon dioksida.Saat
17
ini, banyak negara maju mulai meningkatkan penggunaan biogas yang dihasilkan baik dari limbah cair, padat atau yang dihasilkan dari sistem pengolahan limbah. Komposisi gas di dalam biogas yang dihasilkan bervariasi tergantung dengan asal proses anaerobic yang terjadi. Rata-rata biogas memiliki konsentrasi metana sekitar 50%, sedangkan system pengolahan limbah modern dapat menghasilkan biogas dengan kadar metana berkisar dari 55-75%. [Prospek biofuel di Indonesia] Perkembangan biodiesel di Indonesia pada saat ini dapat dirangkum seperti berikut ini :
Menristek, Menhub, Gubernur DKI Jakarta dan Komisi VII DPR di Parkir PRJ Kemayoran Jakarta pada hari Sabtu 29 Oktober 2005 melepas sebanyak 15.000 pemudik dari keluarga pedagang jamu gendong.
Meskipun tidak dijual secara umum seperti halnya BBM, masyarakat dapat membeli biodiesel di "pabriknya" di Puspiptek Serpong. Setiap hari dihasilkan biodiesel 1,5 ton.
28 bus dinas BPPT yang mayoritas bermesin diesel buatan tahun 1980.
Sebagian besar pembeli justru para pemilik mobil keluaran baru dan bermerek, termasuk mobil-mobil berstandar Euro 1 dan 2.
Sedangkan pabrik/plant biodiesel di Indonesia adalah :
Pertamina, ITB dan PT Rekayasa Industri telah menandatangani perjanjian proyek pengembangan biodiesel.
Skala proyek biodiesel dari minyak jarak tsb : 1) Skala kecil : kapasitas 1000 liter/hari 2) Skala menengah : kapasitas 15 000 liter/hari 3) Skala besar : kapasitas 100.000 ton /tahun
Potensi : hemat BBM 100.000 barel/hari
Target :
18
-
tahun2005-2006 Membuat minimal satu pabrik biodiesel dan gasohol
-
tahun 2010 10 %dari minyak solar adalah biodiesel
-
tahun 2025 penggunaan bioenergi mencapai 30%dari energi nasional
Investasi :Rp 3,7 Triliun
3.2. Bahan Baku Bio-diesel. Bahan baku Bio-diesel seperti jarak pagar, kedelai, dan kelapa sawit
adalah
merupakan
tanaman-tanaman
yang
terdapat
di
Indonesia, namun tidak semua tanaman-tanaman tersebut sudah dibudidayakan secara luas. Tanaman tanaman kedelai dan kelapa sawit merupakan tanaman sudah dibudayakan secara luas hampir di seluruh Indonesia, sehingga untuk memenuhi kebutuhan bahan baku Bio-diesel yang mendesak, kedua jenis tanaman tersebut perlu mendapat perhatian yang utama. Sementara itu, jarak pagar (Jatropha curcas) meskipun sudah dikenal, namun budidaya tanaman tersebut masih terbatas, sehingga pemanfaatan jarak pagar sebagai bahan baku
Bio-diesel
masih
memerlukan
sosialisasi.
Selain
itu,
pemanfaatan jarak pagar sebagai bahan baku Bio-diesel
masih
terdapat
kendala
dengan
keasaman,
sehingga pemanfaatan Biodiesel berbahan baku jarak pagar masih perlu penelitian lebih lanjut (Sudradjat,2006). Luas lahan bahan baku dan potensi produksi Bio-diesel dari kelapa sawit dan kedelai menurut wilayah di Indonesia dapat dilihat pada Tabel 2.1.
19
Tabel 2. 1 Luas Lahan Bahan Baku dan Potensi Produksi Bio-diesel menurut wilayah
Sumber: Statistik Perkebunan Kelapa Sawit 2004. Ditjen Bina Produksi Perkebunan. Buku Statistik Indonesia 2004. BPS. Catatan: Setiap hektar pertanaman kedelai dapat menghasilkan rata-rata 4,5 kl Biodiesel. Setiap hektar perkebunan kelapa sawit dapatmenghasilkan rata-rata 6,1 kl Bio-diesel
Berdasarkan luas lahan maupun potensi produksi Bio-diesel, kelapa sawit mempunyai potensi lebih besar daripada kedelai untuk dipergunakan sebagai bahan baku Bio-diesel. Luas lahan kelapa sawit di Indonesia mencapai lebih dari tiga kali lipat luas lahan kedelai, sedangkan potensi produksi Bio-diesel dari kelapa sawit juga lebih besar daripada potensi produksi Bio-diesel dari kedelai, yaitu lebih dari empat kali. Pemilihan kelapa sawit sebagai bahan baku Bio-diesel diperkirakan akan lebih efisien dari segi pengangkutan bahan baku, karena pengusahaan kelapa sawit yang terpusat pada lahan yang luas, sedangkan lahan perkebunan kedelai biasanya tersebar dalam jumlah banyak tetapi lebih sempit per petani pemiliknya. Terpusatnya lahan perkebunan kelapa sawit tersebut dapat berdampak terhadap efisiensi biaya, terutama dalam pengumpulan dan pengangkutan bahan baku ke lokasi pabrik Bio-diesel. Namun keekonomian dari penggunaan kedua bahan baku Bio-diesel tersebut masih perlu penelitian lebih lanjut.
20
3.3. Bahan Baku Etanol. Sumber bahan baku pembuatan etanol atau Bio-etanol di Indonesia terdiri atas tanaman-tanaman yang mengandung pati seperti jagung, ubi kayu (ketela pohon atau singkong), ubi jalar, sagu serta tetes tebu. Namun ubi kayu, ubi jalar, serta jagung diperkirakan merupakan sumber-sumber bahan baku etanol yang potensial yang tersebar di seluruh Indonesia.. Luas dan potensi produksi dari tanaman-tanaman bahan baku etanol tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2. 2 Luas Lahan Bahan Baku dan Potensi Produksi Etanol menurut Wilayah di Indonesia 2004.
Sumber: * Diolah berdasarkan data BPS, 2004 dan BBTP-BPPT, 2005. Catatan: Kebutuhan bahan baku jagung 5 kg/liter etanol, ubi jalar 8 kg/liter etanol, dan ubi kayu 6,5 kg/liter etanol.
Berdasarkan kebutuhan bahan baku untuk memproduksi satu unit volume etanol, jagung mempunyai efisiensi pemanfaatan yang paling tinggi, yaitu hanya 5 kilogram jagung per liter etanol, dibandingkan dengan ubi kayu dan ubi jalar yang masing-masing memerlukan 6,5 kilogram ubi kayu dan 8 kilogram ubi jalar. Berdasarkan asumsi bahwa semua produksi bahan baku tersebut dibuat etanol, dan perkiraan luas tanaman bahan baku; ubi kayu mempunyai potensi produksi etanol paling tinggi di antara ketiga
21
bahan baku tersebut, yaitu lebih dari 2,3 juta kiloliter (KL). Potensi produksi etanol dari ubi kayu tersebut adalah lebih dari 10 kali lipat potensi produksi etanol dari ubi jalar, dan 1,32 kali lipat potensi produksi etanol dari jagung. Ubi kayu tersebut juga merupakan tanaman yang mudah tumbuh dan tumbuh di seluruh Indonesia, sehingga sosialisasi budidaya penanaman ubi kayu diperkirakan tidak akan menjadi hambatan.
3.4. Tanaman-Tanaman yang dapat dijadikan Biodiesel Terdapat berbagai macam minyak yang dapat diproduksi menjadi biodiesel, meliputi: a. Bahan baku minyak nabati murni; biji kanola dan minyak kedelai yang paling banyak digunakan. Minyak kedelai paling banyak digunakan 90% sebagai stok bahan bakar di Amerika. b. Minyak jelantah; c. Lemak hewan termasuk produk turunan seperti asam lemak Omega-3 dari minyak ikan. d. Algae juga dapat dipergunakan sabagai bahan baku biodiesel yang dapat dibiakkan dengan menggunakan bahan limbah seperti air selokan tanpa menggantikan lahan untuk tanaman pangan. Lemak hewani sangat terbatas dalam persediaan dan tidak efisien meningkatkan kadar lemak dalam tubuh hewan. Walaupun demikian, produksi biodiesel dengan lemak hewani tidak dapat diacuhkan dan dapat dijadikan sebagai pengganti penggunaan petrodiesel dalam jumlah kecil. Hingga sekarang, investasi senilai 5 juta dollar
sedang
dibuat
pabrik
di
Amerika,direncanakan
akan
memproduksi 11.4 juta liter biodiesel dari perkiraan 1 milyar kg lemak ayam
setiap
tahun
dari
peternakan
ayam
lokal.
Keuntungan penggunaan biodiesel: a. Ramah lingkungan b. Bahan baku yang terbaharui
22
c. Pembakaran sempurna (bebas sulfur dan rendah jumlah bilangan asap) d. Mengurangi efek rumah kaca e. Memiliki efek pelumasan terhadap mesin (Modular pelatihan Biodiesel, SBRC)
3.5. Pencampuran
Gambar 2. 1 Siklus biodiesel
Pencampuran biodiesel dengan hidrokarbon konvensional berbahan
dasar
dari
diesel
merupakan
produk
umum
yang
didistribusikan untuk penggunaan bahan bakar diesel di pasaran. Di dunia menggunakan sistem yang dikenal sebagai dengan faktor “B” untuk menyatakan jumlah bilangan pencampuran biodiesel dimana menggunakan campuran: jika didalam campuran bahan bakar tersebut memiliki kandungan bahan bakar 20% biodiesel diberi label B20, sedangkan biodiesel murni dinyatakan dalam label B100. Campuran 20% biodiesel dengan 80% petro-diesel atau B20 secara umum dapat digunakan tanpa memodifikasi mesin kendaraan. Biodiesel murni dapat digunakan dengan mengunakan B100, akan tetapi membutuhkan modifikasi mesin untuk menghindari masalah dalam perawatan dan performa mesin kendaraan.
23
Biodiesel dapat melumasi mesin kendaraan dibandingkan dengan petrodiesel. Pada saat pembuatan biodiesel, unuk memenuhi emisi ambang batas mesin SO2 yang rendah sesuai dengan standar modern, hydrotreatment sederhana perlu ditambahkan. Penambahan biodiesel dapat menekan frekuensi pemakaian peralatan dengan meningkatkan daya tahan peralatan injeksi bahan bakar yang mengandalkan pelumasan dari bahan bakar, seperti pompa injeksi tekanan,
pompa
injector
dan
injector
bahan
bakar.
Karakteristik Kepadatan volumetrik energi biodiesel sekitar 33 MJ/L. Hal ini 9% lebih rendah dari petrodiesel pada regulasi No. 2. Kepadatan energi biodiesel sangat bervariasi cenderung terhadap bahan baku yang digunakan ketimbang dari proses produksi. Meskipun demikian, variasi jenis biodiesel lebih sedikit dibanding petrodiesel. Hal ini telah diklaim bahwa biodiesel memberikan pelumasan yang lebih baik dan memberikan pembakaran yang lebih sempurna sehingga dapat meningkatkan
output
energi
mesin
dan
alternative
pengganti
petrodiesel. Biodiesel merupakan cairan dengan jenis warna yang bervariasi antara kuning keemasan hingga cokelat gelap tergantung dari bahan baku yang digunakan. Biodiesel tidak dapat bercampur dengan air. Memiliki titik didih tinggi dan dan titik uap yang rendah. Titik pembakaran biodiesel (>130 °C, >266 °F) sangat signifikan lebih tinggi dari petrodiesel (64 °C, 147 °F) atau premium (−45 °C, -52 °F). Biodiesel memiliki kepadatan ~ 0.88 g/cm³, lebih rendah dari air. Biodiesel memiliki viskositas yang mirip dengan petrodiesel. Biodiesel memiliki tingkat pelumasan lebih tinggi dan hampir tidak ada kandungan bilangan sulfur, dan seringkali digunakan sebagai aditif untuk bahan bakar diesel rendah sulfur (Ultra-Low Sulfur DieselULSD). Faktor dibawah ini merupakan hal terpenting dalam proses produksi untuk menjamin standardisasi, yakni: 24
Nilai bilangan asam. 1. Reaksi sempurna. 2. Tidak mengandung gliserin. 3. Tidak mengandung katalis. 4. Tidak mengandung alkohol. 5. Tidak mengandung asam lemak bebas. 6. Kandungan sulfur yang rendah. 7. Titik pengisian filter saat dingin. 8. Titik pengkabutan.
Variable di atas untuk memverifikasi uji minimum untuk skala industri dalam menentukan produk biodiesel tersebut sesuai dengan standard termasuk uji gas kromatografi. Bahan bakar juga harus memenuhi kualitas standar non-toksik, dengan tingkat toksisitas (LD50) lebih tinggi dari 50 mL/kg.
3.6. Cara Membuat Biodisel dari Biji Jarak (Jathropa curcas) Tanaman jarak (Jatropha curcas L) yang merupakan tanaman semak keluarga Euphorbiaceae. Dalam waktu lima bulan tumbuhan yang tahan kekeringan ini mulai berbuah, produktif penuh saat berumur lima tahun, dan usia produktifnya mencapai 50 tahun. Banyak di jumpai di Indonesia sebagai tanaman pagar.
Gambar 2. 2 Tanaman jarak pagar
25
Buahnya tidak bisa dikonsumsi karena bisa menyebabkan keracunan. Masyarakat di daerah pedesaan sering memanfaatkan tanaman ini untuk mengobati susah buang air besar pada anak bawah lima tahun (balita) atau menghilangkan sakit gigi dengan meneteskan getah pohon jarak ke gigi yang berlubang.
Gambar 2. 3 Buah jarak pagar
Dari hasil penelitian yang dilakukan Dr Ir Robert Manurung MEng, pengajar diJurusan Kimia Industri Institut Teknologi Bandung (ITB), bersama timnya ( Eiichi Nagayama dan Masanori Kobayashi dari NewEnergy and Industrial Technology Development Organization (NEDO- Jepang) : "Minyak jarak bisa menggantikan minyak diesel untuk menggerakkan generator pembangkit listrik. Karena pohon jarak bisa ditanam dihampir semua wilayah Indonesia, maka minyak jarak sangat membantumembangkitkan energi listrik daerah terpencil dan minyak ini bisa diproduksi sendiri oleh komunitas yang membutuhkan listrik", proses penciptaan minyak jarak juga tidak terlalu rumit dan bisa dilakukanoleh siapa saja dengan peralatan seadanya, caranya :
Kukus buah jarak selama satu jam.
Lalu, daging dihancurkan dengan mesin blender.
Setelah itu, daging buah dan biji yang sudah dihancurkan dimasukkan ke dalam mesin tempa minyak.
26
Dengan penekanan dongkrak hidrolik, ampas diperas hingga menghasilkan minyak. Setiap 10 kilogram biji jarak yang sudah dihancurkan akan
menghasilkan 3,5 liter minyak jarak sebagaipengganti solar. Minyak ini berwujud seperti minyak goreng, yaitu kental, licin, dan baunya tidak mencolok. Jika produksi minyak jarak oleh masyarakat sudah berjalan, menurut Manurung, BBM bukan lagi disiapkan pemerintah bagi rakyat, tetapi rakyat yang menyediakan BBM bagi dirinya sendiri.
3.7. Kekurangan Biodiesel dari Jarak 1. Produktivitas paling optimis 5 ton/ha/tahun. Diketahui 1 liter biodiesel membutuhkan 3-4 kg biji jarak kering. Bila harga biodiesel harus lebih rendah daripada minyak diesel (petrol-based), Rp 4300/liter, maka harga maksimum biji jarak adalah Rp 1000/kg. Atau harga per kg biji kering jarak pagar sekitar Rp 500 – Rp 800 (Basuki, 13/09/2006). Jadi potensi pendapatan maksimum adalah Rp 5jt/ha/tahun, dimana biaya bibit (Rp 3.5jt/ha), pupuk, tenaga kerja, biaya lahan, pun proses biodiesel, belum diperhitungkan (Kompas, 18/02/2006). Total biaya pengolahan (esterifikasi dsb) + total biaya produksi untuk menghasilkan minyak biodiesel per liternya adalah Rp 3500, karena dalam proses pengolahan minyak jarak menjadi minyak biodiesel diperlukan bahan baku lain misalnya Etanol dan Caustic Soda (NaOH) sebagai bagian dari proses esterifika (Basuki, 13/09/2006). 2. Belum ada bukti cukup keberhasilan monokultur jarak dalam luasan yang besar 3. Pengadaan bibit unggul jarak belum menunjukkan hasil yang memadai (agrobisnis besar memerlukan bibit unggul dalam jumlah besar) 4. Pada tingkat potensi produksi yang tinggi, penghasilan dari minyak jarak sangat tidak bersaing (bila anda memiliki berhektar-hektar 27
lahan,
apakah
anda
akan
mengejar
penghasilan
Rp
5jt/tahun/hektar?) 5. Permainan jarak adalah permainan sampingan, dan inilah ekonomi gerilya (ekonomi kerakyatan). 3.8. Kelebihan Biodiesel dari Jarak Produk sampingan dari biodiesel adalah Glyserin, dimana zat ini adalah salah satu bahan kimia yang dibutuhkan untuk berbagai kebutuhan seperti obat obatan dan bahan kosmetik.
3.9. Potensi Kelapa Menjadi Bahan Bakar Minyak (Biodiesel) Saat ini Indonesia dikenal memiliki luas perkebunan kelapa terbesar di dunia yakni 3,712 juta Ha, sebagian besar merupakan perkebunan rakyat (96,6%) sisanya milik negara (0,7%) dan swasta (2,7%). Dari potensi produksi sebesar 15 milyar butir pertahun hanya dimanfaatkan sebesar 7,5 milyar butir pertahun atau sekitar 50% dari potensi
produksi.
dimanfaatkan
Masih
karena
banyak
berbagai
potensi kendala
kelapa
yang
terutama
belum
teknologi,
permodalan, dan daya serap pasar yang belum merata. Selain sebagai salah satu sumber minyak nabati, tanaman kelapa juga sebagai sumber pendapatan bagi keluarga petani, sebagai sumber devisa negara, penyedia lapangan kerja, pemicu dan pemacu pertumbuhan sentra-sentra ekonomi baru, serta sebagai pendorong tumbuh dan berkembangnya industri hilir berbasis minyak kelapa dan produk ikutannya di Indonesia. Selain karena sudah harus dilakukannya penggunaan energi yang ramah lingkungan, mengurangi pencemaran polusi, dan menghindari kerusakan alam, pengusahaan kelapa merupakan suber daya alam yang dapat terbarukan disamping hasil dari kelapa yang dapat dirubah menjadi sumber biodiesel. Selama ini dunia masih mengandalkan pertambangan sebagai sumber energi yaitu minyak sebagai
pendukung
aktivitas
kehidupan
manusia.
Seiring
perkembangan teknologi manusia semakin sadar bahwa pemanasan 28
global sudah terjadi dan itu mengharuskan kita harus kembali bagaimana menciptakan suatu kondisi lingkungan yang tetap utuh dan lestari. Banyak lahan lahan bekas pertambangan yang menjadi rusak tidak bisa ditumbuhi oleh berbagai jenis tumbuhan karena pengaruh logam berat yang meracuni tanah bahkan tak jarang juga berbahaya bagi manusia yang bermukim di daerah sekitar pertambangan tersebut. Selain itu juga dengan pengelolaan limbah yng tidak diolah dengan baik akan menyebabkan pencemaran lingkungan yang menyebar kemana-mana. Kesadaran ini hendaknya menjadi perhatian serius disamping tidak selamanya manusia akan bergantung pada hasil bumi seperti pertambangan, karena ia merupakan suatu bentuk pengusahaan energi yang tidak dapat terbarukan yang jika terus dikuras hasilnya lama kelamaan akan habis dan tidak dapat diperbaharui. Mengingat jumlah perkebunan kelapa yang terluas di dunia Indonesia sebenarnya mempunyai potensi besar untuk mengembangkan biodiesel dari hasil kelapanya jika manajemen produksinya dapat diusahakan dengan baik. Pada prinsipnya pembuatan biodiesel sangat sederhana. Biodiesel dihasilkan melalui proses transesterifikasi minyak dengan lemak dengan alkohol. Alkohol akan menggantikan gugus alkohol pada struktur ester minyak dengan dibantu katalis. NaOH dan KOH adalah katalis yang umumnya digunakan. Proses transterifikasi bertujuan untuk menurunkan viskositas (kekentalan minyak), sehingga mendekati nilai viskositas solar. Nilai viskositas yang tinggi akan menyulitkan pemompaan/pemasukan dari tangki ke ruang bahan bakar mesin dan menyebabkan atomisasi lebih sukar terjadi. Hal ini menyebabkan pembakaran kurang sempurna dan menimbulkan endapan pada nosel. Kelapa mengandung minyak yang licin seperti pelumas ditambah lagi mengandung alkohol sehingga memungkinkan dijadikan bahan baku dalam pengusahaan pembuatan biodiesel. 29
Kandungan alkohol yang terkandung dalam kelapa mencapai 50% dari bobot bersih kelapa tersebut. Hal tersebut memmungkinkan kelapa dapat dimanfaatkan sebagai biodiesel dengan kandungan alkohol yang mencapai setengah dari bobot bersih. Harga perkilo kelapa
mencapai
Rp. 2000 dan ini memungkinkan dalam
pemanfaatan kelapa dapat diperoleh jumlah biodiesel yang banyak, dan limbah dari kelapa juga tidak merusak lingkungan karena dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak.
3.10. Cara Pembuatan Kelapa Menjadi Bahan Bakar Minyak (Biodiesel) Bahan-bahan dan peralatan yang diperlukan untuk membuat biodiesel dari minyak jelantah diperlukan bahan-bahan lain seperti metanol 99 persen dan soda api (NaOH) dengan peralatan ember plastik, gelas ukur, panci, kompor, sarung tangan karet, timbangan, pompa udara akuarium, kain katun tipis untuk penyaring, dan selang. Langkah-langkah yang harus dilakukan : a. Bahan pelarut (metoxida) dibuat dengan mencampurkan 900 ml metanol dan 21 gram NaOH hingga larut selama 15 menit b. Campurkan metoxida ke dalam ember berisi 3 liter minyak jelantah dan aduk memakai sendok plastik selama 30 menit atau campuran sudah rata c. Biarkan 4-12 jam sampai terjadi pengendapan d. Pengendapan ditandai dengan dua lapisan berbeda warna dengan lapisan gelap berada di bawah yang disebut crude gliserin, sedangkan lapisan atas berwarna bening, crude BD e. Pisahkan crude biodisel dari crude gliserin lalu masukkan ke ember untuk dicuci dengan cara mencampurkan air bersih sebanyak dua liter. f. Pompakan udara melalui pompa udara akuarium dan biarkan beberapa saat sehingga muncul warna putih susu
30
g. Pisahkan crude biodiesel yang berwarna kuning dengan air warna putih melalui selang h. Biodiesel yang telah bening dimasukkan ke panci lalu panaskan hingga 100 derajat beberapa menit agar air dan sisa metanol menguap. i.
Biodiesel yang telah dipanaskan dan didinginkan dapat langsung dipergunakan untuk mobil maupun mesin diesel industri
Langkah-langkah diatas dapat menggunakan peralatan seadanya di rumah, jika tidak ada dapat disubsitusi dengan peralatan yang sejenis. Pembuatan biodiesel sanagt mudah, sehingga dapat dilakukan dirumah
Keunggulan dan kekurangan Beberapa keunggulan biodiesel antara lain adalah : 1. ramah lingkungan 2. produk energi terbarukan yang bahan bakunya tersedia cukup dinegara kita (juga di Malasia) 3. dapat diproduksi secara local (industri kecil / rumahan) 4. memiliki kandungan sulfur yang rendah 5. menurunkan emisi gas buang 6. pembakaran lebih baik (nilai oksigen 11% lebih besar) 7. dapat dipakai langsung untuk bahan bakar otomotif, tanpa modifikasi yang berarti.
Sedangkan kekurangannya antara lain adalah : 1. Nilai kalori lebih rendah , sedang titik tuang lebih tinggi dibanding minyak solar (energi fosil), sehingga sedikit lebih boros disbanding solar. 2. Tenaga, torsi dan efisiensi sedikit turun dibanding solar. Sebagai contoh, biodiesel jenis B30 (30% biodiesel vs solar) menurunkan tenaga, torsi dan efisiensi sekitar 3% dibanding solar.
31
3.11.
Pengolahan Buah Jarak Menjadi Biodiesel Minyak jarak adalah minyak nabati yang diperoleh dari ekstraksi biji tanaman jarak (Ricinus communis). Dalam bidang farmasi dikenal pula sebagai minyak kastroli. Minyak ini serba guna dan memiliki karakter yang khas secara fisik. Pada suhu ruang minyak jarak berfasa cair dan tetap stabil pada suhu rendah maupun suhu sangat tinggi. Minyak jarak diproduksi secara alami dan merupakan trigliserida yang mengadung 90% asam ricinoleat. Minyak jarak juga merupakan sumber utama asam sebasat, suatu asam dikarboksilat. Pemanfaatan minyak jarak dan turunannya (derivat) sangat luas dalam berbagai industri: sabun, pelumas, minyak rem dan hidraulik, cat, pewarna, plastik tahan dingin, pelindung (coating), tinta, malam dan semir, nilon, farmasi (1% dari total produk dunia), dan parfum. Tahap-tahap pengambilan minyak dari biji jarak :
Pemisahan & Pengeringan
Peamanasan / pengukusan
Pengepresan
Penyaringan
Teknik Pengepresan : 1. Metode Penekanan Hidrolik
32
Gambar 2. 4 Alat penekan hidrolik
2. Metode Penekanan Roller Press - jepitan dua roll - cocok untuk memisahkan cairan dengan padatan untuk bahan-bahan yang bentuknyamemanjang seperti batang tebu. - Kelebihan : proses kontinyu
3. Metode Penekanan Press Ulir (Screw Press)
33
Gambar 2. 5 Metoda penekanan berulir
Keuntungan :
Kapasitas produksi bisa lebih besar dan menghemat waktu karena dilakukan secara kontinyu serta membutuhkan sedikit pekerja
Kerugian :
Harga perlatan cukup mahal dan biaya perawatan tinggi
Diperlukan lebih banyak energi
Minyak masih harus dilakukan penyaringan.
34
Beberapa alasan mengapa Indonesia perlu mengembangkan energi dari minyak nabati : • Konsumsi energi meningkat • Bahan bakar fosil akan habis • Devisa (impor bbm) • Potensi penggunaan biofuel • Potensi lahan • Potensi sumber daya manusia (petani)
4. Latihan 1. Apakah bioetanol itu? a. Etanol yang diperoleh melalui proses fermentasi b. Etanol yang diperoleh melalui proses pirolisis c. Etanol yang diperoleh melalui proses destilasi d. Etanol yang diperoleh melalui proses karbonisasi 2. Apakah biogas itu? a. Gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik dari bahan-bahan anorganic b. Gas yang dihasilkan oleh aktivitas aerobik dari bahan-bahan anorganic c. Gas yang dihasilkan oleh aktivitas anaerobik atau fermentasi dari bahan-bahan organic d. Gas yang dihasilkan oleh aktivitas aerobik atau fermentasi dari bahan-bahan anorganik 3. Bahan bakar yang diberi kode B20 mempunyai komposisi kandungan … a. Campuran 20% biodiesel dengan 80% petro-diesel b. Campuran 80% biodiesel dengan 20% petro-diesel c. Campuran 20% biodiesel dan 20% katalis dengan 60% petrodiesel d. Campuran 20% biodiesel dengan 80% Katalis
35
5. Rangkuman Beberapa jenis energi pengganti minyak bumi yang ditawarkan, antara lain tenaga baterai (fuel cells), panas bumi (geo-thermal), tenaga laut (ocean power), tenaga matahari (solar power), tenaga angin (wind power), batu bara, nuklir, gas, fusi, dan biofuel. Sumber bahan baku pembuatan etanol atau Bio-etanol di Indonesia terdiri atas tanaman-tanaman yang mengandung pati seperti jagung, ubi kayu (ketela pohon atau singkong), ubi jalar, sagu serta tetes tebu.ahan baku Bio-diesel seperti jarak pagar, kedelai, dan kelapa sawit. Faktor dibawah ini merupakan hal terpenting dalam proses produksi untuk menjamin standardisasi, yakni: 1. Reaksi sempurna. 2. Tidak mengandung gliserin. 3. Tidak mengandung katalis. 4. Tidak mengandung alkohol. 5. Tidak mengandung asam lemak bebas. 6. Kandungan sulfur yang rendah. 7. Titik pengisian filter saat dingin. 8. Titik pengkabutan 9. Nilai bilangan asam.
6. Evaluasi 1. Sebutkan dua kelebihan biodiesel dari bahan baku jarak? 2. Sebutkan tahap-tahap pengambilan minyak dari biji jarak dan jelaskan?
7. Umpan balik dan tindak lanjut
36
Setelah mengerjakan latihan soal dan evaluasi materi, jika masih ada jawaban yang salah anda harus mengulang membaca materi diatas, sampai jawabannya benar. Dan jika jawaban soal dan evaluasi benar semua maka anda bisa melanjutkan ke materi selanjutnya.
37
C. Materi Pokok 3 1. Pembuatan Biodiesel 2. Indikator Keberhasilan Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran ini, peserta diklat dapat menjelaskan tentang pembuatan biodiesel 3. Uraian Biodiesel dapat dibuat dari berbagai minyak hayati (minyak nabati atau lemak hewani) melalui proses esterifikasi gliserida atau dikenal dengan proses alkoholisis. Reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut (Ma, F., 1999; Hariyadi, dkk,2005). Hampir seluruh minyak nabati dapat diolah menjadi biodiesel. Minyak nabati yang dapat diolah menjadi biodiesel dapat dihasilkan oleh berbagai macam jenis tumbuhan seperti kedelai, kanola, inti sawit, kelapa, jarak pagar, bunga matahari, biji kapuk, jagung dan ratusan tanaman penghasil minyak lainnya. Namun bahan utama pembuatan biodiesel yang sering digunakan adalah minyak jarak pagar karena minyak ini bukan merupakan minyak untuk pangan karena minyak jarak ini memiliki sifat sangat beracun. Pada skala kecil dapat dilakukan dengan bahan minyak goreng 1 liter yang baru atau bekas. Metanol sebanyak 200 ml atau 0.2 liter. Soda api atau NaOH 3,5 gram untuk minyak goreng bersih, jika minyak bekas diperlukan 4,5 gram atau mungkin lebih. Kelebihan ini diperlukan untuk menetralkan asam lemak bebas atau FFA yang banyak pada minyak goreng bekas. Dapat pula mempergunakan KOH namun mempunyai harga lebih mahal dan diperlukan 1,4 kali lebih banyak dari soda. Proses pembuatan; Soda api dilarutkan dalam Metanol dan kemudian dimasukan kedalam minyak dipanaskan sekitar 55 oC, diaduk dengan cepat selama 15-20 menit kemudian dibiarkan dalam keadaan dingin semalam. Maka akan diperoleh biodiesel pada bagian atas dengan warna jernih kekuningan dan sedikit bagian bawah campuran antara sabun dari FFA, sisa metanol yang tidak bereaksi dan gliserin sekitar 79 ml. Biodiesel yang
38
merupakan cairan kekuningan pada bagian atas dipisahkan dengan mudah dengan menuang dan menyingkirkan bagian bawah dari cairan. Untuk skala besar produk bagian bawah dapat dimurnikan untuk memperoleh gliserin yang berharga mahal, juga sabun dan sisa metanol yang tidak bereaksi. 3.1. Proses Pengolahan Terdapat tiga rute dasar dalam proses alkoholisis untuk menghasilkan biodiesel, atau alkil ester (Ma, F, 1999). Ketiga rute dasar tersebut yaitu: 1. Transesterifikasi minyak dengan alkohol melalui katalisis basa. 2. Esterifikasi minyak dengan metanol melalui katalisis asam secara langsung. 3. Konversi dari minyak ke fatty acid, kemudian dari fatty acid ke alkyl ester, melalui katalisis asam.[5] Pada pembuatan biodiesel dari minyak nabati kadar asam lemak bebas harus dihilangkan terlebih dahulu. Cara pengolahan asam lemak bebas dapat dilakukan dengan caraberikut: – Kadar FFA < 2% -------> dengan penetralan, – Kadar FFA > 2% -------> dengan esterifikasi asam lemak. Skema proses pengolahan dapat dilihat seperti pada bagan berikut :
Gambar 3. 1 Skema proses pengolahan
39
Proses Pengolahan (Up stream)
Mengontrol jumlah air dan asam lemak bebas pada bahan baku yang baru masuk(minyak atau lemak).
Jika tingkat asam lemak bebas atau air terlalu tinggi dimungkinkan terjadi masalahpenyabunan (saponifikasi) dan pemisahan gliserin.
Proses Pengolahan (Main Stream) 1. Katalis dilarutkan dalam alkohol/metanol dengan pengadukan 2. Campuran alkohol dan katalis direaksikan secara batch dengan minyak. Sistem dibuat tertutup dari atmosfer untuk mencegah kehilangan alkohol/metanol. 3. Fase gliserin lebih berat dari fase biodiesel dan keduanya dipisahkan oleh gaya beratdengan hanya menarik gliserin dari dasar tempat vessel. 4. Setelah fase gliserin dan biodiesel dipisahkan, kelebihan alkohol di tiap fase dipindahkan dengan proses dengan evaporasi atau destilasi. 5. Produk gliserin terdiri dari katalis yang tidak digunakan dan sabun yang dinetralisasidengan asam dan dikirim ke tempat penyimpanan sebagai gliserin mentah.
Beberapa Alternatif Proses (main stream)
40
Gambar 3. 2 Alternatif proses
Proses Pengolahan (Down Stream)
Setelah dipisahkan dari gliserin, biodiesel terkadang dimurnikan secara
perlahan
denganpencucian
yang
menggunakan
air
panas/hangat untuk memindahkan sisa katalis atausabun
Kemudian dilakukan pengeringan melalui destilasi Vakum
3.2. Proses Lanjutan (Pencucian) Banyak cara “washing” biodiesel, yang paling banyak digunakan adalah “The Bubblewash Methode”, caranya adalah : ditambahkan air seperempat sampai setengah volume oil (campurH3PO410% 10 ml per galon) -----> suhu tetap. Masukkan pompa akuarium, nyalakan 24 jam.Lakukan lagi sekitar 3 - 4 kali hingga pH air netral.
Reaksi pembuatan biodiesel bisa dilakukan dengan 2 cara, yaitu : 1. Reaksi Trans-esterifikasi Transesterifikasi (biasa disebut dengan alkoholisis) adalah tahap konversi daritrigliserida (minyak nabati) menjadi alkyl ester, melalui reaksi dengan alkohol, danmenghasilkan produk samping yaitu gliserol. Di antara alkohol-alkohol monohidrik yang menjadi kandidat sumber/pemasok gugus alkil, metanol adalah yang paling
41
umum digunakan, karena harganya murah dan reaktifitasnya paling tinggi (sehingga reaksi disebut metanolisis).Jadi, di sebagian besar dunia ini, biodiesel praktis identik dengan ester metil asam-asam lemak (Fatty Acids Metil Ester, FAME). Reaksi transesterifikasi trigliserida menjadi metal ester adalah :
Dibuat dengan reaksi kimia antara metanol (etanol) dan minyak
100 kg minyak + 10 kg metanol ------> 100 kg biodiesel + 10 kg glycerin
Diperlukan 1 % katalis (seperti NaOH, KOH)
Gambar 3. 3 Reaksi Trans-esterifikasi
Hal-hal yang mempengaruhi reaksi transesterifikasi Tahapan
reaksi transesterifikasi pembuatan biodiesel selalu
menginginkan agar didapatkan produk biodiesel dengan jumlah yang maksimum. Beberapa kondisi reaksi yang mempengaruhi konversi serta perolehan biodiesel melalui transesterifikasi adalah sebagai berikut (Freedman, 1984):
a. Pengaruh air dan asam lemak bebas Minyak nabati yang akan ditransesterifikasi harus memiliki angka asam yang lebih kecil dari 1. Banyak peneliti yang menyarankan 42
agar kandungan asam lemak bebas lebih kecil dari 0.5% (<0.5%). Selain itu, semua bahan yang akan digunakan harus bebas dari air. Karena air akan bereaksi dengan katalis, sehingga jumlah katalis menjadi berkurang. Katalis harus terhindar dari kontak dengan udara agar tidak mengalami reaksi dengan uap air dan karbon dioksida.
b. Pengaruh perbandingan molar alkohol dengan bahan mentah Secara stoikiometri, jumlah alkohol yang dibutuhkan untuk reaksi adalah 3 mol untuk setiap 1 mol trigliserida untuk memperoleh 3 mol alkil ester dan 1 mol gliserol. Perbandingan alkohol dengan minyak
nabati
4,8:1
dapat
menghasilkan
konversi
98%
(Bradshaw and Meuly, 1944). Secara umum ditunjukkan bahwa semakin banyak jumlah alkohol yang digunakan, maka konversi yang diperoleh juga akan semakin bertambah. Pada rasio molar 6:1, setelah 1 jam konversi yang dihasilkan adalah 98-99%, sedangkan pada 3:1 adalah 74-89%.Nilai perbandingan yang terbaik adalah 6:1 karena dapat memberikan konversi yang maksimum.
c. Pengaruh jenis alkohol Pada rasio 6:1, metanol akan memberikan perolehan ester yang tertinggi dibandingkan dengaan menggunakan etanol atau butanol.
d. Pengaruh jenis katalis Alkali
katalis
(katalis
basa)
akan
mempercepat
reaksi
transesterifikasi bila dibandingkan dengan katalis asam. Katalis basa yang paling populer untuk reaksi transesterifikasi adalah natrium hidroksida (NaOH), kalium hidroksida (KOH), natrium metoksida (NaOCH3), dan kalium metoksida (KOCH3).Katalis sejati bagi reaksi sebenarnya adalah ion metilat (metoksida). 43
Reaksi transesterifikasi akan menghasilkan konversi yang maksimum dengan jumlah katalis 0,5-1,5%-b minyak nabati. Jumlah katalis yang efektif untuk reaksi adalah 0,5%-b minyak nabati untuk natrium metoksida dan 1%-b minyak nabati untuk natrium hidroksida.
e. Metanolisis Crude dan Refined Minyak Nabati Perolehan metil ester akan lebih tinggi jika menggunakan minyak nabati refined. Namun apabila produk metil ester akan digunakan sebagai bahan bakar mesin diesel, cukup digunakan bahan baku berupa minyak yang telah dihilangkan getahnya dan disaring.
f. Pengaruh temperatur Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan pada temperatur 30 65° C (titik didih metanol sekitar 65° C). Semakin tinggi temperatur, konversi yang diperoleh akan semakin tinggi untuk waktu yang lebih singkat.
2. Reaksi Esterifikasi Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas menjadi ester. Esterifikasi mereaksikan minyak lemak dengan alkohol.Katalis-katalis yang cocok adalah zat berkarakter asam kuat, dan karena ini, asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis-katalis yang biasa terpilih dalam praktek industrial (Soerawidjaja, 2006). Untuk mendorong agar reaksi bisa berlangsung ke konversi yang sempurna pada temperatur rendah (misalnya paling tinggi 120° C), reaktan metanol harus ditambahkan dalam jumlah yang sangat berlebih (biasanya lebih besar dari 10 kali nisbah stoikhiometrik) dan air produk ikutan reaksi harus disingkirkan dari fasa reaksi, yaitu fasa minyak. Melalui kombinasi-kombinasi yang tepat dari 44
kondisi-kondisi reaksi dan metode penyingkiran air, konversi sempurna asam-asam lemak ke ester metilnya dapat dituntaskan dalam waktu 1 sampai beberapa jam. Reaksi esterifikasi dari asam lemak menjadi metil ester adalah :
Reaksi kimia antara metanol (etanol) dan Free Fatty Acid
1kg FFA + 0,1 kg metanol -----> 1kg biodiesel + 0,1 air
Diperlukan 1 % katalis (seperti H2SO4, HCl)
Gambar 3. 4 Reaksi esterifikasi
Hal-hal yang Mempengaruhi Reaksi Esterifikasi Faktor-faktor yang berpengaruh pada reaksi esterifikasi antara lain :
a. Waktu Reaksi Semakin lama waktu reaksi maka kemungkinan kontak antar zat semakin besar sehingga akan menghasilkan konversi yang besar. Jika kesetimbangan reaksi sudah tercapai maka dengan bertambahnya waktu reaksi tidak akan menguntungkan karena tidak memperbesar hasil.
b. Pengadukan Pengadukan akan menambah frekuensi tumbukan antara molekul zat pereaksi dengan zat yang bereaksi sehingga mempercepat reaksi dan reaksi terjadi sempurna. Sesuai dengan persamaan Archenius : k = A e(-Ea/RT) dimana, T = Suhu absolut ( ºC) R = Konstanta gas umum (cal/gmol ºK) 45
E = Tenaga aktivasi (cal/gmol) A = Faktor tumbukan (t-1) k = Konstanta kecepatan reaksi (t-1) Semakin besar tumbukan maka semakin besar pula harga konstanta kecepatan reaksi.Sehingga dalam hal ini pengadukan sangat
penting
mengingat
larutan
minyak-katalismetanol
merupakan larutan yang immiscible.
c. Katalisator Katalisator berfungsi untuk mengurangi tenaga aktivasi pada suatu reaksi sehingga pada suhu tertentu harga konstanta kecepatan reaksi semakin besar.Pada reaksi esterifikasi yang sudah dilakukan biasanya menggunakan konsentrasi katalis antara 1 - 4 % berat sampai 10 % berat campuran pereaksi (Mc Ketta, 1978).
d. Suhu Reaksi Semakin tinggi suhu yang dioperasikan maka semakin banyak konversi yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan persamaan Archenius.Bila suhu naik maka harga k makin besar sehingga reaksi berjalan cepat dan hasil konversi makin besar. [SKRIPSI]
3.3. Proses Satu Tahap Proses ini telah dilakukan oleh perusahan LURGI di Jerman, yaitu proses pengolahan: langsung Trans-esterifikasi, artinya : Suatu proses kimiawi
dari
trigliserida
pada
RPO
denganmetanol
dengan
menggunakan sodium methylate sebagai katalis untuk menghasilkan biodieselkelapa sawit atau Vegetable Oil Metil Ester (VOME) dan gliserin. Bahan baku : 1. CPO (Crude Palm Oil)
46
2. RPO (Refine Palm Oil) 3. CPS (Crude Palm Skarin) 4. RPS (Refund Palm Stearin)
Bila bahan baku minyak yang digunakan merupakan minyak yang telah diproses(refined fatty oil) dengan kadar air dan asam lemak bebas yang rendah, maka proses esterifikasidengan katalis alkalin bisa langsung dilakukan terhadap minyak tersebut. Transesterifikasi pada dasarnya terdiri atas 4 tahapan, yakni: 1. Pencampuran katalis alkalin (umumnya sodium hidroksida atau potassium
hidroksida)dengan
alkohol
(umumnya
metanol).
Konsentrasi alkalin yang digunakan bervariasi antara0.5 - 1 wt % terhadap massa minyak. Sedangkan alkohol diset pada rasio molar antaraalkohol terhadap minyak sebesar 9:1. 2. Pencampuran alkohol+alkalin dengan minyak di dalam wadah yang dijaga pada temperaturtertentu (sekitar 40 - 60oC) dan dilengkapi
dengan
pengaduk
(baik
magnetik
ataupun
motorelektrik) dengan kecepatan konstan (umumnya pada 600 rpm - putaran per-menit).Keberadaan pengaduk sangat penting untuk
memastikan
terjadinya
reaksi
metanolisissecara
menyeluruh di dalam campuran.Reaksi metanolisis ini dilakukan sekitar 1 - 2 jam. 3. Setelah reaksi metanolisis berhenti, campuran didiamkan dan perbedaan
densitas
senyawadi
dalam
campuran
akan
mengakibatkan separasi antara metil ester dan gliserol. Metil esterdipisahkan dari gliserol dengan teknik separasi gravitasi. 4. Metil ester yang notabene biodiesel tersebut kemudian dibersihkan menggunakan air distilatuntuk memisahkan zat-zat pengotor seperti metanol, sisa katalis alkalin, gliserol, dansabunsabun (soaps). Lebih tingginya densitas air dibandingkan dengan metil estermenyebabkan prinsip separasi gravitasi berlaku: air berposisi di bagian bawah sedangkanmetil ester di bagian atas. 47
Selain proses 1 tahap, juga bisa dilakukan proses 2 tahap dengan alasan-alasan berikut :
Proses satu tahap dapat tidak efisien karena terbentuknya sabun.
Sabun terbentuk selama transesterifikasi dengan katalis basa, ketika ion Na+ bergabungdengan adanya asam lemak bebas (free fatty acids) yang mungkin ada dalam bahanbaku
Sabun
akan
mengurangi
hasil
(yield)
karena
sabun
mengikatkan methyl ester denganair. Ikatan ester dapat dibersihkan dalam pencucian, tetapi pemisahan air akan lebihsulit dan meningkatkan konsumsi air.
Proses
esterifikasi
dengan
katalis
asam
sebelum
transesterifikasi dengan katalis basaakan mengeliminasi sebagian besar asam lemak bebas.
3.4. Proses Dua Tahap Transesterifikasi merupakan metode yang saat ini paling umum digunakan untuk memproduksi biodiesel dari refined fatty oil. Metode ini bisa menghasilkan biodiesel (FAME) hingga 98% dari bahan baku minyak tumbuhan. Bila bahan baku yang digunakan adalah minyak mentah yang mengandung kadar asam lemak bebas (free fatty acid FFA) tinggi, yakni lebih dari 2%, maka perlu dilakukan proses praesterifikasi untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2% melalui dua tahap proses yaitu : 1.
Esterifikasi
asam.
Ini
merupakan
proses
pendahuluan
menggunakan katalis asam untuk menurunkan kadar asam lemak bebas hingga sekitar 2%. Asam sulfat (sulphuric acid) 0.5 wt% dan alkohol (umumnya metanol) dengan molar rasio antara alkohol dan bahan baku minyak sebesar 6:1 terbukti memberikan hasil konversi yang baik.
48
2. Esterifikasi alkalin. Selanjutnya dilakukan proses transesterifikasi terhadap produktahap pertama di atas menggunakan katalis alkalin. Sodium hidroksida 0.5 wt% danalkohol (umumnya metanol) dengan rasio molar antara alkohol dan produk tahappertama sebesar 9:1 digunakan dalam proses transesterifikasi ini. Kedua proses esterifikasi di atas dilakukan pada temperatur 40 - 50oC. Esterifikasi dilakukan didalam wadah berpengaduk magnetik dengan kecepatan
konstan.
Keberadaan
pengaduk
ini
penting
untuk
memastikan terjadinya reaksi di seluruh bagian reaktor. Produk esterifikasialkalin akan berupa metil ester di bagian atas dan gliserol di bagian bawah (akibat perbedaan densitas). Setelah dipisahkan dari gliserol, metil ester tersebut selanjutnya dicuci dengan airdistilat panas (10 vol%). Karena memiliki densitas yang lebih tinggi dibandingkan metil ester,air pencuci ini juga akan terpisahkan dari metil ester dan menempati bagian bawah reaktor.Metil ester yang telah dimurnikan ini selanjutnya bisa digunakan sebagai bahan bakar mesindiesel. Selain untuk menurunkan kadar asam, pada proses praesterifikasi juga perlu dilakukan pengurangan kadar air. Pada prinsipnya, pengurangan kadar air bisa dilakukan dengan dua cara,separasi gravitasi atau separasi distilasi. Separasi gravitasi mengandalkan perbedaan densitas antara minyak dengan air.
Air yang lebih berat akan berposisi di bagian bawah untuk selanjutnya dapat dipisahkan. Sedangkan separasi distilasi mengandalkan titik didih air sekitar 100oC dan pada beberapa kasus digunakan pula tekanan rendah untuk memaksa air keluar dan terpisah dari minyak. Beberapa kritik yang ditujukan terhadap proses transesterifikasi kimiawi
adalahtingginya
konsumsi
energi
proses
serta
masih
terikutnya senyawa-senyawa pengotor dalam metil ester, seperti [mono,
di]
gliserida,
gliserol,
air,
dan
katalis
alkalin
yang
dipergunakan.Pemurnian metil ester terhadap senyawa-senyawa 49
pengotor tersebut memerlukan tambahanenergi dan material dalam proses transesterifikasi minyak menjadi biodiesel.
Beberapa
peneliti
telah
mengajukan
teknik
katalisasi
biologis
(biocatalysis) untuk memproduksi biodiesel, oleic acid alkyl ester (dalam hal ini butil oleat), dari triolein menggunakan beberapa macam katalis biologis, yakni Candida Antarctica B, Rizhomucor Miehei, dan Pseudomonas Cepacia. Karena mahalnya harga katalis biologis dibandingkan katalis kimiawi, maka penggunaan katalis biologis tersebut dilakukan dengan cara immobilisasi pada katalis. Teknik ini sekaligus
memungkinkan
dilakukannya
proses
kontinyu
dalam
produksi biodiesel. Dari hasil pengujian yang dilakukan ditemukan bahwa Pseudomonas Cepacia merupakan katalis biologis yang paling baik dalam menghasilkan 100% butil oleat (oleic acid ethyl ester) dalam waktu 6 jam. Temperatur optimum reaksi ini adalah 40oC. Ada juga penelitian yang dilakukan menggunakan jalur katalis biologis untuk memproduksi biodiesel dari minyak tumbuhan.
Mereka
membuat katalis padat (solid catalyst) dari gula dengan cara melakukan pirolisis terhadap senyawa gula (D-glucose dan sucrose) pada temperatur di atas 300 oC. Proses ini menyebabkan karbonisasi tak sempurna terhadap senyawa gula dan terbentuknya lembarlembar karbon aromatik polisiklis (polycyclic aromatic carbon sheets). Asam sulfat (sulphuric acid) kemudian digunakan untuk mensulfonasi cincin aromatik tersebut sehingga menghasilkan katalis. Katalis padat yang dihasilkan dengan cara ini disebutkan memiliki kemampuan mengkonversi minyak tumbuhan menjadi biodiesel lebih tinggi dibandingkan katalis asam sulfat cair ataupun katalis asam padat lain yang telah ada sebelumnya.
Beberapa percobaan proses transesterifikasi tanpa katalis sudah dilakukan
pada
kedelai
(soybean
oil)
menggunakan
metanol
superkritik dan co-solvent CO2. Tidak adanya katalis pada proses ini 50
memberikan keuntungan tidak diperlukannya proses purifikasi metil esterterhadap katalis yang biasanya terikut pada produk proses transesterifikasi konvensional menggunakan katalis asam/basa. Pada percobaan lanjutan lainnya juga dilakukan proses transesterifikasi menggunakan metanol superkritik dengan menambahkan co-solvent CO2yang berfungsi untuk menurunkan tekanan dan temperatur operasi proses transesterifikasi. Hal ini berkorelasi langsung pada lebih rendahnya energi yang diperlukan dalam proses transesterifikasi menggunakan metanol superkritik. Namun demikian, temperatur yang terlibat dalam proses yang dilakukan masih cukup tinggi, yakni sekitar 280oC. Sedangkan katalis yang biasa dipakai antara lain :
Trans-Esterifikasi : – KOH – NaOH – Na2CO3 – CaCO3 – MgO – Dll
Esterifikasi : – H2SO4 – HCl
Selain trigliserida (minyak) dan katalis, reaktan lain yang dipakai adalah metanol atau etanol. Keuntungan/kerugian menggunakan metanol dan etanol dapat dilihat sebagai berikut:
Etanol umumnya lebih disukai karena : – Berasal dari produk pertanian, terbarukan (renewable), ramah lingkungan – Penangannya lebih aman karena efek toxic ke personil, uap relatif kurang
Metanol lebih luas penggunaannya dalam produksi biodiesel daripada etanol
51
– Metanol lebih murah daripada etanol
3.5. Uji Kualitas Biodiesel Peralatan yang digunakan harus standart ASTM. Uji kualitas harus
dilakukan
secara
rutin
agar
diperoleh
standart
bahan
baku/produk sehingga proses pengolahan minyak dapat dilakukan pada kondisi yang telah direncanakan. Peralatan/instrumen juga harus distandartkan agar diperoleh hasil uji yang universal.
Contoh Bagan dan Test yang Perlu Dilakukan Uji Spesifikasi : a. Berat jenis dan api gravity Berat jenis dan api gravity : jumlah berat (mg) bahan setiap volume bahan (ml) API GRAVITY= DEG API = 141,5/S.G. -131,5
Uji ini gunanya untuk : - menentukan jenis minyak - menentukan tempat penyimpanan - menentukan jenis/kapasitas transport Alat yang dipakai : timbangan, picnometer (ASTM D 941) atau HIDROMETER
b. Anilin Point Analisa ini dipakai untuk menghitung indeks diesel yaitu bilangan yang menentukan tingkat kearomatisan minyak diesel. Kandungan aromatis menentukan qualitas penyalaan (asap akan menjadi hitam).
c. Viskositas
52
Viskositas menunjukkan tingkat kekentalan bahan. Untung rugi didalam mesin jika viskositas kecil/tinggi : Viscositas rendah : - minyak mudah dialirkan - Daya pompa kecil - Pengabutan / injeksi baik - Kendala kebocoran Viscositas tinggi: - sulit dialirkan - Daya pompa besar - Pengabutan / injeksi jelek - Kendala pembakaran mungkin sulit
d. Flash & Fire Point Analisa ini dipergunakan utk menentukan qualitas penyalaan yaitu mudah tidaknya bahan bakar menyala. Alat yang digunakan adalah : cleveland open cup astm d 92 atau seta cleveland opencup.
e. Volatilitas Minyak Bakar Alat yang dipakai adalah Distilasi ASTM Uji Lainnya : - Water content - Ash content - S content - Carbon residu - Angka cetane (Sulit, biaya mahal), GC, dll
53
Tabel 3. 1 Jatropha biodiesel dibandingkan dengan petro-diesel dan EU Standars
Tabel 3. 2 Perbandingan Sifat Minyak Diesel
54
Tabel 3. 3 Hasil Uji Beberapa Biodiesel
Gambar 3. 5 Reaktor Trans-Esterifikasi
55
Gambar 3. 6 Skema Produksi Biodiesel
Gambar 3. 7 Proses Flow Diagram
56
4. Latihan 1. Pembuatan biodiesel dengan bahan minyak goring bekas, soda api dan metanol selain biodiesel yang dihasilkan adalah … a. Gliserin b. FFA c. KOH d. NaOH 2. Katalis basa untuk reaksi transesterifikasi dibawah ini, kecuali … a. Natrium hidroksida (NaOH) b. Kalium hidroksida (KOH) c. Natrium metoksida (NaOCH3) d. Kalium Clorida (KCL) 3. Reaksi transesterifikasi dapat dilakukan pada temperature … a. 25° C b. 55° C c. 85° C d. 100° C 4. Analisa untuk menghitung indeks diesel adalah a. Viskositas b. Anilin point c. Api gravity d. Fire point
5. Rangkuman Terdapat tiga rute dasar dalam proses alkoholisis untuk menghasilkan biodiesel, atau alkil ester yaitu: Transesterifikasi minyak dengan alkohol melalui katalisis basa. Esterifikasi minyak dengan metanol melalui katalisis asam secara langsung. Konversi dari minyak ke fatty acid, kemudian dari fatty acid ke alkyl ester, melalui katalisis asam Hal-hal yang mempengaruhi reaksi transesterifikasi: 57
Pengaruh air dan asam lemak bebas Pengaruh perbandingan molar alkohol dengan bahan mentah Pengaruh jenis alkohol Pengaruh jenis katalis Metanolisis Crude dan Refined Minyak Nabati
Faktor-faktor yang berpengaruh pada reaksi esterifikasi antara lain Waktu Reaksi Pengadukan Katalisator Suhu Reaksi
6. Evaluasi 1. Jelaskan proses beserta bahan lainnya pembuatan biodiesel menggunakan minyak goreng bekas satu liter. 2. Sebutkan tiga pengujian biodiesel dan jelaskan tujuan pengujian.
7. Umpan balik dan tindak lanjut Setelah mengerjakan latihan soal dan evaluasi materi, jika masih ada jawaban yang salah anda harus mengulang membaca materi diatas, sampai jawabannya benar. Dan jika jawaban soal dan evaluasi benar semua maka anda bisa melanjutkan ke materi selanjutnya.
58
D. Materi Pokok 4 1. Prospek pemanfaatan biodiesel di Indonesia
2. Indikator Keberhasilan Setelah mengikuti kegiatan pembelajaran ini, peserta diklat dapat menjelaskan tentang prospek pemanfaatan biodiesel di Indonesia
3. Uraian Biofuels yang terdiri atas Bio-diesel dan etanol untuk bahan bakar pada sektor transportasi di Indonesia, prospeknya bukan saja ditentukan oleh berlimpahnya sumber bahan baku pembuatan bofuels, tetapi ditentukan pula oleh keekonomian kedua bahan bakar tersebut. Sementara itu, keekonomian dari biofuel bukan saja ditentukan oleh biaya produksi biofuel tersebut, tetapi juga ditentukan oleh harga minyak mentah dunia yang berpengaruh pada harga produknya seperti minyak solar (ADO) dan premium (gasoline).
Secara
sederhana,
kelayakan
ekonomi
dari
pemanfaatan biofuel bergantung pada selisih biaya pengadaan minyak dengan biofuel. Berdasarkan perkiraan Tim Perencanaan Energi BPPT (2005) yang memperkirakan kebutuhan energi jangka panjang dengan menggunakan model optimasi yang bernama Model MARKAL (Market Allocation), prospek pemanfaatan Biodiesel dan etanol pada harga minyak mentah $40/barrel dan $60/barrel di Indonesia adalah sebagai berikut. 3.1. Harga Minyak Mentah $40/barrel ( Kasus Dasar). Dalam kasus dasar, harga minyak mentah dunia diasumsikan $40/barrel, pada kasus ini hasil model memperkirakan kebutuhan energi pada sektor transportasi dari 2005 sampai 2025 sebagian besar masih tetap akan dipenuhi oleh sumber energi fosil yang meliputi minyak dan gas seperti diperlihatkan pada Tabel 4.1. yang setara dengan 7 juta ton atau 6 juta kiloliter Bio-diesel.
59
Tabel 4. 1 Perkiraan Kebutuhan Energi Pada Sektor Transportasi di Indonesia 2005-2025. (Berdasarkan Harga Minyak Mentah $40/Barrel)
Meningkatnya harga minyak mentah yang berakibat pada meningkatnya harga produk kilang atau BBM (Bahan bakar Minyak) bukan saja mengakibatkan meningkatnya jumlah jenis-jenis sumber energi yang dipergunakan, tetapi mengakibatkan juga meningkatnya total
kebutuhan
energi,
karena
disebabkan
oleh
semakin
meningkatnya daya saing sumber-sumber energi non minyak seperti Bio-diesel, Bio-etanol, dan gas. Pengaruh kenaikan harga minyak mentah terhadap kebutuhan sumber-sumber energi terbarukan dapat diuraikan sebagai berikut. 3.2. Perkiraan Kebutuhan Bio-diesel. Pada kasus harga minyak tinggi ($60/barrel), Bio-diesel sebagai sumber energi alternatif pengganti atau campuran minyak solar diperkirakan akan layak secara ekonomis untuk dipergunakan untuk memenuhi kebutuhan energi pada sektor transportasi mulai tahun 2017 dengan jumlah kebutuhan sekitar 10 PJ yang setara dengan 0,25 juta ton atau sekitar 0,22 juta kiloliter Bio-diesel. Potensi pemanfaatan Bio-diesel sebagai bahan bakar alternatif pengganti ataupun campuran minyak solar dapat dijabarkan sebagai pangsa pemanfaatan Bio-diesel terhadap penggunaan minyak solar pada sektor transportasi. Peluang pemanfaatan Bio-diesel terhadap penggunaan minyak solar atau ADO (Automotive Diesel Oil) pada 60
sektor transportasi dimulai dari tahun 2017 sampai 2025 meningkat terus dari 2 persen hingga mencapai 57 persen dari total penggunaan minyak solar pada sektor tersebut. Pangsa penggunaan Bio-diesel tersebut setara dengan 0,50 persen menjadi hampir 10 persen dari total kebutuhan energi pada sektor transportasi tahun 2017 sampai dengan 2025. Berdasarkan perbedaan kondisi sosial, ekonomi, dan potensi wilayah dalam penyediaan bahan baku CPO dari kelapa sawit, setiap wilayah mempunyai kelayakan ekonomi yang berbeda dalam pemanfaatan Bio-diesel. Kalimantan diperkirakan merupakan wilayah pertama sebagai lokasi pemanfaatan Bio-diesel pada tahun 2017 tersebut, disusul oleh Papua atau Irian Jaya yang mulai menggunakan Bio-diesel pada tahun 2022 sekitar 14 PJ yang setara dengan 0,35 juta ton atau 0,31 juta kiloliter Bio-diesel. Pada tahun 2025, kebutuhan Biodiesel di Indonesia diperkirakan akan mencapai total lebih 281 PJ Sebagian besar dari Bio-diesel di Indonesia pada tahun 2025 tersebut dipergunakan untuk memenuhi kebutuhan Bio-diesel di Papua, yaitu lebih dari 163 PJ yang setara dengan 4,13 juta ton atau 3,59 juta kiloliter Bio-diesel, sedangkan sisanya untuk memenuhi kebutuhan Biodiesel di Kalimantan. Besarnya kebutuhan Bio-diesel di Kalimantan dan
Papua
tersebut
diperkirakan
karena
besarnya
potensi
pengembangan lahan sebagai media tumbuh bahan baku kelapa sawit di kedua wilayah tersebut.
3.3. Perkiraan Kebutuhan Bio-etanol. Kenaikan harga minyak mentah, selain akan meningkatkan keekonomian Bio-diesel juga meningkatkan keekonomian etanol (Bioetanol)
sebagai
sumber
bahan
bakar
alternatif
untuk
sektor
transportasi. Bahkan Bio-etanol diperkirakan akan layak secara ekonomi lebih awal lagi sebagai pengganti atau campuran premium atau gasolin, yaitu pada tahun 2013 dengan perkiraan kebutuhan sekitar 10 PJ yang meningkat menjadi 15,60 PJ pada tahun 2014, dan
61
59,55 PJ pada tahun 2015, serta sekitar 613 PJ pada tahun 2025. Jumlah kebutuhan etanol pada tahun-tahun 2013, 2014, 2015, dan 2025 tersebut setara secara berturut-turut dengan 0,48 juta KL (kiloliter), 0,74 juta KL, 2,83 juta KL, dan 29,18 juta KL etanol. Meningkatnya keekonomian etanol pada tingkat harga minyak yang lebih tinggi tersebut, disebabkan oleh semakin kecilnya selisih antara biaya produksi etanol dengan biaya produksi bahan bakar minyak.
Sementara itu potensi Bio-etanol sebagai bahan bakar pengganti premium ditunjukkan dengan kenaikan pangsa kebutuhan Bio-etanol terhadap kebutuhan premium pada sektor transportasi dalam waktu sekitar 20 tahun mendatang. Pada harga minyak mentah $60/barrel tersebut, etanol (Bioetanol) diperkirakan mempunyai potensi yang sangat besar dalam menggantikan premium untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar pada sektor transportasi. Oleh karena itu kebutuhan premium yang dapat dipenuhi oleh Bioetanol atau pangsa penggunaan etanol terhadap penggunaan premium diperkirakan akan meningkat dari 1,65 persen pada tahun 2013, 2,52 persen pada tahun 2014, 10 persen pada tahun 2015 hingga mencapai 41,52 persen pada tahun 2019. Bahkan pada tahun 2020, potensi pemanfaatan Bioetanol terhadap premium tersebut atau pangsa Bio-etanol tersebut mencapai lebih dari 71 persen, dan pada tahun 2025 mencapai sekitar 90 persen. 3.4. Perkiraan Kebutuhan Energi Non-Minyak Lainnya. Pada kasus harga minyak mentah tinggi juga menunjukkan peningkatan penggunaan sumber energi fosil lainnya pada sektor transportasi, yaitu gas alam yang kebutuhannya meningkat beberapa kali lipat dibandingkan pemakaian gas alam pada tingkat harga minyak mentah $40/barrel, yaitu hampir tiga kali lipat pada tahun 2005, dan hampir 11 kali lipat pada tahun 2025. Demikian juga total kebutuhan energi pada sektor transportasi pada kasus harga minyak
62
mentah tinggi ini juga lebih besar dibandingkan dengan total kebutuhan energi pada tahun yang sama pada kasus dasar (harga minyak mentah $40/barrel). Namun kebutuhan energi pada jenis-jenis energi produk minyak hasil kilang seperti kebutuhan minyak solar dan premium mengalami penurunan, karena masingmasing tergantikan oleh Bio-diesel dan Bio-etanol. Dalam rangka
merealisasikan
pemanfaatan biofuels sebagai bahan bakar pada sektor transportasi, langkah langkah antisipasi penyiapan bahan baku biofuels yang meliputi memperkirakan kebutuhan bahan baku dan kebutuhan lahan untuk produksi bahan baku perlu dipertimbangkan.
3.5. Perkiraan Kebutuhan Lahan Dan Kebutuhan Bahan Baku Biofuels Sebagai Sumber Energi Pada 2005 - 2025. Sebagai tantangan adanya perkiraan kebutuhan biofuels yang terdiri atas Bio-diesel dan etanol untuk bahan bakar pada periode tahun 2005 sampai 2025, lahan sebagai media tumbuh bahan baku tanaman kedua sumber energi terbarukan tersebut perlu dipersiapkan sejak awal. Meskipun Indonesia mempunyai beberapa jenis tanaman yang dapat dipergunakan sebagai bahan baku Bio-diesel seperti kelapa sawit, jarak pagar, dan kedelai, namun berdasarkan kesiapan penyediaannya kelapa sawit diperkirakan mempunyai potensi yang paling besar. Sementara itu, pemanfaatan tanaman-tanaman lainnya diperkirakan masih terdapat kendala-kendala teknis dan non teknis yang masih perlu dipertimbangkan lebih lanjut.
3.5.1 Lahan untuk Bahan Baku Bio-diesel. Berdasarkan asumsi bahwa bahan baku Bio-diesel yang akan dimanfaatkan adalah CPO (Crude Palm Oil) dari kelapa sawit, sedangkan CPO yang ada tersedia diperuntukkan untuk non-energi seperti minyak goreng dan sabun, sehingga agar tidak mengganggu suplai CPO untuk non-energi, diperlukan lahan kelapa sawit yang
63
produksi CPOnya diperuntukkan untuk bahan baku Biodiesel. Alasan pemilihan bahan baku kelapa sawit untuk Bio-diesel didasarkan pada kesiapan penyediaan bahan baku tersebut, yaitu kelapa sawit merupakan komoditas pertanian yang sudah dikenal dan sudah dibudidayakan secara luas, sehingga tidak memerlukan waktu yang lama untuk sosialisasi penanaman kelapa sawit. Selain itu, penggunaan CPO kelapa sawit untuk bahan baku Bio-diesel tersebut secara tidak langsung dapat juga berdampak pada pembukaan pasar CPO yang sebelumnya hanya digunakan untuk bahan baku industri non energi saja seperti minyak goreng dan sabun, sehingga penggunaan CPO untuk bahan baku Bio-diesel diharapkan dapat merangsang petani atau investor dalam budidaya kelapa sawit. Perkiraan kebutuhan lahan untuk penanaman kelapa sawit yang produksinya untuk memenuhi kebutuhan Bio-diesel dari tahun 2017 sampai tahun 2025 dapat dilihat pada Tabel 4.2 Tabel 4. 2 Kebutuhan Lahan dan Produksi Kelapa Sawit untuk Memenuhi Kebutuhan Bio-diesel 2017 – 2025
. Pada
harga
minyak
mentah
$60/barrel,
Bio-diesel
diperkirakan dapat bersaing secara ekonomi dengan sumber energi minyak pada sektor transportasi, sehingga pada tahun 2017 kebutuhan Bio-diesel diperkirakan mencapai 9,95 PJ yang setara dengan 0,25 juta ton atau 0,22 juta kiloliter yang meningkat terus berlipat ganda setiap tahun, hingga dalam delapan tahun kemudian, atau pada tahun 2025 mencapai lebih dari 28 kalinya atau 281,28 PJ yang setara dengan lebih dari 7 juta ton atau lebih 6 juta kiloliter Bio-diesel. Untuk memenuhi kebutuhan Bio-diesel pada periode waktu tersebut diperlukan bahan baku berbentuk 64
CPO (Crude Palm Oil) dari kelapa sawit yang mencapai 0,28 juta ton pada tahun 2017 menjadi hampir 8 juta ton pada tahun 2025. Berdasarkan rata-rata produksi CPO di Indonesia, kebutuhan lahan untuk tanaman kelapa sawit penghasil CPO tersebut diperkirakan mencapai 0,14 juta hektar pada tahun 2017, dan lebih dari 4 juta hektar pada tahun 2025. Hasil produksi kelapa sawit dalam bentuk CPO pada suatu wilayah berbeda dengan produksi CPO di wilayah lainnya bergantung pada kondisi tanah dan iklim, serta pengelolaan tanaman di antara wilayah-wilayah tersebut. Kebutuhan lahan untuk bahan baku Bio-diesel tersebut berbeda pada setiap wilayah bergantung pada rata-rata produksi CPO per hektar di wilayah-wilayah tersebut seperti yang diperlihatkan pada Tabel 4.3. Tabel 4. 3 Rata-rata Produksi CPO per Hektar Lahan dan Kebutuhan Lahan Kelapa Sawit untuk Memproduksi setiap Unit Energi Menurut Wilayah
Sumatra mempunyai hasil produksi CPO per hektar yang paling tinggi, sedangkan Kalimantan mempunyai hasil produksi per hektar yang paling rendah di antara wilayah-wilayah lainnya di Indonesia. Berdasarkan asumsi bahwa setiap ton bahan baku CPO dapat menghasilkan 0,9 ton Bio-diesel (Wirawan, S.S, 2004), wilayah yang mempunyai tingkat produksi CPO kelapa sawit per hektar yang paling rendah, untuk memperoleh jumlah Bio-diesel yang sama akan memerlukan lahan kelapa sawit yang paling besar atau luas. Sebagai contoh, untuk memperoleh produksi satu
65
unit energi Bio-diesel yang sama, kebutuhan lahan untuk bahan baku di Kalimantan dua kali lipat lebih besar daripada di Sumatra dan satu setengah lebih besar daripada di Papua atau Irian Jaya. 3.5.2 Lahan untuk Bahan Baku Etanol. Bahan baku etanol (Bio-etanol) untuk bahan bakar pengganti atau campuran premium yang dipergunakan dalam perkiraan adalah singkong atau ubi kayu. Namun untuk mengetahui perkiraan kebutuhan lahan untuk memenuhi kebutuhan etanol dengan berbagai bahan baku, kebutuhan lahan untuk bahan baku etanol jenis tanaman lainnya, yaitu jagung dan ubi jalar juga perlu dipertimbangkan. Ketiga jenis bahan baku etanol tersebut merupakan tanaman yang terdapat hampir di seluruh Indonesia, sehingga sosialisasi budidaya ketiga jenis bahan baku etanol tersebut diperkirakan relatif tidak akan menemukan kendala yang berarti. Perkiraan kebutuhan lahan dan bahan baku pembuatan etanol dari ubi kayu, ubi jalar, dan jagung dapat dilihat pada Tabel 4.4. Tabel 4. 4 Perkiraan Kebutuhan Lahan dan Bahan Baku untuk Bio-etanol dalam Memenuhi Kebutuhan Energi pada Sektor Transportasi
Pada kasus harga minyak tinggi, Bio-etanol sebagai sumber energi alternatif pengganti atau campuran bensin (premium)
66
diperkirakan akan layak secara ekonomi mulai tahun 2013 dengan kebutuhan sebesar hampir 10 PJ yang setara dengan 0,47 juta kiloliter (KL) etanol. Sementara itu kebutuhan bahan baku dan lahan untuk memenuhi kebutuhan Bio-etanol tersebut berbeda menurut jenis bahan baku. Bahan baku ubi kayu diperkirakan lebih efisien dalam penggunaan lahan, karena mempunyai rata-rata produktifitas per hektar paling tinggi di Indonesia, yaitu 12,60 ton/hektar, diikuti produktifitas ubi jalar dan jagung, masingmasing
9,74
ton/hektar
dan
2,79
ton/hektar.
Prospek
Pengembangan Bio-fuel sebagai Substitusi Bahan Bakar Minyak 12 . Kebutuhan lahan untuk bahan baku etanol selain bergantung pada
jenis
tanaman
bahan
baku
juga
bergantung
pada
produktifitas per hektar serta kebutuhan jumlah bahan baku per liter produksi etanol. Ubi kayu atau singkong diperkirakan merupakan bahan baku yang paling produktif dalam produksi bahan baku maupun produksi etanol. Efisiennya kebutuhan bahan baku
ubi
kayu
tersebut
menyebabkan
tingginya
rata-rata
produktifitas etanol berbahan baku ubi kayu, yaitu 1,94 kiloliter etanol per hektar ubi kayu, dibandingkan bahan baku ubi jalar dan jagung, yaitu 1,22 kiloliter etanol per hektar ubi jalar, dan 0,56 kiloliter etanol per hektar jagung. Selain itu, ubi kayu juga merupakan bahan baku yang paling efisien dalam penggunaan lahan untuk memproduksi. Setiap unit produksi etanol, yaitu ratarata kebutuhan lahan ubi kayu untuk memproduksi setiap PJ (Peta Joule) etanol adalah sekitar 62 persen dari kebutuhan lahan ubi jalar, dan sekitar 29 persen kebutuhan lahan jagung. Oleh karena itu berdasarkan efisiensi produktifitas dan kebutuhan lahan, ubi kayu dapat menjadi pilihan yang paling potensial sebagai sumber bahan baku pembuatan etanol di Indonesia.
67
3.6. Pemanfaatan dan pasar biodiesel di Indonesia. Dapatkah biodisel digunakan mobil, generator, atau perahu motor ? Tentu saja dapat digunakan biodisel murni (100%) sebagai pengganti bagi yang biasa menggunakan minyak solar, kecuali selama musim dingin. Pada musim dingin biodisel lebih cepat beku dibanding dengan minyak solar karena vikositasnya lebih tinggi dan diperlukan penyesuaian sistim pencampuran dengan udara. Karburator yang telah dibuat sebelum tahun 1993 dilengkapi seal karet pada pompa minyak (fuel injection) akan rusak jika berkontaminasi dengan biodisel 100%. Sehingga perlu mengganti seal ini dengan seal Viton™ atau seal bukan karet. Dapat juga digunakan campuran biodisel dan minyak solar dengan perbandingan 20% - 35%, dan dapat digunakan pada mesin jenis lama tanpa mengubah sistim pengabutan minyak pada mesin. Hanya perlu diperhatikan pada seal mata sepuyernya. (direct injection), karena akan menjadi masalah pada proses pencampuran biodisel dengan udara pada waktu musim dingin, sehingga tetap perlu waspada agar proses pencampuran dilakukan dengan tepat. Biodisel dan solar bercampur dengan baik walaupun terdapat kandungan air. Campuran solar dan biodisel memiliki sistim pelumasan yang sangat baik, dan dapat mengurangi pengembunan, menghindari korosi pada silinder mesin, sehingga membuat komponen ruang bakar mesin berumur panjang. Biodiesel dapat membersihkan sistim karburator, sehingga dapat menjaga komponen saringan minyak beberapa minggu pertama setelah penggunaannya.
Amankah menggunakan biodiesel ? Ya ! Biodisel terbuat dari minyak nabati dan alkohol, sehingga jika tumpah ke tanah, akan cepat terurai secara alami menjadi bahan sisa organik. Dengan alasan apapun Biodisel tidak dianjurkan untuk dikonsumsi. Bagaimanapun tidak mungkin dikonsumsi sebagai minyak goreng, karena mengakibatkan melumasi sistim pencernaan. Biodisel sebagai racun seperti seperti garam meja, tetapi mudah ditanggulangi. Mekanik mengatakan bahwa biodisel tidak merusak tangan tidak seperti solar. 68
Banyak masyarakat menggunakan biodisel untuk kapal laut agar melindungi kelestarian alam karena tidak merusak flora dan fauna laut.
Apakah biodisel mengurangi polusi udara ? Sangat mengurangi polusi udara dibandingkan dengan bahan bakar solar. Biodisel tidak memiliki semua bentuk bahan cemaran udara. Sangat penting peranannya, biodisel tidak meracuni udara yang menyebabkan komponen
keseimbangan
udara
terganggu.
Biodisel murni dapat
mengurangi resiko kanker 94%; B20 dapat menghindari resiko kurang lebih 27%. Karena pada biodisel tidak terkandung sulfur, sehingga biodisel tidak akan mengeluarkan gas emisi sulfur dioxide atau katalis gas buang yang meracuni. B20 mengandung 20% keuntungan biodisel murni. B20 dapat pula mengurangi asap dan bau yang kurang sedap pada kenalpot gas buang kendaraan bermotor .
Apakah biodisel mengurangi efek rumah kaca ? Ya. Selamanya, tumbuhan yang menghasilkan minyak nabati dapat dibuat menjadi biodisel, CO2 di atmosfir di siang hari dihisap tanaman dapat tumbuh dan berkembang terbaharukan, hasilnya daun, buah, akar yang mengandung minyak dapat tumbuh, tanaman yang mengandung minyak nabati dapat digunakan untuk bahan baku biodisel sebagai bahan bakar dapat dilakukan daur ulang menjadi bahan pupuk organik bagi tanaman, mengembalikan karbon dari minyak dan tanaman, gas buang ke atmosfir sebagai karbon dioxide (CO2) dapat di olah kembali oleh tumbuhan. Daur ulang carbon ini dari CO2 dalam atmosfir menjadi karbon pada bahan tanaman dan kembali ke atmosfir terjadi akumulasi O2 dalam atmosfir. Tentu saja, tidak memberikan kontribusi pada perubahan iklim global. Karbon dioxide yang bersal dari bahan bakar minyak solar sebagai bahan bakar untuk traktor, atau bahan bakar alat transportasi dapat digantikan dengan memproduksi biodisel secara bertahap agar tidak merusak atmosfir dari tahun ke tahhun. Kesimpulannya, biodisel menghasilan CO2 lebih rendah 78% dari bahan bakar minyak solar setara 2.661 gram CO2 69
per gallon, sedangkan bahan bakar minyak solar menghasilan 12.360 gram per gallon.
Dimana Dapat Membeli Biodiesel dan Biodieselmix ? Industri Biodisel setempat masih sedikit, tetapi tumbuh dengan cepat bagai jamur. Sekarang terdapat sembilan produsen biodisel di United States.
Umumnya
biodiesel
ini
dijual
dalam
bentuk
B20
yang
konsumennya Bus sekolah secara berlangganan. Perusahaan distribusi minyak atau industri biodisel dapat menyediakan stok B20 bagi langganannya. Kebanyakan masyarakat belum memiliki persediaan yang cukup stok biodisel, tetapi kita ketahui bahwa jika mau membeli eceran dapat membelinya pada Stasiun Penjualan Bahan Bakar Umum (SPBU) setempat, berusaha terus maka pasti dapat membelinya sedangkan di Indonesia terdapat di beberapa tempat SPBU terentu di Jakarta atau bisa pesan di Puspitek (BPPT) Serpong Tangerang walaupun kapasitasnya masih terbatas, Biodisel BPPT Serpong Tangerang berasal dari CPO (Crude Palm Oil) atau kelapa sawit, dan sedang direncanakan diproduksi dengan bahan baku jarak pagar asal dari NTB. Ini merupakan peluang usaha agroindustri bagi praktisi bioenergi, bagi yang tertarik dalam usaha ini, dapat membuat, memakai dan menjualnya.
Mengapa Belum Banyak Yang Menggunakan Biodisel ? Biodisel masih baru dikenal dan belum memasyarakat, Sayangnya, masyarakat belum cepat tanggap lamban memahami dan kalaupun ada yang tertarik memakainya tetapi masih sangat mahal harganya. Biodisel dijual borongan dengan harga $1.50–$2.25 per gallon tanpa pajak; Pajak bahan bakar minyak bumi (BBM) $0.50 per gallon. Itulah mengapa masyarakat belum memilih B20; karena sedikit lebih mahal. Departemen Energy US bekerja sama dengan Industri Biodisel agar mengurangi biaya atau harga jual biodisel lebih rendah $1 per gallon 5 tahun yang akan datang. Agen Pencinta Lingkungan Hidup US akan segera menuntut agar bahan bakar minyak mengurangi nilai ambang batas bahan cemaran, 70
dengan jalan melakukan pemurnian, sehingga membutuhkan biaya produksi
tambahan
yang
akhirnya
memberikan
dampak
kepada
menguranginya perbedaan harga antara biodisel dengan bahan bakar minyak solar.
Apakah minyak biodisel memiliki standar ? Ya. Pastikan bahwa biodisel memenuhi standar ASTM PS 121. Produsen dapat mengacu informasi standar tersebut. Kita dapat memeriksa sendiri kualitas standar campuran biodisel dengan solar sesuai dengan komposisinya. Pastikan tidak terdapat kandungan air di dalamnya, endapan, atau persyaratan minimal viskositasnya. Jika menemui kesulitan menganalisa kualitas agar memenuhi standar, dapat mengirimkan contoh (sampel) ke laboratorium untuk dilakukan pengujian melalui analisa laboratorium. National Biodisel Terdaftar US dapat merekomendasikan laboratorium pengujian yang dapat dipercaya. Di Indonesia dapat di analisa di Laboratorium Kimia Teknik UGM Yogyakarta.
Berapa lama biodisel dapat disimpan ? Umur biodisel hampir sama dengan umur kadaluarsa bahan bakar minyak solar. Tetapi direkomendasikan tidak melebihi 6 bulan tanpa perlakuan khusus pada penyimpanan.
3.7.
Gliserol
Gliserol (1,2,3 propanatriol) merupakan cairan bening tidak berwarna yang memiliki kelarutan yang baik terhadap air. Karakteristik gliserol ditampilkan pada Tabel berikut ini. Tabel . Karakteristik gliserol Parameter
Nilai / Karakteristik
Nomor registrasi CAS
56-81-5
Rumus formula
C3H8O3
Bobot molekul (mol-1)
92,1
71
Fasa
Cair
Warna
Tidak berwarna
Proses pemurnian gliserol harus dilakukan untuk meningkatkan derajat kemurnian gliserol sebelum digunakan. Yong et al. (2001) melakukan pemurnian gliserol yang diperoleh dari industri metil ester minyak inti sawit melalui proses destilasi sederhana pada suhu 120oC – 126oC, tekanan 4,0 x 10-1 - 4.0 x 10-2 mbar dan kemudian didinginkan pada suhu 8oC. Proses pemurnian ini berhasil meningkatkan kemurnian gliserol dari 50,4% menjadi 96,6%. Adanya penggunaan panas pada proses destilasi metode tersebut menyebabkan meningkatnya biaya pemurnian gliserol yang tidak sebanding dengan nilai ekonomi yang diperoleh. Proses peningkatan kemurnian gliserol yang lebih sederhana dan relatif lebih murah dilakukan oleh Farobie (2009) dengan cara mereaksikan gliserol kasar dengan sejumlah asam fosfat sampai terbentuk endapan garam kalium fosfat. Tujuan utama proses ini adalah untuk menetralkan sisa katalis basa (KOH) dengan asam fosfat. Proses ini berhasil meningkatkan kemurnian gliserol dari 50% menjadi 80%. Proses ini juga menghasilkan produk samping berupa garam kalium fosfat yang dapat digunakan sebagai pupuk. Selain garam kalium fosfat, produk lain yang dihasilkan pada saat pemurnian gliserol dengan menggunakan metode ini adalah asam lemak. Selain diproduksi melalui transesterifikasi minyak dan lemak, gliserol juga diproduksi melalui proses produksi dari alil klorida, propene oksida, proses fermentasi dari gula dan proses hidrogenasi karbohidrat. Beberapa
proses
non
komersial
lainnya
yang
memungkinkan
terbentuknya gliserol adalah photoproduction dari biomassa, sintetis hidrogenasi katalitik karbon dioksida, serta proses produksi gliserol sintetis dari molase yang terhenti sejak tahun 1969. Gliserol yang dihasilkan baik dari proses transesterifikasi minyak dan lemak maupun yang disintesis dengan berbagai proses tersebut di atas merupakan bahan baku utama 72
dan pendukung yang digunakan dalam berbagai industri. National Biodiesel Board (2010) menyatakan bahwa gliserol paling banyak digunakan di enam bidang industri yaitu industri makanan dan minuman, farmasi, kosmetika, rokok, kertas dan percetakan serta industri tekstil. Gliserol digunakan baik sebagai bahan baku proses, bahan antara dan sebagai bahan tambahan yang berfungsi untuk meningkatkan kualitas suatu produk. Rincian penggunaan gliserol di berbagai macam industri dapat dilihat pada Tabel berikut
Tabel. Macam-macam penggunaan gliserol di industri Bidang Industri
Fungsi
Produk
Makanan dan
Pelembab, pemanis
Minuman ringan,
minuman
dan pengawet
permen, kue, pelapis
intermediet
daging dan keju, makanan hewan peliharaan, margarin, salad, makanan beku dan kemasan makanan.
Farmasi
Pelembut, media
Kapsul, obat infeksi, anestesi, obat batuk, pelega tenggorokan, obat kulit, antiseptik dan antibiotik.
Kosmetika dan
Pelembab, pelembut
toiletris
Pasta gigi, krim dan lotion kulit, lotion cukur, deodorant, make up, lipstik dan maskara.
Kertas dan
Pelembut, mencegah
Kertas minyak,
pencetakan
penyusutan
kemasan makanan,
73
kertas cetakan tinta Tekstil
Lain—lain
Pemasti ukuran,
Kain, serat dan
pelunak,
benang
Pelumas, pelicin,
Kemasan resin,
pelapis, menambah
plastik, karet, busa,
fleksibilitas,
dinamit, komponen radio dan lampu neon.
4. Latihan 1. Berapoa peluang pemanfaatan Bio-diesel terhadap penggunaan minyak solar atau ADO (Automotive Diesel Oil) pada sektor transportasi dimulai dari tahun 2017 sampai 2025? a. 20 % b. 35 % c. 57 % d. 72 % 2. Dalam rangka merealisasikan pemanfaatan biofuels sebagai bahan bakar pada sektor transportasi, Apa langkah antisipasinya? a. Penyiapan bahan baku biofuels b. Pembelian peralatan biodiesel c. Pembuatan standar biodiesel d. Perhitungan penggunaan biodiesel di masa depan 3. Campuran solar dan biodiesel memiliki keunggulan diantaranya a. Sistim pengapian yang sangat baik b. Mengurangi panas, c. Tidak korosi pada silinder mesin d. Membersihkan sistim karburator
5. Rangkuman
74
Bio-diesel sebagai sumber energi alternatif pengganti atau campuran minyak solar diperkirakan akan layak secara ekonomis untuk dipergunakan untuk memenuhi kebutuhan energi pada sektor transportasi mulai tahun 2017 dengan jumlah kebutuhan sekitar 10 PJ yang setara dengan 0,25 juta ton atau sekitar 0,22 juta kiloliter Biodiesel. Biodiesel bias digunakan murni (100%) sebagai pengganti bagi yang biasa menggunakan minyak solar dan juga digunakan campuran biodisel dan minyak solar dengan perbandingan 20% - 35%. Menggunakan biodisel pada kapal laut dapat melindungi kelestarian flora fauna laut. Biodisel murni dapat mengurangi resiko kanker 94%; B20 dapat menghindari resiko kurang lebih 27%. Karena pada biodisel tidak terkandung sulfur, sehingga biodisel tidak akan mengeluarkan gas emisi sulfur dioxide atau katalis gas buang yang meracuni Biodisel menghasilan CO2 lebih rendah 78% dari bahan bakar minyak solar setara 2.661 gram CO2 per gallon.
6. Evaluasi 1. Dapatkah biodisel digunakan mobil, generator, atau perahu motor ? berapa komposisi biodieselnya? 2. Amankah menggunakan biodiesel ? apa alasannya? 3. Mengapa biodisel mengurangi polusi udara ? 4. Mengapa biodisel mengurangi efek rumah kaca ?
7. Umpan balik dan tindak lanjut Setelah mengerjakan latihan soal dan evaluasi materi, jika masih ada jawaban yang salah anda harus mengulang membaca materi diatas, sampai jawabannya benar. Dan jika jawaban soal dan evaluasi benar semua maka anda bisa melanjutkan
ke
materi
selanjutnya.
75
BAB III KESIMPULAN
1. Biofuels, baik dalam bentuk Bio-diesel maupun Bio-etanol (etanol) yangdibuat dari biomasa atau bahan hayati, sejak abad 19 sudah dipergunakan sebagai bahan bakar mesin kendaraan, namun sejak ditemukan dan dikembangkannya minyak yang berasal dari fosil, pemanfaatan biofuels sebagai bahan bakar mesin kendaraan terabaikan karena tidak dapat bersaing secara ekonomi dengan bahan bakar fosil yang lebih murah. 2. Biofuels dipromosikan kembali, selain disebabkan oleh semakin meningkatnya harga minyak dunia, ketersediaan bahan baku biofuels yaitu biomasa sepertikelapa sawit, kedelai, ubi kayu (singkong), ubi jalar, dan jagung yang banyaktersedia di Indonesia, serta makin menipisnya cadangan minyak bumi Indonesia. 3. Penggunaan biofuels selain dapat mengurangi penggunaan BBM, sekaligus mengurangi import minyak yang berakibat terhadap penghematan
devisa,
juga
dapat
berdampak
terhadap
pengurangan emisi bahan pencemar Prospek Pengembangan Biofuel sebagai Substitusi Bahan Bakar Minyak 14 (polutant) dan emisi gas rumah kaca, serta bahan pencemar lain. Dampak lain dari penggunaan biofuels adalah penciptaan lapangan kerja bagi masyarakat pedesaan. 4. Berdasarkan ketersediaan dan efisiensi biaya bahan baku Biodiesel, kelapa sawit diperkirakan merupakan bahan baku Bio-diesel yang paling potensial di Indonesia. Terpusatnya perkebunan kelapa sawit dalam blok-blok lahan perkebunan yang luas diperkirakan dapat meningkatkan efisiensi biaya pengumpulan dan transportasi bahan
baku
dari
lokasi
perkebunan
ke
pabrik
Bio-diesel,
dibandingkan lahan yang tersebar dalam unit luas area yang lebih kecil. Sementara itu, berdasarkan efisiensi lahan dan produksi etanol (Bioetanol), ubi kayu merupakan bahan baku yang paling 76
potensial, karena dengan lahan yang paling minimum mampu memproduksi etanol dalam jumlah besar. 5. Besarnya potensi kelapa sawit untuk bahan baku Bio-diesel, serta potensi ubi kayu untuk bahan baku etanol merupakan peluang pasar bagi kedua komoditi tersebut, sekaligus tantangan karena peruntukkan kedua komoditi pertanian tersebut untuk makanan atau keperluan non energi. 6. Pembukaan lahan baru untuk bahan baku biofuel merupakan alternatif, karena memerlukan waktu, biaya serta penyediaan lahan yang pada umumnya adalah pembukaaan hutan, sehingga pelaksanaan pengembangan biofuels sebagai sumber energi alternatif pengganti minyak perlu mempertimbangkan semua aspek terkait antara lain pertanian, industri, tenaga kerja, dan finansiil secara terpadu. 7. Berdasarkan hasil Model MARKAL, kenaikan harga minyak mentah dunia hingga mencapai 60$/barrel, diperkirakan akan mendorong prospek pemanfaatan biofuels, sebagai berikut.
Bio-diesel akan layak secara ekonomi mulai tahun 2017 dengan kebutuhan sebesar 9,95 PJ yang diperkirakan setara dengan 0,22 juta kiloliter Biodiesel. Kebutuhan Bio-diesel tersebut meningkat terus hingga pada tahun 2025 mencapai 281 PJ yang setara dengan 6,19 juta kiloliter Bio-diesel.
Bio-etanol (etanol) akan layak secara ekonomi mulai tahun 2013
dengan
kebutuhan
sebesar hampir
10
PJ yang
diperkirakan setara dengan 0,47 juta kiloliter etanol. Kebutuhan Bio-etanol tersebut meningkat terus hingga pada tahun 2025 mencapai 613 PJ yang setara dengan 29 juta kiloliter etanol. 8. Kebutuhan biofuels pada tingkat harga minyak mentah 60$/barrel tersebut, berakibat pada timbulnya tantangan untuk penyediaan lahan tanaman bahan baku biofuels sebagai berikut.
Kebutuhan Bio-diesel pada tahun 2017 sebesar 9,95 PJ, diperkirakan membutuhkan lahan sebesar 0,14 juta hektar 77
kelapa sawit untuk menyediakan sebesar 0,28 juta ton CPO (Crude Palm Oil) sebagai bahan baku Bio-diesel.
Kebutuhan Bio-etanol atau etanol pada tahun 2013 sebesar 10 PJ, diperkirakan memerlukan lahan sebesar 0,16 juta hektar ubi kayu untuk menyediakan 2,3 juta ton ubi kayu sebagai bahan baku etanol.
9. Gliserol merupakan salah satu hasil samping produksi biodiesel yang mempunyai jumlah yang paling banyak dibandingkan dengan hasil samping lainnya. Jumlah gliserol yang dihasilkan dari setiap produksi biodiesel kurang lebih 10 % dari total produksi. Selama ini gliserol hasil samping produksi biodiesel masih bernilai ekonomis rendah, karena kemurniannya masih belum memenuhi standar. Gliserol hasil samping produksi biodiesel harus diolah supaya dapat dimanfaatkan, baik dalam bidang farmasi maupun makanan.
78
KUNCI JAWABAN BAB I 1. A 2. A 3. B BAB II 1. A 2. C 3. A BAB III 1. A 2. D 3. B 4. B BAB IV 1. C 2. A 3. D
79
DAFTAR PUSTAKA
1. Jamil Musanif ; Jurnal Biodiesel 2. Joko Santoso; Yudiartono; Analisis Prakiraan Kebutuhan Energi Nasional Jangka Panjang di Indonesia 3. Karna Wijaya; Biofuel di Indonesia : Prospek, Perspektif dan Strategi Pengembangannya, Jurusan Kimia FMIPA Universitas Gadjah Mada 4. Tim Sekretariat MAPI-2006; Minyak Kelap Sebagai Bahan Bakar Alternatif (Biofuel dan Biodiesel dari Kelapa) 5. http://www.mrwindu.com/2011/04/environment-consideration-forbiodiesel.html 6. Anas Bunyamin, Pemanfaatan Gliserol Hasil Samping Produksi Biodiesel Jarak Pagar Sebagai Komponen Coal Dust Suppressant, IPB, 2011.
80
