Teknologi Pengolahan Bioetanol Djeni Hendra, MSi
Pusat Litbang Hasil Hutan Badan Penelitian Pengembangan dan Inovasi Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan Yogyakarta, 11 Februari 2016
Outline I
Latar Belakang
II
Teknologi Pengolahan Bioethanol
III
Prototipe Alat Pengolah Bioethanol
IV
Proses Pengolahan Bioethanol
V
Pemanfaatan Bioethanol
VI
Contoh Aplikasi Bioethanol
I. Latar belakang Polusi Penggunaan bahan bakar fossil Polusi gas CO, Nox, Pb
Energy Alternatif Pencarian sumber-sumber energy terbarukan dan ramah lingkungan.
Bioetanol - Campuran bahan bakar fosil (premium & pertamax) dgn rumus molekul C2H5-OH - Sumber bahan baku tersedia melimpah(aren, nipah, tebu, singkong, jagung, sorgum, siwalan) - Emisi lebih rendah drpd bahan bakar fosil
II. Teknologi Pengolahan Bioethanol Penambahan ragi (saccharomyces cerevisiae) 1-2% Fermentasi selama 72 jam Filter (disaring)
Destilasi
Pasteurisasi/ Sakarifikasi Dipanaskan pada suhu 78-80oC - Dipanaskan sampai pada suhu 40-50 oC selama 10 menit - Diturunkan suhunya sampai pada suhu 28 oC
Fermentasi
Dehidrasi
Pasteurisasi : Proses pemasakan nira dengan tujuan untuk mematikan bakteri yang merugikan dan tidak digunakan pada proses selanjutnya. Sakarifikasi/hidrolisis : Reaksi pengikatan gugus hidroksil (OH) oleh suatu senyawa (secara kimia atau enzim). Yaitu untuk proses pemutusan polymer karbohidrat menjadi monomermonomer gula sederhana Fermentasi : Pemecahan gula menjadi alkohol dan karbon dioksida dengan bantuan mikro organisme (Ragi/enzim)
III. Prototipe Alat Pengolah Bioethanol
Reaktor I
Corong pemasukan bahan baku bioetanol
1 Tipe P3HH-1 (Model Mutifungsi)
Elektromotor Tabung bagian dalam Box panel Kran untuk mengeluarkan bahan
Spesifikasi Reaktor Fungsi Kapasitas Reaktor Diameter tabung luar Diameter tabung dalam Tinggi tabung Bahan Pengaduk Dilengkapi dengan
Pelindung band heater Dudukan reaktor
Tenaga Listrik
: Untuk pasteurisasi dan sakarifikasi : 60 liter : 500 mm : 360 mm : 650 mm : Stainless steel 304 tebal 1,5 mm : Elektromotor ¼ Hp, 3 Phase, dibuat 1 fase : Band Heater 1.000 W, Thermocontrol, Box panel dan inverter
Reaktor II ( Fermentor)
Elektromotor
Tabung fermentor
Corong pemasukan Pembuangan uap
Thermometer Pengeluaran nira hasil fermentasi Kapasitas Reaktor Diameter Tabung Tinggi Tabung Bahan Pengaduk Dilengkapi dengan
: 70 liter : 380 mm : 650 mm : Stainless steel 304 tebal 1,5 mm : Elektromotor 90 watt : Thermometer manual, corong pemasukan nira, kran pengeluaran nira, dan kran untuk pembuangan uap
Destilasi : Pemisahan alkohol yang dihasilkan dengan air 5
Reaktor III (Destilasi)
1 6 2 7
3
8
9 4 10 12
11
1
Tiang condensor
7
Condensor 2
2
Termometer tabung
8
Corong pemasukan cairan nira
3
Tabung luar
9
Tabung bagian dalam
4
Pipa kaca indikator air panas
10
Box panel
5
Termometer condensor 1
11
Kran pembuangan sisa destilasi
6
Condensor 1
12
Kran pemasukan air
Kapasitas Reaktor III Diameter tabung Tinggi tabung Bahan Pemanas Dilengkapi dengan
Condensor: Diameter Tinggi Bahan Dilengkapi dengan
: 60 liter : 380 mm : 600 mm : Stainless steel 304 tebal 1,5 mm : Listrik (Heater immersion) 3.000 Watt, 220V, 1 pase. : Box Panel, Thermocontrol, kran pembuangan sisa destilasi dan kran untuk pemasukkan air pemanas
: 4 inchi : 1270 mm : Stainless steel 304 : Thermocontrol dan pompa sirkulasi air ke condensor (pendingin)
2 Tipe P3HH-2
Kapasitas
: 60 liter
Diameter tabung
: 380 mm
Tutup tabung reaktor Tutup Pemasakan
Tinggi tabung
: 650 mm
Bahan
: Stainless steel 304 tebal 1,5 mm
Pengaduk
: Manual
Dilengkapi dengan : Tungku kayu bakar, thermometer manual
Gear Pengaduk Tuas Pengaduk
Kran untuk mengeluarkan cairan nira
Tempat pembakaran
Badan tungku Pembakaran
Corong untuk memasukkan nira
Tabung fermentasi Kran pengeluaran nira
Spesifikasi Kapasitas Reaktor Diameter tabung Tinggi tabung Bahan Pengaduk Dilengkapi dengan
Gear pengaduk
Tuas pengaduk
Dudukan tabung
Tenaga Manual : 70 liter : 380 mm : 650 mm : Stainless steel 304, tebal 1,5 mm : Manual : Thermometer manual, kran untuk mengeluarkan nira, dan corong untuk mema-sukan nira
Termometer Condensor 1
Dudukan condensor Condensor 2
Corong pemasukan nira
Termometer
Tungku kayu bakar/kompor
Pipa kaca indikator air panas
Tenaga kompor gas/kayu bakar
Alat pengolah bioetanol dapat digunakan untuk mengolah bahan baku dari berbagai jenis nira (cairan): - Nira aren - Nira nipah - Nira kelapa
Sedang dikembangkan alat pengolah bioethanol dari bahan padat (lignoselulosa)
IV. Proses Pengolahan Bioetanol
1. Persiapan Bahan Baku
2. Pasteurisasi
Cairan nira di panaskan/dimasak untuk mematikan bakteri yang tidak digunakan, pada suhu 40-50 oC selama 10 menit, kemudian suhu diturunkan sampai suhu 28 oC
3. Fermentasi
Pemecahan gula gula sederhana menjadi etanol dengan menggunakan enzim atau ragi Ragi : Saccharomyces cerevisae 1-2%, urea 1% dan NPK masing-masing 0,5% pH 4-6 kondisi optimum ragi untuk merubah gula menjadi etanol Kapasitas alat = 60 liter ( terpakai 50 liter) Lama fermentasi 3 hari Diaduk 6 jam sekali, selama 3 menit
4. Destilasi
Proses pemisahan alkohol dari larutan fermentasi, dilakukan pada suhu 78-80 °C (alkohol akan menguap terlebih dahulu dibandingkan air) Disuling sampai 5-6 jam kurang lebih dapat 7,5 liter (tergantung ragi dan kadar gula niranya) Kadar bioetanol 90% Penyulingan kedua (dehidrasi) sampai menghasilkan 6,3 liter dengan kadar bioetanol 98,5%
Hasil
Nira
• 50 liter
Destilasi
• Etanol 90% • Rendemen ±15% 7,5 liter
Dehidrasi
• Etanol 98,5% • Rendemen ±85% 6,3 liter
Bioetanol dari nira aren Hasil penyulingan aren menghasilkan kadar etanol sebesar 85% Dapat menghasilkan api yang biru Kadar bioetanol dapat ditingkatkan menjadi 99% melalui proses dehidrasi
Bioetanol
V Pemanfaatan Bioethanol
Campuran bensin (menaikkan bil. oktan) Bahan pelarut Bahan bakar kompor, desinfektan Pupuk cair
Kadar Ethanol > 99% Kadar Ethanol 90-96%
Kadar Ethanol 70-90%
VI Contoh aplikasi Bioethanol
Aplikasi per 1 liter Bioethanol untuk bahan bakar kompor
Kadar 60% 3 jam
Kadar 80% 5-6 jam
Terima Kasih...
