BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Di Indonesia, bioetanol sangat potensial untuk diolah dan dikembangkan karena bahan bakunya merupakan jenis tanaman yang banyak tumbuh di negara ini dan sangat dikenal masyarakat. Pada awalnya pembuatan bioetanol berbasis tetes tebu, namun semakin berkembang dengan memanfaatkan bahan lain seperti singkong, sogum, nira aren, sampai nira siwalan. Dan sekarang banyak masyarakat yang masih menggunakan bahan bakar minyak yang berasal dari bahan baku fosil. Dimana hal ini akan merusak keadaan alam di Indonesia, sebab bahan baku tersebut merupakan sumber bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui. Sedangkan ketersediaan sumber BBM semakin terbatas. Di samping itu, tingkat pencemaran udara dari gas buang hasil pembakaran bahan bakar fosil yang semakin memprihatinkan, yang patut memperoleh penanganan. Oleh karena itu, dengan adanya bioteknologi ini diharapkan dapat membantu mengurangi pemakaian BBM agar dapat menyelamatkan keadaan alam.
22
Embed
blog.ub.ac.idblog.ub.ac.id/.../06/makalh-mekper-bioetan-dan-biodeis.docx · Web viewPEMBAHASAN 2.1 Bioetanol 2.1.1 Pengertian Bioetanol Bioetanol adalah sebuah bahan bakar alternatif
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di Indonesia, bioetanol sangat potensial untuk diolah dan dikembangkan
karena bahan bakunya merupakan jenis tanaman yang banyak tumbuh di
negara ini dan sangat dikenal masyarakat. Pada awalnya pembuatan bioetanol
berbasis tetes tebu, namun semakin berkembang dengan memanfaatkan bahan
lain seperti singkong, sogum, nira aren, sampai nira siwalan.
Dan sekarang banyak masyarakat yang masih menggunakan bahan bakar
minyak yang berasal dari bahan baku fosil. Dimana hal ini akan merusak
keadaan alam di Indonesia, sebab bahan baku tersebut merupakan sumber
bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui.
Sedangkan ketersediaan sumber BBM semakin terbatas. Di samping itu,
tingkat pencemaran udara dari gas buang hasil pembakaran bahan bakar fosil
yang semakin memprihatinkan, yang patut memperoleh penanganan.
Oleh karena itu, dengan adanya bioteknologi ini diharapkan dapat
membantu mengurangi pemakaian BBM agar dapat menyelamatkan keadaan
alam.
1.2 Rumusan masalah
1. Apa yang dimaksud dengan bioetanol dan biodiesel?
2. Bagaimana proses pembuatan bioetanol dan biodiesel?
3. Apa saja alat yang digunakan dalam proses pembuatan bioetanol dan
biodiesel?
1.3 Tujuan
1. Untuk mengetahui pengertian bioetanol dan biodiesel.
2. Untuk mengetahui proses pembuatan bioetanol dan biodiesel.
3. Untuk mengetahui alat yang digunakan dalam proses pembuatan
bioetanol dan biodiesel.
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Bioetanol
2.1.1 Pengertian Bioetanol
Bioetanol adalah sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan
(biomassa) dengan cara fermentasi. Fermentasi adalah suatu proses perubahan
kimia yang disebabkan oleh aktivitas mikroba ataupun oleh aktiviatas enzim
yang dihasilkan mikroba. Jalur metabolisme karbohidrat yang pernah diselidiki
adalah sistem fermentasi etanol oleh khamir. Jenis khamir yang digunakan adalah
Saccharomyces cerevisiae.
Secara umum ethanol/bio-ethanol dapat digunakan sebagai bahan baku
industri turunan alkohol, campuran untuk miras, bahan dasar industri farmasi,
campuran bahan bakar untuk kendaraan. Bioetanol terbuat dari ubi kayu, ubi jalar,
jagung, dan sagu.
2.1.2 Proses Pembuatan Bioetanol
Produksi ethanol/bio-ethanol (alkohol) dengan bahan baku tanaman yang
mengandung pati atau karbohydrat, dilakukan melalui proses konversi karbohidrat
menjadi gula (glukosa) larut air. Konversi bahan baku tanaman yang
mengandung pati atau karbohydrat dan tetes menjadi bio-ethanol ditunjukkan
pada Tabel 1.
Tabel 1. Konversi Bahan Baku Tanaman Yang Mengandung Pati Atau
Karbohidrat Dan Tetes Menjadi Bio-Ethanol
Bahan Baku Kandungan
Gula
Dalam Bahan
Baku
Jumlah Hasil
Konversi
Perbandingan
Bahan Baku
dan
Bioetanol
Jenis Konsumsi
(Kg)
(Kg) Bioetanol
(Liter)
Ubi Kayu 1000 250-300 166.6 6,5:1
Ubi Jalar 1000 150-200 125 8:1
Jagung 1000 600-700 200 5:1
Sagu 1000 120-160 90 12:1
Tetes 1000 500 250 4:1
Secara singkat teknologi proses produksi ethanol/bio-ethanol tersebut
dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu gelatinasi, sakharifikasi, dan fermentasi.
Proses Gelatinasi
Dalam proses gelatinasi, bahan baku ubi kayu, ubi jalar, atau jagung
dihancurkan dan dicampur air sehingga menjadi bubur, yang diperkirakan
mengandung pati 27-30 persen. Kemudian bubur pati tersebut dimasak atau
dipanaskan selama 2 jam sehingga berbentuk gel. Proses gelatinasi tersebut dapat
dilakukan dengan 2 cara, yaitu:
• Bubur pati dipanaskan sampai 130oC selama 30 menit, kemudian
didinginkan sampai mencapai temperature 95oC yang diperkirakan memerlukan
waktu sekitar ¼ jam. Temperatur 95oC tersebut dipertahankan selama sekitar 1 ¼
jam, sehingga total waktu yang dibutuhkan mencapai 2 jam.
• Bubur pati ditambah enzyme termamyl dipanaskan langsung sampai
mencapai temperatur 130oC selama 2 jam. Gelatinasi cara pertama, yaitu cara
pemanasan bertahap mempunyai keuntungan, yaitu pada suhu 95oC aktifitas
termamyl merupakan yang paling tinggi, sehingga mengakibatkan yeast atau ragi
cepat aktif. Pemanasan dengan suhu tinggi (130oC) pada cara pertama ini
dimaksudkan untuk memecah granula pati, sehingga lebih mudah terjadi kontak
dengan air enzyme. Perlakuan pada suhu tinggi tersebut juga dapat berfungsi
untuk sterilisasi bahan, sehingga bahan tersebut tidak mudah terkontaminasi.
Gelatinasi cara kedua, yaitu cara pemanasan langsung (gelatinasi dengan
enzyme termamyl) pada temperature 130oC menghasilkan hasil yang kurang baik,
karena mengurangi aktifitas yeast. Hal tersebut disebabkan gelatinasi dengan
enzyme pada suhu 130oC akan terbentuk tri-phenyl-furane yang mempunyai sifat
racun terhadap yeast. Gelatinasi pada suhu tinggi tersebut juga akan berpengaruh
terhadap penurunan aktifitas termamyl, karena aktifitas termamyl akan semakin
menurun setelah melewati suhu 95oC. Selain itu, tingginya temperature tersebut
juga akan mengakibatkan half life dari termamyl semakin pendek, sebagai contoh
pada temperature 93oC, half life dari termamyl adalah 1500 menit, sedangkan
pada temperature 107oC, half life termamyl tersebut adalah 40 menit.
Hasil gelatinasi dari ke dua cara tersebut didinginkan sampai mencapai
55oC, kemudian ditambah SAN untuk proses sakharifikasi dan selanjutnya
difermentasikan dengan menggunakan yeast (ragi) Saccharomyzes ceraviseze.
Fermentasi
Proses fermentasi dimaksudkan untuk mengubah glukosa menjadi
ethanol/bio-ethanol (alkohol) dengan menggunakan yeast. Alkohol yang
diperoleh dari proses fermentasi ini, biasanya alkohol dengan kadar 8 sampai 10
persen volume. Sementara itu, bila fermentasi tersebut digunakan bahan baku
gula (molases), proses pembuatan ethanol dapat lebih cepat. Pembuatan ethanol
dari molases tersebut juga mempunyai keuntungan lain, yaitu memerlukan bak
fermentasi yang lebih kecil. Ethanol yang dihasilkan proses fermentasi tersebut
perlu ditingkatkan kualitasnya dengan membersihkannya dari zat-zat yang tidak
diperlukan.
Alkohol yang dihasilkan dari proses fermentasi biasanya masih
mengandung gas-gas antara lain CO2 (yang ditimbulkan dari pengubahan glucose
menjadi ethanol/bio-ethanol) dan aldehyde yang perlu dibersihkan. Gas CO2 pada
hasil fermentasi tersebut biasanya mencapai 35 persen volume, sehingga untuk
memperoleh ethanol/bio-ethanol yang berkualitas baik, ethanol/bio-ethanol
tersebut harus dibersihkan dari gas tersebut. Proses pembersihan (washing) CO2
dilakukan dengan menyaring ethanol/bio-ethanol yang terikat oleh CO2, sehingga
dapat diperoleh ethanol/bio-ethanol yang bersih dari gas CO2). Kadar ethanol/bio-
ethanol yang dihasilkan dari proses fermentasi, biasanya hanya mencapai 8
sampai 10 persen saja, sehingga untuk memperoleh ethanol yang berkadar alkohol
95 persen diperlukan proses lainnya, yaitu proses distilasi. Proses distilasi
dilaksanakan melalui dua tingkat, yaitu tingkat pertama dengan beer column dan
tingkat kedua dengan rectifying column.
Definisi kadar alkohol atau ethanol/bio-ethanol dalam % (persen) volume
adalah “volume ethanol pada temperatur 15oC yang terkandung dalam 100 satuan
volume larutan ethanol pada temperatur tertentu (pengukuran).“ Berdasarkan
BKS Alkohol Spiritus, standar temperatur pengukuran adalah 27,5oC dan
kadarnya 95,5% pada temperatur 27,5oC atau 96,2% pada temperatur 15oC
Pada umumnya hasil fermentasi adalah bio-ethanol atau alkohol yang
mempunyai kemurnian sekitar 30 – 40% dan belum dpat dikategorikan sebagai
fuel based ethanol. Agar dapat mencapai kemurnian diatas 95% , maka lakohol
hasil fermentasi harus melalui proses destilasi.
Distilasi :
Sebagaimana disebutkan diatas, untuk memurnikan bioetanol menjadi
berkadar lebih dari 95% agar dapat dipergunakan sebagai bahan bakar, alkohol
hasil fermentasi yang mempunyai kemurnian sekitar 40% tadi harus melewati
proses destilasi untuk memisahkan alkohol dengan air dengan memperhitungkan
perbedaan titik didih kedua bahan tersebut yang kemudian diembunkan kembali.
Untuk memperoleh bio-ethanol dengan kemurnian lebih tinggi dari 99,5%
atau yang umum disebut fuel based ethanol, masalah yang timbul adalah sulitnya
memisahkan hidrogen yang terikat dalam struktur kimia alkohol dengan cara
destilasi biasa, oleh karena itu untuk mendapatkan fuel grade ethanol
dilaksanakan pemurnian lebih lanjut dengan cara Azeotropic destilasi.
2.1.3 Alat Pengolahan Bioetanol
2.2 Biodiesel
2.2.1. Pengertian Biodiesel
Biodiesel merupakan suatu nama dari Alkyl Ester atau rantai panjang asam
lemak yang berasal dari minyak nabati maupun lemak hewan. Biodiesel dapat
digunakan sebagai bahan bakar pada mesin yang menggunakan diesel sebagai
bahan bakarnya tanpa memerlukan modifikasi mesin. Biodiesel tidak
mengandung petroleum diesel atau solar.Biodiesel adalah senyawa mono alkil
ester yang diproduksi melalui reaksi tranesterifikasi antara trigliserida (minyak
nabati, seperti minyak sawit, minyak jarak dll) dengan metanol menjadi metil
ester dan gliserol 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 hidro karbon. Jadi komposisi biodiesel dan petroleum
diesel sangat berbeda.
Biodiesel terdiri dari metil ester asam lemak nabati, sedangkan petroleum
diesel adalah hidrokarbon. Biodiesel mempunyai sifat kimia dan fisika yang
serupa dengan petroleum diesel 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 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 di perairan untuk bahan bakar kapal/motor.
Biodiesel tidak menambah efek rumah kaca seperti halnya petroleum diesel
karena karbon yang dihasilkan masih dalam siklus karbon.
2.2.2 Proses Pembuatan Biodiesel
Langkah-langkah dalam proses pembuatan biodiesel adalah sebagai
berikut:
A. Proses pemurnian minyak jelantah
1. Pembuatan arang aktif:
• Arang batok kelapa ditumbuk, dan disaring menggunakan saringan kelapa
• Buat larutan kapur % dengan memasukkan g kapur ke dalam aquadest
• Arang dimasukkan ke dalam larutan kapur dan dipanaskan sampai menit
• Arang disaring dan dikeringkan menggunakan oven/sinar matahari
2. Minyak jelantah disaring untuk memisahkan dengan kotoran padat. Untuk
memudahkan penyaringan, minyak dipanaskan sampai suhu 35oC.
3. Minyak jelantah hasil penyaringan dicampur dengan arang aktif, diaduk-aduk
dan disaring
4. Minyak jelantah dinetralkan dengan memberi larutan NaOH % sebanyak ml
kemudian diaduk. Setelah terbentuk endapan kemudian disaring
B. Proses transesterifikasi
1. Minyak jelantah hasil pemurnian kemudian dipanaskan sampai suhu 100oC
untuk menghilangkan kandungan airnya. Gunakan alat pengaduk untuk
memudahkan penghilangan uap air. Setelah air yang mendidih dalam minyak
mulai hilang, selanjutnya panaskan sampai suhu 130oC selama 10 menit, dan
dinginkan.
2. Titrasi untuk menentukan banyaknya katalis (KOH/NaOH) yang diperlukan,
dengan cara:
a) Siapkan alat titrasi terdiri buret dan gelas piala kecil
b) Siapkan larutan 1 gram KOH/NaOH ke dalam 1 liter air suling (larutan
0,1 % KOH/NaOH)
c) Larutkan 1 ml minyak jelantah ke dalam 10 ml isopropil alkohol,
dipanaskan sambil diaduk sampai campuran jernih
d) Tambahkan 2 tetes larutan PP.
e) Isi buret dengan larutan KOH 0,1 %, teteskan larutan tersebut tetes demi
tetes ke dalam larutan minyak jelantah-alkohol-PP, sambil diaduk sampai
larutan berwarna merah muda selama 10 detik f) Lihat pada buret,
volume (ml) larutan 0,1 % KOH yang digunakan, dan tambahkan 5 maka
ketemu jumlah gram KOH yang diperlukan per liter minyak.
3. Penyiapan kalium/natrium metoksida (K+ / Na+ CH3O-), dengan cara sebagai
berikut:
a) Siapkan metanol, umumnya kebutuhannya adalah 20 % dari volume
minyak jarak. Apabila ada 100 liter minyak jarak maka dibutuhkan 20
liter metanol.
b) KOH/NaOH yang telah ditentukan jumlahnya, dimasukkan ke dalam
methanol/ethanol, dicampur rata sampai terlarut sempurna, dan
terbentuk kalium/natrium metoksida.
c) Hati-hati dengan kalium/natrium metoksida, gunakan masker, jangan
hirup uapnya, dan apabila mengenai kulit menyebabkan kulit terbakar
tanpa terasa karena menyebabkan matirasa. Kalium metoksida, juga
sangat korosif. KOH dapat bereaksi dengan alumunium, tin dan seng,
jadi gunakan wadah dari gelas tahan panas, enamel atau yang terbaik
adalah dari stainless steel.
4. Pemanasan minyak jelantah dan pencampuran dengan kalium/natrium
metoksida, dilakukan dengan cara sebagai berikut:
a) Minyak jelantah dipanaskan sampai 48-54oC.
b) Siapkan alat pengaduk dan diatur pada kecepatan penuh.
c) Sambil diaduk, tambahkan kalium/natrium metoksida, dan diaduk terus
antara 50-60 menit.
d) Proses trans-esterifikasi akan menghasilkan metil ester (minyak
biodiesel) dan hasil samping gliserin
5. Pendiaman dan pemisahan metil ester (minyak biodiesel) dengan gliserin.
Cara pemisahannya adalah:
a) Proses dibiarkan sampai sempurna sedikitnya 8 jam dan suhu
dipertahankan pada 38oC.
b) Biodiesel akan berada di bagian atas, dan gliserin ada di bagian bawah
berwarna coklat gelap. Gliserin merupakan cairan kental yang dapat
memadat dibawah suhu 38oC.
c) Alirkan gliserin dengan hati-hati dari bagian bawah reaktor, sehingga
biodiesel dapat dipisahkan kemudian ditempatkan di wadah lain.
d) Apabila gliserin memadat maka dapat dipanaskan kembali agar mencair.
e) Gliserin masih bercampur dengan sisa reaktan dan alkohol, maka
dinetralisasi menggunakan asam mineral dan dipanaskan pada suhu
66oC untuk mengambil kembali alkohol, sehingga diperoleh gliserin
kemurnian tinggi.
6. Hasil biodiesel sering tercampur dengan sabun. Biodiesel dicuci menggunakan
air suling untuk menghilangkan sabun dan sisa-sisa bahan lain. Proses
pencuciannya adalah sebagai berikut:
a) Pada pencucian pertama, biodiesel ditambah sedikit larutan asam asetat,
kemudian diaduk agar terjadi netralisasi.
b) Tuangkan air suling dalam wadah, kemudian dituangi biodiesel yang
akan dicuci, kemudian diaduk.
c) Setelah didiamkan antara 12-24 jam, minyak biodiesel akan terpisah
dengan air pencuci.
d) Minyak yang telah bersih dialirkan untuk memisahkan dengan air yang
mengandung sabun.
e) Proses pencucian ini diulang 2-3 kali, tanpa penambahan asam. Pada
pencucian ketiga, biodiesel hasil pencucian dipanaskan untuk
menghilangkan air yang masih terikut. pH biodiesel hasil pencucian
mempunyai pH 7 (netral).
7. Pengecekan kualitas biodiesel. Biodiesel yang akan digunakan untuk bahan
bakar mesin diesel seperti pada mobil, memerlukan kualitas biodiesel yang tinggi
2.2.3 Alat Pengolahan Biodiesel
BAB III
PENUTUP
Kedua bahan bakar nabati diatas beruguna untuk manggantikan bahan bakar dari minyak bumi yang dapat mencemari lingkungan, karena bahan bakar nabati mempunyai pembakar yang lebih baik dari bahan bakar minyak bumi, sehingga pembuangan tidan berbahaya bagi lingkungan.
Ada pun kelebihan dari kedua bahan bakar nabati diatas dibandingkan dengan bahan bakar minyak bumi adalah :
Bioetanol
Bioetanol mengandung 35% oksigen, sehingga dapat
meningkatakan efesiensi pembakaran dan mengurangi
emisi gas rumah kaca.
Bioetanol memiliki oktan yang lebih tinggi sehingga
dapat menggantikan fungsi bahan aditif seperti metil
tertiary butil eter.
Bersifat ramah lingkungan karena gas buangnya rendah
terhadap senyawa yang dapat menyebabkan polusi
udara, seperti karbon monoksida, nitrogen oksida, dan
gas – gas rumah kaca.
Bioetanol mudah terurai dan aman, sehingga tidak
mencemari air.
Bahan dasar yang mudah untuk diperbaharui.
Biodiesel
Bahan dasar yang dapat terbarukan dan banayak
tumbuh di Indonesia
Biodiesel dapat menggantikan bahan bakar mesin disel
ataou bisa disebut solar, yang harganya lebuh mahal
Biodiesel tidak mencemari lingkungan, atau ramah
lingkungan, karena mempunyai pembakaran yang baik.
Biodiesel dapat mengurangi kandungan hidrokarbon
sebesar 50%.
Mempunayai keuntungan ekonomis karena bahan dasar
yang mudah terbarukan dan mudah didapat.
Dari Keuntungan – keuntungan diatas, sudah dapat disimpulkan bahwa memang bahan bakar nabati addalah pengganti bahan bakar minyak bumi masa depan, untuk itu sekarang ini munyak bumi sedang banyak diproduksi, mulai dari industri sampai mencoba di rumah sendiri.