Alat dan Mesin Pengolahan Biodiesel dan Bioethanol · Alat dan Mesin Pengolahan Biodiesel dan...

Alat dan Mesin Pengolahan Biodiesel dan Bioethanol

1

BIOENERGI

• Bioenergi adalah energi yang diekstrak daribiomassa.

biomassa adalah bahan bakar dan bioenergiadalah energi yang terkandung dalam biomassa

• Di seluruh dunia, biomassa merupakan sumber energi terbesar keempat setelahbatubara, minyak, dan gas alam - diperkirakan sekitar 14% dari energi primer global (dan jauh lebih tinggi di banyak negara berkembang).

2

Mengapa menggunakan biomassa sebagai sumber energi?

Minyak merupakan sumber daya yang langka

Negara menjadi lebih dan lebih tergantung pada impor minyak yaitu minyak dari negara lain semakin meningkat

Efek rumah kaca pengurangan emisi CO2

Biomassa dapat menyediakan sebagian besar pasokan energi

3

Bioenergi: Manfaat & Tantangan

• Keberlanjutan: sumber energi bersih dan terbarukan

• Ketersediaan: pengembangan bioenergi dapat meningkatkan akses terhadap energi di daerah pedesaan

• Fleksibilitas: bioenergi dapat memberikan daya, panas dan transportasi

• Energi keamanan: bioenergi dapat berkontribusi untukdiversifikasi energi bauran, ada berbagai bahan baku untuk bioenergi dan semua negara dapat bergantung pada beberapa sumber dalam negeri

4

• Mitigasi perubahan iklim - bioenergi dapat secara

signifikan mengurangi gas rumah kaca

(GRK) dibandingkan dengan bahan bakar fosil

• Diversifikasi mata pencaharian pedesaan - di sektor

energi, dan penggunaan jasa energi baru yang

tersedia - memfasilitasi pengembangan pedesaan

• Pengurangan degradasi lahan khususnya melalui

penanaman bahan baku bioenergi abadi

5

0.000

500.000

1,000.000

1,500.000

2,000.000

2,500.000

3,000.000

3,500.000

4,000.000

4,500.000

2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050

Pertumbuhan Penduduk dan Konsumsi Energi

Populasi

kWh/person

6

Skenario energi bauran

Pemerintah sedang gencar melaksanakan program PLTU 1000 MW dengan bahan bakar batu bara

7

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

2005 2010 2015 2020 2025

22.6 25

42

62

82

Kebutuhan Batubara (juta ton)

Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN

8

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2005 2010 2015 2020 2025

Emisi CO2, SO2, NO2, dan PM

CO2 (juta ton)

SO2 (ribu ton)

NO2 (ribu ton)

PM (ribu ton)

Solid Waste (ribu ton)

Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN9

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

2005 2010 2015 2020 2025

Emisi Logam (ton)

As

Co

Cr

Cu

Hg

Ni

Pb

Th

U

Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN

10

BIOFUEL

Biodiesel

Bioethanol

11

BioethanolC2H5OH

12

Apakah bioethanol itu?

• Ethanol yang berasal dari bahan-bahan pertanian

• Berbentuk cair, jernih, bau kuat, larut dalam bensin, nilai oktan tinggi

13

Skema Produksi Bioethanol

Bioethanol dapat diproduksi dengan 3 cara

Gula

Gula

PatiSelulosa /

Hemiseslulosa

Gula

ETHANOL

14

Skema Produksi Bioetanol

15

Konversi Langsung dari Gula

Pada umumnya menggunakan molasses (limbahpermurnian gula) produksi ethanol tidak dalamskala besar

Reaksi utama adalah Fermentasi

C6H12O6

Gula (e.g.:-glucose)

yeast2 C2H5OH

ethanol

+ 2 CO2

carbon dioxide

16

Ethanol dari Pati / Karbohidrat

Bahan Baku Kandungangula dalambahan Baku

Jumlah HasilKonversi

Pebandingan bahan baku

dan Bioethanol

Jenis Konsumsi (Kg) (Kg) (liter)

Ubi Kayu 1000 250 – 300 166.6 6.5 : 1

Ubi Jalar 1000 150 – 200 125 8 : 1

Jagung 1000 600 – 700 200 5 : 1

Sagu 1000 120 – 160 90 12 : 1

Tetes 1000 500 250 4 : 1

Sumber: Nurdyastuti I., 2006

17

Peralatan Pengolahan Bioethanol Bahan Baku Ubi Kayu

18

Crusher

Fungsi: Menghancurkan singkong

HopperSilinder pemarut

OutletDiesel

19

Unit Hidrolisis

Suhu proses: 95 – 130 oC

Kelengkapan: pemanas, kontrol suhu otomatis, pengaduk.

Dinding dibuat berlapis

Bahan kimia tambahan:

enzim alfa amilase

gluko amilase

20

21

Fermentor

Fermentor merupakan wadah dimana proses perubahan gula menjadi alkohol dengan bantuan yeast.

Proses fermentasi harus berlangsung dalam kondisi steril dan suhu berkisar 32 oC.

22

Destilator

• Berfungsi untuk memisahkan ethanol dari air berdasarkan perbedaan titik didih

• Untuk mendapatkan tingkat kemurnian ethanol yang tinggi (untuk memenuhi standar bahan akar) destilasi dilakukan secara bertingkat

23

Skema Destilator

24

25

Keseimbangan Massa Produksi Bioethanol

26

Biodiesel

27

Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar alternatif untuk mesin diesel. Keuntungan:

• Dapat diperbaharui, • Tidak beracun dan dan biodegradable atau jauh

lebih mudah terurai oleh mikroorganisme dibandingkan minyak mineral.

• Dapat digunakan secara langsung untuk mesin diesel tanpa memerlukan modifikasi.

• Memiliki efek pelumas tinggi sehingga mesin awet

28

Reaksi Transesterifikasi

29

Pre Treatment Bahan Baku

• Minyak dengan kandungan FFA tinggi. FFA tinggi memicu pembentukan sabun, sabun menyulitkan proses separasi.

• Keberadaan FFA dg nilai asam < 1.5 dapat diabaikan

30

• Solusi :

– Saponifikasi : RCOOH+KOH→RCOOK+H2O

– Esterifikasi:

• Kadar air minyak harus < 1 %. Keberadaan air akan menimbulkan sabun dan meningkatkanFFA harus dievaporasi dulu

31

Proses secara konvensional

• 20 % methanol dicampur dengan katalis (KOH 3.5 gr / liter minyak) menghasilkan metoksida (zat berbahaya jangan kena kulit atau terhirup)

• Minyak yang telah di treatment di campur dengan metoksida pada suhu 580C –65 oC selama 60 menit dalam kondisi kedap udara (sehingga methanol tidak menguap)

32

• Hasil transesterifikasi diendapkan selama 8jam untuk memisahkan ester dan gliserin

• Reaksi transesterifikasi yang tidak sempurna mengakibatkan masih adanya zat antara yaitu digliserida dan monodigliserida (Zat ini menyebabkan kualitas biodiesel rendah dan emulsifikasi selama pencucian)

• Ester yang dihasilkan masih mengandung kontaminan (sisa katalis, sabun, dll) sehingga harus dicuci

33

PRINSIP DASAR:

Mengkontakkan biodiesel dengan air sebaik

mungkin secara hati-hati

1. Pencucian Gelembung

2. Pencucian Kabut

3. Pencucian Pengaduk

Pencucian yang terlalu bergolak, akan menyebabkan monogliserda dan digliserida membentuk emulsi

34

• Lama pencucian : 8 jam

• Lama pengendapan 1 jam

• Pengulangan min 3 kali

• Pencucian selesai jika pH

air 7

Udara ke atas membawa air mengambil sabun dan

kontaminan lain

Ketika gelembung sampai atas pecah air turun

dan membawa lebih banyak kontaminan

35

Kelemahan Pencucian Gelembung

• Untuk wadah yang terlalu kecil pengadukan terlalu

kuat emulsifikasi (oleh adanya sabun dan mg & dg

akibat reaksi yang tidak sempurna)

Catatan: mg & dg larut dalam biodiesel, tidak ikut

tercuci dan dapat mengakibatkan korosi dan

penyumbatan injektor

• Oksidasi polimerisasi (Oksidasi memecah ikatan

ganda minyak tak jenuh membentuk hydroperoksida

polimer)

• Oksidasi hydroperoksida menyerang elasteomers

seperti seal karet

Keunggulan pencucian gelembung :

murah, bahan mudah di dapat, proses tidak memerlukan

perhatian (dapat ditinggal)

36

• Pengadukan lebih sedikit di

banding gelembung

emulsifikasi dapat dicegah

• Memerlukan peralatan yang

lebih rumit

• Pencucian ini dapat

digabung dengan pencucian

gelembung pada akhir

proses

37

Prosedur:

• Pengadukan selama 5 menit

• Pengendapan selama 1 jam

• Pemisahan air dari biodiesel

• Pengulangan pencucian

38

Pengeringan

Tujuan: menurunkan kadar air sampai 0.05 %Metode :- Pengering biasa- Pengering vakum- Pemanasan pada biodiesel yang

dikabutkan

39

Referensi

• Nurdyastuti I, 2006, Teknologi Proses Produksi Bioethanol, http://www.oocities.com/markal_bppt/publish/biofbbm/biindy.pdf

• Pemasinghe, 2004, Bioethanol production technologies: Where are we? Where should we be?, www.sajeewa.wikispaces.com/file/view/bioethanol.ppt

• Singh P., 2009, Biotechnology for Agro-Industrial Residues Utilisation, www.springerlink.com/index/u622081h1g1t685r.pdf

• Sumaryono W., 2007, Technology Development in Bioethanol Production in Indonesia, www.jst.go.jp/asts/asts_j/files/ppt/20_ppt.pdf

• Dan Anderson, Derek Masterson, Bill McDonald and Larry Sullivan. 2003, Industrial Biodiesel Plant Design and Engineering: Practical Experience. http://www.crowniron.com/userImages/Biodiesel.pdf

40