Bioetanol

LOGO

Apa yang saudara ketahui tentangbioethanol ?

Sumber bahan baku apa saja yang dapatdipergunakan sebagai bahan pembuatanbioetanol?

Mengapa teknologi proses pembuatanbioetanol banyak dikembangkan saat ini?

Pre Test

LOGO

BIOETHANOL

LOGO

MATERI

1. PENDAHULUAN

2. PRODUKSI BIOETANOL DI DUNIA DAN INDONESIA

3. BAHAN BAKU BIOETANOL

4. ASPEK TEKNIS PRODUKSI BIOETANOL

5. ANALISIS MUTU BIOETANOL

2005 2025 2050 2075

Cost

11stst Generation Fuel:Generation Fuel:Petroleum-based Fuel: diesel, gasoline, kerosene, etc.

22ndnd Generation Fuel:Generation Fuel:Blended fuel:Petroleum and crop-based fuels (including cellulosic-based)

33rdrd Generation Fuel:Generation Fuel:SynFuel: Oxygenates,FT-Diesel, Methanol

44thth Generation Fuel:Generation Fuel:Hydrogen based

Year

How Could Biofuels Serve the Coming Historical Role?

KebijakanKebijakan EnergiEnergi

Blue Print Blue Print PengelolaanPengelolaan EnergiEnergi NasionalNasional 2005 : 2005 : KandunganKandunganbioetanolbioetanol sebagaisebagai pencampurpencampur premium premium adladl 10 % (E10), 10 % (E10), tdrtdr 8 8 % % bioetnaolbioetnaol ubiubi kayukayu, 1 % , 1 % sorgumsorgum dandan 1 % 1 % tetestetes..

PerpresPerpres No. 5 2006 : No. 5 2006 : kebijakankebijakan energienergi nasionalnasional InpresInpres no. 1 2006 : no. 1 2006 : penyediaanpenyediaan dandan pemanfaatanpemanfaatan bahanbahan bakarbakar

nabatinabati sebagaisebagai bahanbahan bakarbakar lain.lain. ImplementasiImplementasi : :

PengambilanPengambilan keputusankeputusan oleholeh pemdapemda untukuntuk meningkatkanmeningkatkankoordinasikoordinasi antarinstansiantarinstansi terkaitterkait dalamdalam pengembanganpengembangan ubiubikayukayu untukuntuk memenuhimemenuhi kebutuhankebutuhan bioetanolbioetanol jangkajangkapanjangpanjang

PenelitianPenelitian dandan pengembanganpengembangan tanamantanaman ubiubi kayukayu sebagaisebagaibahanbahan bakubaku bioetanolbioetanol penyediaanpenyediaan bibitbibit dasardasar dandanvarietasvarietas unggulunggul..

Biaya Produksi Etanol

G&A Expenses

4%

Fixed Cost 7%

Variable Costs 15%

Depreciat ion 11%

Feedstock 54%

Interest 9%

Bagaimanamenurunkan biayaproduksi?

Kebijakanpemerintah?

Manajemen?

Technology?:

Skala ekonomis?

O&M?

Pemahaman terhadap struktur biaya adalahkunci untuk menghasilkan kerangkakerja/peraturan yang tepat

4500

4600

5500

7000

SubsidizedPetrol

E-10

Ethanol

PetrolMarket

Price

Harga Etanol

>>> Siapa yang harusmenanggung selisihbiaya?

>>> Bagaimana kitabertahan dengankebijakan subsidi BBM?

Ultimately..

>>> Seberapa bijak kitamengelola KetahananEnergi Nasional?

17.471.139

-

-

-

17.471.139

Premium

---11.233.237R. Tangga

2.098.58016.1077.108.889-PembangkitanListrik

4.686.282898.78427.535.36311.324.221Total

2.310.023811.7988.388.27090.984Industri

277.67970.87912.078.204-Transportasi

M. BakarM. DieselSolarM. TanahSektor

Sumber : Data Penjualan BBM - Pertamina

KonsumsiKonsumsi BBM BBM TahunTahun 2005 (Kilo Liter); 2005 (Kilo Liter); konsumenkonsumen terbesarterbesar padapada sektorsektor transportasitransportasi

Total: 61.955.789 KL, substitusi 10% premium – 1,7 juta kL bioetanol

8

PROYEKSI KEBUTUHAN PREMIUM DAN PEMENUHANPENYEDIAAN BAHAN BAKU BIOETANOL

2006-2010

2.2512.1001.376735172ribu KL2. Penyediaan Bioethanol

Blue Print energinasional

22.51021.00019.66018.37017.170ribu KL1. Kebutuhan Premium

20102009200820072006Satuan

Kegiatan

Proyeksi kebutuhan premium untukTransportasi

BIOETANOL

• Etanol (etil alkohol) C2H5OH : zat kimia organik berwarnajernih berberat molekul 46,07; berbau khas alkohol, berfase cair pada suhu kamar, mudah terbakar dan dapatdibuat dari biomassa maupun fraksi minyak bumi

• Bioetanol : etanol yang terbuat dari bahan nabati (bahanbergula, berpati atau berselulosa atau biomassa lain

• Alkohol : nama umum CnH2n+1OH (metanol, etanol, dll)

• FGE : Fuel grade athanol kadar minimal 99,5%-v, disebutetanol hidrat

• Gasohol: E-x bahan bakar campuran x%-v FGE dengan(100-x)%-v bensin

• Alkohol terdenaturasi : etanol yang dirusak, tidak layakminum. Contoh denaturan : bensin, hidrokarbon lain

PRODUKSI BIOETANOL DI DUNIADAN INDONESIA

Produksi Bioethanol Dunia (juta galon per tahun)

10.770

338

3

3

6

6

8

9

12

16

17

22

22

26

26

31

33

40

2004

17

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

No.

34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

No.

44

45

58

61

65

114

79

93

32

92

103

198

240

449

1.004

4.264

4.227

2005

Other

Swaziland

Kenya

Zimbabwe

Mauritius

Nicaragua

Mexico

Ecuador

Cuba

Guatemala

South Korea

Philippines

Sweden

Pakistan

Japan

Australia

Italy

Negara

12.150TOTAL

71042Argentina

344Indonesia

453Poland

561Canada

366Ukraine

771Germany

1274Thailand

1479Spain

1279Saudi Arabia

17106U.K

17110South Africa

22198Russia

29219France

24462India

30964China

333.535U.S

403.989Brazil

20052004Negara

Country Raw Material Prod cost, cent$/lBrazil Sugarcane* 14Thailand Cassava/tapioka 23.9Thailand Molasses 17.9USA Corn 25.5EU Wheat 42EU Sugarbeet 45------------------------------------------------* Mix of molasses + cane juice

Industri Bioetanol Berbahan bakuMolase di Indonesia

Perusahaan Kapasitas LokasiMolindo Raya Ind 50 jt l/thn Lawang, Jawa TimurPTPN XI 7 jt l/th Jatiroto, Jawa TimurIndo Acidatama 45 jt l/thn Solo, Jawa TengahMadu Baru 7 jt l/thn Yogya, DIYPSA Palimanan 7 jt l/thn Cirebon, Jawa BaratNabati Saran 3,6 jt l/thn Cirebon, Jawa BaratIndo Lampung Dist 50 jt l/thn LampungPermata Sakti 5 jt l/thn Medan, Molasindo 3,6 jt l/thn Medan,Basis Indah 5 jt l/thn Makasar,

Produsen Etanol Di Indonesia

Perkiraan Peningkatan ProdusenBioetanol

40.000

35.000

60.000

PT. Molindo Raya (Lampung)

PT. Etanol Indonesia (Banten)

Sampoerna Group

2009

20.000

22.000

40.000

PT. Indo Lampung (Lampung)

PT. Medco Etanol (Lampung)

PT. Molindo Raya (Malang)

2008

50.000PT. Indo Acidatama (Lampung)2010

2.000BPPT (Lampung)2007

10.000 PT. Molindo Raya (Malang)2006

Total Produksi

(KL/thn)

ProdusenTahun

Sumber : BPPT, 2006

Potensi Pasar Bioetanoldi Indonesia

Furniture, meubel

Chemical, Pharmacy, Cosmetics industries, ink and printing

Beverage

Gasoline mix (still initial stage) 12 kL/day

Minimum 94%

Minimum 96%

Minimum 95%

Min 99.5 %

Technical

Prime 1

Prime 2

Fuel

Note/UtilizationEthanol conc, % v/vGrade

1. Bahan bergula (glukosa, sukrosa,

molase)

2. Bahan Berpati (tapioka, pati sagu, pati

kentang, pati jagung)

3. Bahan berselulosa (bagase, TKKS), dll

BAHAN BAKU BIOETANOL

semakin tinggi harga bahan bakusemakin mudah teknik pengolahan

SUGAR STARCH CELLULOSE

Technical

Complexities

Feedstock Cost

Te

ch

nic

al P

roc

ess

Diagram perbandingan proses pengolahanetanol dengan harga bahan bakunya

Pertemuan Ke-2

• Apa keunggulan bioethanol dibandingkanpremium

• Bagaimana proses produksi bioethanoldari sumber gula, pati, bahan berserat

www.themegallery.com Company Logo

LOGOKeunggulan bioethanol

Etanol sebagai bahan bakar mempunyaikarakteristik yang mirip dengan premium

Mudah terbakar dan mudah menguap (> bensin)

35 % O2 meningkatkan efisiensi pembakaran mengurangi emisi gas rumah kaca

Oktan lebih tinggi (etanol absolut 117)

Mudah teruraitidak mencemari lingkungan

Proses produksinya lebih sederhana

Dapat diperbaharui

Perbandingan kebutuhan bahan baku1 L etanol

Ketersediaan Komoditas

Ubi Kayu

Berdasarkan Kandungan HCN (/Kg umbi) :(Muchtadi 1990)1. Tidak beracun : < 50 mg2. Sedikit beracun : 50 – 80 mg3. Beracun : 80 – 100 mg4. Sangat beracun : > 100 mg

Keunggulan :• Dapat tumbuh pada lahan marginal• Daya tahan tinggi thp penyakit• Dapat diatur masa panennya

Komposisi ubi kayu

Komponen (% b/b)a (% b/b)b

Air 62 – 65 59,88Karbohidrat 32 – 35 37,77*

Protein 0,7 – 2,6 1,48Lemak 0,2 – 0,5 0,34Serat 0,8 – 1,3 -Abu 0,3 – 1,3 0,53

a : Kay 1973 b : Setiawan 2006

* ; by difference

Perkembangan Produksi Ubi Kayu(Deptan 2008)

Produksi Ubi kayu

16.089

17.055 16.913

18.52419.425 19.321

19.986 19.988 20.343

1516

1718

1920

2122

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Tahun

Pro

duks

i (Ju

ta to

n)

Luas lahan ubi kayu

1.2841.318

1.2771.245 1.256

1.213 1.2271.201

1.178

1.10

1.15

1.20

1.25

1.30

1.35

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

Tahun

Luas

are

a ( J

uta

Ha)

Darul Hidayah

Hasil panen :

100-150 ton/ha

KlonKlon VarietasVarietas UnggulUnggul

KlonKlon SingkongSingkong HarapanHarapan

SebaranSebaran lokasilokasi pengembanganpengembangan ubiubi kayukayu

Source : Department of Agriculture (2006)

TEBU DI INDONESIAP

rod

uct

ion

(to

n)

Year

Year

Are

a (H

a)

LUAS AREA LUAS AREA SAGUSAGU

• 1.25 million hectares wild sago• 148 000 hectares semi-cultivated• 17 – 30% starch(BPPT, and others)

Tanaman Sagu diTanaman Sagu di IndonesiaIndonesia

Scale 1 : 35.000.000

Sago area

: sorghum producing area

Source : DIREKTORAT JENDERAL TANAMAN PANGAN DEPARTEMEN PERTANIAN (2007)

West Java Central Java DIYEast Java

o Indramayuo Cirebono Kuningano Ciamiso Garuto Cianjuro Sukabumi

o Tegalo Kebumeno Kendalo Demako Grobogano Boyolalio Sukoharjoo Monogiri

o Kulon Progoo Slemano Bantulo Gunung Kidul

o Pacitano Bojonegoroo Tubano Lanongano Bangkalano Panekasano Sampango Sumenepo Pasuruano Probolinggoo Malango Lumajang

SEBARAN SORGHUM DI INDONESIA

ASPEK TEKNIS PRODUKSI BIOETANOL

Skema proses pembuatan etanol dari ubi kayu sederhana( Sistim Batch )

PROSES PRODUKSIPrinsip : Fermentasi dengan bantuan mikoorganisme dimanabahan baku (gula sederhana/glukosa) diubah menjadi etanol

Perbandingan hidrolisis enzimatis dan Asam

• Waktu lama

• Tidak menyebabkankorosi

• Menghasilkansenyawa-senyawayang spesifik

• Energi rendah (mild condition)

• Katalis mahal

• Waktu singkat

• Menyebabkan korosi

• Menghasilkansenyawa – senyawainhibitor

• Memerlukan energiyang tinggi

• Katalis murah

Hidrolisis enzimatisHidrolisis asam

Pati

Pembuatan suspensi pati 30% dalam CaCO3 200 ppm

Larutan Gula

Gelatinisasi (105oC, 5 menit)

-amilase1.75 U/g pati

Pengaturan pH 5.2

Likuifikasi95oC, 180 menit

Sakarifikasi(60oC, pH 4.5, 72 jam)

Glukoamilase0.3 U/g pati

HIDROLISIS ENZIM

Pati Sagu

Pembuatan suspensi pati 30% dalam air

Larutan Gula

Pengaturan pH 2 denganHCl 0.1%

Penetralan dengan NaOH 1 N

Hidrolisis121oC, 60 menit

HIDROLISIS ASAM

Fermentasi Larutan GulaMenjadi Etanol

Larutan gula 25-35 Brix

Penambahan nutrisi danpengaturan pH 3.9-4

Bioetanol

Fermentasi7 hari, suhu 25-30oC

Starter 10-15% (v/v)

Pasteurisasi85oC, 5 menit

Destilasi

Nutrisi yang ditambahkan :

• (NH4)2SO4 5.19 g/l

• KH2PO4 1.53 g/l

• MgSO4 0.55 g/l

Sumber nutrisi lainnya :

• NPK 0.04% (b/v)

• ZA 0.15% (b/v)

NUTRISI

STARTER

Inokulum :

1. Ragi Komersial

2. Biakan Saccharomyces

Biakan S.cerevisiaeRagi komersial

Persiapan Starter

Inokulum

Pemindahan ke medium GYE steril1 g ragi komersial/20 ml1 jarum ose biakan/20 ml

Starter

InkubasiRagi komersial : 24 jamBiakan murni : 48 jam


LOGOAspek aspek fermentasi

Jalur metabolisme khamir (EMP) Pengaruh konsentrasi substrat ( terhambat

<3 g/l dan >15 g/l) Pengaruh konsentrasi produk (berhenti 11-

18 % b/v) Pengaruh oksigen Pengaruh pH (4 – 6) Pengaruh suhu (30 – 35 oC)


LOGOBahan baku Berserat

Lignoselulosa : selulosa, hemiselulosa, lignin


LOGO


LOGOPretreatment Lignoselulosa

PRODUKSI ETANOL DARI BAHAN BERSELULOSA

Distilasi

• Bertujuan untuk pemisahan etanoldari komponen lain (terutama air)

• Destilasi menghasilkan etanoldengan kadar alkohol 95%.

• Perlu dilakukan pengeringan(dehidrasi)

Destilasi skala pabrik

Untuk memurnikan Etanol 95 % menjadi 99 %Metode / Bahan bantu Dehidrasi :1. Dehidrasi dengan Kapur.

- Cara Kerja : - Jenis Kapur yang digunakan adalah kapur aktif (CaO).- Kalsium Oksida ( CaO ) akan bereaksi dengan air menjadi Kalsium

Hidroksida ( CaOH ).- Setiap 4 Lt etanol 95 % dimurnikan menjadi 99 % dibutuhkan 1 kg kapur.- Kapur ditumbuk menjadi halus kemudian dimasukan kedalam tabung yg

berisi etanol setelah 24 Jam semua air akan berekasi,kemudian didistlasisehingga menjadi Etanol 99 %

Kelemahan dari metode ini sekitar 20 %etanol ikut terserap oleh kapur , danuntuk memisahkanya perlu pemanasanpada temp. 350 º C , sehingga biasanyadi biarkan terbuang menjadi limbah kapur

PROSES DEHIDRASI

Distilasi

Bioetanol99%

2. Dehidrasi dengan Zeolite Sintetis 3 A

Cara Kerja : • Pemakaian Zeolite Sintetis 3 A untuk memurnikan etanol ini digunakan

hampir seluruh pabrik etanol di dunia, hanya berbeda suhu• Masukkan Zeolite 3A kedalam tabung yang berisi etanol 95 % dan

setelah 12 jam semua air akan terserap• 1,5 kg Zeolite/liter etanol yang dimurnikan• Agar zeolite dapat digunakan kembali perlu dilakukan pemanasan pada

suhu 150 º C, didalam oven, sedangkan uap dari oven didinginkan/didistilasi dan hasilnya di masukan kedalam broth tank

• Zeolite 3A dapat dipakai berulang – ulang s/d 3.000 kali.

Zeolite 3A

- Zeolite alam di Indonesia ukuran 3A sampai dengan 8 A. - Ukuran molekul Etanol 4 A, Air 3 A - jika dilewatkan ke zeolite maka etanol tidak diserap oleh Zeolite 3A , tetapi

akan terserap oleh Zeolit 4A keatas. - Zeolite alam tidak homogen atau banyak yang berukuran >3A , maka akan

ada etanol yang terserap- 2 kg Zeolite alam per 3 liter etanol- Pemanasan suhu 150 º C, didalam oven , sedangkan uap dari oven

didinginkan dan kemudian hasilnya dicampur kedalam Broth Tank atauEvaporator

3. Dehidrasi dengan Zeolite Alam Sukabumi

FERMENTATION AND DISTILLATION PLANT

DEHYDRATION PLANT

(ANHYDROSE ALCOHOL)

PRODUCTION DAILY TANK

PT. MOLINDO RAYA INDUSTRIAL - LAWANG

SNI Bioetanol Terdenaturasi untuk GasoholSNI DT 27-0001-2006

40mg/L, maxIon Klorida (Cl)8

50mg/L, maxKandungan belerang (S)9

5.0mg/100 ml, max

Getah (gum)10

2

5

%-v, min

%-v, max

K.denaturan4

0.1mg/kg, maxTembaga (Cu)5

30mg/L, maxKeasaman sebagaiCH3COOH

6

Jernih dan terang, tidak adaendapan dan kotoran

Tampakan7

1 (setelah denaturasi)%-v, maxK.air3

300mg/L, maxK.metanol2

99.5 (pra-denaturasi)

94 (setelah denaturasi)

%-v, minK.Etanol1

SpesifikasiUnit, min/maxSifatNo

11 pHe 6.5-9.0

FGE biasanya memiliki berat jenis 0,7936 – 0,7961 (padakondisi 15,56/15,56oC) atau 0,7871-0,7896 (25/25oC) diukurdengan piknometri Denaturan etanol khusus untuk gasohol harus produk dari atau hidrometri

fraksi minyak bumi, biasanya berupa komponen campuranbensin (kondensat, light naphta, heavy naphta, berbagaiproduk bensin), tapi bukan produk-produk seperti metanol, pyroles, terpentin, tar, keton) dan dicampurkan padakonsentrasi 2-5%.

Hidrokarbon denaturan tidak boleh bertitik didih akhir melebihi225oC

pH METERALKOHOL METER

Alat ukur kadar gula dan pati

Thermometer

GAMBAR ALAT UKUR

CARA PENGUKURAN KADAR PATI / GULA UBI KAYU/MOLASES SEDERHANA

1. Mengukur spesifik gravity (spg) ubi kayu / Molases kemudian dilihatpada tabel konversi antara spg dengan kadar pati/gula.

Skala yang menunjukan Spesific Gravity

ALAT UKUR KADAR PATI32,00%1,1389015,50%1,06315

31,00%1,1339514,50%1,05890

30,50%1,1314814,00%1,05680

30,00%1,1290013,00%1,05250

29,50%1,1267012,00%1,04830

29,00%1,1243911,00%1,04410

28,50%1,1220910,00%1,04000

28,00%1,119789,00%1,03580

27,50%1,117488,00%1,03170

27,00%1,115177,00%1,02770

26,50%1,112876,00%1,02360

26,00%1,110565,00%1,01960

25,50%1,108264,00%1,01560

25,00%1,105953,00%1,00170

24,50%1,103652,00%1,00780

24,00%1,101341,00%1,00390

23,50%1,09904 0,00%1,00000

Kadar pati/ Gula

SpesificGravity

Kadar Gula/pati

SpesificGravity

Prosedur pengukuran kadar pati :

1. Timbang Ubi Kayu misalnya : 200 gram dan diparut.2. Kemudian Masukan kedalam panci tambahkan air sekitar 300 ml,

kemudian berikan α-Amilase dan masak sampai temp. 80 º C laludidinginkan sampai temp ruangan

3. Timbang larutan tersebut misalnya : 500 Grm , lalu masukan ke dalamgelas ukur

4. Ukur kadar pati/gula dengan brix meter misalnya : 11 %5. Berat pati dalam larutan = 0,11 x500 gram = 55 Gram6. Kadar pati = 55 / 200 x 100 = 27,5 %.

Prosedur pengukuran kadar gula molases :

1. Timbang Molases misalnya : 200 gram2. Kemudian Masukan kedalam panci tambahkan air sekitar 300 ml3. Lalu masukan kedalam gelas ukur4. Ukur kadar gula dengan brix meter misalnya : 22 %5. Berat gula dalam larutan = 0,22 x500 gram = 110 Gram6. Kadar gula = 110 / 200 x 100 = 55 %

2. Mengukur kadar pati / Gula dengan Brix meter.

)(

1.56

gramcontohBobot

xKOHNxKOHmlasamBilangan

Gas Chromatography

DAMPAK PENGGUNAAN ETANOL SEBAGAI BAHAN BAKAR

• SOSIAL/tenaga kerja : karena terbuat dari tanaman, industri etanoldapat membuka lapangan kerja dibidang pertanian/perkebunan. Satu pabrik etanol berkapasitas 50 juta liter/tahun membutuhkanbahan baku yang berasal dari 10.000 hektar lahan. Jika tenagakerja per hektar 2 orang, maka dapat diserap 20.000 orang tenagakerja, atau 100.000 jiwa termasuk anggota keluarga

• Ekonomi: substitusi BBM dengan ethanol dapat menurunkansubsidi impor BBM.

• Impor premium mencapai 30% x konsumsi

LINGKUNGAN :

Etanol tidak mengandung partikel Pb (timbal) yang membahayakankesehatan manusia udara lebih bersih

Etanol tidak menyebabkan kanker, tidak mencemari air tanah maupun air permukaan dan sangat biodegradable

Gasohol E10 menurunkan pencemaranemisi Gas Rumah Kaca (GRK) sebesar19%

Harapan industri bioetanol di Indonesia

• Pemberian mandat yang jelas untuk pembeli siaga biofuelberikut kebijakan subsidinya

• Penetapan formulasi untuk harga dan volume yang jelas untukBioetanol yang diperlukan per tahun

• Pemberian insentif kepada para petani, untuk membanguninfrastruktur pertanian dan memberikan sosialisasi terkait untukmeningkatkan produktivitas tanamannya sebagai bahan bakuBiofuel

• Bentuk insentif yang jelas untuk produsen biofuel

• Regulasi untuk pajak ekspor molasses guna menunjangpengembangan industri bioethanol

Permintaan bioetanol tinggi, tetapi apakah pasar dapatmenerima harganya?

Dimana dan bagaimana untuk memulai bisnis?

Dimana mendapatkan bahan baku? Plant or Plantation?

Bagaimana mengatasi kelangkaan bahan baku?

Bagaimana memanfaatkan hibah dan pinjaman?

THANK YOUTHANK YOU


LOGO


LOGOTugas I (proses produksi bioetanol)

1. Teknologi proses pembuatan bioethanol berbahan dasarpati

2. Teknologi proses pembuatan bioethanol berbahan dasarlignoselulosa

Materi : Menjelaskan istilah dan metode proses:1. Likuifikasi2. Sakarifikasi3. Delignifikasi (lignoselusosa)4. Fermentasi5. Bahan-bahan dan fungsinya pd masing-masing tahapan proses

Format:1. Latarbelakang2. Isi3. Daftar pustaka

Bioetanol

Documents

Transcript of Bioetanol