Bioethanol dari Tetes

         Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme. Bioetanol merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak premium. Untuk pengganti premium, terdapat alternatif gasohol yang merupakan campuran antara bensin dan bioetanol. Adapun manfaat pemakaian gasohol di Indonesia yaitu : memperbesar basis sumber daya bahan bakar cair, mengurangi impor BBM, menguatkan security of supply bahan bakar, meningkatkan kesempatan kerja, berpotensi mengurangi ketimpangan pendapatan antar individu dan antar daerah, meningkatkan kemampuan nasional dalam teknologi pertanian dan industri, mengurangi kecenderungan pemanasan global dan pencemaran udara (bahan bakar ramah lingkungan) dan berpotensi mendorong ekspor komoditi baru. Untuk pengembangan bioetanol diperlukan bahan baku diantaranya :

  • Nira bergula (sukrosa): nira tebu, nira nipah, nira sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan, sari-buah mete

  • Bahan berpati : tepung-tepung sorgum biji, jagung, cantel, sagu, singkong/ gaplek, ubi jalar, ganyong, garut, suweg, umbi dahlia.

  • Bahan berselulosa (lignoselulosa): kayu, jerami, batang pisang, bagas, dll.

  • Teknologi Pengolahan Bioetanol

           Teknologi produksi bioethanol berikut ini diasumsikan menggunakan jagung sebagai bahan baku, tetapi tidak menutup kemungkinan digunakannya biomassa yang lain, terutama molase.

           Glukosa dapat dibuat dari pati-patian, proses pembuatannya dapat dibedakan berdasarkan zat pembantu yang dipergunakan, yaitu Hydrolisa asam dan Hydrolisa enzyme. Berdasarkan kedua jenis hydrolisa tersebut, saat ini hydrolisa enzyme lebih banyak dikembangkan, sedangkan hydrolisa asam (misalnya dengan asam sulfat) kurang dapat berkembang, sehingga proses pembuatan glukosa dari pati-patian sekarang ini dipergunakan dengan hydrolisa enzyme. Dalam proses konversi karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut air dilakukan dengan penambahan air dan enzyme; kemudian dilakukan proses peragian atau fermentasi gula menjadi ethanol dengan menambahkan yeast atau ragi. Reaksi yang terjadi pada proses produksi ethanol/bio-ethanol secara sederhana ditujukkan pada reaksi 1 dan 2.

           Selain ethanol/bio-ethanol dapat diproduksi dari bahan baku tanaman yang mengandung pati atau karbohydrat, juga dapat diproduksi dari bahan tanaman yang mengandung selulosa, namun dengan adanya lignin mengakibatkan proses penggulaannya menjadi lebih sulit, sehingga pembuatan ethanol/bio-ethanol dari selulosa tidak perlu direkomendasikan. Meskipun teknik produksi ethanol/bioethanol merupakan teknik yang sudah lama diketahui, namun ethanol/bio-ethanol untuk bahan bakar kendaraan memerlukan ethanol dengan karakteristik tertentu yang memerlukan teknologi yang relatif baru di Indonesia antara lain mengenai neraca energi (energy balance) dan efisiensi produksi, sehingga penelitian lebih lanjut mengenai teknologi proses produksi ethanol masih perlu dilakukan. Secara singkat teknologi proses produksi ethanol/bio-ethanol tersebut dapat

dibagi dalam tiga tahap, yaitu gelatinasi, sakharifikasi, dan fermentasi.

  • Secara umum, produksi bioethanol ini mencakup 3 (tiga) rangkaian proses, yaitu:

  1. Persiapan Bahan Baku

Bahan baku untuk produksi biethanol bisa didapatkan dari berbagai tanaman, baik yang secara langsung menghasilkan gula sederhana semisal Tebu (sugarcane), gandum manis (sweet sorghum) atau yang menghasilkan tepung seperti jagung (corn), singkong (cassava) dan gandum (grain sorghum) disamping bahan lainnya. Persiapan bahan baku beragam bergantung pada bahan bakunya, tetapi secara umum terbagi menjadi beberapa proses, yaitu:

  1. Tebu dan Gandum manis harus digiling untuk mengektrak gula

  2. Tepung dan material selulosa harus dihancurkan untuk memecahkan susunan tepungnya agar bisa berinteraksi dengan air secara baik

  3. Pemasakan, Tepung dikonversi menjadi gula melalui proses pemecahan menjadi gula kompleks (liquefaction) dan sakarifikasi (Saccharification) dengan penambahan air, enzyme serta panas (enzim hidrolisis). Pemilihan jenis enzim sangat bergantung terhadap supplier untuk menentukan pengontrolan proses pemasakan.

    • Tahap Liquefaction memerlukan penanganan sebagai berikut:

  1. Pencampuran dengan air secara merata hingga menjadi bubur

2. Pengaturan pH agar sesuai dengan kondisi kerja enzim

3.Penambahan enzim (alpha-amilase) dengan perbandingan yang tepat

4. Pemanasan bubur hingga kisaran 80 sampai dengan 90 0C, dimana tepung-tepung yang bebas akan mengalami gelatinasi (mengental seperti Jelly) seiring dengan kenaikan suhu, sampai suhu optimum enzim bekerja memecahkan struktur tepung secara kimiawi menjadi gula komplek (dextrin). Proses Liquefaction selesai ditandai dengan parameter dimana bubur yang diproses menjadi lebih cair seperti sup.

  • Tahap sakarifikasi (pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana) melibatkan proses sebagai berikut:

  1. Pendinginan bubur sampai suhu optimum enzim sakarifikasi bekerja

  2. Pengaturan pH optimum enzim

  3. Penambahan enzim (glukoamilase) secara tepat

  4. Mempertahankan pH dan temperatur pada rentang 50-60 0C sampai proses sakarifikasi selesai (dilakukan dengan pengetesan gula sederhana yang dihasilkan).

2. Fermentasi

Pada tahap ini, tepung telah sampai pada titik telah berubah menjadi gula sederhana (glukosa dan sebagian fruktosa) dimana proses selanjutnya melibatkan penambahan enzim yang diletakkan pada ragi (yeast) agar dapat bekerja pada suhu optimum. Proses fermentasi ini akan menghasilkan etanol dan CO2. Bubur kemudian dialirkan kedalam tangki fermentasi dan didinginkan pada suhu optimum kisaran 27-32 0C, dan membutuhkan ketelitian agar tidak terkontaminasi oleh mikroba lainnya. Karena itu keseluruhan rangkaian proses dari liquefaction, sakarifikasi dan fermentasi haruslah dilakukan pada kondisi bebas kontaminan.

  • Jenis Ragi

Selanjutnya ragi akan menghasilkan ethanol sampai kandungan etanol dalam tangki mencapai 8-12 % (biasa disebut dengan cairan beer), dan selanjutnya ragi tersebut akan menjadi tidak aktif, karena kelebihan etanol akan berakibat racun bagi ragi.
Dan tahap selanjutnya yang dilakukan adalah destilasi, namun sebelum destilasi perlu dilakukan pemisahan padatan-cairan, untuk menghindari terjadinya clogging selama proses distilasi.
Untuk ragi, biasanya digunakan jenis
Zymomonas mobilis dan Saccharomyces cerevisiae (disebut juga ragi roti). Penggunaan kedua jenis tersebut bisa sendiri-sendiri atau dicampur. Beberapa website menganjurkan pencampuran keduanya untuk menutupi kelemahan masing-masing jenis ragi.

Zymomonas mobilis

(+) proses peragian cepat (13-20 jam)

(-) etanol yang dihasilkan sedikit (30 g/l cell density)

Saccharomyces cerevisiae

(+) Etanol yang dihasilkan banyak (65.5 g/l cell density)

(-) Proses peragian lama (50-33 jam)

Untuk mempercepat proses peragian, bisa diberikan beberapa enzim tambahan seperti alpha dan beta amylase. kedua enzim ini digunakan untuk memecah karbohidrat menjadi gula sederhana (alpha amylase menghasilkan maltose, beta amylase menghasilkan sucrose). enzim-enzim ini ditambahkan pada proses peragian untuk menghasilkan larutan dangan kadar etanol yang tinggi. Larutan ragi yang sudah selesai digunakan dapat dicampurkan pada larutan bahan yang baru sebagai larutan biang, dengan kadar 50% larutan biang + 50% larutan ragi yang baru.

3. Pemurnian / Distilasi

Distilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari beer (sebagian besar adalah air dan etanol). Titik didih etanol murni adalah 78 0C sedangkan air adalah 100 0C (Kondisi standar). Dengan memanaskan larutan pada suhu rentang 78 – 100 0C akan mengakibatkan sebagian besar etanol menguap, dan melalui unit kondensasi akan bisa dihasilkan etanol dengan konsentrasi 95 % volume.

  • Berdasarkan kadar alkoholnya, etanol terbagi menjadi tiga grade :

1. Grade industri dengan kadar alkohol 90-94 %

2. Netral dengan kadar alkohol 96-99,5 %, umumnya digunakan untuk minuman   keras atau bahan baku farmasi.

3. Grade bahan bakar dengan kadar alkohol di atas 99,5 %

  • Kegunaan ethanol/bioethanol (alkohol) adalah sebagai berikut

  1. Sebagai pelarut dan reagensia dalam laboratorium dan industri. Sebagai bahan bakar. Etanol mempunyai nilai kalor (Q) sebesar 12.800 Btu/lb. Sedangkan jika dicampur dengan gasoline dimana prosentase 10% etanol dan 90% gasoline akan menghasilkan produk dengan nama dagang Gasohol yang dihasilkan nilai kalor (Q) sebesar 112.000 Btu/gallon.

  2. Sebagai minuman keras 
  3. Sebagai bahan industri kimia.
  4. Sebagai bahan kecantikan dan kedokteran.
  5. Sebagai pelarut dan untuk sintesis senyawa kimia lainnya.
  6. Sebagai bahan baku (raw material) untuk membuat ratusan senyawa kimia lain, seperti asetaldehid, etil asetat, asam asetat, etilene dibromida, glycol, etil klorida, dan semua etil ester. 
  7. Sebagai pelarut dalam pembuatan cat dan bahan-bahan komestik.
  8. Diperdayakan di dalam perdagangan domestik sebagai bahan bakar.

 Tetes Tebu

Tetes Tebu (molases) adalah hasil samping proses pembuatan gula tebu (Saccharum officinarum). Tetes tebu berwujud cairan kental yang diperoleh dari tahap pemisahan kristal gula. Tetes tebu tidak dapat dibentuk gula dengan kadar tinggi (50-60 %), asam amino, dan mineral. Tingginya kandungan gula dalam tetes berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku bioetanol.

Pada umunya tetes tebu di indonesia di ekspor dalam bentuk cane molases. Ekspor cane molasses berkontribuasi sekitar 78,4 % dari total ekspor produk tebu.

Tabel II.2 Komposisi kimia tetes tebu

Unsur

Kisaran (%)

Rata-rata (%)

Air 17-25

20

 

Sukrosa

30-40

35

Dekstrosa (glukosa)

4-9

7

Fruktosa

5-12

9

Karbohidrat lain

2-5

3

Abu 7-15

4

 

Unsur nitrogen

2-6

12

Unsur bukan nitrogen

2-8

4,5

Pigmen

-

0,4

Lilin, sterol, phospolipid

0,1-1

5

Vitamin

-

-

Ketersediaan tetes tebu sebagai bahan baku bioetanol di Indonesia cukup banyak. Hal ini berkorelasi dengan luas areal perkebunan tebu yang semakin meningkat. Diperkirakan untuk setiap ton tebu akan menghasilkan sekitar 2,7 % tetes tebu.

  • Sifat fisika dan kimia dari tetes tebu

Bentuk

:

Kental, coklat kehitaman

pH

:

5,3

Titik beku

:

-18 0C

Titik didih

:

107 0C

Specific gravity

:

1,4

Kelarutan dalam air

:

Sangat larut

Viscositas

:

4,323 cp

Panas Spesifik

:

0,5 kkal/kg 0C

Densitas

:

1,47 gr/ml

 

About these ads

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: