Jenis dan PotensiBahan Bakar Hayati

Tatang H. SoerawidjajaProgram Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi

Industri, Institut Teknologi Bandung

Hotel J.W. Marriot, Jakarta, 21 – 22 Nopember 2006

B.B. Hayati ≡ suatu bentuk final bioenergi.

• Bioenergi ≡ energi yang diperoleh/dibangkitkan/berasaldari biomassa.

• Biomassa ≡ bahan2 organik berumur relatif muda danberasal dari tumbuhan/hewan; produk & limbah industribudidaya (pertanian, perkebunan, kehutanan, peternakan, perikanan)].

• Bentuk-bentuk final bioenergi :bahan bakar hayati/nabati (biofuels);listrik biomassa (biomass-based electricity);kalor dendrotermal (utk pengeringan, dll).

• Di antara semua sumber energi terbarukan, hanyabiomassa yang relatif langsung bisa dikonversi menjadibahan bakar (utk mensubstitusi/mengganti BBM).

Mengapa kita harus melirikenergi biomassa ?

Biomassa danEnergi Suryaakan menjadiSumber DayaPrimer yang dominan !.

Pors

i(pe

rsen

)

Tahun

Skenario energy mix (≡ porsi-porsi pemanfaatan sumber daya primer energi) yang paling berkelanjutan (most sustainable) menurut World energy Council (WEC).

Kecenderungan dunia(World trend)

• Para pemain kelas dunia dalam sektor energi dan trans-portasi (EU, US-DOE, Shell, Ford Motor, dll) : Peningkatan permintaan & pemanfaatan bahan bakarhayati (biofuels; bahan bakar yang diekstrak/diproses/ disintesis dari biomassa) tak akan bisa dihindari ataupun dipungkiri !.

• Faktor-faktor pendorong (drivers) :Energy securityNeraca pembayaran negara (balance of payments)Peredaman emisi-emisi polutan global (gas rumahkaca) maupun lokal (CO, partikulat, dll.). Pengupayaan solusi-solusi bagi long-term sustainable mobility.Penciptaan pasar baru utk industri pertanian.

Bahan-Bahan Bakar HayatiPotensial

• Biodiesel.• Bioetanol.• Biokerosin dan bioavtur.• Biogas.• Biohidrogen.• Minyak diesel, bensin, kerosin, dan avtur hijau

(green diesel, gasoline, kerosin, and avtur).• Minyak diesel, bensin, kerosin, dan avtur BTL

(Biomass-To-Liquids).

Akan dibahas satu per satu.

Biodiesel• Bahan bakar mesin diesel yang berupa ester metil/etil

asam-asam lemak.• Dibuat dari minyak-lemak nabati/hewani dengan

proses transesterifikasi (+ pra-esterifikasi) denganmetanol/etanol (→ metanolisis/etanolisis).

• Kompatibel dengan solar, berdaya lumas lebih baik.• Berkadar belerang hampir nihil,umumnya < 15 ppm.• BXX = camp. XX %-vol biodiesel dengan (100 – XX)

%-vol solar. Contoh : B5, B20, B100.• Sudah efektif memperbaiki kualitas emisi kendaraan

diesel pada level B2 !

Indonesia kaya dengan bahan mentahnya

Produktifitas berbagai sumberminyak-lemak nabati

Nama Indon Nama Inggris Nama Latin kg-/ha/thnSawit Oil palm Elaeis guineensis 5000Kelapa Coconut Cocos nucifera 2260Alpokat Avocado Persea americana 2217K. Brazil Brazil nut Bertholletia excelsa 2010K. Makadam Macadamia nut Macadamia ternif. 1887Jarak pagar Physic nut Jatropha curcas 1590Jojoba Jojoba Simmondsia califor. 1528K. pekan Pecan nut Carya pecan 1505Jarak kaliki Castor Ricinus communis 1188Zaitun Olive Olea europea 1019Kanola Rapeseed Brassica napus 1000Opium Poppy Papaver somniferum 978

Tumbuhan sumber potensial minyak-lemakutk biodiesel

Nama Nama Latin Sumber Kadar, %-b kr P / NPSawit Elais guineensis Sabut + Dg buah 45-70 + 46-54 PKelapa Cocos nucifera Daging buah 60 – 70 P

Kelor Moringa oleifera Biji 30 – 49 PKaret Hevea brasiliensis Biji 40 – 50 NP

Malapari Pongamia pinnata Biji 27 – 39 NP

Nyamplung Callophyllum inophyllum Inti biji 40 – 73 NP

Jarak pagar Jatropha curcas Inti biji 40 – 60 NPKacang suuk Arachis hypogea Biji 35 – 55 PKapok/randu Ceiba pentandra Biji 24 – 40 NPKecipir Psophocarpus tetrag. Biji 15 – 20 P

Kemiri Aleurites moluccana Inti biji (kernel) 57 – 69 NP

Kusambi Sleichera trijuga Daging biji 55 – 70 NP

Saga utan Adenanthera pavonina Inti biji 14 – 28 Pkr ≡ kering; P ≡ minyak/lemak Pangan (edible fat/oil), NP ≡ minyak/lemak Non-Pangan (nonedible fat/oil

Status Komersialisasi diIndonesia

• Pemerintah sudah mengizinkan solar mengandungsampai 10 %-volume biodiesel. B2, B5, B10 bisadijual di SPBU-SPBU.

• Biodiesel murni (B100) yang dicampurkan harusmemenuhi persyaratan mutu SNI-04-7182-2006.

• Pertamina sudah menjual B5 (merk dagang : Biosolar) sejak 20 Mei 2006 di Jakarta (sekarang sudah sekitar200 SPBU) dan 12 Agustus 2006 di Surabaya (5 SPBU, sekarang sudah 12 SPBU).

• Kendala peniagaan domestik : harga ekspor lebihmenarik dari pada harga penjualan dalam negeri !.

Perlu intervensi pemerintah !.

Bioetanol• Bioetanol ≡ etanol (alkohol) yang terbuat dari sumber daya

hayati.• Etanol kering/absolut saling-larut dengan bensin pada segala

perbandingan (tetapi tidak dengan solar).• Komponen pencampur bensin berangka oktan tinggi (High

Octane Mogas Component, HOMC); Angka oktan rata-rata : sendiri, 104; pada campuran dgn bensin, 118. Angka oktanbensin premium = 87.

• Gasohol ≡ campuran bioetanol kering/absolut terdena-turasidan bensin pada kadar alkohol s/d sekitar 22 %-volume. EX ≡ gasohol berkadar bioetanol X %-volume.

• Gasohol s/d E10 bisa digunakan langsung pada mobil bensinbiasa (tanpa mengharuskan mesin dimodifikasi).

Penambahan nilai oktan gasohol

4.00

3.56

3.17

2.83

2.54

2.302.11

1.961.86 1.82 1.82

3.08

2.74

2.44

2.181.96

1.771.62

1.51 1.44 1.40 1.40

2.28

2.031.81

1.621.45

1.311.20 1.12 1.06 1.04 1.04

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93

Angka oktan bensin basis (R+M)/2

Pote

nsi p

erta

mba

han

angk

a ok

tan

10%-v etanol 7.70%-v etanol 5.70%-v etanol

Sumber: Szwarc (2004) dari Williams Biofuels

Indonesia kaya denganbahan mentah bioetanol !

• Nira bergula : a.l. nira & tetes tebu, nira nipah, nirasorgum manis, sari-buahmete, nira siwalan,nira aren.

• Bahan berpati : tepung-tepung sorgum biji (jagungcantel), hanjeli, sagu, ubijalar, singkong/gaplek, ganyong, garut, umbi dahlia.

• Bahan berselulosa (⇒lignoselulosa) : kayu, jera-mi, batang pisang, bagas, dll. Teknologinya sedang dikem-bangkan negara-negara maju.

Potensi perolehan etanol daribeberapa bahan mentah

Perolehan alkoholSumberkarbohidrat

Hasil panen, ton/ha/thn Liter/ton Liter/ha/thn

Tetes 3,6 270 973Singkong 25 180 4500Tebu 75 67 5025

Ubi jalar 62,5**) 125 7812Nipah 27 93 2500

Sorgum manis 80*) 75 6000Sagu 6,8$ 608 4133

*) Panen 2 kali/tahun; $ Pati sagu kering; **) Panen 2½ kali/tahun.

Status Komersialisasi diIndonesia

• Pemerintah sudah mengizinkan bensin mengandungsampai 10 %-volume bioetanol. E2, E5, E10 bisadijual di SPBU-SPBU.

• Tim Kecil Bioetanol PTE (Panitia Teknis Energi, DESDM) sekarang sedang menyusun draft standarnasional mutu bioetanol untuk gasohol.

• Di antara semua pabrik bioetanol yang ada di Indonesia sekarang, hanya satu (P.T. Molindo Raya Industrial), yang sekarang sudah memproduksi bioetanol untukgasohol.

• Pertamina pun sudah menjual E5 (merk dagang : Biopremium) sejak 13 Agustus 2006 di Malang (SatuSPBU untuk motor 4 tak).

Biokerosin• Bahan bakar (cair) asal tumbuhan yang memiliki

viskositas dan karakteristik pembakaran mirip minyak tanah.

• Bisa diolah-lanjut (ditingkatkan mutunya) menjadi bioavtur.

• Sumber potensial di Indonesia : buah dari pohon-pohon Pittosporum sp.

Pittosporum resiniferum, petroleum nut, hanga (diFilipina), juga ada di Sulut !. Paling populerPittosporum ferrugineum, Ki Honje (sudah ada hasiluji-awal). Pittosporum ramiflorum, Mawuring.Pittosporum pentandrum, Mamelis.

Hasil-hasil pendahuluan :

• Buah Ki Honje hanya terdiri atas kulit (warna kuning-coklat, ± 40 % dari berat buah) dan biji (warna merah, ± 60 % dari berat buah).

• Kulit maupun biji mengandung minyak yang berwarnamerah. Perolehan (via ekstraksi Soxhlet dengan pelarutheksana) 10 % (kulit) dan 12 % (biji).

• Uji perbandingan nyala api pada lampu-lampu(cempor) yang serupa memberikan indikasi bahwaminyak biji maupun minyak kulit buah Ki Honjememiliki mutu bakar (titik asap) lebih baik dari minyaktanah.

Buah utuh Kulit

Biji

Minyak biji

Kerosin Minyak kulit Kerosin Minyak biji

Minyak kulit dan biji dari buah pohon-pohonkeluarga Pittosporum sp. potensial untuk biokerosindan bioavtur. Perlu penelitian dan pengembangan

lebih lanjut !.

Biogas• Biogas ≡ gas produk akhir pencernaan/degradasi

anaerobik bahan-bahan organik oleh bakteri-bakteri. Anaerobik ≡ dalam lingkungan bebas oksigen/udara.

• Komponen terbesar (≡ penyusun utama) biogas adalahmetana (CH4, 54 – 80 %-vol) dan karbon dioksida (CO2, 20 – 45 %-vol).

• Nilai kalor : 2 m3 biogas (kondisi kamar) setara dengan1 liter minyak bakar atau minyak tanah (35 – 37 MJ).

• Baik untuk bahan bakar lokal pengganti kerosin (minyaktanah) di rumah tangga sekitar lokasi pembangkitannya.

• Penggunaan untuk bahan bakar industri juga sangatmungkin (dari sisa/residu pemanenan hasil budidaya, limbah pengolahan industrial hasil panen, dll).

Manfaat energetik biogas

Rentang lazim komposisi biogasKomponen %-volume

Metana (CH4) 55 – 70 Karbon dioksida (CO2) 25 – 40 Nitrogen (N2) 0,5 – 3 Hidrogen (H2) 1Oksigen (O2) 0,1Karbon monoksida (CO) 0,1Hidrogen sulfida (H2S) 0,01

Teknologi produksi dan penggunaan sudah dikenal baik dan diterapkan berbagai instansi/LSM, tetapi umumnya untuk skala kecil dan darikotoran ternak (sapi). Yang masih perlu didemonstrasikan : teknologi pembuatan dari bahan tumbuhan dan penggunaan dalam skala besar/industrial.

Perolehan biogas dari berbagai bahan mentah[ POK ≡ Padatan Organik Kering ]

Bahan mentahPerolehan ,

Liter/(kg POK)Perolehan rata-rata,

Liter/(kg POK)Kotoran babi 340 – 550 445Kotoran sapi 90 – 310 200Kotoran kuda 200 – 300 250Kotoran domba 90 – 310 200Kotoran unggas 310 – 620 465Bagas 165 165Batang + daun jagung 380 – 460 420Jerami padi 170 – 280 225Sekam padi 105 105Rumput 280 – 550 419Rumput gajah 430 – 560 495Eceng gondok 375 375

Biohidrogen

• Dihasilkan oleh mikroba-mikroba fotosintetik maupun fermentatif : alga mikro & sianobakteria (biofotolisis air) dan bakteria fotosintetik & fermentatif (dari bahan organik); temperatur dan tekanan rendah.

• Strategis, terutama dalam kaitan dengan sel tunam (fuel cell) hidrogen-udara stasioner skala kecil.

• Masih dalam tahap Riset (di negara maju). • Target negara maju : tahun 2010, sistem produksi

biohidrogen utk sel tunam 10 Watt (+ sel tunamnya !).• Indonesia mestinya mulai tekun mengikuti dan

berpartisipasi !.

Minyak diesel, bensin, kerosin, dan avtur hijau.

• Green diesel, gasoline, kerosene & avtur dibuat di kilang minyak-bumi konvensional, dari bahan mentah campuran minyak-bumi mentah dan minyak nabati mentah.

• Titik pencampuran minyak nabati mentah dengan fraksi minyak bumi di dalam kilang bergantung pada jenis bahan bakar hijau (green fuel) yang hendak dibuat.

• Masih dalam tahap penelitian dan pengembangan.• Ingat : Kapasitas kilang minyak >>> kapasitas pabrik-

pabrik minyak nabati (misal : CPO).

Minyak diesel, bensin, kerosin, dan avtur BTL

• BTL ≡ Biomass-To-Liquids : kombinasi antara gasifikasi biomassa (kayu, jerami, dll.) dengan sintesis Fischer-Tropsch (F-T).

• Sangat mirip dengan teknologi CTL (Coal-To-Liquids).• Gasifikasi menghasilkan gas sintesis (campuran

hidrogen dan karbon monoksida), sintesis F-T mengkonversi gas sintesis menjadi campuran hidrokarbon yang bisa diproses lanjut menjadi minyak diesel, bensin, kerosin, maupun avtur.

• Sedang dalam tahap pengembangan (di negara-negara maju).

PENUTUP• Peningkatan permintaan & pemanfaatan bahan bakar

hayati (biofuels) tak akan bisa dihindari/dipungkiri !.• Luas dan keanekaragaman hayati wilayah darat maupun

laut Indonesia merupakan keunggulan komparatif yang dapat dijadikan modal awal.

Kita harus manfaatkan seefektif mungkin agar bisa menjadi keunggulan kompetitif di masa depan !.

• Perlu perencanaan dan implementasi penelitian-pengembangan-komersialisasi (termasuk insentif-insentif fiskal) yang cermat dan disetujui/ditaati semua sektor !.

SEKIAN dan TERIMA KASIH