7

BAB 1PEMBAHASAN UMUM

1.1. PendahuluanBahan bakar minyak (BBM) merupakan suatu kebutuhan yang terus meningkat di tiap tahunnya, karena masih menjadi energi utama yang dikonsumsi oleh masyarakat. Kebutuhan BBM di Indonesia tahun 2014 mencapai 1,4 juta barel dengan pemenuhan dari impor sekitar 350.000 barel per hari. BBM digunakan untuk memenuhi berbagai keperluan rumah tangga, transportasi, industri dan kelistrikan. Pengolahan minyak bumi sepenuhnya dikelola oleh PT. Pertamina selaku perusahaan BUMN. Untuk mengantisipasi adanya krisis BBM pada masa yang akan datang, saat ini telah dikembangkan pemanfaatan bioetanol sebagai sumber energi terbarukan, contohnya pembuatan bioetanol dan gasohol.Bioetanol adalah cairan biokimia hasil proses fermentasi gula dari karbohidrat dengan menggunakan bantuan mikroorganisme. Bioetanol merupakan etanol yang berasal dari sumber hayati, misalnya tebu, nira sorgum, ubi kayu, ubi jalar, jagung, jerami, bonggol jagung dan kayu. Bahan baku pembuatan bioetanol terdiri dari bahan bahan yang mengandung karbohidrat, glukosa dan selulosa.Kebutuhan energi masyarakat dan industri meningkat setiap tahunnya. Kondisi ini harus diakomodasi oleh pemerintah melalui penyediaan energi dalam jumlah yang mencukupi dan harga yang terjangkau oleh masyarakat. Namun, cadangan minyak bumi Indonesia saat ini semakin menipis oleh karena itu diperlukan energi alternatif sesuai dengan kebijakan pemerintah melalui Peraturan Presiden No 5 tahun 2006 tentang kebijakan energi nasional yang berprinsip pada kebijakan harga, diversifikasi dan konversi energi. Diversifikasi energi adalah pemanfaatan energi alternatif yaitu dengan memanfaatkan bahan bakar nabati (BBN). Salah satunya yaitu dengan memanfaatkan kelapa sawit. Di Indonesia saat ini banyak terdapat perkebunan kelapa sawit. Sebagian besar berada di pulau Sumatera, Jawa dan Kalimantan.Kelapa sawit memiliki banyak manfaat diantaranya yaitu sebagai bahan makanan seperti mentega, minyak goreng dan sebagainya. Juga kosmetik dan obat. Untuk menghindari terjadinya pengurangan bahan baku untuk makanan, kosmetik dan obat, maka digunakan tandan kosong kelapa sawit sebagai bahan baku pembuatan bioetanol dengan menggunakan proses gasifikasi.

1.2. Sejarah dan PerkembanganBioetanol telah digunakan manusia sejak zaman prasejarah sebagai bahan pemabuk dalam minuman beralkohol. Residu yang ditemukan pada peninggalan keramik yang berumur 9000 tahun dari Cina bagian utara menunjukkan bahwa minuman beralkohol telah digunakan oleh manusia prasejarah dari masa Neolitik.Campuran dari bioetanol yang mendekati kemurnian untuk pertama kalinya ditemukan oleh Kimiawan Muslim yang mengembangkan proses distilasi pada masa Kalifah Abbasid dengan peneliti yang terkenal pada masa itu adalah Jabir Ibn Hayyan (Geber), Al Kindi (Akindus) dan Al Razi (Rhazes). Catatan yang disusun oleh Jabir Ibn Hayyan (721 815) menyebutkan bahwa uap dari wine yang mendidih mudah terbakar. Al Kindi (801 873) dengan tegas menjelaskan tentang proses distilasi wine. Sedangkan bioetanol murni didapatkan pada tahun 1796 oleh Johann Tobias Lowitz, dengan menggunakan distilasi saringan arang.Antoine Lavoisier menggambarkan bahwa bioetanol adalah senyawa yang terbentuk dari karbon, hydrogen dan oksigen. Pada tahun 1808 Nicolas Theodore de Saussure dapat menentukan rumus kimia etanol. Lima puluh tahun kemudian (1858), Archibald Scott Couper menerbitkan rumus bangun etanol. Dengan demikian etanol adalah salah satu senyawa kimia yang pertama kali ditemukan rumus bangunnya. Etanol pertama kalinya dibuat secara sintetis pada tahun 1829 di Inggris oleh Henry Hennel dan S.G Serullas di Perancis. Michael Faraday membuat etanol dengan menggunakan hidrasi katalis asam pada etilen pada tahun 1982 yang digunakan pada proses produks etanol sintetis hingga saat ini.Pada tahun 1840 etanol menjadi bahan bakar lampu di Amerika Serikat, pada tahun 1880-an Henry Ford membuat mobil quadrycycle dan sejak tahun 1908 mobil Ford model T telah dapat menggunakan bioetanol sebagai bahan bakarnya. Namun pada tahun 1920-an bahan bakar dari petroleum yang harganya lebih murah telah menjadi dominan menyebabkan etanol kurang mendapatkan perhatian. Pada saat ini dengan meningkatnya harga minyak bumi, bioetanol kembali mendapatkan perhatian dan telah menjadi alternatif energi yang harus dikembangkan.Di Indonesia bioetanol memiliki pangsa pasar yang cukup besar karena memiliki banyak manfaat. Sejak tahun 1986 pabrik etanol di Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT) Lampung mengubah bahan baku dari ubi jalar dan ubi kayu dengan mollase. Pada saat ini Indonesia memproduksi etanol dari mollase untuk keperluan bahan farmasi oleh PTPN XI, PG Rajawali II, Molindo Raya Industrial, Indo Lampung Distillery dan lain lain.

1.3. Macam-macam Proses Pembuatan1.3.1. Proses Fermentasi (Biokimia)Pada proses fermentasi terdapat 3 tahap untuk mengkonversi biomassa menjadi bioetanol, diantaranya yaitu sebagai berikut:a. Tahap HidrolisaPada tahap ini biomassa yang mengandung sukrosa diubah menjadi glukosa, dengan reaksi sebagai berikut :C12H22O11 + H2O 2C6H12O6Sukrosa Glukosa

b. Tahap FermentasiFermentasi dilakukan dengan menambahkan saaccharomyces cerevisiae di dalam fermentor. Nutrisi yang digunakan pada fermentasi berupa (NH)2SO4. Fermentasi dilakukan dengan pH 4-5 diatur dengan menambahkan H2SO4. Untuk terjadinya fermentasi alkohol, dibutuhkan kondisi anaerob untuk mengubah glukosa menjadi alkohol. Temperatur yang digunakan yaitu 30C dan berlangsung selama 30 jam. Reaksi fermentasi yaitu sebagai berikut:C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + energiGlukosa Etanol

c. Tahap PemurnianTahap pemurnian merupakan tahap akhir untuk mendapatkan bioetanol yang murni. Pemurnian dilakukan secara distilasi.

1.3.2. Proses Gasifikasi (Termokimia)Proses gasifikasi biomassa merupakan proses konversi bahan selulosa dalam suatu reaktor gasifikasi menjadi bahan bakar. Gasifikasi merupakan salah satu alternatif dalam rangka program penghematan dan diversifikasi energi. Ada tiga bagian utama perangkat gasifikasi yaitu: unit pengkonversi bahan baku menjadi gas, unit pemurnian gas, dan unit pemanfaatan gas. Proses gasifikasi ini dilakukan pada temperatur tinggi 800C 1200 C. Reaksi yang terjadi pada proses gasifikasi yaitu:CmH2On + p1 H2O q1 H2 + q2 COCmH2On + q1 H2 q4 CH4q2 CO + p1 H2O q3 CO2 + q5 H2Sintesis etanol dari syngas hasil gasifikasi dengan proses Fischer-Tropsch (FT)2CO + 4H2 C2H5OH + H2OReaksi FT dijalankan pada reaktor dengan temperature 150C 300C dan tekanan hingga 50 bar dengan menggunakan katalis besi dan kobalt.

Tabel 1.1 Perbandingan Proses Fermentasi dan GasifikasiFermentasiGasifikasi

1.Temperatur rendah1.Temperatur tinggi

2.Tekanan rendah2.Tekanan tinggi

3. Membutuhkan katalis enzim3.Membutuhkan katalis logam

4.Membutuhkan mikroorganisme dan mengontrol mikroorganisme relatif sulit4.Tidak menggunakan mikroorganisme

5.Reaksi sangat sensitif terhadap kondisi reaksi5.Reaksi relatif sedikit sensitif terhadap kondisi reaksi

6.Waktu reaksi relatif lama6.Waktu reaksi relatif lama

7.Ukuran reaktor relatif lebih besar7.Ukuran reaktor relatif lebih kecil

8. Menggunakan bahan kimia8.Tidak menggunakan bahan kimia

Dari perbandingan proses fermentasi dan proses gasifikasi pada skala besar akan lebih efisien dan ekonomis dibandingkan dengan proses biokimia. Hal ini dikarenakan waktu reaksi relatif lebih singkat dan ukuran alat lebih kecil, selain itu pada proses gasifikasi tidak membutuhkan bahan kimia yang banyak.

1.4. Kegunaan ProdukBioetanol adalah salah satu bahan bakar alternatif yang mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan BBM diantaranya yaitu bioetanol merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan karena emisi gas pembuangannya rendah, dapat meningkatkan efisiensi pembakaran karena mengandung 35% oksigen. Selain sebagai bahan bakar alternatif, bioetanol juga digunakan sebagai bahan dasar senyawa kimia organik seperti pelarut untuk parfum, pelarut cat dan obat sebagai antiseptik.

1.5. Sifat Fisika dan Kimia1.5.1. Tandan Kosong Kelapa Sawit Tabel 1.2 Sifat Fisik dan Morfologi Tandan Kosong Kelapa Sawit.ParameterTandan Kosong Kelapa Sawit

Bagian PangkalBagian Ujung

Panjang Serat (mm)1,200,76

Diameter Serat (m)15,00114,34

Tebal dinding (m)3,493,68

Kadar serat (%)72,6762,47

Kadar non serat (%)27,3337,53

(Darnoko, dkk, 1995)

Tabel 1.3 Komposisi dan Sifat Kimia Tandan Kosong Kelapa Sawit.Komponen KimiaKomposisi (%)

Lignin22,23

Ekstraktif6,37

Pentosa26,69

-selulosa37,76

Hemiselulosa68,88

Kelarutan dalam:

1% NaOH29,96

Air dingin13,89

Air panas16,17

(Darnoko, dkk, 1995)

Tabel 1.4 Analisa Proksimat dan Ultimat Tandan Kosong Kelapa SawitBahanUnit

Analisa proksimatKelembaban69% berat

Abu4,7% berat (kering)

Berat22% berat

Kadar air6,78% berat (kering)

Nilai kalor18,79% berat (kering)

Analisa ultimateC48% berat (kering)

H5,5% berat (kering)

N1,2% berat (kering)

S0,3% berat (kering)

O39,8% berat (kering)

HHV458,4% berat (kering)

LHV1421% berat (kering)

Sumber: PTPN, 2011

1.5.2 BioetanolTabel 1.5 Sifat Fisika BioetanolKarakteristik

Rumus MolekulC2H5OH

Berat Molekul46,07 gr/gmol

Faktor Kompresibilitas Kritis, z0,248

Titik Lebur-112 C

Titik Didih78,4 C

Titik Beku-114,1 C

Densitas0,7893 gr/ml

Indeks Bias1,36143 cP

Viskositas 20C1,17 cP

Panas Pembentukan104,6

Panas Penguapan200,6 kal/gram

Kalor Pembakaran 25C7092,1 kal/gram

Tekanan Kritis 6383,48 kPa

Temperatur Kritis243,1 C

Volume kritis 0,167 L/mol

Panas Spesifik, pada 20C 2,42 J/g.C.s

WarnaJernih

Larut dalam air dan eter

Memiliki bau khas

(Perry,1999)Sifat Kimia Bioetanol, diantaranya yaitu :1. Merupakan pelarut yang baik untuk senyawa organik2. Mudah menguap dan mudah terbakar3. Bila direaksikan dengan asam halid akan membentuk alkil halide dan airCH3CH2 + HC = CH CH3CH2OCH=CH2 + H2O4. Bila direaksikan dengan asam karboksilat akan membentuk ester dan airCH3CH2OH + CH3COOH CH3COOCH2H + H2O5. Dehidrogenasi etanol menghasilkan asetaldehid6. Mudah terbakar di udara sehingga menghasilkan flame yang berwarna biru muda dan transparan dan membentuk H2O dan CO2

Wijaya, Karna. 2011. Biofuel dari Biomassa. http://pse.ugm.ac.id/?p=329 diakses 22 Februari 2015 09.20

Hambali, Achmad. 2014. PERBANDINGAN PEMBUATAN BIODIESEL DENGAN VARIASIBAHAN BAKU, KATALIS DAN TEKNOLOGI PROSES. https://www.academia.edu/7176825/PERBANDINGAN_PEMBUATAN_BIODIESEL_DENGAN_VARIASI_BAHAN_BAKU_KATALIS_DAN_TEKNOLOGI_PROSES.

JURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI SAMARINDAKALIMANTAN TIMURTAHUN 2014

Isroi. 2013. Kebutuhan biofuel Indonesia 2014. http://isroi.com/2013/12/19/kebutuhan-biofuel-indonesia-2014-diperkirakan-mencapai-45-juta-kiloliter-gimana-memenuhinya/30 Januari 21.52

Miska, Yunita. 2012. Bioetanol. http://makalahbioproseskelompokdua.blogspot.com/ diakses 27 feb 2015.http://pse.ugm.ac.id/wp/wp-content/uploads/Potensi-Pengembangan-Bio-Compressed-Methane-Gases-Bio-CMG-dari-Biomassa-sebagai-Pengganti-LPG-dan-BBG.pdf1