1

Biodiesel untuk Industri: Penanganan dan Penyimpanan

Soni S. WirawanBRDST – BPPT

BPPT GedI, Lt. 6 , Jl. MH Thamrin 8 , Jakarta 10340Tel::021-3915536/37

Fax:: 021-3915535Email: soni@webmail.bppt.go.id

Soni S. WirawanBRDST – BPPT

BPPT GedI, Lt. 6 , Jl. MH Thamrin 8 , Jakarta 10340Tel::021-3915536/37

Fax:: 021-3915535Email: soni@webmail.bppt.go.id

Sosialisasi Biodiesel PertaminaSemarang, 4 Desember 2008Sosialisasi Biodiesel PertaminaSemarang, 4 Desember 2008

OutlineI. PendahuluanII. Apa Itu Biodiesel

• Chemistry dari FAME dan bahan baku minyak nabati• Standar Biodiesel

I. Biodiesel untuk Industri• Apa yang diinginkan oleh Industri• Performance Biodiesel• Blending yang tepat• Penyimpanan

• Stability• Solvency

• Pembentukan microba

I. Penutup

3

I. PENDAHULUAN

4

PRODUK BAHAN BAKAR NABATIPRODUK BAHAN BAKAR NABATI

Bioethanol

B I

O F

U E

L

Substitusi bensinSubstitusi bensin

Biodiesel Substitusi SolarSubstitusi Solar

Bio-oil/Pure Plantation Oil(Minyak Nabati Murni)

SubstitusiFuel Oil

SubstitusiFuel Oil

Substitusi kerosin

Substitusi kerosin

5

Latar BelakangLatar Belakang Permen 32/2008 yang mewajibkan industri menggunakan

biofuel memberikan implikasi penggunaan biodiesel secara luas di Industri

Pada tahun 2008, kapasitas terpasang biodiesel plant telah mencapai 2.1 Juta ton per tahun.

Issue mengenai kualitas biodiesel dan bagaimana penanganan dan pencampurannya dengan diesel fuel menjadi perhatian utama pemerintah dan industri biofuel

Menjaga tingkat kepercayaan dan keyakinan dari sisi konsumen, ATPM, Produsen Biofuel kepada program biodiesel.

6

PENTAHAPAN KEWAJIBAN MINIMAL PEMANFAATAN PENTAHAPAN KEWAJIBAN MINIMAL PEMANFAATAN BIODIESELBIODIESEL

Jenis Sektor Oktober 2008 s.d

Desember 2008

Januari 2009

Januari 2010

Januari 2015**

Januari 2020** Januari

2025**

Keterangan

Rumah Tangga - - - - - - Saat ini tidak ditentukan

Transportasi PSO 1 %

(existing)1 % 2,5 % 5 % 10 % 20 %

* Terhadap kebutuhan total

Transportasi Non PSO - 1 % 3 % 7 % 10 % 20 %

Industri dan Komersial 2,5 % 2,5 % 5 % 10 % 15 % 20 %

* Terhadap kebutuhan total

Pembangkit Listrik 0,1 % 0,25 % 1 % 10 % 15 % 20 %

* Terhadap kebutuhan total

** Spesifikasi disesuaikan dengan spesifikasi global dan kepentingan domestik

7

Penggunaan BBM Sektor Industri 2008(Segmentasi dan Harga Referensi)

% (Volume) Pembangkit Listrik (diesel generator) 80 Pembakar/burner 15 Transportasi 5 Total 100 Rp/Liter Solar Industri 9.000 Solar Subsidi 5.500 – 5.800

8

Ford presentation in World Fuels Conference, Sydney @Oct. 27, 2003

Kekhawatiran Pasar• Apakah performance biodiesel sama dengan solar?• Bagaimana kualitas Biodiesel?• Bagaimana harganya?• Apakah perlu penyesuaian di mesin?• Lebih Irit nggak?• Emisi nya baik apa tidak?• Apakah OEM menjamin penggunaan biodiesel?• Bagaimana Cara Penangananya?

Adhesive material(Carbonic Acid Salt)

9

IMPLIKASINYA

Menjaga Kepercayaan Pasar terhadap program biodiesel adalah suatu

keharusan dan merupakan tanggung jawab seluruh stake holders

10

II. Apa Itu Biodiesel• Chemistry dari FAME dan bahan baku

minyak nabati• Standar Biodiesel

11

Trans-esterifikasi

Hamilton, 2004

Senyawa Fatty Acid Methyl Esters (FAME) dari minyak-minyak nabati/hewani yang memenuhi Standar SNI 04-7182-2006 atau standar lain yang setara dan dokumen resmi penggantinya

R: Organic Rest

Chemistry dari FAME (Biodiesel)

12

Komposisi Asam Lemak dari Beberapa Minyak Nabati (%-w) (Soerawijaya 2006)

Fatty acid Coconut Palm kernel Palm Pongam Jatropha curcas

Kapok Canola Soy bean

Caproic 0 – 1 trace

Caprylic C8:0 5 – 10 3 – 6

Capric C10:0 5 – 10 3 – 5

Lauric C12:0 43 – 53 40 – 52 trace

Miristic C14:0 15 – 21 14 – 18 0 – 2 0 – 2 0 – 0,5 0 – 0,25 trace tracePalmitic (C16:0) 7 – 11 6 – 10 30 – 48 3 – 8 12 – 17 20 – 24 3 – 6 7 – 12 Stearic (C18:0) 2 – 4 1 – 4 3 – 6 2 – 9 5 – 7 2 – 5 1 – 2,5 2 – 6 Arachidic C20:0 trace 0 – 0,3 0 – 1 2 – 5 0 – 0,3 0 – 1 0 – 1 0 – 3 Behenic C22:0 trace 4 – 5 0 – 0,5 trace trace

Oleic (C18:1) 6 – 8 9 – 16 38 – 44 44 – 72 37 – 63 21 – 22 52 – 66 20 – 30 Gadoleic 0 – 12 1,5 – 5 0 – 1

Malva-/sterculic 10 – 15

Linoleic (C18:2) 1 – 3 1 – 3 9 – 12 9 – 18 19 – 40 33 – 58 17 – 25 48 – 58 Linolenic C18:3 0 – 5 0 – 0,5 8 – 11 6 – 11

I.V., (g I2/100g) 8 – 12 14 – 23 44 – 54 75-96 93–107 86-110 81-112 120-140

S.V, mg KOH/g 250-264 245-255 194-206 177-193 188-197 189-197 180-192 190-195

I.V. ≡ Iodine Value; S.V. ≡ Saponification Value

13

Komposisi Bahan Baku dan Sifat Biodieselnya

Saturated Mono Unsaturated Poly Unsaturated

Asam Lemak (rantai C)

12:0, 14:0, 16:0, 18:0, 20:0, 22:0 16:1, 18:1, 20:1, 22:1 18:2, 18:3

Angka Setan Tinggi Sedang Rendah

Titik Awan (cloud point)

Tinggi Sedang Rendah

Stability Tinggi Sedang Rendah

Emisi Nox Berkurang Meningkat sedikit Meningkat banyak

14

Parameter dan batasan nilai dalam Standar Tentatif Biodiesel Ester Metil Indonesia (dibandingkan dengan Standar Negara-Negara lain)

Parameter dan Satuannya EropaEN 14214

Amerika Serikat

ASTM D6751

IndonesiaSNI 04-7182-

2006

Inherentpada bahan

baku

Terkait proses

produksi

Massa jenis pada 15 oC, mg/ml 0,860 – 0,900 - - x

Massa jenis pada 40 oC, mg/ml - - 0,850 – 0,890 x

Viskositas kinematik pd 40 oC, mm2/s (cSt) 3,50 – 5,00 1,9 – 6,0 2,3 – 6,0 x

Angka setana min. 51 min. 47 min. 51 x

Titik kilat (mangkok tertutup), oC min. 120 min. 130 min. 100 x xCold Filter Plugging Point (CFPP),oC † - - x

Titik awan/mendung, oC - dilaporkan maks. 18 x

Korosi strip tembaga (3 jam pada 50oC) Kelas 1 maks. no. 3 maks. no 3

Residu karbon (%-b), - dalam contoh asli- dalam 10 % ampas distilasi maks. 0,3

maks. 0,05 maks 0,05(maks. 0,3)

x

Air dan sedimen, %-vol. - maks. 0,05 maks. 0,05 x

† bervariasi bergantung daerah/negara & iklim, yang paling ringan : maks. 5 oC, yang paling berat : maks. – 44 oC.‡ belum (tetapi akan) ditetapkan.

15

Parameter dan batasan nilai (lanjutan - 1)Parameter dan Satuannya Eropa A.S. Indonesia Inherent

Thd bahan baku

Terkait proses

produksiEN 14214 ASTM D6751 SNI 04-7182-2006

Air, ppm-b (mg/kg) maks. 0,05 - - X

Kontaminasi total, ppm-b (mg/kg) maks. 24 - - X

Temperatur distilasi 90 %, oC - maks. 360 maks. 360 x

Abu tersulfatkan, %-b maks. 0,02 maks. 0,02 maks.0,02 X

Belerang, ppm-b (mg/kg) maks. 10 maks. 500 maks. 80 X

Fosfor, ppm-b (mg/kg) maks. 10 maks. 10 maks. 10 x

Angka asam, mg-KOH/g maks. 0,5 maks. 0,8 maks.0,8 X

Gliserol bebas, %-b maks. 0,02 maks. 0,02 maks. 0,02 X

Gliserin total, %-b maks. 0,25 maks. 0,24 maks. 0,25 X

Kadar ester alkil, %-b min. 96,5 - min. 96,5 X

Angka iodium, %-b (g-I2/100 g) maks. 120 - maks. 115 X

Uji Halphen - - negatif X

Kestabilan thd oksidasi pada 110 oC, jam

min. 6 - - X X

Kadar ester alkil asam linolenat, %-b maks. 12 - - x

Kadar ester berikatan rangkap ≥ 4, %-b

maks. 1 - - x

*) Akan menjadi maks. 10 ppm pada tahun 2006.

16

Parameter dan batasan nilai (lanjutan - 2)Parameter dan Satuannya Eropa A.S. Indonesia Inherent

Thd bahan baku

Terkait proses

produksiEN 14214 ASTM D6751

SNI 04-7182-2006

Kadar metanol bebas, %-b maks. 0,20 - - x

Kadar (Na + K), ppm-b (mg/kg) maks. 5,0 - - X

Kadar (Ca + Mg) maks.5,0 - - X

Kadar monogliserida, %-b maks. 0,80 - - X

Kadar digliserida, %-b maks. 0,20 - - x

Kadar trigliserida, %-b maks. 0,20 - - X

Sumber : Forum Biodiesel Indonesia

• Standar provisional biodiesel di Eropa prEN 14214:2002(E), merupakan standar yang paling lengkap dan mencerminkan tingkat kemajuan industri biodiesel di bagian dunia tersebut; prEN 14214:2002(E) mencakup hampir semua parameter yang ditetapkan dalam standar biodiesel Amerika Serikat ASTM D6751-02a dan batasan nilai-nilainya tiap parameternya pun kebanyakan sangat mirip. Standar biodiesel Australia dikembangkan dengan merujuk kepada standar eropa dan A.S.

• prEN 14214:2002(E) mempertelakan mutu biodiesel ester metil yang terutama akan digunakan secara murni (neat, 100 % atau B100) atau ditambahkan pada solar dengan kadar 5 %-vol (B5) atau lebih rendah.

• ASTM D6751-02a mempertelakan mutu biodiesel ester metil B100 yang terutama akan digunakan sebagai komponen pencampur solar. Bagian terbesar biodiesel di Amerika Serikat digunakan sebagai campuran berkadar 20 %-vol biodiesel dan 80 %-vol solar (B20).

• Di masa depan jangka pendek sampai menengah, penggunaan biodiesel di Indonesia diperkirakan lebih cenderung ke bentuk campuran dengan solar pada kadar 5 s/d 30 %-vol (B5, B10, B20, B30). Karena ini,dengan beberapa kekecualian, rincian parameter-parameter standar biodiesel yang diusulkan untuk Indonesia lebih condong ke arah standar Amerika Serikat.

17

III. Biodiesel untuk Industri• Apa yang diinginkan oleh Industri?• Performance Biodiesel• Blending

•Blending yang tepat•Metode Pencampuran

• Penyimpanan•Stability•Solvency

• Pembentukan microba

18

Apa Yang diinginkan oleh Industri? [Kadin ]

1. Kualitas yang sesuai atau lebih baik dari standar teknis Solar

1. Harga Jual yang sama atau lebih kompetitif dari pada Solar dalam jangka pendek, menengah dan panjang

2. Kesinambungan pasokan, program peningkatan pasokan dan konversi yang terencana dan terukur

3. Kemudahan mendapatkan pasokan4. Keterbukaan Informasi dan Mekanisme harga yang

transparan dengan memasukkan faktor dominan unsur Biodiesel (harga minyak mentah, BBM, dan CPO)

1. Penggunaan Biodiesel tidak membuat perubahan radikal terhadap pekerjaan teknis yang selama ini dilakukan

1. Pemanfaatan program Carbon Credit bagi industri terkait.

19

Performance BiodieselBahan Bakar ramah lingkunganMembersihkan kotoran (deposit) pada intake valve, port fuel injector dan ruang bakar (combustion chamber).Pembakaran lebih sempurna/bersih.Bahan bakar yang dapat diperbaharui.Tidak perlu modifikasi mesin/alat untuk blending sampai 20% BIO.Memperpanjang umur mesin.

Tinggal tuang…

Emisi B20 B100

Karbon monoksida (CO) - 12 % - 47 %

Hidrokarbon (HC) - 20 % - 67 %

Partikulat (SPM) - 12 % - 48 %

Ramah lingkungan… ..

20

Performance Biodiesel

Engine PerformanceEfek High Cetane NumberEfek solvencySG biodiesel lebih tinggi dari pada solar

Walaupun calorific Value nya 5-10% lebih rendah dari pada Solar, Fuel Economy campuran B5 hanya turun 3%Biodiesel: 37 MJ/Kg x 0.89 Kg/Liter = 32.93 MJ/LiterSolar: 42.7 MJ/Kg x 0.84 Kg/Liter = 35.8 MJ/Liter

Konsumsi bahan bakar dan efisiensi termal jarak 20.000 km

20

25

30

35

40

45

50

55

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Engine Speed (rpm)

Ther

mal

Effi

cien

cy, T

E (%

)

100

150

200

250

300

350

400

450

Spe

c. F

uel C

onsu

mp.

, SF

C (

gr/k

W.h

r)

TE Solar 20rb km TE B30 20rb km SFC Solar 20rb km SFC B30 20rb km

Torsi dan daya mesin pada jarak 20.000 km

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

Kecepatan Mesin (rpm)

Day

a (k

W)

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0

13.0

14.0

15.0

Tor

si (

kg.m

)

Daya Solar 20rb km Daya B30 20rb km Torsi Solar 20rb km Torsi B30 20rb km)

21

ROAD TEST 20.000 KM

Kondisi badan piston dan bagian atas piston setelah menempuh jarak 20.000 km, noda hitam adalah jelaga kering.

Hasil rating : skala 8 - 9

Rating dan Metrologi KomponenPengukuran metode rating komponen : penilaian dengan skala 0 (mempresentasikan komponen yang mengalami kerusakan total) sampai dengan 10 (mempresentasikan komponen masih baru)

22

ENGINE OIL PROPERTIESProperties Oli baru Km 10.000 Km 20.000 Batas

Viskositas, 100C, cStOxidation, Abs/cm

Fuel diluent, %Water content, % Voln-Heptane insoluble

TBN, mg KOH/gr

10,23----

10,11

9,402

<1<0,10,049,56

8,7207

<0,10,048,68

+/- 20%--

Max 0,2-

Min 2

23

ROAD TEST 20.000 KM

Emisi (g/km) Setelah Rekondisi (>20.000 km)

Regulasi Nasional (Euro II)

Solar* B30*

THC (g/km) 0,142 0,061

CO (g/km) 1,936 1,284 1,0 g/km

CO2 (g/km) 183,870 176,602

NOx (g/km) 1,328 1,250

NOx + THC (g/km) 1,470 1,311 0,9 g/km

Partikulat (g/km) 0,295 0,242 0,1 g/km

Opasitas** (%) 20,50 16,60

*mobil uji yang digunakan merupakan engine standar Euro 0

Parameter Jarak 0 km Jarak 20.000 km

Solar B30 ∆ %* Solar B30 ∆ %*

Benzene (µg/gram)

113 99 -12 186 168 -10

Toluene (µg/gram)

83 56 -33 274 260 -5

Xylene (µg/gram)

31 19 -39 113 96 -15

Ethyl Benzene (µg/gram)

22 13 -41 86 73 -15

*tanda negatif pada ∆ % menunjukkan penurunan emisi

Hasil Uji Emisi Regulasi Hasil Uji Emisi Non Regulasi

24

List Engine Manufacture Position on BiodieselSource:ww.environment.gov.au/atmosphere/fuelquality/publications/pubs/biodiesel-paper.pdf -

25

NBB OEM Statement

26

NBB OEM Statement

27

Blending

Blending yang tepat• adalah kesepakatan antara kesesuaian bahan (material

compatibility), engine manufacture acceptance, biaya ekstra yang ditanggung pengguna, karakteristik emisi dan daya kelarutan.

• Rekomendasi Wide World Fuel Chapter: 5% biodiesel blending tidak memerlukan perubahan terhadap engine

• Amerika Serikat telah mengimplementasikan 20% blending• Indonesia yang berada di daerah tropis tidak memiliki

permasalahan serius dengan Cold Flow Filter Properties dan Cold Start di mesin.

• Blending: Campuran Biodiesel Murni dengan Solar• Biosolar: Nama dagang Pertamina untuk campuran

Biodiesel-solar• (saat ini komposisi campuran -B5: Biodiesel 5% - Solar

95%)

28

Penyimpanan• Stability

• Oxidasi berpotensi terjadi pada penyimpanan dan transportasi B100

• Oksidasi pada B5 lebih berpotensi terjadi dari pada BBM murni

• Data untuk storage stability mengenai hal ini sangat terbatas dan hanya dilakukan secara parsial di beberapa negara saja

• Thermal Stability: Relatif tidak ada masalah• Solvency

• FAME sebenarnya adalah merupakan mild solvent• Sudah lama menjadi Senyawa organik low volatile

untuk bahan pembersih • Mampu melarutkan sludge yang sering timbul di tanki

timbun BBM• Mampu melarutkan kerak-kerak di tank, line dan cat

29

Oxidation Stability• Telah diajukan dalam Standar Eropa dengan Testing

Rancimat EN1142, 6 jam minimum Induction Period

• FAME lebih sensitif terhadap degradasi oksidatif dari pada minyak diesel

• Terjadi pembentukan insoluble sediments and gums• Dikaitkan dengan pembentukan fuel filter plugging• Membuat deposit di sistem injeksi dan ruang bakar• Peningkatan viskositas• Peningkatan Bilangan Asam dan menjadikan korosi

pada sistem injeksi

30

Rancimat test

• Rancimat test = accelerated oxidation test pada elevated temperature under exposure of air.

• faster autoxidation in a few hours instead of weeks/months.• Maximum induction terjadi saat inflection curve.

31

Rancimat Results

32

Tips Penyimpanan Biodiesel• General

• Material Aluminium, Carbon Steel, Stainless Steel, teflon, dan fiberglass

• Jangan menggunakan bahan reaktif material Brass, bronxe, copper, lead, tin dan zinc baik untuk material tanki maupun line pipa, gasket yang dilewatinya

• Upayakan dihindari potensi kontaminasi air• Direct sunlight (terutama bahan yang

transparan) sebaiknya dihindari• NBB rekomendasikan penyimpanan selama

6 bulan

33

Tips Penyimpanan Biodiesel• B100

• Eropa merekomendasikan pembersihan/pengurasan tiap lima tahun. Namun sebaiknya setiap 2 tahun guna memastikan kualitas biodiesel

• Sebaiknya disimpan pada temperatur 6oC lebih tinggi dari pada nilai titik awan nya (sekitar 24oC)

• Tank timbun harus dibersihkan terlebih dulu untuk menghilangkan sedimen dan deposit yang biasanya terbentuk di bagian bawah tanki.

• Filter sebaiknya sering dicheck untuk mengatasi clogging• Bersihkan tetesan biodiesel yang mengenai permukaan cat.• Check angka asam, viskositas dan water content secara teratur.• Bila perlu dilakukan nitrogen blanketing untuk menghindari Oksidasi karena

udara.• B5

• Karena B5 adalah campuran 5% Biodiesel 95% Solar maka sifatnya hampir sama dengan 100% solar, sehingga penanganan jauh lebih relax dari pada B100.

• Kajian untuk untuk Indonesia memang belum ada, namun hypothesis awal menunjukkan praktek-praktek yang selama ini digunakan untuk petrodiesel aplicable untuk B5.

• Stability FAME palm jauh lebih baik dari pada FAME Rapeseed dan Soy• Temperatur rata-rata Indonesia di atas 25oC• B5 mempunyai efek solvency jauh dibawah B100

34

Pembentukan Mikroba• Biodiesel sering punya masalah yang

berkaitan dengan air karena air adalah lingkungan yang cocok bagi pertumbuhan mikroba

35

Rekomendasi Penanganan Mikroba• Desiccant filters pada breathing vents akan mengurangi

kondensasi dalam tank • Sump drains disarankan untuk dipasang• Surfactants, alcohols, particulates dan a additives adalah

penyebab entrained water problems.• Gunakan bahan Biocides yang selama ini digunakan untuk

BBM (Diesel Fuel) bila ditengarai biological growth dalam campuran B5 menjadi masalah.

• Bila kontaminasi biologis menjadi masalah water and sediment contamination harus dikontrol. Pendekatan terbaik adalah menjaga BBM terebut bersih dan kering

36

IV. PENUTUP• Biodiesel memiliki berbagai keuntungan: renewable,

engine performance yang lebih baik dan ramah lingkungan.

• Namun juga memiliki kekurangan karena sumbernya adalah minyak nabati: Fuel Economy sedikit lebih rendah, potensi oksidasi dan instability yang lebih cepat dari pada solar.

• Ditengah kenaikan potensi penggunaan Biodiesel karena PP32/2008: Mandatory biofuel, memberikan implikasi agar penanganan kualitas Bahan bakar nabati khususnya Biodiesel menjadi agenda yang penting guna menjaga kepercayaan pasar

• Untuk itu Good house keeping practices dalam hal penanganan dan penyimpanan Biodiesel baik sebagai B100 maupun Blending patut dilaksanakan bagi seluruh pihak yang terlibat dalam hal produksi, penyimpanan, distribusi dan retail bahan bakar nabati tersebut.