Kelompok 5 3A D3 Teknik KimiaAsep Jumria H (101411007)Dedi Sugiyanto(101411009)Nilam Nurfaza R (101411021)Tyas Hastya C (101411029)

BIOMASSABiomassa adalah material biologis yang berasal dari suatu kehidupan, atau organisme yang masih hidup yang berstruktur karbon dan campuran kimiawi bahan organik yang mengandung hidrogen, nitrogen, oksigen, dan sejumlah kecil dari atom - atom & elemen-elemen lainnya.Contoh biomassa antara lain adalah tanaman, pepohonan, rumput, ubi, limbah pertanian, limbah hutan, tinja dan kotoran ternak.

ENERGI BIOMASSAEnergi biomassa adalah energi yang dihasilkan dari zat organik.Kunci kekuatan biomassa terletak pada energi matahari. Sumber energi biomassa mempunyai beberapa kelebihan antara lain merupakan sumber energi yang dapat diperbaharui

Potensi Biomassa di IndonesiaPemanfaatan dari bioenergi di Indonesia saat ini baru mencapai kisaran angka 1.618MW.Indonesia memiliki produksi kelapa sawit terbesar di duniaPotensi melalui industri gulaDiperkirakan, melalui pemanfaatan potensi biogas, Indonesia dapat menghemat sekitar 700 ribu ton elpiji, atau setara dengan 900 juta literSaat ini kapasitas terpasang biodiesel yang berasal dari kelapa sawit sudah mencapai 3,9 juta KL per tahun

SUMBER BIOMASSATanaman penghasil energiLimbah pertanianLimbah makanan

Tanaman Penghasil EnergiTanaman penghasil energi berotasi pendekRumput & tanaman - tanaman penghasil energi non kayuTanaman - tanaman pertanian penghasil energiTanaman yang hidup di air / tanaman hidroponik

Limbah PertanianResidu dari panen atau pengolahan pertanian terdiri dari berbagai macam jenis, yang paling signifikan adalah :Residu kering, terkandung dalam jerami atau sekam seperti ampas dari produksi tebu dan sekam dari biji-bijianResidu basah, seperti kotoran hewan, pupuk kandang dan silase (makanan ternak yang di fermentasi)

Limbah MakananLimbah makanan adalah residu dan limbah dari proses awal produksi, pengolahan, penanganan dan distribusi sampai pascakonsumsi dari hotel, restoran dan rumah tangga

Limbah MakananProses pemasakan makanan meninggalkan residu dan limbahSisa makanan juga dapat dibagi menjadi limbah kering dan basah, namun sebagian besar mempunyai kadar air yang relatif tinggiLimbah dengan tingkat gula atau pati yang tinggi

PEMANFAATAN BIOMASSABiofuelBiogasBiodieselBioetanolGasifikasi

BIOFUELBiofuel dapat secara luas didefinisikan sebagai padatan, cairan atau gas bakar yang mengandung atau diturunkan dari biomassa. Definisi yang lebih sempit mendefinisikan biofuel sebagai cairan atau gas yang berfungsi sebagai bahan bakar transportasi yang berasal dari biomasssa.

BIOGASBiogas adalah gas yang dihasilkan dari perombakan/penguraian bahan organik oleh bakteri. Penguraian ini terjadi diruang yang kedap udara atau tanpa udara, jadi prosesnya terjadi secara anaerobic.

BIODIESELBiodiesel merupakan suatu nama dari Alkyl Ester atau rantai panjang asam lemak yang berasal dari minyak nabati maupun lemak hewan. Biodiesel dapat digunakan sebagai bahan bakar pada mesin yang menggunakan diesel sebagai bahan bakarnya. Biodiesel tidak mengandung petroleum diesel atau solar.

BIOETANOLBioetanol merupakan bahan bakar yang dibuat dari fermentasi tanaman yang mengandung jumlah kandungan gula, pati atau selulosa yang tinggi sehingga dapat diperoleh etanol murni untuk digunakan sebagai bahan bakar transportasi.

GASIFIKASIGasifikasi adalah suatu proses dimana sumber karbon seperti batubara atau biomassa diurai (gasifikasi) menjadi karbon monoksida, hidrogen, karbon dioksida dan molekul hidrokarbon dalam reaktor kimia menggunakan oksigen dan atau uap untuk menghasilkan campuran gas

PROSES KONVERSI BIOMASSAPembakaran langsungBiogasBiodieselBioetanolgasifikasi

Pembakaran langsung

BiogasBiogas adalah proses anaerobic digestion yaitu proses dengan melibatkan mikroorganisme tanpa kehadiran oksigen dalam suatu digester.Proses ini bisa diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu anaerobic digestion kering dan basah.

BiogasSumber energi : kotoran ternak sapi, kerbau, babi, dan kudaproduk biogas : 60% metana (CH4) 38% karbon dioksida (CO2) 2% gas H2, N2, O2 dan H2S

Kesetaraan biogas dengan sumber energi lain1 m biogas setara dengan :

Skema BiogasZat organic CH4 + CO2 +H2S mikroorganisme

Anaerobik Digester

BiodieselBiodiesel merupakan bahan bakar alternatif yang digunakan sebagai pengganti solarTerbuat dari minyak nabati seperti minyak sawit, minyak kelapa, minyak jarak pagar, dan sebagainya.Reaksi dalam pembuatan biodiesel diantaranya adalah reaksi esterifikasi dan reaksi transesterifikasi

Proses Transesterifikasi

Biodiesel dari jarak pagarJarak pagar mudah tumbuh dan dapat dikembangkan sebagai bahan penghasil bbm alternatif (biodiesel)Kandungan minyak pada biji jarak cukup tinggi yaitu sekitar 30 50 %Tidk termasuk kategori minyak untuk makanan sehinggasangat prospektif untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel

BIOETANOLBioetanol adalah etanol yang berasal dari sumber hayati. Bioetanol bersumber dari gula sederhana, pati dan selulosa. Bioetanol dihasilkan melalui proses fermentasi dari bahan berpati, bergula dan berselulosa dengan bantuan mikro organisme.

BIOETANOLProses fermentasi berarti pemecahan senyawa organik oleh mikroba yang berlangsung dalam suasana anaerob dengan menghasilkan energiMikro organisme tersebut contohnya khamir (Saccharomyces cerevisiae) adalah fungi uniseluler yang digunakan untuk fermentasi tapai, minuman beralkohol, roti, dll.

Bahan BakuNira bergula (sukrosa): nira tebu, nira sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan, sari-buah meteBahan berpati: tepung-tepung sorgum biji (jagung cantel), sagu, singkong/gaplek, ubi jalar, ganyong, garut, umbi dahlia. Bahan berselulosa (lignoselulosa):kayu, jerami, batang pisang, bagas, dll.

KONVERSI BIOMASSA MENJADI ETANOL

Bahan BakuKandungan gula dalam bahan BakuJumlah Hasil KonversiPebandingan bahan baku dan BioethanolJenisKonsumsi (Kg)(Kg) (liter)Ubi Kayu1000250 300166.66.5 : 1Ubi Jalar1000150 2001258 : 1Jagung1000600 7002005 : 1Sagu1000120 1609012 : 1Tetes10005002504 : 1

PEMBUATAN BIOETANOLPersiapan bahan baku Fermentasi Pemurnian (destilasi)

Persiapan Bahan BakuBahan baku awal harus digiling untuk mengesktrak gula Tepung dan material selulosa harus dihancurkan untuk memecahkan susunan tepungnya agar bisa berinteraksi dengan air secara baik (bubur).Pemanasan akan merubah tepung menjadi gula sederhana melalui proses pemecahan gula kompleks (sakarifikasi).

Tahap sakarifikasi (pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana) melibatkan proses sebagai berikut: Pengaturan suhu dan pH optimum enzim Penambahan enzim amilase secara tepat Mempertahankan pH dan temperature pada rentang 50 sd 60 oC sampai proses sakarifikasi selesai (dilakukan dengan pengetesan gula sederhana yang dihasilkan)

FermentasiProses fermentasi ini akan menghasilkan etanol dan CO2.Terjadi dalam kondisi anaerobReaksi :C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATPKatalis :enzim pada Saccharomyces cerevisiae (ragi).

PemurnianTitik didih etanol murni adalah 78 oC sedangkan air adalah 100 oC (Kondisi standar). Sehingga etanol dapat dipisahkan.Pada umumnya hasil fermentasi adalah bioetanol atau alkohol yang mempunyai kemurnian sekitar 7-9%.Pada hasil fermentasi yang mengandung alkohol 7-9 %, proses destilasi sederhana pada suhu 79-82 oC akan menghasilkan alkohol kadar 40-45 %. Alkohol 40% ini apabila di destilasi lagi akan menghasilkan kadar 60-70%.

MANFAAT BIOETANOLSebagai bahan bakar kendaraanSebagai bahan dasar minuman beralkoholSebagai bahan bakar Direct-ethanol fuel cells (DEFC) Sebagai bahan bakar roketSebagai bahan kimia dasar senyawa organikSebagai antiseptikSebagai antidote beberapa racunSebagai pelarut untuk parfum, cat dan larutan obatDigunakan untuk pe,buatan beberapa deodoranDigunakan untuk pengobatan untuk mengobati depresi dan obat bius

Pemanfaatan BioetanolSebagai bahan bakar substitusi BBM pada motor berbahan bakar bensin; digunakan dalam bentuk diblending dengan premiumGasohol bisa digunakan langsung pada mobil bensin biasa (tanpa mengharuskan mesin dimodifikasi).

GASIFIKASIproses pengubahan materi yang mengandung karbon seperti batu bara , minyak bumi, maupun biomassa kedalam bentuk karbon monoksida (CO) dan hydrogen (H2) dengan mereaksikan bahan baku yang digunakan pada tempratur tinggi dengan jumlah oksigen yang di atur. mengubah unsur-unsur pokok dari bahan bakar yang digunakan ke dalam bentuk gas yang mudah dibakar, sehingga hanya menyisahkan abu dan sisa-sisa material (inert).

PRINSIP GASIFIKASIPrinsip gasifier biomassa dilakukan dengan cara melakukan pembakaraan secara tidak sempurna didalam sebuah ruangan yang mampu menahan tempratur tinggi yang disebut gasifikasi. Proses pembakaran yang terjadi menyebabkan reaksi termokimia yang menghasilkan CO, H2, dan gas metan(CH4).

PROSES GASIFIKASIPengeringanPirolisisOksidasi (Pembakaran)Reduksi (Gasifikasi)

PIROLISISPada pirolisis, pemisahan volatile matters (uap air, cairan organik, dan gas yang tidak terkondensasi) dari arang atau padatan karbon bahan bakar juga menggunakan panas yang diserap dari proses oksidasi. Proses pirolisis dimulai pada temperatur sekitar 230 C, ketika komponen yang tidak stabil secara termal, seperti lignin pada biomassa dan volatile matters pada batubara, pecah dan menguap bersamaan dengan komponen lainnya.

PIROLISISProduk cair yang menguap mengandung tar dan PAH (polyaromatic hydrocarbon). Produk pirolisis umumnya terdiri dari tiga jenis, yaitu gas ringan (H2, CO, CO2, H2O, dan CH4), tar, dan arang.

OKSIDASI (PEMBAKARAN)Pembakaran mengoksidasi kandungan karbon dan hidrogen yang terdapat pada bahan bakar dengan reaksi eksotermik. Proses ini menyediakan seluruh energi panas yang dibutuhkan pada reaksi endotermik.

OKSIDASI (PEMBAKARAN)Hasil reaksi tersebut adalah CO2 dan H2O yang secara berurutan direduksi ketika kontak dengan arang yang diproduksi pada pirolisis. Reaksi yang terjadi pada proses pembakaran adalah:C + O2 --> CO2 + 393.77 kJ/mol karbonReaksi pembakaran lain yang berlangsung adalah oksidasi hidrogen yang terkandung dalam bahan bakar membentuk kukus. Reaksi yang terjadi adalah:H2 + O2 --> H2O + 742 kJ/mol H

REDUKSI (GASIFIKASI)Reduksi atau gasifikasi melibatkan suatu rangkaian reaksi endotermik yang disokong oleh panas yang diproduksi dari reaksi pembakaran. Produk yang dihasilkan pada proses ini adalah gas bakar, seperti H2, CO, dan CH4.

REDUKSI (GASIFIKASI)Reaksi berikut ini merupakan empat reaksi yang umum telibat pada gasifikasi.C + H2O --> H2 + CO 131.38 kJ/kg mol karbonCO2 + C --> 2CO 172.58 kJ/molCO + H2O --> CO2 + H2 41.98 kJ/molC + 2H2 --> CH4 + 74.90 kJ/mol karbon

Faktor yang mempengaruhiKandungan energy bahan reactor yang digunakanKandungan air dari bahan reactor yang digunakanDistribusi ukuran bahan reactor. Tempratur reactor gasifikasi

APLIKASI GASIFIKASIPemanasan LangsungPembangkit ListrikSyngas untuk Metanol dan Amoniak

Biofuel merupakan sumber energi terbarukan yang lebih ramah lingkungan dibandingkan bahan bakar fosil.Biofuel pasokan konstan dan aman karena dapat tumbuh didalam negeri tanpa harus diimpor.Menstimulasi ekonomi

Kekurangan BiofuelKehilangan lahan karena digunakan sebagai bahan baku biofuel.Membutuhkan banyak air.Menghasilkan bau yang tidak diinginkan.Energi yang dihasilkan lebih rendah.

Kelebihan BiogasMasyarakat tak perlu menebang pohon.Proses memasak jadi lebih bersih.Kandang hewan menjadi semakin bersih.Sisa limbah yang dikeluarkan dari biodigester dapat dijadikan pupuk.Dapat berkontribusi menurunkan emisi gas rumah kaca.

Kekurangan BiogasMemerlukan dana tinggi untuk aplikasi dalam bentuk instalasi biogas.Tenaga kerja tidak memiliki kemampuan memadai terutama dalam proses produksi.Belum dikenal masyarakat.Tidak dapat dikemas dalam bentuk cair dalam tabung.

Kelebihan Biodiesel Biodiesel ramah lingkungan.Biodiesel tidak mengandung Sulfur.Dapat diproduksi secara banyak.Biodiesel melepas emisi dalam jumlah sedikit.

Kekurangan BiodieselKekurangan pangan.Biodiesel lebih mahal.Energi yang dihasilkan lebih sediit.Biodiesel memiliki kualitas oksidasi yang buruk.Rentan terkontaminasi oleh air.

Kelebihan BioetanolBahan baku tidak terbatas.Nilai oktan yang tinggi.Emisi gas buang tidak begitu berbahaya.Mengurangi ketergantungan pada minyak impor.

Kekurangan BioetanolBahan baku mengganggu harga pangan.Perlu modifikasi mesin.Etanol cenderung korosif.Efisiensinya lebih kecil.

Kelebihan GasifikasiMempergunakan sampah basah sebagai bahan utama.Menghasilkan energi terbaharukan.Pemberdayaan manusia.

Kekurangan GasifikasiTerbatasnya sampah sebagai bahan baku.Perlu penimbunan terlebih dahulu.Perlu pengolahan lanjutan untuk hasil samping.

Kendala Biomassa di IndonesiaPertentangan karena bahan baku biomasa harus bersaing dengan pangan.Kurangnya minat dari insinyur untuk mengembangkan energi biomassa.Harus membuka lahan pertanian yang lebih besar.Dampak ekonomi akibat pengaruh harga minyak mentah dunia.

Pertanyaan - 1Oleh : Ari Novanto RahmanMengapa dalam konversi biomassa menjadi biogas debit kotoran yang digunakan sebagai bahan baku tidak boleh lebih atau kurang setiap harinya?Bagaimana efisiensi yang dihasilkan berdasarkan jenis kotoran yang digunakan?

Jawaban 1aOleh : Nilam Nurfaza RDalam konversi biomassa menjadi biogas debit kotoran yang digunakan sebagai bahan baku tidak boleh lebih atau kurang setiap harinya karena untuk mengoptimalisasi penggunaan bahan baku terhadap produk yang diinginkan.

Berdasarkan Desain perancanganPerancangan operasional meliputi kemampuan operator untuk memastikan perawatan fasilitas biogas berjalan rutin dan terpenuhinya suplai bahan baku biogas setiap harinya.Perancangan operasional meliputi volume reaktor. Suplai bahan baku ditentukan sesuai dengan kapasitas volume reaktor yang digunakan.

Berdasarkan efisiensi gas metanaBahan baku kotoran yang digunakan tidak boleh melebihi maupun kurang dari debit yang ditentukan karena akan mempegaruhi kandungan gas metana yang dihasilkan. Selain itu bila kapasitasnya tepat, maka aktifitas bakteri juga akan optimal. Sehingga efisiensi gas metana yang dihasilkan juga akan optimal.

Jawaban 1bOleh : Nilam Nurfaza Rasyid

Pertanyaan - 2Oleh : Jejen ZaenudinBagaimana pengolahan bahan baku yang digunakan (kotoran) pada biogas sebelum masuk ke dalam proses fermentasi?Fungsi oksigen pada biodiesel dan perbedaan biodiesel dibandingkan dengan petroleum solar?Mengapa oksidasi yang buruk pada proses pembuatan biodiesel akan mengakibatkan pembentukan gel?

Jawaban 2aOleh : Nilam Nurfaza RasyidKomposisi kotoran padat dari kotoran sapi terdiri dari 80% kandungan cair dan 20% kandungan padat. Bahan kering yang telah diperoleh tadi harus ditambahkan air sebelum masuk digester agar bakteri dapat tumbuh dan berkembang dengan optimum. Perbandingan komposisi antara bahan kering dengan air adalah 1:4.

Kandungan bakteri pada kotoran tentunya sangat banyak seperti bakteri metanogen yaitu Mathanobacterium, Mathanobacillus, Methanosacaria, dan Methanococcus serta kadungan pengotor lainnya.bakteri metanogen digunakan untuk menghasilkan gas metana pada kondisi anaerob sedangkan pada proses fermentasi ini zat pengotornya tidak begitu berpengaruh besar terhadap konversi biogas.

Jawaban 2bOleh : Tyas Hastya CBiodiesel mengandung oksigen, sehingga titik nyalanya (flash point)lebih tinggi dari solar sehingga tidak mudah terbakar. Biodiesel juga tidak menghasilkan uap yang membahayakan pada suhu kamar, sehingga Biodiesel lebih aman daripada solar dalam penyimpanan dan penggunaannya.Biodiesel mengandung sekitar 11% oksigen dalam persen berat yang keberadaan mengakibatkan berkurangnya monoksida, partikulat,hidroksida dan jelaga.

Karakteristik biodieselBiodiesel mengandung oksigen, sehingga titik nyalanya (flash point)lebih tinggi dari solar sehingga tidak mudah terbakar. Biodiesel juga tidak menghasilkan uap yang membahayakan pada suhu kamar, sehingga Biodiesel lebih aman daripada solar dalam penyimpanan dan penggunaannya.Biodiesel mengandung sekitar 11% oksigen dalam persen berat yang keberadaan mengakibatkan berkurangnya monoksida, partikulat, hidroksida dan jelaga.

Karakteristik biodieselBiodiesel tidak mengandung nitrogen dan senyawa aromatik dan hanya mengandung kurang dari 15 ppm sulfur, sehingga Biodiesel merupakan bahan bakar yang lebih bersih dan lebih mudah ditangani dibandingkan dengan solarKandungan energi kira kira 10% lebih rendah dari solar.Biodiesel memiliki viskositas yang tinggi dibandingkan dengan solar

perbandingan sifat fisik dan kimia biodiesel dan solar

Sifat fisik / kimiaBiodieselSolarKomposisiEster alkilHidrokarbon Densitas, g/ml0,86240,8750Viskositas, cSt5,554,6Titik kilat, oC17298Angka setana62,453Energi yang dihasilkan40,1 MJ/kg45,3 MJ/kg

Senyawa emisiBiodieselSolarSO2, ppm078NO, ppm3764NO2, ppm11CO, ppm1040Partikulat, mg/Nm30,255,6Benzen, mg/Nm30,35,01Toluen, mg/Nm30,572,31Xilen, mg/Nm30,731,57Etil benzen, mg/Nm30,30,73

Jawaban 2cOleh : Asep Jumria HKarakteristik tersebut sangat tergantung pada bahan baku untuk memproduksi biodiesel yaitu kandungan asam lemak tak-jenuh yang terdapat dalam bahan baku. Dari beberapa penelitian menunjukkan bahwa senyawa-senyawa tidak-jenuh (adanya ikatan rangkap) merupakan penyebab ketidak stabilan biodiesel karena mudah teroksidasi oleh udara (oksigen) membentuk polimer-polimer.

HidrogenasiProses hidrogenasi dimaksudkan untuk menjenuhkan senyawa ikatan rangkap.Proses hidrogenasi dilakukan dalam reaktor batch berpengaduk. Kondisi operasinya pada temperatur 80oC.

Pertanyaan - 3Oleh : Ilham asyaufimengapa biogas tidak dapat disimpan di dalam suatu kemasan?

Jawaban 3Oleh : Asep Jumria HGas yang dihasilkan belum dapat dikemas dalam tabung karena gas dari kotoran sapi adalah jenis metana (CH4). Sementara gas yang dapat dikemas dalam tabung merupakan gas yang bisa dicairkan, yang berasal dari jenis butana (C4H10) dan pentana (C5H12). Gas yang dapat dicairkan bisa masuk dalam tabung dengan volume jauh lebih banyak dibandingkan dengan gas yang tidak dapat dicairkan.

Gambar Penampung Gas

Pertanyaan - 4Oleh : M Iqbal Suherman Jelaskan bagaimana pengembangan dalam penyediaan energi biomassa dapat bersaingan dengan produk pangan?

Jawaban 4Oleh : Dedi SugiantoBahan baku utama dalam pembuatan energi biomassa adalah glukosa dan kelapa sawit, dimana bahan-bahan ini diperoleh dari bahan pangan sehari-hari. Pembuatan biomassa dari bahan pangan lama kelamaan akan menghabiskan persediaan pangan dunia.

Jawaban 4Tetapi lama kelamaan pembuatan bioetanol dari kayu menimbulkan masalah yang serius, seperti yang terjadi di mexico. Pembuatan etanol di mexico sangatlah berlebihan. Sehingga menghabiskan hutan di sana. Banyak hutan yang ditebang dan lahan menjadi tandus. Banyak negara yang mengecam tindakan negara tersebut hingga akirnya pembuatan etanol dihentikan.

Jawaban 4Dari semua permasalahan tersebut, dapat diartikan bahwa sintesis biomassa tidak dapat dibuat dari bahan yang masih berguna bagi kehidupan manusia. Jika ingin memperoleh energi biomassa< maka bahan bakunya haruslah yang tidak lagi berguna bagi manusia, seperti sampah, limbah industri, limbah pertanian dll, sehingga tidak mengganggu ekosistem yang ada.

Thanks for your attention

****************************