ENERGI TERBARUKAN

LEMBAGA PENGABDIAN KEPADA MASYARAKATUNIVERSITAS JEMBER

MEI 2016

MATERI PEMBEKALAN KULIAH KERJA NYATA

Dr. Gaguk Jatisukamto, ST, MT

Krisis berkelanjutan produksi minyak bumi dunia

Krisis BBM : menyebabkan antrian panjang di sejumlah SPBU

How are energy needs supplied?

In Indonesia??

Bagi Negara Indonesia yang termasuk kedalam kategori negara non-OECD, proyeksi akan meningkatnya konsumsi energi pun berlaku.Berdasarkan Skenario Dasar, bauran permintaan energi final Indonesia di masa mendatang akan berasal dari bahan bakar minyak (BBM) 31,1 persen, gas bumi 23,7 persen, batubara 15,2 persen dan 30 persen dari berbagai EBT (Indonesia Energy Outlook 2010)

• Sejak Peak Oil tahun 1977, produksi minyak Indonesia terus turun dari 1,650,000 bbl/day dan sekarang 850,000 bbl/day.

• Kenaikan harga minyak dari $30/bbl tahun 2003 menjadi $100/bbl tahun 2008, tidak bisa menaikan produksi.

• Penemuan minyak yang significant terakir tahun 1996 di Cepu (peak production diperkirakan 160,000 bbl/day) dan gas tahun 2000 di Masela. Setelahnya penemuan kecil-kecil dan replacement kurang dari 50% dari produksi selama ini.

6

Energi1) Energi sangat penting untuk mempertahankan

kehidupan manusia.

2) Tanpa energi manusia tidak dapat melakukan apa-apa bahkan tidak bisa menggerakkan jari-jemarinya.

3) EnergI adalah sesuatu yang diperlukan untuk mengubah keadaan suatu benda

Mengubah posisi, Mengubah bentuk, Mengubah suhu, Dan lain-lain

7

Sumber-sumber Energi1

2Non-Renewable(Tidak dapat diperbaharui)

Renewable(Dapat diperbaharui)

Fossil fuel1. Minyak bumi2. Batu bara3. Gas alam

1. Angin2. Matahari/solar3. Gelombang laut4. Biomass

Konsumsi EnergiKapasitas pembangkitan di U.S. & Eropa didominasi oleh pembakaran energi fosil akan tetapi pengembangan energi non fosil terus dilakukan

2%

16%

19%

16%7%

40%

US & EU Energy Mix (2012)

RenewablesHydroGasNuclearOilCoal

Pembangkit Listrik Berdasarkan Bahan Bakarnya1990-2040

Mengatasi Global WarmingDemand Side Kebutuhan

konsumsi energi yang efisien

Kebutuhan produk-produk hemat energi: bola lampu, AC, freezer dll.

Target hingga tahun 2030 dapat mereduksi 80% gas CO2

Supply Side Menghasilkan

energi dari sumber yang bersih: angin, solar cell, biofuels, nuclear etc.

Menghasilkan energi lebih efisien

Menurunkan emisi

Menurunkan deforestasi

Adaptation Dapat

mengurangi emisi gas buang

Reduksi Emisi CO2

Proyeksi Reduksi CO2 Sampai Tahun 2030(dari berbagai sumber)

35.0%

13.0%30.0%

10.0%

12.0%MileageEnergy Production EfficiencyLighting, Acs, Industrial Mo-torsNuclearRenewables and biofuels

Source - IEA

Renewables Energy? Why?a. Sumber energi yang tidak habisb. Global warming menghantui

masyarakat duniac. Metode efektif mengurangi emisi gas CO2 d. Jaminan ketersediaan energi pada negara e. Dukungan legalisasi negara renewables

energy butuh lahan & menyerap tenaga kerja

.

.

Sumber Renewable Energy

Solar Power: Photovoltaic, Solar-thermal

Wind Power: Onshore, Offshore

Biofuels:Agricultural crops (1st Gen), Cellulosic feedstock (2nd Gen), New feedstock such as Algae (3rd Gen)

Hydro Power

Energi Surya1) 2 Jenis energi surya :

a) Sel fotovoltek untuk pembangkit listrik b) Panel surya untuk pemanas

2) Weakness efisiensi rendah sebagai pembangkit listrik butuh biaya mahal

3) Butuh dukungan kebijakan pemerintah untuk pemanfaatan energi matahari

Sel Fotovoltek

Current is generated through Photovoltaic effect -flow of free electrons in Silicon Panel due to

solar irradiance

Direct current (DC) is generated which can be stored in a battery or converted to Alternating Current (AC)

Panas Termal Tenaga Surya

Sun’s infrared rays are concentrated through reflecting mirrors on a heating fluid (normally liquid salt) medium, which in turn generates steam to propel turbines

Pengering ikan tenaga surya1) Lokasi: Pantai Dungkek

Sumenep, Madura2) Sumber Dana: IPTEKDA LIPI

2006

Pemanas Tenaga Surya

Pengering tenaga surya Sistem terbuka

Pemanas tenaga surya (Ekechukwu and Norton, 1999)

Pengering Tenaga Surya Konveksi Langsung.

Modifikasi Pemanas Surya Sirkulasi Alamiah

.

Reverse Absorber Cabinet Drier

• .

Indirect Solar Drier (Forced Convection Solar Drier)

• .

Green House Type Solar Drier• .

Solar Tunnel Drier.

Multiple-Self Portable Solar Drier

.

Staircase Solar Drier

.

Solar Grain Dryer With Rotatable Air Heater And a PV Run Fan

.

(a) A simple presentation of first model (b) side view of first mode

.

a). Simple Representation of Second Model b). Side View of Internal Representation of Second Model

.

Kelebihan Energi Surya1) Tersebar luas di berbagai area2) Tidak tergantung lokasi seperti sumber energi terbarukan

lainnya (angin & Hidro)3) Potensi besar untuk dijadikan pembangkit daya4) Karakteristik teknologi panas surya menarik sebagai

persediaan energi5) Scaling up (& down) very easy for Solar PV6) Pemakain massal menurunkan biaya produksi (Hukum

pasar?)

Kelemahan Energi Surya1) Bentuk energi paling mahal

2) Butuh investasi mahal

3) Tidak dapat dijadikan sebagai energi utama

4) Tergantung kondisi alam (berfluktuasi)

5) Solar fotofoltek sulit disimpan dalam bentuk energi listrik.

Tenaga Angin (Wind Power )

1) Konversi energi kinetik dari angin energi listrik

2) Banyak digunakan sebagai renewable energy di Eropa dan USA

3) Kelemahan tergantung kontinuitas/ketersediaan angin pada cuaca tertentu sulit diprediksi.

4) Pemanfaatan pembangkit energi angin relatif rendah, yaitu sekitar 25-35%.

Wind Power

Kelebihan Tenaga Angin

1) Butuh lahan kecil dibandingkan tenaga surya & tenaga Hidro

2) Dapat dibangun di kawasan pantai3) Fluktuasi tenaga angin > tenaga surya4) Lebih murah < tenaga surya

Kelemahan Tenaga Angin1) Intermiten2) Pembangunan tower di lepas pantai mahal3) Penyimpanan energi sulit dilakukan4) Menyebabkan polisi suara

Offshore Wind Turbines

Wind Turbines

Listrik tenaga Hidro

Karakteristik Tenaga Hidro1) Energi terbarukan yang paling baik 2) Memberikan kontribusi paling besar diantara

renewable energy lainnya3) Paling banyak digunakan & dikembangkan

dibanding jenis lainnya 4) Dapat “switched on-off” dalam waktu singkat5) Paling murah jika potensinya tersedia

Kelebihan Listrik Tenaga Hidro

1) Listrik biaya termurah2) Mampu beroperasi berdasarkan sesuai beban3) Mampu beroperasi skala besar

Kelemahan Listrik Tenaga Hidro

1) Dipengaruhi ekologi lingkungan (aliran sungai; dam terancam kerusakan.

2) Dari sisi kemanusiaan butuh relokasi hunian di sekitar bantaran sungai

3) Tergantung musim di daerah aliran sungai. 4) Butuh investasi mahal. 5) Potensi terbatas (tergantung lokasi).

Industri Energi & Ekosistem

Associated Equipment

/ Technology Suppliers

Energy Industry

Non-Renewable

Coal Oil & Gas

Renewable Energy

Solar Wind Bio-fuels

Hydro

Others (Fuel Cells,

Geothermal etc.)

Utilities/Consumers

43

Bahan bakar (Fuel)

1) Fossil fuelo C1-C4

o DMEo Hydrogeno Syn gas (CO +

H2)

2) Biofuel– Biogas– Biohydrogen

1) Fossil fuelo Coal o Green cokeo Wax

2) Biofuel– Cellulose– Wax

1) Fossil fuelo C5-C25

o Methanolo Ethanol

2) Bahan bakar hayati (Biofuel)– Lipids

• Triglycerides• Terpenes

– BioEthanol/Methanol– BioDiesel

CairPadat

Gas.

Sumber Energi Terbarukan

Angin Tenaga gelombang & hidro

Photovoltaics active solar heating

Sampah

Gas Geothermal

Limbah pertanian & hutan

Energy tanaman sel bahan bakar

Biomass

1) Bersumber dari bahan-bahan yang menggunakan sinar matahari fotositesis Tumbuh-Tumbuhan absorbsi CO2 emisi O2.

2) Pembakaran kayu panas

3) Produk tumbuhan - alkohol

4) Decomposition - methane/landfill gas/fuel for heating.

.1) Biofuel disebut juga agrofuel

2) Biofuel diperoleh dari biomass atau bio waste

3) Biofuel dapat digunakan untuk berbagai tujuan, mayoritas untuk sektor transportasi.

4) Keutamaan biomass renewable sources >< sumber energi fosil (batubara, minyak & bahan bakar nuklir).

a) Penggunaan biofuel sekarang dikembangkan diseluruh dunia.

b) Beberapa negara produsen biogases: Asia, Europe & America.

c) Faktor pertimbangan penggunaan biofuel & bahan bakar fosil secara seimbang: cost, availability, and food supply.

Pengembangan lahan untuk tanaman biofuels apakah mempengaruhi ketersediaan makanan?

Pertumbuhan penduduk meningkat kebutuhan energi & bahan bakar juga ningkat.

Permaslahangan baru tidak cukup lahan untuk menyediakan tanaman biofuel dan makanan, and food supply.

.

Negara-Negara Penghasil biofuel: USA : switchgrass, soybeans and corn Brazil : sugar cane Eropa : sugar beet and wheat China : cassava and sorghum Asia : miscanthus & palm oil India : jatropha

.

1) North America & Europe Pencampuran bensin / solar dengan biofuel

2) Pasar biodiesl 3% (German); 0,15% (USA).

3) 1 juta gallon biodiesel diproduksi/thn.

4) Bioethanol popular di America; biodiesel popular di Europe.

5) USA & Brazil memproduksi 87% world's fuel ethanol.

.

Produksi bahan bakar ethanol > 22 juta gallons/thn.

(Ethanol + bensin) memperbaiki angka oktan & menurunkan emisi.

(Biodiesel + solar) menurunkan emisi & meningkatkan umur mesin.

Tuntutan ketersediaan pangan dunia meningkat, Perhitungkan tanaman produksi sebagai bahan biofuel.

What is a Biofuel? Biofuel = agrofuel adalah bahan bakar yang

diperoleh melalui proses biologi fiksasi karbon.

Carbon Fixation– Proses kimiawi merubah carbon dioxide (CO)

molekul hydrocarbon (sebagai sumber energi) yang terdapat pada organism hidup

– Proses fiksasi carbon yang terdapat pada organisme hidup disebut dengan “biological carbon fixation”

Sebuah Pelajaran dari alam .

Fotosintesis merupakan proses biologi fiksasi karbon yang terdapat pada tumbuhan untuk memperoleh energi dalam bentuk karbohidrat

Biofuels1) Ethanol kelompok senyawa alkohol hasil destilasi tumbuhan

jagung (USA), tebu (Brazil), gandum (Europe) disubstitusi dengan gasoline

2) USA & Brazil sebagai produsen dan konsumen 90% ethanol

3) Ethanol + 10% gasoline tidak berdampak pada performen mesin

4) Campuran > 10% ethanol butuh modifikasi mesin

5) Biodiesel berasal dari minyak hewan/tumbuhan sebagai tambahan minyak diesel.

6) Ketersediaan bahan baku biodiesel > 80% dari total biaya dibanding ketersediaan ethanol yang hanya 60%

Bio-fuels

Keuntungan Biofuel1) Renewable2) Menghasilkan emisi pembakaran < bahan bakar

berbasis minyak bumi, solar 3) Lebih mudah dibuat tanpa memerlukan

infrasruktur yang mahal

Kelemahan Biofuels1) Butuh lahan luas untuk menamam tumbuhan

2) Pertanyaan:

Apakah biaya pembuatan > energi yang dihasilkan?

3) Masih menghasilkan polusi dibandingkan tenaga angin & tenaga surya

Aplikasi Biofuels

1) Transportasi Pengguna biofuel paling banyak yaitu sektor

transportasi, karena tuntutan: kebersihan, mampu menghasilkan daya besar dalam bentuk cair.

Bahan bakar cair mudah dipompa dan disimpan

2) Pembangkit daya (Power Generation) solid biomass fuel like wood

3) Heat (Penghasil panas)

What is Biomass?Biomass adalah material organik yang telah matiContoh: tongkol jagung, ranting alga, tangkai tebu

Jenis-jenis biomassaa) Kayu kelapa, oil palm, poplar, pine

Biasanya dibakar untuk menghasilkan panas untuk memanaskan boiler untuk menghasilkan energi listrik.

Jika digunakan langsung direct biomass

b) Non-Kayu jagung, tebu, soybeans, algae Biasanya diporses untuk menghasilkan biofuel cair Indirect biomass

Produksi Biofuel dari Biomass

Energi biomass dapat dikonversikan menjadi biofuel cair bisanya dengan 2 metode:

Method I– Tanaman berbasis gula melalui proses fermentasi ethanol

Method II– Tanaman hayati diproduksi menjadi minyak jatropha & algae– Minyak ini dipanaskan untuk mengurangi viscositasnya setelah

digunakan untuk bahan bakar diesel. – Minyak diesel dapat diolah lebih lanjut sebagai bahan bakar

biodiesel.

Kesetaraan Biofuels Dengan Bahan Bakar Fosil

Kesetaraan Biofuels dengan bahan bakar fosil

Biofuel Fossil Fuel

Ethanol Gasoline/Ethane

Biodiesel Diesel

Methanol Methane

Biobutanol Gasoline/Butane

Perbandingan Kandungan Energii. Kandungan energi

biodiesel 90% dibanding bahan bakar diesel (solar)

ii. Kandungan energi butanol 80% bahan bakar bensin

iii. Kandungan energi ethanol 50% bensin

Sumber Carbon dari BiofuelHampir semua biofuels memiliki energi setingkat batubara, tetapi menghasilkan lebih sedikit carbon dioxide jika dibakar

Why Renewable?1) Biofuels dihasilkan dari biomassa atau bio waste,

produk hasil pertanian.

2) Biomass & biofuel renewable

3) Bahan bakar fosil memerlukan jutaan tahun untuk terbentuknya NOT renewable

Green Energy?a) Istilah kata “renewable” tidak sama “green”

b) Sumber renewable energy tidak dapat habis (Contoh: angin, tenaga hidro)

c) Istilah “green energy” berhubungan dengan kelestarian planet bumi tidak menyebabkan pemanasan ekosistem, hujan asam, & pemanasan global

d) Energi surya termasuk energi hijau renewable

e) Semua “green energy” dapat diperbarui, tetapi tidak semua “renewable energy” adalah “green energy”

f) Biofuels adalah contoh sumber renewable energy yang tidak selalu “green” karena menghasilkan “greenhouse gases”

Biomass Berbasis Kayua. Kelapa (Coconut) – Tempurung kelapa dapat dibuat brio briket. Kelebihan

biomass dapat dibakar dengan sedikit residu. untuk memasak, di negara berkembang.

b. Minyak sawit (Oil Palm) - biomass dengan dua cara. Buahnya menghasilkan minyak biodiesel. Minyak kelapa dapat dibakar langsung. Minyak kelapa/sawit menghasilkan biomass langsung/tidak langsung..

c. Poplar - Poplar family includes trees like the Aspen and Cottonwood. These trees are valued for their rapid growth, reasonable resistance to disease, ability to provide habitat, and ability to be cultivated from sprouts cut from adult trees (reduces overall cost in the long term).

d. Pinus (Pine) - Pine is valued for many of the same reasons as poplar. It grows fast, it's easy to cultivate, and is relatively inexpensive to grow.

History of Biofuels1) Biofuels bukan barang baru hadir sejak mobil pertama kali

diciptakan have. Henry Ford merancang Model T berbahan bakar ethanol. Pada mulanya mesin diesel bebrbahan bakar minyak nabati sebelum menggunakan solar.

2) Rudolf Diesel, inventor mesin diesel pada awalnya menggunakan minyak nabati. Pada ajang World Exhibition di Paris tahun 1897, mesin diesel menggunakan BBM berbasis kacang.

3) Minyak bumi digunakan sebagai pengganti biofuel karena biayanya rendah..

4) Selama PD II, permintaan biofuel meningkat tajam karena bahan bakar fosil semakin menipis.

5) Biofuel sangat diperlukan seiiring dengan krisis energi tahun 1970s. 6) Permintaab biofuel meningkat pesat tahun 1990s karena tuntutan

standar emisi dan pemakaian BBM yg melonjak tajam.

History of Biofuels1) Tahun 1800:

Sebelum tahun 1800an Orang menggunakan bahan biomass (berbasis tumbuh-tumbuhan) dalam bentuk pembakaran kayu untuk memasak, pemanasan & produksi uap. Akhir 1800an, kayu digantikan batubara sebagai pembangkit daya.

2) 1826:Ethanol sintetis ditemukan oleh Henry Hennel di Britain & S.G. Sérullas di France.

3) Samuel Morey mengembangkan mesin berbahan bakar ethanol & turpentine.

History of Biofuels• 1850s

Ethanol digunakan sebagai bahan bakar penerangan

• 1860sSelama perang sipil, pajak hasil miras diperoleh dari miras dan wisky untuk memperoleh dana perang. Pajak penjualan etanol meningkat sehingga tidak dapat mengimbangi bahan bakar kerosin sebagai bahan bakar penerangan. Produksi Ethanol menurun hingga alhir 1906

History of Biofuels• 1919

Ketika larangan mulai diberlakuan di USA, ethanol dilarang karena dianggap miras. Dapat dijual jika dicampur petroleum.

• 1920sMinyak standard (gasoline) ditambahkan ethanol untuk memperbaiki angka octane dan menurunkan knocking pada mesin. (melayani 9 juta automobiles di USA/hari.

• 1933 Larangan penggunaan etanol berakhir di USA ethanol digunakan sebagai bahan bakar.

• 1940s Ethanol sering digunakan selama World War II disaat minyak bumi langka. Pertama kali USA menggunakan etanol dari tumbuh-tumbuhan di Omaha, Nebraska.

History of Biofuels• 1970s – Etanol digunakan sebagai bahan bakar

transportasi menggantikan BBM karena embargo. Etanol dijadikan sumber pendapatan negara dan dicampur dengan bensin.

• 1975 Brazil membentuk Pro-Álcool Program (Programa Nacional do Álcool, or National Alcohol Program) untuk mengurangi ketergantungan minyak. Program ini menggunakan dana pemerintah untuk menggantikan bahan bakar fosil. Brazil mengawali pembuatan ethanol dari sugar cane.

History of Biofuels• 1980s

Setelah investasi dalam bidang renewable fuels tahun 1970an, Brazil membuat kept the program hidup selama 1980an. Program ethanol yang kuat, Brazil mengembangkan industri. Pertengahan-1980an, mobil bebrbahan bakar ethanol mencapai 90% dinegara tersebut - membuat Brasil sebagai pasar energi alternatif terbesar di dunia.

History of Biofuels 1984 Burlington Electric in Vermont builds a 50

MW wood-fired plant to produce electricity.

1988 Ethanol began to be added to gasoline for the purpose of reducing carbon monoxide emissions.

1989 Canada & the USA conduct pilot trials of direct wood-fired gas turbine plants.

1990 Biomass’s electricity generation reaches 6 GW.

History of Biofuels2000

Brazil deregulated the ethanol market and removed its subsidies. However, depending on market conditions, all fuels are required to be blended with 20-25% ethanol.

2003 Since 2003, ethanol has grown rapidly as the oxygenating factor for gasoline in the US. Flex-fuel vehicles were introduced. These vehicles can run on straight ethanol, straight gasoline or a blend of the two. Today, the majority of new cars sold in Brazil are flex-fuel.

Klasifikasi BiofuelsBiofuels dikelompokkan menjadi 3 golongan:

Biofuels Generasi 1 Biofuels kelompok 1 conventional biofuels.

Berbasis produk makanan: tebu, starch, atau vegetable oil

Semua biofuel berbasis makanan yang bisa dikonsumsi manusia biofuel generasi 1.

Tidak terdapat perubahan dari generasi ke generasi berikutnya kecuali bahan.

Biofuel generasi 1 berpengaruh terhadap rantai makanan, meningkatkan emisi karbon

.

Jagung (Corn)a) US is the world leading producer of corn and ethanol made from cornb) As of 2012, more than 40% of US corn crop was being used to produce

corn-based ethanolc) Benefits:

Existing infrastructure for planting, harvesting, and processing corn Corn starch to ethanol conversion is relatively simple No indirect land use costs

d) Disadvantages Low ethanol yield per acre of corn produced Requires large amounts of pesticides and fertilizers soil and water contamination, expensive Takes a significant amount of corn away from the global food supply raising global food prices and leading to hunger in underdeveloped

countries

Tebu (Sugar Cane)a) The majority of the world's sugar cane is grown in Brazil, which was the world's

largest producer of alcohol fuel until very recently went it was eclipsed by the United States. Brazil produces roughly 5 billion gallons or 18 billion liters of fuel ethanol annually. The country adopted a very favorable stance on ethanol derived from sugar cane as a result of the oil embargo of the 1970s. Brazil has a policy of at least 22% ethanol in its gasoline, though 100% ethanol is available for purchase.

b) Unlike corn, sugar cane provides sugar rather than starch, which is more easily converted to alcohol. Where as corn requires heating and then fermentation, sugar cane requires only fermentation.

c) The Advantages of sugar cane include: – Infrastructure for planting, harvesting, and processing that is already in place. – No land use changes provide plantations sizes remain stable. – The yield is higher than that of corn at an average of 650 gallons per acre. – Carbon dioxide emissions can be 90% lower than for conventional gasoline when land use

changes do not occur. d) The disadvantages of sugar cane include: – Despite having a higher yield than corn, it is still relatively low – Few regions are suitable to cultivation – Sugar cane is a food staple in countries of South and Central America

Kedelai (Soybeans)a) Unlike corn and sugar cane, soybeans are grown throughout much of North America,

South America, and Asia. In other words, soybeans are a global food crop. The United States produce roughly 32 percent of all soybeans in the world, followed by Brazil at 28 percent. Despite its relatively high price as a food crop, soybean is still a major feedstock for the production of biofuel. In this case, rather than ethanol, soybean is used to produce biodiesel. Soybean is probably the worst feedstock for biofuel production.

b) The Advantages of soybeans include: Grows in many regions Relatively easy to maintain

c) The disadvantages of soybeans include: A yield of only about 70 gallons of biodiesel per acre, which is the worst yield of any

crop. Palm oil produces almost 10 times as much biodiesel per acre at 600 gallons (note palm oil is considered a second generation feedstock).

Soybean is a common food source and thus its use as a biofuel directly threatens the food chain.

It faces a number of disease and pest burdens It is generally not a profitable biofuel feedstock. More energy is usually required to cultivate soybeans than can be derived from the

fuel produced from them.

Jarak Pagar (Jatropha)• In the early Part of the 21st century, a plant known as Jatropha

became exceedingly popular • The plant was praised for its yield per seed, which could return

values as high as 40 percent. When compared to the 15 percent oil found in soybean, Jatropha look to be a miracle crop. Adding to its allure was the misconception that it could be grown on marginal land. As it turns out, oil production drops substantially when Jatropha is grown on marginal land. Interest in Jatropha has waned considerably in recent years.

• Other, similar seed crops have met with the same fate as Jatropha. Examples include Cammelina, Oil Palm, and rapeseed. In all cases, the initial benefits of the crops were quickly realized to be offset by the need to use crop land to achieve suitable yields.

Biofuel Generation II1) Biofuel generasi II diproduksi dari bahan yang berkelanjutan.

Definisi bahan berkelanjutan berdasarkan keberadaannya berpengaruh kuat pada greenhouse gas emissions, lahan, & suplai makanan.

2) Kualifikasi biofuel generasi II yaitu, bahan tidak harus dikonsumsi manusia dan:• Tumbuh di daerah tanah pinggiran (non-agricultural) • Seharusnya tidak memerlukan air dan pupuk dalam jumlah besar• Produk makanan tertentu dapat menjadi biofuel generasi II jika tidak

dikonsumsi dalam waktu lama» waste vegetable oil (2nd generation feedstock)» Virgin vegetable oil (1st generation feedstock)

• Biofuels generasi II disebut juga sebagai “advanced biofuels”

Biofuel Generasi IITeknologi ekstraksi

• Because second generation biofuels are derived from different feed stock, Different technology is often used to extract energy from them.

• This does not mean that second generation biofuels cannot be burned directly as the biomass. In fact, several second generation biofuels, like Switchgrass, are cultivated specifically to act as direct biomass.

• For the most part, second generation feedstock are processed differently than first generation biofuels. This is particularly true of lignocellulose feedstock, which tends to require several processing steps prior to being fermented (a first generation technology) into ethanol. An outline of second generation processing technologies follows.

• Thermochemical Conversion• The first thermochemical route is known as gasification. Gasification is not a new technology

and has been used extensively on conventional fossil fuels for a number of years. Second generation gasification technologies have been slightly altered to accommodate the differences in biomass stock. Through gasification, carbon-based materials are converted to carbon monoxide, hydrogen, and carbon dioxide. This process is different from combustion in that oxygen is limited. The gas that result is referred to as synthesis gas or syngas. Syngas is then used to produce energy or heat. Wood, black liquor, brown liquor, and other feedstock are used in this process.

•

• The second thermochemical route is known as pyrolysis. Pyrolysis also has a long history of use with fossil fuels. Pyrolysis is carried out in the absence of oxygen and often in the presence of an inert gas like halogen. The fuel is generally converted into two products: tars and char. Wood and a number of other energy crops can be used as feedstock to produce bio-oil through pyrolysis.

• A third thermochemical reaction, called torrefaction, is very similar to pyrolysis, but is carried out at lower temperatures. The process tends to yield better fuels for further use in gasification or combustion. Torrefaction is often used to convert biomass feedstock into a form that is more easily transported and stored.

• Biochemical Conversion• A number of biological and chemical processes are being adapted for the

production of biofuel from second generation feedstock. Fermentation with unique or genetically modified bacteria is particularly popular for second generation feedstock like landfill gas and municipal waste.

Waste Vegetable Oil (WVO)1) WVO digunakan sebagai bahan bakar lebih 1 abad yang lalu.

Pada awalnya mesin diesel menggunakan vegetable oil. Waste vegetable oil dianggap sebagai biofuel generasi II karena kegunaannya sebagai makanan sudah tidak berguna lagi. Recycling WWO dapat memperbaiki pencemaran lingkungan.

2) Kelebihan WVO : • Tidak mengganggu rantai makanan• Tersedia• Mudah dikonversi menjadi biodiesel• Kandungan S rendah• Tidak butuh lahan

.

3. Kekurangan WVO : Dapat merusak mesin jika tidak direncanakan dengan benar

4. WVO kemungkinan merupakan salah sumber biodiesel yang terbaik, dapat dibuat sesuai kebutuhan.

5. Pengumpulan WVO merupakan masalah tersendiri, bersumber dari berbagai rumah dan restourant.

Biodiesel Minyak Jelantah?.

Biodiesel dari minyak jelantah dikemas dengan baik, akan memberikan nilai

ekonomis bukan?

Pembuatan Biodiesel

Cara pembuatan biodiesel dari minyak jelantah (Proses transesterifikasi sebagai berikut :

1) Minyak jelantah dituangkan ke dalam beker 1000 ml dipanaskan 130 oC (10 menit untuk menghilangkan kadar air yang terkandung.

2) Diamkan hingga dingin

3) 125 ml metanol + 4,9 gr potasium hidroksida dalam erlenmeyer 250 ml, diaduk perlahan 15 menit untuk membuat larutan potasium methoxide

4) Minyak jelantah pada proses 1 di atas dipanaskan kembali sampai suhu 45-55 oC dan diaduk perlahan.

5) Kemudian secara perlahan-lahan campuran potasium methoxide ditambahkan ke dalam beker, sehingga terjadi proses pencampuran dari minyak jelantah dan potasium methoxide

6) Campuran tersebut diaduk perlahan (30 menit) dan dijaga agar temperatur tetap konstan, sampai larutan berubah warna.

7) Warna kuning keemasan akan berada di atas, dan warna coklat muda berada di bawah. Setelah proses ini selesai, lalu didiamkan selama 1 malam.

8) Keesokan harinya akan diperoleh senyawa biodiesel dengan warna coklat terang di bagian atas dan gliserol berwarna coklat kegelapan di bagian bawahnya.

9) Selanjutnya biodiesel di bagian atas dipisahkan dari gliserol dengan jalan menuangkan ke dalam gelas secara perlahan-lahan.

10)Biodiesel selanjutnya diuji sifat fisiknya yang meliputi : density, specific grafity, viskositas, titik nyala dan titik bakar (flash and fire point) serta dibandingkan dengan sifat fisika dari minyak solar.

11)Apabila ditemukan sifat fisika biodiesel jauh di bawah sifat fisika solar, maka penggunaan methanol (atau ethanol) harus diperbanyak, sedangkan sebaliknya apabila sifat fisika biodiesel jauh di atas sifat fisika minyak solar, maka volume methanol (atau ethanol) harus dikurangi.

12)Biodiesel yang telah teruji sifat fisiknya dan cenderung mendekati sifat fisika dari minyak solar kemudian digunakan sebagai bahan bakar untuk menggerakkan mesindiesel. Pengujian dilakukan dengan melakukan variasi putaran dari 650 rpm sampai dengan 2050 rpm pada kondisi stasioner

Non-Woody Biomass: Grasses1. Biofuel berbahan baku rumput switchgrass. 2. Switchgrass directly and indirectly biofuel. 3. Kandungan selulosa tinggi ideal direct biomass. 4. Dapat dibuat ethanol dari selulosa

5. The benefits of switchgrass over other biomass include: – Tumbuhan yang senantiasa hijau (lowers costs) – Memperbaiki kualitas tanah – Dapat ditanam jauh dari pemukiman penduduk – Dapat tumbuh di lahan kering & tandus – Tidak perlu pestisida

Non-Woody Biomass: Municipal Solid Waste

Bersumber dari ladang gas, tempat sampah, rumput, dll.

Tidak sebersih tenaga surya, dan angin, akan tetapi memiliki kandungan carbon < bahan bakar fosil.

Sampah kota sering digunakan sebagai pembangkit daya, dimana dibakar langsung untuk menghasilkan panas dan listrik.

Biofuels Generasi III 1) Secara khusus diperolah dari tanaman alga.2) Pada mulanya, algae dianggap sebagai biofuel

generasi II. Akan tetapi karena alga dapat dikembangkan besar maka diklasifikasikan tersendiri.

3) Biofuels berbasis alga memerlukan mekanisme produksi khas sehingga merupakan solusi potensial jika terjadi kekuragangan biofuel generasi I dan II.

• No feedstock can match algae In terms of quantity or diversity. – Algae produce an oil that can easily be refined into diesel or even certain

components of gasoline– Algae can be genetically manipulated to produce everything from ethanol and

butanol to even gasoline and diesel fuel directly• Butanol is of great interest because the alcohol is exceptionally similar to

gasoline. In fact, it has a nearly identical energy density to gasoline and an improved emissions profile.

– Until the advent of genetically modified algae, scientists had a great deal of difficulty producing butanol

• Outstanding yields– Algae have been used to produce up to 9000 gallons of biofuel per acre, which is 10-

fold what the best traditional feedstock have been able to generate– People who work closely with algae have suggested that yields as high as 20,000

gallons per acre are attainable– According to the US Department of Energy, yields that are 10 times higher than

second generation biofuels mean that only 0.42% of the U.S. land area would be needed to generate enough biofuel to meet all of the U.S. needs.

The Potential of Algae-based Biofuels

Algae can adventitiously be cultivated in diverse ways:• Open ponds

Algae is grown in a pond in the open air – Simple design and low capital costs– Less efficient than other systems– Other organisms can contaminate the pond and potentially damage or

kill the algae • Closed-loop systems

– Similar to open ponds but not exposed to the atmosphere and use of a sterile source of carbon dioxide

– Could potentially be directly connected to carbon dioxide sources (such as smokestacks) and thus use the gas before it is every released into the atmosphere

• Photobioreactors– Complex, expensive, closed systems– Significantly higher yield and better control

Techniques for Cultivating Algae

• For all three cultivation techniques, algae are able to be grown almost anywhere that temperatures are warm enough. This means that no farm land need be threatened by algae. Closed-loop and photobioreactor systems have even been used in desert settings.

• What is more, algae can be grown in waste water, which means they can offer secondary benefits by helping to digest municipal waste while avoiding taking up any additional land. All of the factors above combine to make algae easier to cultivate than traditional biofuels.

Cultivating Algae

• Algae require large amounts of water, nitrogen and phosphorus to grow– So much in fact that the production of fertilizer to meet the needs of algae used to

produce biofuel would produce more greenhouse gas emissions than were saved by using algae based biofuel to begin with.

– It also means the cost of algae-base biofuel is much higher than fuel from other sources.

– Currently, the net energy invested into producing biofuel using algae is greater than the amount of energy that can be extracted from the fuel

• This single disadvantage means that the large-scale implementation of algae to produce biofuel will not occur for a long time, if at all. In fact, after investing more than $600 million USD into research and development of algae, Exxon Mobil came to the conclusion in 2013 that algae-based biofuels will not be viable for at least 25 years. What is more, that calculation is strictly economical and does not consider the environmental impacts that have yet to be solved.

• A minor drawback regarding algae is that biofuel produced from them tends to be less stable than biodiesel produced from other sources. This is because the oil found in algae tends to be highly unsaturated. Unsaturated oils are more volatile, particularly at high temperatures, and thus more prone to degradation. Unlike the fertilizer requirements above, this is a problem that has a potential solution.

Challenges of Algae Production

Keuntungan Biofuel1) Sumber energi terbarukan dibandingkan bahan

bakar alam : batubara, minyak & bahan bakar nuklir

2) Biofuels merupakan cara terbaik untuk mereduksi emisi greenhouse gases.

3) Densitas Energy density: bahan bakar fossil memberikan energi besar dangan massa kecil sehingga digunakan untuk berbagai kegunaan.

4) Ketersediaan Biofuels5) Environmental Impact

Kerugian Biofuels1) Keberadaanya tergantung potensi daerah2) Mempengaruhi ketersediaan pangan3) Butuh lahan4) Berpengaruh kuat terhadap biodiversity5) Global Warming

Pompa HidramA. Singkatan : Hidraulik – Ram. (hidro = air ; ram = pukulan)B. Definisi : Pompa yang energi atau penggeraknya berasal dari

tekanan / hantaman air (disebut juga dengan motorless water pump)

C. Persyaratan pompa hidram1). Ada terjunan air (minimal 1 m)2). Debit air minimal 7 l/menit3). Sudut terjunan air 1 : 5 (tinggi air masuk : tinggi pompa terhadap bak penampungan) 4). Diameter pompa disesuaikan dengan debit air masuk

D. Fungsi bagian pompa hidram

1. Rumah pompa Merupakan tempat terjadinya proses pemompaan, bagian ini dilengkapi dengan dudukan agar pompa dapat berdiri kokoh2. Kleb limbah Kleb limbah merupakan kleb pembuangan air sisa, yang berfungsi memancing gerakan air yang berasal dari bak mata air, sehingga dapat menimbulkan air yang bekerja sebagai sumber tenagan pompa.

3. Tabung kompressorBerfungsi meneruskan dan melipatgandakan tenaga pemompaan, sehingga air yang masuk ke tabung kompressor dapat dipompa naik

4. Kleb hantarKleb ini menghantarkan air dari pompa ke tabung udara serta menahan air yang telah masuk agar tidak kembali ke rumah pompa.

Pembuatan Briket Sekam Padi• Kadar selulosa sekam yang cukup tinggi dapat memberikan

pembakaran yang merata dan stabil, untuk memudahkan diversifikasi penggunaannya, maka sekam terlebih dahulu melalui proses pembuatan arang sekam kemudian dipadatkan, dibentuk dan dikeringkan, disebut dengan Briket Sekam Padi

.

Pembuatan Biogas

Biogas.

Sampai Jumpa

109