Mengenal Tanaman Ubi Kayu dan Teknologi Produksi BBN Bioetanol

bioetanol ubi kayu

Mengapa Bioetanol ?

Selain semakin menipisnya jumlah cadangan bahan bakar fosil, alasan penting lain untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil adalah masalah kerusakan lingkungan, harga yang terus melambung, dan beban subsidi yang semakin besar.

Tujuan pengembangan dan pembangunan pabrik bioetanol memproduksi FGE di antaranya untuk mengurangi pemanasan global dan pencemaran udara.

Ubi kayu (singkong) merupakan salah satu sumber daya alam melimpah di Indonesia yang dapat dijadikan sebagai bahan baku pembuatan BBN bioetanol untuk menggantikan BBM premium.

Kebutuhan BBN Bioetanol?

Kebutuhan bioetanol sampai dengan tahun 2010 tergolong cukup tinggi, yaitu mencapai 1,8 juta kilo liter (Mingguan Agro Indonesia, 25/03/10).

Apa itu Bioetanol ?

Bioetanol adalah etanol yang dibuat dari biomass yang mengandung komponen pati atau selulosa, seperti singkong (ubi kayu) dan tetes tebu.

Dalam dunia industri, etanol umumnya dipergunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol, bahan baku farmasi, bahan baku kosmetika serta campuran untuk minuman (seperti sake atau gin).

Berdasarkan kadar alkoholnya, etanol terbagi menjadi tiga grade sebagai berikut:

  • Grade industri dengan kadar alkohol 90-94%
  • Netral dengan kadar alkohol 96-99,5%, umumnya digunakan untuk minuman keras atau bahan baku obat dalam industri farmasi
  • Grade bahan bakar dengan kadar alkohol diatas 99,5%

(Prihardana, R., dkk. 2008).

Tumbuhan ubi kayu (Manihot utilissima Pohl.)

Tumbuhan ubi kayu (Manihot utilissima Pohl.) merupakan tanaman pangan berupa perdu dengan nama lain ketela pohon, singkong, atau cassava.

Ubi kayu berasal dari negara Amerika latin di Benua Amerika, tepatnya dari Brazil.

Penyebarannya hampir ke seluruh dunia, antara lain Afrika, Madagaskar, India, China, serta Indonesia.

Ketela pohon/ ubi kayu diperkirakan masuk ke Indonesia pada tahun 1852.

Sistematika tanaman ketela pohon / ubi kayu adalah sebagai berikut:

Kingdom : Plantae

Divisi : Spermatophyta (tumbuhan biji)

Kelas : Dicotyledoneae (biji berkeping dua)

Ordo : Euphorbiales

Famili : Euphorbiaceae

Genus : Manihot

Spesies : Manihot utilissima Pohl.

Ubi kayu merupakan tanaman pangan dan perdagangan

Ubi kayu merupakan tanaman pangan dan perdagangan (cash crop). Sebagai tanaman perdagangan, ubi kayu menghasilkan starch, gaplek, tepung ubi kayu, etanol, gula cair, sorbitol, monosodium glutamate, tepung aromatic, dan pellets.

Ubi kayu dapat menghidupi berbagai industri hulu dan hilir.

Sebagai tanaman pangan, ubi kayu merupakan sumber karbohidrat bagi sekitar 500 juta manusia di dunia. Di Indonesia, tanaman ini menempati urutan ketiga setelah padi dan jagung. Sebagai sumber karbohidrat, ubi kayu merupakan penghasil kalori terbesar dibandingkan dengan tanaman lain.

Indonesia adalah penghasil ubi kayu urutan keempat terbesar di dunia setelah Nigeria, Brazil, dan Thailand.

Pasar ubi kayu dunia terbesar disuplai oleh Thailand dan Vietnam.

Sentra Produksi Ubi Kayu di Indonesia.

Produksi Ubi kayu tahun 2005 sebesar 19.5 juta ton dengan areal seluas 1.24 juta ha.

  • Provinsi Lampung adalah daerah penghasil ubi kayu terbesar (24%), diikuti
  • Jawa Timur (20%),
  • Jawa Tengah (19%),
  • Jawa Barat (11%),
  • Nusa Tenggara Timur (4.5 %), dan
  • DI Yogyakarta (4.2%)

Ubi kayu merupakan bahan baku yang potensial untuk pembuatan bioetanol

Tanaman ubi kayu baik untuk dibudi-dayakan,

  • untuk bahan makanan dan olahannya
  • sebagai bahan baku bioetanol (bahan baku sumber energi alternatif atau bahan bakar nabati/BBN)
  • dapat tumbuh di lahan yang kurang subur
  • serta masa panennya tidak tergantung pada musim sehingga panennya dapat berlangsung sepanjang tahun.

Ubi kayu sebagai bahan baku sumber energi alternatif memiliki kadar karbohidrat sekitar 32-35% dan kadar pati sekitar 83,8% setelah diproses menjadi tepung.

Oleh karena itu, dikatakan bahwa ubi kayu merupakan bahan baku yang potensial untuk pembuatan bioetanol (Prihardana, R., dkk. 2008).

Penggunaan etanol sebagai bahan bakar mulai diteliti dan diimplemen­ta­si­kan­ di Amerika Serikat dan Brazil sejak terjadinya krisis bahan bakar fosil di kedua negara tersebut pada tahun 1970-an. Di Amerika Serikat, bahan bakar relatif murah E85 yang mengandung etanol 85% semakin populer di masyarakat dunia (Ranola, Roberto F. 2009).

Teknologi Produksi Bioetanol Ubi Kayu

bioetanol-www.htysite.com

Gambar 1. Proses Produksi Bioetanol dari Bahan Berpati

Secara umum produksi bioetanol mencakup rangkaian proses yaitu,

  • Proses hidrolisis (proses persiapan bahan baku), yakni proses konversi pati menjadi glukosa;
  • Proses fermentasi, yaitu proses konversi glukose (gula) menjadi etanol dan CO2; dan
  • Poses pemurnian (proses destilasi), adalah proses pemurnian etanol hasil fermentasi menjadi etanol dengan kadar 95-96%
  • Proses dehidrasi, adalah proses penghilangan air dari 96% menjadi 99,5%.

(Rama Prihandana, dkk, 2008)

diagram alir bioetanol-www.htysite.com

Gambar 2. Diagram alir proses pembuatan bioetanol dari ubi kayu

Pada tahapan persiapan, bahan baku berupa padatan harus dikonversi terlebih dahulu menjadi larutan gula sebelum akhirnya difermentasi untuk menghasilkan etanol, sedangkan bahan-bahan yang sudah dalam bentuk larutan gula seperti molase dapat secara langsung difermentasi. Bahan padatan dikenai perlakuan pengecilan ukuran dan juga tahap pemasakan. Proses pengecilan ukuran dapat dilakukan dengan menggiling bahan (singkong, sagu, dan jagung) sebelum memasuki tahap pemasakan. Tahap pemasakan bahan meliputi proses liquifikasi dan sakarifikasi. Pada tahap ini, tepung/pati dikonversi menjadi gula (Hambali, E., dkk. 2008).

Prinsip dari hidrolisis pati pada dasarnya adalah pemutusan rantai polimer pati menjadi unit-unit dekstrosa (C6H12O6). Pemutusan rantai polimer tersebut dapat dilakukan dengan berbagai metode, misalnya secara enzimatis, kimiawi ataupun kombinasi keduanya.

Tahap fermentasi merupakan tahap kedua dalam proses produksi bioetanol. Pada tahap ini terjadi proses pemecahan gula-gula sederhana menjadi etanol dengan melibatkan enzim dan ragi. Fermentasi dilakukan pada suhu sekitar 27 – 320C . pada tahap ini akan dihasilkan gas CO2 sebagai by product dan sludge sebagai limbahnya. Gas CO2 yang dihasilkan memiliki perbandingan stoikiometri yang sama dengan etanol yang dihasilkan yaitu 1 : 1. Setelah melalui proses pemurnian, gas CO2 dapat digunakan sebagai bahan baku gas dalam minuman berkarbonat (Hambali, E., dkk. 2008).

Tahap berikutnya adalah pemurnian bioetanol yang diperoleh. Tahap ini dilakukan dengan metode destilasi. Destilasi dilakukan pada suhu diatas titik didih etanol murni yaitu pada kisaran 78 – 1000C. Produk yang dihasilkan pada tahap ini memilki kemurnian hingga 96%. Etanol hasil destilasi kemudian dikeringkan melalui metode purifikasi menggunakan molecular sieve untuk meningkatkan kemurnian etanol hingga memenuhi spesifikasi bahan bakar ataupun untuk keperluan industri (Hambali, E., dkk. 2008).

Fermentasi

Tahap inti dari produksi bioetanol adalah fermentasi gula sederhana, baik yang berupa glukosa, sukrosa, maupun fruktosa dengan menggunakan ragi/yeast terutama Saccharomyces sp. atau bakteri Zyomomonas mobilis. Dalam proses ini, gula akan dikonversi menjadi etanol dan gas karbon dioksida . (Waller, J.C., dkk. 1981)

Destilasi

Kadar etanol hasil fermentasi tidak dapat mencapai level diatas 18 hingga 21 persen, sebab etanol dengan kadar tesebut bersifat toxic terhadap ragi yang memproduksi etanol tersebut sehingga untuk memperoleh etanol dengan kadar yang lebih tinggi perlu dilakukan destilasi. Destilasi adalah proses pemanasan yang memisahkan etanol dan beberapa komponen cair lain dari substrat fermentasi sehingga diperoleh kadar etanol yang lebih tinggi (Archunan,G. 2004).

Tujuan proses destilasi adalah untuk memisahkan etanol dari campuran etanol-air. Titik didih etanol adalah 780C dan titik didih air adalah 1000C sehingga dengan pemanasan pada suhu 780C dengan metode destilasi maka etanol dapat dipisahkan dari campuran etanol-air. Konsentrasi maksimum etanol yang dapat diperoleh dengan cara destilasi biasa adalah 96%. Etanol anhidrat (99,5%-100%) dapat diperoleh dengan menggunakan metode destilasi azeotrop menggunakan benzen (Waller, J.C., dkk. 1981).

Pemanfaatan Limbah Bioetanol

Pemanfaatan limbah pabrik bioetanol menjadi biogas dapat meningkatkan efisiensi, yakni menekan harga pokok produksi bioetanol. Proses pembuatan bioetanol membutuhkan energi yang cukup besar. Tanpa mengintroduksi energi terbarukan yang murah di industri bioetanol (misalnya biogas), misi industri bioetanol untuk menghasilkan FGE (Fuel Grade Ethanol) tidak akan tercapai secara optimal.

Mutu dan Metode Uji Bioetanol

Mutu bioetanol sebagai bahan bakar cukup ketat yang mensyaratkan kadar etanol lebih dari 99% serta beberapa parameter lainnya. Hal ini berhubungan manfaatnya sebagai pengganti bahan bakar.

FUEL GRADE ETHANOL (FGE) atau etanol kering biasanya memiliki berat jenis dalam rentang 0.7936-0.7961 (pada kondisi 15,56/15,56oC), atau berat jenis dalam rentang 0.7871-0.7896 (pada kondisi 25/25oC).

Spesfifikasi FGE

Pemerintah RI telah menetapkan standar FUEL GRADE ETHANOL (FGE) yang tercantum dalam Standard Nasional Indonesia bernomor SNI DT 27-0001-2006, tanggal 27 Desember 2006. (Rama Prihandana, dkk, 2008)

References /  read more:

Advertisements

One response to “Mengenal Tanaman Ubi Kayu dan Teknologi Produksi BBN Bioetanol

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s