SIMULASI PROSES PRODUKSI BUTANOL DENGAN PROSES FERMENTASI MELALUI BEBERAPA ALTERNATIF DESAIN PROSES

Transkripsi

1 SIMULASI PROSES PRODUKSI BUTANOL DENGAN PROSES FERMENTASI MELALUI BEBERAPA ALTERNATIF DESAIN PROSES Nama Mahasiswa : 1. I Gusti Nyoman Anom Wijaya : 2. Shinta Rezki Amelia NRP : : Dosen Pembimbing Laboratorium : Ir.Musfil A.S,M.Eng.Sc : Perancangan dan Pengendalian Proses PENDAHULUAN Seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan biofuel maka semakin meningkat pula perkembangan pabrik biofuel (etanol dan butanol) menggunakan berbagai macam bahan baku. Proses produksi butanol dapat diperoleh dari tiga macam proses, fermentasi langsung karbohidrat (gula, nira, molasses, buah) atau bahan lain yang harus diubah menjadi bahan yang dapat difermentasikan seperti strach (jagung, ketela, dan kentang) selain itu dapat juga diperoleh dari hasil samping suatu industri tertentu. Bahan baku yang banyak digunakan di Indonesia adalah yang mengandung glukosa. Melalui proses fermentasi maka glukosa dapat diubah menghasilkan asam butirat, asam asetat, hidrogen dan karbon dioksida yang selanjutkan akan difermentasikan kembali sehingga menjadi produk utama berupa butanol melalui beberapa tahap pemurnian. Keseluruhan proses ini melibatkan berbagai macam proses, kandungan material serta enzym yang kompleks. Untuk dapat mengetahui proses yang terbaik dalam mendapatkan hasil yang terbaik pula dibutuhkan simulasi proses dengan berbagai alternatif sebagai bahan pertimbangan dalam pembangunan pabrik terutama pada sistem fermentasi. Dalam simulasi ini digunakan program Super Pro Melalui simulasi ini diharapkan mendapatkan hasil yield yang maksimum dengan beberapa alternatif proses dan konfigurasi alat pada unit sterilisasi dan fermentasi. METODOLOGI Dalam penelitian ini pertama-tama yang dilakukan adalah Pengumpulan dan Pengolahan Data dari literatur. Simulasi data ke dalam bentuk flowsheet dasar yang sesuai dengan hasil literatur yaitu 9,8 persen massa butanol pada hasil fermentasi akhir (fermentasi asam butirat menjadi butanol). Kemudian setelah mendapatkan data simulasi acuan, selanjutnya melakukan simulasi alternatif desain dengan penambahan alat : ekstraktor, fermentor dan stripper. Setelah dilakukan simulasi tersebut, membandingkat dan membahas

2 hasil yang didapat dari 3 alternatif desain tersebut dengan hasil simulasi dasar dengan hasil yang mendekati literature. HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam penelitian ini terdapat beberapa macam Alternatif Desain Proses yang telah dilakukan, yaitu : Alternatif Desain Proses 1 Dalam proses Alternatif Desain Proses I ini yang dilakukan antara lain : 1. Menambahkan alat fermentor setelah fermentasi I ( fermentasi glukosa menjadi butyric acid). untuk menjaga yeast tetap hidup, dimana aerasi yang diberikan sebesar 1,22 VVM untuk fermentasi I dan 1,45 VVM untuk fermentasi II. Adapun hasil yang diperoleh dari alternatif proses yang pertama ini ditunjukkan oleh table sebagai beikut : Tabel Hasil Alternatif Desain Proses I Flow Rate komponen Hasil Alternatif I Flow Rate komponen Butanol 11660,11 9, ,15 10,39 Butyric acid 942,23 0,81 949,18 0,84 Glukosa 3568,04 3,05 84,83 0,08 Sukrosa 12,46 0,01 0,14 0,0001 Water 88522,64 75, ,99 77,96 Total , ,1 100 Alternatif Desain Proses 1I Dalam proses Alternatif Desain Proses II ini yang dilakukan antara lain : 1. Menambahkan alat ekstraktor setelah fermentasi I ( fermentasi glukosa menjadi butyric acid). untuk menjaga yeast tetap hidup, dimana aerasi yang diberikan sebesar 1,43 VVM. Adapun hasil yang diperoleh dari alternatif proses yang kedua ini ditunjukkan oleh table sebagai berikut :

3 Tabel Hasil Alternatif Desain Proses II Hasil Alternatif II Flow Rate komponen Flow Rate komponen Butanol 11660,11 9, ,7 10,17 Butyric acid 942,23 0,81 939,85 0,82 Glukosa 3568,04 3,05 337,71 0,3 Sukrosa 12,46 0,01 1,04 0,0009 Water 88522,64 75, ,07 76,81 Total , ,1 100 Alternatif Desain Proses 1II Dalam proses Alternatif Desain Proses III ini yang dilakukan antara lain : 1. Menambahkan alat stripper yang berfungsi untuk menyerap Butanol dan Air dengan pengabsorb gas CO 2, hasil dari adsorbsi ini kemudian direcycle menuju ke fermentor I. untuk menjaga mikroba tetap hidup, dimana aerasi yang diberikan sebesar 2,46 VVM pada fermentor I dan 1,47 VVM pada fermentor II. 3. Menambahkan pengaduk untuk fermentor I dengan power 1765,37kW dan pada fermentor II dengan power 808,32kW 4. Menambahkan Rotary drum vacum filter pada unit setelah fermentasi kedua. Adapun hasil yang diperoleh dari alternatif proses yang kedua ini ditunjukkan oleh table sebagai berikut : Tabel Hasil Alternatif Desain Proses III Hasil Alternatif III Flow Rate komponen Flow Rate komponen Butanol 11660,11 9, ,56 9,2 Butyric acid 942,23 0,81 951,58 0,74 Glukosa 3568,04 3, ,33 2,76 Sukrosa 12,46 0,01 12,46 0,01 Water 88522,64 75, ,89 68,38 Total , , KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

4 1. Simulasi dasar yang telah dilakukan yang digunakan sebagai simulasi acuan menunjukkan output akhir sebesar 9,98 persen massa butanol dengan flow rate butanol : 11660,113 kg/batch dimana hasil tersebut telah mendekati hasil literatur yang digunakan. 2. Untuk Hasil simulasi Alternatif Desain: a. Alternatif I : 11746,15 kg/batch komponen (%) : 10,4 b. Alternatif II : 11630,7 kg/batch komponen (%) : 10,167 c. Alternatif III : 11846,56 kg/batch komponen (%) : 9,16 Berdasarkan hasil simulasi alternatif yang didapat menunjukkan bahwa simulasi alternatif III terjadi kenaikan rate butanol yang paling tinggi, sehingga dapat disimpulkan bahwa alternatif III lebih baik dari simulasi acuan ataupun alternatif dengan tidak diperhitungkannya aspek ekonomi. 3. Bila dibandingkan dengan Basecase dapat disimpulkan bahwa ketiga Simulasi alternatif desain dengan penambahan alat untuk alternatif desain proses ini tidak lebih baik hasil yang didapatkan, dimana penambahan hasil yang diharapkan tidak lebih dari 10% daripada hasil basecase. DAFTAR PUSTAKA 1. Blanch, Harvey W. dan Douglas S. Clarck. 1997, Biochemical Engineering. Taylor & Francis Publisher. USA. 2. Dahliana, Halimatud. 2004, Pembuatan n-butanol dari Berbagai Proses. Skripsi Teknik Kimia Universitas Sumatra Utara. Indonesia. 3. Distantina, Sperisa. 2005, Alat Transfer Absorber Dan Stripper. Silabi D3 Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret. Indonesia.

5 4. Gamayanti, Nila & Mardianti Susantris. 2010, Simulation Proses Produksi Etanol Dari Molasses Melalui Beberapa Konfigurasi Alternatif Proses. Skripsi Teknik Kimia Institut Teknoligi Sepuluh Nopember. Indonesia. 5. Gapes, J.R. 2000, The Economics of Acetone-Butanol Fermentation: Theoretical and Market Considerations. Horizon Scientific Press, USA 6. Kunaipah, Uun. 2008, Pengaruh Lama Fermentasi dan Konsentrasi Glukosa Terhadap Aktifitas Antibakteri, Polifenol Total dan Mutu Kimia Kefir Susu Kacang Merah. Thesis Universitas Diponegoro. Indonesia. 7. Lee, James M. 1992, Biochemical Engineering. Prentice Hall, Englewood Cliffs. New Jersey, USA 8. Pro-Designer v , SuperPro Designer User s Guide. Intelligen, Inc. USA. 9. Ramey, David. 2004, Production of Butyric Acid and Butanol from Biomass. U.S. Department of Energy Morgantown, USA 10. Rohaeti, Eli. 2009, Benzena dan Turunannya. Perpustakaan Universitas Yogyakarta. Indonesia. 11. Sugiarto, Bambang dan Utiyah Azizah. 2004, Ikatan Kimia. Departemen Pendidikan Nasional. Indonesia. 12. Zhang, Chunhui. Hua Yang. Fangxiao Yang. dan Yujiu Ma. 2009, Current Progress on Butyric Acid Production by Fermentation. Springer Science Business Media. Jerman.