Teknologi Pengolahan Djeni Hendra, MSi Bioetanol Pusat Litbang Hasil Hutan Badan Penelitian Pengembangan dan Inovasi Kementerian Lingkungan Hidup dan Kehutanan Yogyakarta, 11 Februari 2016
Outline I Latar Belakang II III IV V VI Teknologi Pengolahan Bioethanol Prototipe Alat Pengolah Bioethanol Proses Pengolahan Bioethanol Pemanfaatan Bioethanol Contoh Aplikasi Bioethanol
I. Latar belakang Polusi Penggunaan bahan bakar fossil Polusi gas CO, Nox, Pb Energy Alternatif Pencarian sumber-sumber energy terbarukan dan ramah lingkungan. Bioetanol - Campuran bahan bakar fosil (premium & pertamax) dgn rumus molekul C2H5-OH - Sumber bahan baku tersedia melimpah(aren, nipah, tebu, singkong, jagung, sorgum, siwalan) - Emisi lebih rendah drpd bahan bakar fosil
II. Teknologi Pengolahan Bioethanol Pasteurisasi/ Sakarifikasi - Dipanaskan sampai pada suhu 40-50 o C selama 10 menit - Diturunkan suhunya sampai pada suhu 28 o C Penambahan ragi (saccharomyces cerevisiae) 1-2% Fermentasi selama 72 jam Filter (disaring) Fermentasi Destilasi Dipanaskan pada suhu 78-80 o C Dehidrasi
Pasteurisasi : Proses pemasakan nira dengan tujuan untuk mematikan bakteri yang merugikan dan tidak digunakan pada proses selanjutnya. Sakarifikasi/hidrolisis : Reaksi pengikatan gugus hidroksil (OH) oleh suatu senyawa (secara kimia atau enzim). Yaitu untuk proses pemutusan polymer karbohidrat menjadi monomermonomer gula sederhana Fermentasi : Pemecahan gula menjadi alkohol dan karbon dioksida dengan bantuan mikro organisme (Ragi/enzim)
III. Prototipe Alat Pengolah Bioethanol 1 Reaktor I Box panel Kran untuk mengeluarkan bahan Corong pemasukan bahan baku bioetanol Elektromotor Tabung bagian dalam Pelindung band heater Dudukan reaktor Tipe P3HH-1 (Model Mutifungsi) Tenaga Listrik Spesifikasi Reaktor Fungsi Kapasitas Reaktor Diameter tabung luar Diameter tabung dalam Tinggi tabung Bahan Pengaduk Dilengkapi dengan : Untuk pasteurisasi dan sakarifikasi : 60 liter : 500 mm : 360 mm : 650 mm : Stainless steel 304 tebal 1,5 mm : Elektromotor ¼ Hp, 3 Phase, dibuat 1 fase : Band Heater 1.000 W, Thermocontrol, Box panel dan inverter
Reaktor II ( Fermentor) Elektromotor Corong pemasukan Tabung fermentor Pembuangan uap Thermometer Pengeluaran nira hasil fermentasi Kapasitas Reaktor : 70 liter Diameter Tabung : 380 mm Tinggi Tabung : 650 mm Bahan : Stainless steel 304 tebal 1,5 mm Pengaduk : Elektromotor 90 watt Dilengkapi dengan : Thermometer manual, corong pemasukan nira, kran pengeluaran nira, dan kran untuk pembuangan uap
Destilasi : Pemisahan alkohol yang dihasilkan dengan air 5 1 Reaktor III (Destilasi) 6 7 2 8 3 9 10 4 11 12 1 Tiang condensor 7 Condensor 2 2 Termometer tabung 8 Corong pemasukan cairan nira 3 Tabung luar 9 Tabung bagian dalam 4 Pipa kaca indikator air panas 10 Box panel 5 Termometer condensor 1 11 Kran pembuangan sisa destilasi 6 Condensor 1 12 Kran pemasukan air
Kapasitas Reaktor III Diameter tabung Tinggi tabung Bahan Pemanas Dilengkapi dengan : 60 liter : 380 mm : 600 mm : Stainless steel 304 tebal 1,5 mm : Listrik (Heater immersion) 3.000 Watt, 220V, 1 pase. : Box Panel, Thermocontrol, kran pembuangan sisa destilasi dan kran untuk pemasukkan air pemanas Condensor: Diameter : 4 inchi Tinggi : 1270 mm Bahan : Stainless steel 304 Dilengkapi dengan : Thermocontrol dan pompa sirkulasi air ke condensor (pendingin)
2 Tipe P3HH-2 Kapasitas Diameter tabung Tinggi tabung Bahan Pengaduk : 60 liter : 380 mm : 650 mm : Stainless steel 304 tebal 1,5 mm : Manual Dilengkapi dengan : Tungku kayu bakar, thermometer manual Tutup Pemasakan Kran untuk mengeluarkan cairan nira Tutup tabung reaktor Gear Pengaduk Tuas Pengaduk Tempat pembakaran Badan tungku Pembakaran
Corong untuk memasukkan nira Tabung fermentasi Gear pengaduk Tuas pengaduk Kran pengeluaran nira Dudukan tabung Spesifikasi Kapasitas Reaktor Diameter tabung Tinggi tabung Bahan Pengaduk Dilengkapi dengan Tenaga Manual : 70 liter : 380 mm : 650 mm : Stainless steel 304, tebal 1,5 mm : Manual : Thermometer manual, kran untuk mengeluarkan nira, dan corong untuk mema-sukan nira
Termometer Corong pemasukan nira Condensor 1 Dudukan condensor Condensor 2 Termometer Tungku kayu bakar/kompor Pipa kaca indikator air panas Tenaga kompor gas/kayu bakar
Alat pengolah bioetanol dapat digunakan untuk mengolah bahan baku dari berbagai jenis nira (cairan): - Nira aren - Nira nipah - Nira kelapa Sedang dikembangkan alat pengolah bioethanol dari bahan padat (lignoselulosa)
IV. Proses Pengolahan Bioetanol 1. Persiapan Bahan Baku
2. Pasteurisasi Cairan nira di panaskan/dimasak untuk mematikan bakteri yang tidak digunakan, pada suhu 40-50 o C selama 10 menit, kemudian suhu diturunkan sampai suhu 28 o C
3. Fermentasi Pemecahan gula gula sederhana menjadi etanol dengan menggunakan enzim atau ragi Ragi : Saccharomyces cerevisae 1-2%, urea 1% dan NPK masing-masing 0,5% ph 4-6 kondisi optimum ragi untuk merubah gula menjadi etanol Kapasitas alat = 60 liter ( terpakai 50 liter) Lama fermentasi 3 hari Diaduk 6 jam sekali, selama 3 menit
4. Destilasi Proses pemisahan alkohol dari larutan fermentasi, dilakukan pada suhu 78-80 C (alkohol akan menguap terlebih dahulu dibandingkan air) Disuling sampai 5-6 jam kurang lebih dapat 7,5 liter (tergantung ragi dan kadar gula niranya) Kadar bioetanol 90% Penyulingan kedua (dehidrasi) sampai menghasilkan 6,3 liter dengan kadar bioetanol 98,5%
Hasil Nira 50 liter Destilasi Etanol 90% Rendemen ±15% 7,5 liter Dehidrasi Etanol 98,5% Rendemen ±85% 6,3 liter
Bioetanol dari nira aren Hasil penyulingan aren menghasilkan kadar etanol sebesar 85% Dapat menghasilkan api yang biru Kadar bioetanol dapat ditingkatkan menjadi 99% melalui proses dehidrasi
Bioetanol
V Pemanfaatan Bioethanol Campuran bensin (menaikkan bil. oktan) Bahan pelarut Kadar Ethanol > 99% Kadar Ethanol 90-96% Bahan bakar kompor, desinfektan Kadar Ethanol 70-90% Pupuk cair
VI Contoh aplikasi Bioethanol Aplikasi per 1 liter Bioethanol untuk bahan bakar kompor Kadar 60% 3 jam Kadar 80% 5-6 jam
Terima Kasih...