LOGO
Pre Test Apa
yang bioethanol ?
saudara
ketahui
tentang
Sumber
bahan baku apa saja yang dapat diperg diperguna unakan kan sebaga sebagaii bahan bahan pembua pembuatan tan bioetanol?
Mengap apa a Meng
tekn teknol olog ogii pros proses es pemb pembua uata tan n bioetanol banyak dikembangkan saat ini?
LOGO
BIOETHANOL
MATERI
1. PE PEND NDAH AHUL ULUA UAN N 2. PROD PRODUKSI UKSI BIOE BIOETANO TANOL L DI DUNIA DUNIA DAN INDO INDONES NESIA IA 3. BAH BAHAN AN BAK BAKU U BI BIOE OETAN TANOL OL 4. ASPE ASPEK K TEKNIS TEKNIS PROD PRODUKSI UKSI BIO BIOETA ETANOL NOL 5. ANA ANALI LISI SIS S MUTU MUTU BIO BIOET ETANO ANOL L
LOGO
How Could Biofuels Serve the Coming Historical Role? Cost
4th Generation Fuel: Hydrogen based
3rd Generation Fuel:
SynFuel: Oxygenates,FTDiesel, Methanol
2nd Generation Fuel:
Blended fuel: Petroleum and crop-based fuels (including cellulosicbased)
1st Generation Fuel:
Petroleum-based Fuel: diesel, gasoline, kerosene, etc.
2005
Year 2025
2050
2075
Kebijakan Energi Energi Energi Nasional Nasional 2005 2005 : Kandungan Blue Print Pengelolaan Energi bioetanol sebagai sebagai pencampur premium adl 10 10 % (E10), tdr 8 % bioetnaol ubi ubi kayu kayu, 1 % sorgum dan dan 11 % tetes. No. 5 2006 : kebijakan energi energi nasional nasional Perpres No. no. 1 2006 : penyediaan dan dan pemanfaatan bahan bahan bakar bakar Inpres no. nabati sebagai sebagai bahan bahan bakar bakar lain. lain. : Implementasi : keputusan oleh oleh pemda untuk untuk meningkatkan Pengambilan keputusan koordinasi antarinstansi antarinstansi terkait terkait dalam dalam pengembangan ubi ubi kayu untuk untuk memenuhi kebutuhan kebutuhan bioetanol bioetanol jangka jangka panjang dan pengembangan tanaman tanaman ubi ubi kayu kayu sebagai sebagai Penelitian dan bahan baku baku bioetanol bioetanol penyediaan bibit bibit dasar dasar dan dan varietas unggul unggul.
Harga Etanol
Biaya Produksi Etanol Interest 9%
7000 Depreciati on 11%
5500
G&A Expenses 4%
Fixed Cost 7%
Feedstock 54%
4600
Variable Cost s 15%
4500
Kebijakan pemerintah? Bagaimana menurunkan biaya produksi?
Manajemen? Technology?: Skala ekonomis? O&M?
Pemahaman terhadap struktur biaya adalah kunci untuk menghasilkan kerangka kerja/peratu tepat
>>> Siapa yang harus menanggung selisih biaya? >>> Bagaimana kita bertahan dengan kebijakan subsidi BBM? Ultimately.. >>> Seberapa bijak kita mengelola Ketahanan
Konsumsi BBM Tahun 2005 (Kilo Liter); konsumen terbesar pada sektor transportasi M. Tanah
Premium
Solar
M. Diesel
M. Bakar
-
17.471.139
12.078.204
70.879
277.679
90.984
-
8.388.270
811.798
2.310.023
-
-
7.108.889
16.107
2.098.580
R. Tangga
11.233.237
-
-
-
-
Total
11.324.221
17.471.139
27.535.363
898.784
4.686.282
Sektor Transportasi Industri Pembangkitan Listrik
Total: 61.955.789 KL, substitusi 10% premium – 1,7 juta kL bioetanol Sumber : Data Penjualan BBM - Pertamina
PROYEKSI KEBUTUHAN PREMIUM DAN PEMENUHAN PENYEDIAAN BAHAN BAKU BIOETANOL 2006-2010 Kegiatan
Satua n
2006
2007
2008
2009
2010
1. Kebutuhan Premium
ribu KL
17.170
18.370
19.660
21.000
22.510
2. Penyediaan Bioethanol Blue Print energi nasional
ribu KL
172
735
1.376
2.100
2.251
8
Proyeksi kebutuhan premium untuk Transportasi
BIOETANOL •
Etanol (etil alkohol) C2H5OH : zat kimia organik berwarna jernih berberat molekul 46,07; berbau khas alkohol, berfase cair pada suhu kamar, mudah terbakar dan dapat dibuat dari biomassa maupun fraksi minyak bumi
•
Bioetanol : etanol yang terbuat dari bahan nabati (bahan bergula, berpati atau berselulosa atau biomassa lain
•
Alkohol : nama umum CnH2n+1OH (metanol, etanol, dll)
•
FGE : Fuel grade athanol kadar minimal 99,5%-v, disebut etanol hidrat
•
Gasohol: E-x bahan bakar campuran x%-v FGE dengan (100-x)%-v bensin
•
Alkohol terdenaturasi : etanol yang dirusak, tidak layak minum. Contoh denaturan : bensin, hidrokarbon lain
PRODUKSI BIOETANOL DI DUNIA DAN INDONESIA
Produksi Bioethanol Dunia (juta galon per tahun) No.
Negara
2004
2005
No.
Negara
2004
2005
1
Brazil
3.989
4.227
18
Italy
40
40
2
U.S
3.535
4.264
19
Australia
33
33
3
China
964
1.004
20
Japan
31
30
4
India
462
449
21
Pakistan
26
24
5
France
219
240
22
Sweden
26
29
6
Russia
198
198
23
Philippines
22
22
7
South Africa
110
103
24
South Korea
22
17
8
U.K
106
92
25
Guatemala
17
17
9
Saudi Arabia
79
32
26
Cuba
16
12
10
Spain
79
93
27
Ecuador
12
14
11
Thailand
74
79
28
Mexico
9
12
12
Germany
71
114
29
Nicaragua
8
7
13
Ukraine
66
65
30
Mauritius
6
3
14
Canada
61
61
31
Zimbabwe
6
5
15
Poland
53
58
32
Kenya
3
4
16
Indonesia
44
45
33
Swaziland
3
3
17
Argentina
42
44
34
Other
338
710
10.770
12.150
TOTAL
Country Raw Material Brazil Sugarcane* Thailand Cassava/tapioka Thailand Molasses USA Corn EU Wheat EU Sugarbeet -----------------------------------------------* Mix of molasses + cane juice
Prod cost, cent$/l 14 23.9 17.9 25.5 42 45
Industri Bioetanol Berbahan baku Molase di Indonesia Perusahaan Molindo Raya Ind PTPN XI Indo Acidatama Madu Baru PSA Palimanan Nabati Saran Indo Lampung Dist Permata Sakti Molasindo Basis Indah
Kapasitas 50 jt l/thn 7 jt l/th 45 jt l/thn 7 jt l/thn 7 jt l/thn 3,6 jt l/thn 50 jt l/thn 5 jt l/thn 3,6 jt l/thn 5 jt l/thn
Lokasi Lawang, Jawa Timur Jatiroto, Jawa Timur Solo, Jawa Tengah Yogya, DIY Cirebon, Jawa Barat Cirebon, Jawa Barat Lampung Medan, Medan, Makasar,
Produsen Etanol Di Indonesia
Perkiraan Peningkatan Produsen Bioetanol Tahun
Produsen
Total Produksi (KL/thn)
2006
PT. Molindo Raya
(Malang)
2007
BPPT
(Lampung)
2.000
2008
PT. Indo Lampung
(Lampung)
20.000
PT. Medco Etanol
(Lampung)
22.000
PT. Molindo Raya
(Malang)
40.000
PT. Molindo Raya
(Lampung)
40.000
2009
2010
10.000
PT. Etanol Indonesia (Banten)
35.000
Sampoerna Group
60.000
PT. Indo Acidatama (Lampung)
50.000
Sumber : BPPT, 2006
Potensi Pasar Bioetanol di Indonesia
Grade
Ethanol conc, % v/v Note/Utilization
Technical
Minimum 94%
Furniture, meubel
Prime 1
Minimum 96%
Chemical, Pharmacy, Cosmetics industries, ink and printing
Prime 2
Minimum 95%
Fuel
Min 99.5 %
Beverage Gasoline mix (still initial stage) 12 kL/day
BAHAN BAKU BIOETANOL
1. Bahan bergula (glukosa, sukrosa, molase) 2. Bahan Berpati (tapioka, pati sagu, pati kentang, pati jagung) 3. Bahan berselulosa (bagase, TKKS), dll
Diagram perbandingan proses pengolahan etanol dengan harga bahan bakunya
s s e c o r P l a c i n h c e T
c a l e s i n h t i T e c p l e x i F C o m e e d
s t o c k C o s t
SUGAR
STARCH
semakin tinggi harga bahan baku semakin mudah teknik pengolahan
CELLULOSE
Pertemuan Ke-2 • Apa keunggulan bioethanol dibandingkan premium • Bagaimana proses produksi bioethanol dari sumber gula, pati, bahan berserat
Keunggulan bioethanol Etanol sebagai bahan bakar mempunyai karakteristik yang mirip dengan premium Mudah terbakar dan mudah menguap (> bensin) 35 % O2 meningkatkan efisiensi pembakaran mengurangi emisi gas rumah kaca Oktan lebih tinggi (etanol absolut 117) Mudah terurai tidak mencemari lingkungan Proses produksinya lebih sederhana Dapat diperbaharui
LOGO
Perbandingan kebutuhan bahan baku 1 L etanol
Ketersediaan Komoditas
Ubi Kayu Keunggulan : • Dapat tumbuh pada lahan marginal • Daya tahan tinggi thp penyakit • Dapat diatur masa panennya Berdasarkan Kandungan HCN (/Kg umbi) : (Muchtadi 1990) 1. Tidak beracun : < 50 mg 2. Sedikit beracun : 50 – 80 mg 3. Beracun : 80 – 100 mg 4. Sangat beracun : > 100 mg
Komposisi ubi kayu
Komponen Air Karbohidrat Protein Lemak Serat Abu
(% b/b)a 62 – 65 32 – 35 0,7 – 2,6 0,2 – 0,5 0,8 – 1,3 0,3 – 1,3
a : Kay 1973 * ; by difference
(% b/b)b 59,88 37,77* 1,48 0,34 0,53
b : Setiawan 2006
Perkembangan Produksi Ubi Kayu (Deptan 2008) Luas lahan u bi kayu ) a H a t u J ( a e r a s a u L
1.35 1.30
1.318 1.284
1.277 1.245
1.256
1.25
1.213
1.227 1.201 1.178
1.20 1.15 1.10 2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Tahun
Produksi Ubi kayu ) n o t a t u J ( i s k u d o r P
22 21
19.988
2006
2007
20.343
19.425 19.321
20 18.524
19 18 17
19.986
17.055
16.913
2001
2002
16.089
16 15 2000
2003
2004
Tahun
2005
2008
Darul Hidayah
Hasil panen : 100-150 ton/ha
Klon Varietas Unggul Unggul
Klon Singkong Singkong Harapan
Sebaran lokasi pengembangan ubi kayu
TEBU DI INDONESIA
) n o t (
n o i t c u d o r P
Year
) a H ( a e r A
Source : Department
of Agriculture (2006)
Year
LUAS AREA SAGU
• 1.25 million hectares wild sago • 148 000 hectares semi-cultivated • 17 – 30% starch (BPPT, and others)
Tanaman Sagu di Indonesia
Scale 1 : 35.000.000
Sago area
SEBARAN SORGHUM DI INDONESIA
West Java
o Indramayu o Cirebon o Kuningan o Ciamis o Garut o Cianjur o Sukabumi
East Java Central Java
o Tegal o Kebumen o Kendal o Demak o Grobogan o Boyolali o Sukoharjo o Monogiri
DIY
o Kulon Progo o Sleman o Bantul o Gunung Kidul
: sorghum producing area
o Pacitan o Bojonegoro o Tuban o Lanongan o Bangkalan o Panekasan o Sampang o Sumenep o Pasuruan o Probolinggo o Malang o Lumajang
ASPEK TEKNIS PRODUKSI BIOETANOL
Skema proses pembuatan etanol dari ubi kayu sederhana ( Sistim Batch )
PROSES PRODUKSI Prinsi Prin sip p : Ferm Fermen enta tasi si de deng ngan an ba bant ntua uan n mi miko koor orga gani nism sme e di dima mana na baha ba han n ba baku ku (g (gul ula a se sede derh rhan ana/ a/gl gluk ukos osa) a) diu diuba bah h me menj njad adii et etan anol ol
Per erba band ndin inga gan n hi hidr drol olis isis is en enzi zim mat atis is da dan n Asa sam m Hidr Hi drol olis isis is as asam am
Hidrol Hid rolisi isis s enz enzima imatis tis
• Waktu singkat
• Waktu lama
• Me Meny nyeb ebab abka kan n ko koro rosi si
• Tidak menyebabkan korosi
• Men Mengha ghasil silkan kan senyawa – senyawa inhibitor
• Meng Mengha hasi sillka kan n senyawa-senyawa yang spesifik
• Mem eme erl rluk uka an ene nerg rgii yang tinggi
• Energi rendah (mild condition)
• Katalis murah
• Katalis mahal
Pati
Pembuatan suspensi pati 30% dalam CaCO3 200 ppm
HIDROLISIS ENZIM
Pengaturan pH 5.2 Gelatinisasi (105oC, 5 menit) Likuifikasi 95oC, 180 menit Sakarifikasi (60oC, pH 4.5, 72 jam)
Larutan Gula
-amilase 1.75 U/g pati
Glukoamilase 0.3 U/g pati
Pati Sagu
Pembuatan suspensi pati 30% dalam air
Pengaturan pH 2 dengan HCl 0.1%
Hidrolisis 121oC, 60 menit
Penetralan dengan NaOH 1 N
Larutan Gula
HIDROLISIS ASAM
Fermentasi Larutan Gula Menjadi Etanol Larutan gula 25-35 Brix
Penambahan nutrisi dan pengaturan pH 3.9-4
Pasteurisasi 85oC, 5 menit Starter 10-15% (v/v)
Fermentasi 7 hari, suhu 25-30oC Destilasi
Bioetanol
NUTRISI Nutrisi yang ditambahkan : •
(NH4)2SO4 5.19 g/l
•
KH2PO4 1.53 g/l
•
MgSO4 0.55 g/l Sumber nutrisi lainnya : •
NPK 0.04% (b/v)
•
ZA 0.15% (b/v)
STARTER Inokulum : 1. Ragi Komersial 2. Biakan Saccharomyces
Ragi komersial
Biakan S.cerevisiae
Persiapan Starter Inokulum
Pemindahan ke medium GYE steril 1 g ragi komersial/20 ml 1 jarum ose biakan/20 ml Inkubasi Ragi komersial : 24 jam Biakan murni : 48 jam
Starter
Aspek aspek fermentasi
LOGO
Jalur metabolisme khamir (EMP) Pengaruh konsentrasi substrat ( terhambat <3 g/l dan >15 g/l) Pengaruh konsentrasi produk (berhenti 1118 % b/v) Pengaruh oksigen Pengaruh pH (4 – 6) Pengaruh suhu (30 – 35 oC)
Bahan baku Berserat Lignoselulosa
: selulosa, hemiselulosa, lignin
LOGO
LOGO
LOGO
Pretreatment Lignoselulosa
LOGO
Pretreatment Lignoselulosa
LOGO
Pretreatment Lignoselulosa
LOGO
PRODUKSI ETANOL DARI BAHAN BERSELULOSA
Distilasi • Bertujuan untuk pemisahan etanol dari komponen lain (terutama air) • Destilasi menghasilkan etanol dengan kadar alkohol 95%. • Perlu dilakukan pengeringan (dehidrasi)
Destilasi skala pabrik
PROSES DEHIDRASI Untuk memurnikan Etanol 95 % menjadi 99 % Metode / Bahan bantu Dehidrasi : 1. Dehidrasi dengan Kapur. - Cara Kerja : - Jenis Kapur yang digunakan adalah kapur aktif (CaO). - Kalsium Oksida ( CaO ) akan bereaksi dengan air menjadi Kalsium Hidroksida ( CaOH ). - Setiap 4 Lt etanol 95 % dimurnikan menjadi 99 % dibutuhkan 1 kg kapur. - Kapur ditumbuk menjadi halus kemudian dimasukan kedalam tabung yg berisi etanol setelah 24 Jam semua air akan berekasi,kemudian didistlasi sehingga menjadi Etanol 99 %
Kelemahan dari metode ini sekitar 20 % etanol ikut terserap oleh kapur , dan untuk memisahkanya perlu pemanasan pada temp. 350 º C , sehingga biasanya di biarkan terbuang menjadi limbah kapur
Distilasi Bioetanol 99%
2. Dehidrasi dengan Zeolite Sintetis 3 A Cara Kerja : • Pemakaian Zeolite Sintetis 3 A untuk memurnikan etanol ini digunakan hampir seluruh pabrik etanol di dunia, hanya berbeda suhu • Masukkan Zeolite 3A kedalam tabung yang berisi etanol 95 % dan setelah 12 jam semua air akan terserap • 1,5 kg Zeolite/liter etanol yang dimurnikan • Agar zeolite dapat digunakan kembali perlu dilakukan pemanasan pada suhu 150 º C, didalam oven, sedangkan uap dari oven didinginkan /didistilasi dan hasilnya di masukan kedalam broth tank • Zeolite 3A dapat dipakai berulang – ulang s/d 3.000 kali.
Zeolite 3A
3. Dehidrasi dengan Zeolite Alam Sukabumi -
Zeolite alam di Indonesia ukuran 3A sampai dengan 8 A. Ukuran molekul Etanol 4 A, Air 3 A jika dilewatkan ke zeolite maka etanol tidak diserap oleh Zeolite 3A , tetapi akan terserap oleh Zeolit 4A keatas. Zeolite alam tidak homogen atau banyak yang berukuran >3A , maka akan ada etanol yang terserap 2 kg Zeolite alam per 3 liter etanol Pemanasan suhu 150 º C, didalam oven , sedangkan uap dari oven didinginkan dan kemudian hasilnya dicampur kedalam Broth Tank atau Evaporator
PT. MOLINDO RAYA INDUSTRIAL - LAWANG FERMENTATION AND DISTILLATION PLANT
DEHYDRATION PLANT (ANHYDROSE ALCOHOL)
PRODUCTION DAILY TANK
SNI Bioetanol Terdenaturasi untuk Gasohol SNI DT 27-0001-2006 No 1
Sifat K.Etanol
Unit, min/max %-v, min
Spesifikasi 99.5 (pra-denaturasi) 94 (setelah denaturasi)
2
K.metanol
mg/L, max
300
3
K.air
%-v, max
1 (setelah denaturasi)
4
K.denaturan
%-v, min
2
%-v, max
5
5
Tembaga (Cu)
mg/kg, max
0.1
6
Keasaman sebagai CH3COOH
mg/L, max
30
7
Tampakan
8
Ion Klorida (Cl)
mg/L, max
40
9
Kandungan belerang (S)
mg/L, max
50
10
Getah (gum)
mg/100 ml, max
5.0
11
pHe
Jernih dan terang, tidak ada endapan dan kotoran
6.5-9.0
FGE biasanya memiliki berat jenis 0,7936 – 0,7961 (pada kondisi 15,56/15,56oC) atau 0,7871-0,7896 (25/25oC) diukur dengan piknometri Denaturan etanol khusus untuk gasohol harus produk dari atau hidrometri fraksi minyak bumi, biasanya berupa komponen campuran bensin (kondensat, light naphta, heavy naphta, berbagai produk bensin), tapi bukan produk-produk seperti metanol, pyroles, terpentin, tar, keton) dan dicampurkan pada konsentrasi 2-5%. Hidrokarbon denaturan tidak boleh bertitik didih akhir melebihi 225oC
GAMBAR ALAT UKUR
pH METER
T h e r m o m e t e r ALKOHOL METER
Alat ukur kadar gula dan pati
CARA PENGUKURAN KADAR PATI / GULA UBI KAYU/MOLASES SEDERHANA 1. Mengukur spesifik gravity (spg) ubi kayu / Molases kemudian dilihat pada tabel konversi antara spg dengan kadar pati/gula.
Skala yang menunjukan Spesific Gravity
ALAT UKUR KADAR PATI
Spesific Gravity
Kadar Gula /pati
Spesific Gravity
Kadar pati/ Gula
1,00000
0,00%
1,09904
23,50%
1,00390
1,00%
1,10134
24,00%
1,00780
2,00%
1,10365
24,50%
1,00170
3,00%
1,10595
25,00%
1,01560
4,00%
1,10826
25,50%
1,01960
5,00%
1,11056
26,00%
1,02360
6,00%
1,11287
26,50%
1,02770
7,00%
1,11517
27,00%
1,03170
8,00%
1,11748
27,50%
1,03580
9,00%
1,11978
28,00%
1,04000
10,00%
1,12209
28,50%
1,04410
11,00%
1,12439
29,00%
1,04830
12,00%
1,12670
29,50%
1,05250
13,00%
1,12900
30,00%
1,05680
14,00%
1,13148
30,50%
1,05890
14,50%
1,13395
31,00%
1,06315
15,50%
1,13890
32,00%
2. Mengukur kadar pati / Gula dengan Brix meter. Prosedur pengukuran kadar pati : 1. Timbang Ubi Kayu misalnya : 200 gram dan diparut. 2. Kemudian Masukan kedalam panci tambahkan air sekitar 300 ml, kemudian berikan α-Amilase dan masak sampai temp. 80 º C lalu didinginkan sampai temp ruangan 3. Timbang larutan tersebut misalnya : 500 Grm , lalu masukan ke dalam gelas ukur 4. Ukur kadar pati/gula dengan brix meter misalnya : 11 % 5. Berat pati dalam larutan = 0,11 x500 gram = 55 Gram 6. Kadar pati = 55 / 200 x 100 = 27,5 %. Prosedur pengukuran kadar gula molases : 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Timbang Molases misalnya : 200 gram Kemudian Masukan kedalam panci tambahkan air sekitar 300 ml Lalu masukan kedalam gelas ukur Ukur kadar gula dengan brix meter misalnya : 22 % Berat gula dalam larutan = 0,22 x500 gram = 110 Gram Kadar gula = 110 / 200 x 100 = 55 %
Gas Chromatography
Bilangan asam
ml KOH x N KOH x 56 .1
Bobot contoh ( gram )
DAMPAK PENGGUNAAN ETANOL SEBAGAI BAHAN BAKAR •
SOSIAL/tenaga kerja : karena terbuat dari tanaman, industri etanol dapat membuka lapangan kerja dibidang pertanian/perkebunan. Satu pabrik etanol berkapasitas 50 juta liter/tahun membutuhkan bahan baku yang berasal dari 10.000 hektar lahan. Jika tenaga kerja per hektar 2 orang, maka dapat diserap 20.000 orang tenaga kerja, atau 100.000 jiwa termasuk anggota keluarga
•
Ekonomi: substitusi BBM dengan ethanol dapat menurunkan subsidi impor BBM.
•
Impor premium mencapai 30% x konsumsi LINGKUNGAN :
Etanol tidak mengandung partikel Pb (timbal) yang membahayakan kesehatan manusia udara lebih bersih
Etanol tidak menyebabkan kanker, tidak mencemari air tanah maupun air permukaan dan sangat biodegradable
Gasohol E10 menurunkan pencemaran emisi Gas Rumah Kaca (GRK) sebesar 19%
Harapan industri bioetanol di Indonesia •
Pemberian mandat yang jelas untuk pembeli siaga biofuel berikut kebijakan subsidinya
•
Penetapan formulasi untuk harga dan volume yang jelas untuk Bioetanol yang diperlukan per tahun
•
Pemberian insentif kepada para petani, untuk membangun infrastruktur pertanian dan memberikan sosialisasi terkait untuk meningkatkan produktivitas tanamannya sebagai bahan baku Biofuel
•
Bentuk insentif yang jelas untuk produsen biofuel
•
Regulasi untuk pajak ekspor molasses guna menunjang pengembangan industri bioethanol
Permintaan bioetanol tinggi, tetapi apakah pasar dapat menerima harganya? Dimana dan bagaimana untuk memulai bisnis? Dimana mendapatkan bahan baku? Plant or Plantation? Bagaimana mengatasi kelangkaan bahan baku? Bagaimana memanfaatkan hibah dan pinjaman?
THANK YOU
LOGO
LOGO
