Produksi Bioetanol

Teknologi produksi Bioetanol berikut ini diasumsikan menggunakan jagung sebagai bahan baku, tetapi tidak menutup kemungkinan digunakannya biomassa yang lain, terutama molase.

Secara umum, produksi Bioetanol ini mencakup 3 (tiga) rangkaian proses, yaitu: Persiapan Bahan baku, Fermentasi, dan Pemurnian.

Persiapan Bahan Baku

Bahan baku untuk produksi biethanol bisa didapatkan dari berbagai tanaman, baik yang secara langsung menghasilkan gula sederhana semisal Tebu (sugarcane), gandum manis (sweet sorghum) atau yang menghasilkan tepung seperti jagung (corn), singkong (cassava) dan gandum (grain sorghum) disamping bahan lainnya.

Persiapan bahan baku beragam bergantung pada bahan bakunya, tetapi secara umum terbagi menjadi beberapa proses, yaitu:

- Tebu dan Gandum manis harus digiling untuk mengektrak gula
- Tepung dan material selulosa harus dihancurkan untuk memecahkan susunan tepungnya agar bisa berinteraksi dengan air secara baik
- Pemasakan, Tepung dikonversi menjadi gula melalui proses pemecahan menjadi gula kompleks (liquefaction) dan sakarifikasi (Saccharification) dengan penambahan air, enzyme serta panas (enzim hidrolisis). Pemilihan jenis enzim sangat bergantung terhadap supplier untuk menentukan pengontrolan proses pemasakan.

Tahap Liquefaction memerlukan penanganan sebagai berikut:

- Pencampuran dengan air secara merata hingga menjadi bubur
- Pengaturan pH agar sesuai dengan kondisi kerja enzim
- Penambahan enzim (alpha-amilase) dengan perbandingan yang tepat
- Pemanasan bubur hingga kisaran 80 sd 90 C, dimana tepung-tepung yang bebas akan mengalami gelatinasi (mengental seperti Jelly) seiring dengan kenaikan suhu, sampai suhu optimum enzim bekerja memecahkan struktur tepung secara kimiawi menjadi gula komplek (dextrin). Proses Liquefaction selesai ditandai dengan parameter dimana bubur yang diproses menjadi lebih cair seperti sup.

Tahap sakarifikasi (pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana) melibatkan proses sebagai berikut:

- Pendinginan bubur sampai suhu optimum enzim sakarifikasi bekerja
- Pengaturan pH optimum enzim
- Penambahan enzim (glukoamilase) secara tepat
- Mempertahankan pH dan temperature pada rentang 50 sd 60 C sampai proses sakarifikasi selesai (dilakukan dengan pengetesan gula sederhana yang dihasilkan)

Fermentasi

Pada tahap ini, tepung telah sampai pada titik telah berubah menjadi gula sederhana (glukosa dan sebagian fruktosa) dimana proses selanjutnya melibatkan penambahan enzim yang diletakkan pada ragi (yeast) agar dapat bekerja pada suhu optimum. Proses fermentasi ini akan menghasilkan etanol dan CO2.

Bubur kemudian dialirkan kedalam tangki fermentasi dan didinginkan pada suhu optimum kisaran 27 sd 32 C, dan membutuhkan ketelitian agar tidak terkontaminasi oleh mikroba lainnya. Karena itu keseluruhan rangkaian proses dari liquefaction, sakarifikasi dan fermentasi haruslah dilakukan pada kondisi bebas kontaminan.

Selanjutnya ragi akan menghasilkan ethanol sampai kandungan etanol dalam tangki mencapai 8 sd 12 % (biasa disebut dengan cairan beer), dan selanjutnya ragi tersebut akan menjadi tidak aktif, karena kelebihan etanol akan berakibat racun bagi ragi.
Dan tahap selanjutnya yang dilakukan adalah destilasi, namun sebelum destilasi perlu dilakukan pemisahan padatan-cairan, untuk menghindari terjadinya clogging selama proses distilasi.

Distilasi

Distilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari beer (sebagian besar adalah air dan etanol).
Titik didih etanol murni adalah 78 C sedangkan air adalah 100 C (Kondisi standar). Dengan memanaskan larutan pada suhu rentang 78 - 100 C akan mengakibatkan sebagian besar etanol menguap, dan melalui unit kondensasi akan bisa dihasilkan etanol dengan konsentrasi 95 % volume.

Prosentase Penggunaan Energy

Prosentase perkiraan penggunaan energi panas/steam dan listrik diuraikan dalam tabel berikut ini:

Prosentase Penggunaan Energi

Identifikasi
Proses Steam
Listrik

Penerimaan bahan baku, penyimpanan, dan penggilingan
0 %
6.1 %

Pemasakan (liquefaction) dan Sakarifikasi
30.5 %
2.6 %

Produksi Enzim Amilase
0.7 %
20.4 %

Fermentasi
0.2 %
4 %

Distilasi
58.5 %
1.6 %

Etanol Dehidrasi (jika ada)
6.4 %
27.1 %

Penyimpanan Produk
0 %
0.7 %

Utilitas
2.7 %
27 %

Bangunan
1 %
0.5 %

TOTAL
100 %
100 %

Sumber:
A Guide to Commercial-Scale Ethanol Production and Financing, Solar Energy Research Institute (SERI), 1617 Cole Boulevard, Golden, CO 80401

PERALATAN PROSES

Adapun rangkaian peralatan proses adalah sebagai berikut:

- Peralatan penggilingan
- Pemasak, termasuk support, pengaduk dan motor, steam line dan insulasi
- External Heat Exchanger
- Pemisah padatan - cairan (Solid Liquid Separators)
- Tangki Penampung Bubur
- Unit Fermentasi (Fermentor) dengan pengaduk serta motor
- Unit Distilasi, termasuk pompa, heat exchanger dan alat kontrol
- Boiler, termasuk system feed water dan softener
- Tangki Penyimpan sisa, termasuk fitting
- Tangki penyimpan air hangat, termasuk pompa dan pneumatik
- Pompa Utilitas, Kompresor dan kontrol
- Perpipaan dan Electrikal
- Peralatan Laboratorium
- Lain-lain, termasuk alat-alat maintenance

Sumber :
Achmad N Hidayat - Nawapanca Engineering
http://www.migas-indonesia.com dalam :
http://www.indobiofuel.com/Bioethanol.php
25 Mei 2009

Empat Varietas Ubikayu Berpotensi Dukung Industri Bioetanol

Untuk mendorong penyediaan bahan baku industri Bioetanol, Badan Litbang Pertanian melalui Puslitbang Tanaman Pangan telah menghasilkan teknologi produksi ubikayu yang mencakup penyiapan lahan dan bibit; pola, waktu dan cara tanam; pengendalian erosi; populasi tanaman dan jarak tanam; pengenalian gulma; pemupukan; pengendalian hama dan penyakit; dan panen. Sedangkan untuk mendukung bahan baku industri Bioetanol sendiri, varietas yang disarankan adalah yang mempunyai karakteristik : a) berkadar pati tinggi, b) potensi hasil tinggi, c) tahan tekanan cekaman biotik dan abiotik, serta d) fleksibel dalam usahatani dan umur panen.

Dari enam belas varietas unggul ubikayu yang telah dilepas Departemen Pertanian, ada empat varietas yang memiliki karakter sesuai dengan kriteria tersebut yaitu : Varietas Adira-4, Malang-6, UJ-3, dan UJ-5. Adira-4 memiliki kandungan pati 25-30%, tahan penyakit layu, potensi hasil 25-40 ton/ha dan umurnya 8 bulan. Sedangkan varietas Malang-6 memiliki kandungan pati 25-32%, potensi hasil 36,4 ton/ha dan agak tahan hama kutu merah serta mempunyai umur 9 bulan. Varietas UJ-3 memiliki kandungan pati 25-30%, potensi hasil 30-40 ton/ha, tahan penyakit bakteri dan umur mencapai 8 bulan. Adapun varietas UJ-5 memiliki kadar pati 20-30%, potensi hasil 25-38 ton/ha, tahan penyakit bakteri dan mempunyai umur 9-10 bulan.

Varietas Adira-4 telah meluas pengembangannya di beberapa sentra produksi ubikayu. Di Kediri Jawa Timur, hasil Adira-4 berkisar 26-41 ton/ha dan di Lampung 30-41 ton/ha. Selain umurnya genjah, Adira-4 ini tahan terhadap penyakit layu, yang merupakan penyakit penting ubikayu, disamping dapat dikembangkan dalam pola tumpangsari. Hasil penelitian di Bogor, varietas Adira-4 yang ditumpangsarikan dengan kacang tanah dan jagung masih mampu mencapai hasil 31,0 ton/ha dan di Lampung 39,2 ton/ha. Dalam usahatani komersial, ubikayu harus menghasilkan 20-25 ton/ha agar menguntungkan, yaitu dengan B/C rasio lebih dari 1,0. Angka ini dapat dicapai jika harga ubikayu di tingkat petani Rp. 250-300/kg,

Info teknologi produksi
Informasi tentang teknologi produksi ubikayu untuk mendukung industri Bioetanol itu sendiri sebenarnya telah dituangkan dalam bentuk buku dengan judul "Teknologi Produksi Ubikayu Mendukung Industri Bioetanol" sejak tahun lalu. Buku tersebut disusun oleh para peneliti, antara lain J. Wargiono. Selain memuat teknologi produksi yang mampu menghasilkan produksi 40 ton/ha, buku ini menyertakan varietas-varietas yang cocok untuk industri Bioetanol serta strategi peningkatan produksinya. Buku tentang teknologi ubikayu ini dapat dijadikan acuan dalam upaya mempercepat pencapaian target produksi untuk memenuhi kebutuhan bahan baku industri Bioetanol dalam program pemanfaatan bahan bakar nabati.

Sumber: http://www.litbang.deptan.go.id