Seiring
dengan menipisnya cadangan energi BBM, jagung menjadi alternatif yang
penting sebagai bahan baku pembuatan ethanol (bahan pencampur BBM).
Karenanya, kebutuhan terhadap komoditas ini pada masa mendatang
diperkirakan mengalami peningkatan yang signifikan. Bioetanol (C2H5OH)
adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula dari sumber
karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme
- Gasoholº campuran bioetanol kering/absolut terdena-turasi dan bensin pada kadar alkohol s/d sekitar 22 %-volume.
- Istilah bioetanol identik dengan bahan bakar murni. BEX º gasohol berkadar bioetanol X %-volume.
Bahan Baku
- Nira bergula (sukrosa): nira tebu, nira nipah, nira sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan, sari-buah mete
- Bahan berpati: a.l. tepung-tepung sorgum biji (jagung cantel), sagu, singkong/gaplek, ubi jalar, ganyong, garut, umbi dahlia.
- Bahan berselulosa (Þ lignoselulosa):kayu, jerami, batang pisang, bagas, dll. Sekarang belum ekonomis, teknologi proses yang efektif diperkirakan akan komersial pada dekade ini !
Pemanfaatan Bioetanol
- Sebagai bahan bakar substitusi BBM pada motor berbahan bakar bensin; digunakan dalam bentuk neat 100% (B100) atau diblending dengan premium (EXX)
- Gasohol s/d E10 bisa digunakan langsung pada mobil bensin biasa (tanpa mengharuskan mesin dimodifikasi).
| Sumber Karbohidrat | Hasil Panen Ton/ha/th | Perolehan Alkohol | |
| Liter/ton | Liter/ha/th | ||
| Singkong | 25 (236) | 180 (155) | 4500 (3658) |
| Tetes | 3,6 | 270 | 973 |
| Sorgum Bici | 6 | 333,4 | 2000 |
| Ubi Jalar | 62,5* | 125 | 7812 |
| Sagu | 6,8$ | 608 | 4133 |
| Tebu | 75 | 67 | 5025 |
| Nipah | 27 | 93 | 2500 |
| Sorgum Manis | 80** | 75 | 6000 |
| *) Panen 2 ½ kali/th; $ sagu kering; ** panen 2 kali/th. Sumber: Villanueva (1981); kecuali sagu, dari Colmes dan Newcombe (1980); sorgum manis, dari Raveendram; dan Deptan (2006) untuk singkong; tetes dan sorgum biji (tulisan baru) | |||
Teknologi Pengolahan Bioetanol
Teknologi produksi bioethanol berikut ini diasumsikan menggunakan
jagung sebagai bahan baku, tetapi tidak menutup kemungkinan digunakannya
biomassa yang lain, terutama molase.
Secara umum, produksi
bioethanol ini mencakup 3 (tiga) rangkaian proses, yaitu: Persiapan
Bahan baku, Fermentasi, dan Pemurnian.
1. 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)
2. 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.
3. Pemurnian / 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
