Alat dan Mesin Pengolahan Biodiesel dan Bioethanol

VIDEO

BIOENERGI Bioenergi adalah energi yang diekstrak dari biomasa atau energi yang terkandung dalam biomassa Biomassa adalah bahan organik yang terbuat dari tumbuhan atau hewan Di seluruh dunia, biomassa merupakan sumber energi terbesar keempat setelah batubara, minyak, dan gas alam - diperkirakan sekitar 14% dari energi primer global (dan jauh lebih tinggi di banyak negara berkembang).

Mengapa menggunakan biomasa sebagai sumber energi? Minyak merupakan sumber daya yang langka Negara menjadi lebih dan lebih tergantung pada impor minyak yaitu minyak dari negara lain semakin meningkat Efek rumah kaca  pengurangan emisi CO2 Biomassa dapat menyediakan sebagian besar pasokan energi

Bioenergi: Manfaat & Tantangan Keberlanjutan: sumber energi bersih dan terbarukan Ketersediaan: pengembangan bioenergi dapat meningkatkan akses terhadap energi di daerah pedesaan Fleksibilitas: bioenergi dapat memberikan daya, panas dan transportasi Bioenergi dapat berkontribusi untuk diversifikasi energi bauran, ada berbagai bahan baku untuk bioenergi dan semua negara dapat bergantung pada beberapa sumber dalam negeri

Bioenergi: Manfaat & Tantangan Mitigasi perubahan iklim - bioenergi dapat secara signifikan mengurangi gas rumah kaca (GRK) ​​dibandingkan dengan bahan bakar fosil Diversifikasi mata pencaharian pedesaan - di sektor energi, dan penggunaan jasa energi baru yang tersedia - memfasilitasi pengembangan pedesaan Pengurangan degradasi lahan khususnya melalui penanaman bahan baku bioenergi abadi

Skenario energi bauran Pemerintah sedang gencar melaksanakan program PLTU 1000 MW dengan bahan bakar batu bara

Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN

Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN Di sisi lain, Presiden SBY menjanjikan oenurunan emisi co2 sebanyak 26 %, tapi emalksanakan kebijakan energi bahan batu bara  imposible Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN

Sumber: Referensi PLTN DAN ASPEK LINGKUNGAN

BIOFUEL Bioethanol Biodiesel

Bioethanol C2H5OH

VIDEO Apakah bioethanol itu? Ethanol yang berasal dari bahan-bahan pertanian Berbentuk cair, jernih, bau kuat, larut dalam bensin, nilai oktan tinggi Siklus CO2 pada gambar (co2 yang dihasilkan oleh penggunaan bioethanol digunakan kembali oleh tanaman,  dikatakan emisi nol VIDEO

Skema Produksi Bioethanol Bioethanol dapat diproduksi dengan 3 cara Selulosa / Hemiseslulosa Gula Pati Gula Gula ETHANOL VIDEO

Skema Produksi Bioetanol

Konversi langsung dari Gula Pada umumnya menggunakan molasses (limbah permurnian gula)  produksi ethanol tidak dalam skala besar Reaksi utama adalah Fermentasi yeast C6H12O6 Gula (e.g.:-glucose) 2 C2H5OH ethanol + 2 CO2 carbon dioxide

Ethanol dari Pati / Karbohidrat Bahan Baku Kandungan gula dalam bahan Baku Jumlah Hasil Konversi Pebandingan bahan baku dan Bioethanol Jenis Konsumsi (Kg) (Kg) (liter)   Ubi Kayu 1000 250 – 300 166.6 6.5 : 1 Ubi Jalar 150 – 200 125 8 : 1 Jagung 600 – 700 200 5 : 1 Sagu 120 – 160 90 12 : 1 Tetes 500 250 4 : 1 Sumber: Nurdyastuti I., 2006

Peralatan pengolahan bioethanol bahan baku ubi kayu

Crusher Fungsi: Menghancurkan singkong Silinder pemarut Hopper Outlet Diesel

Unit Hidrolisis Suhu proses: 95 – 130 oC Kelengkapan: pemanas, kontrol suhu otomatis, pengaduk. Dinding dibuat berlapis Bahan kimia tambahan: enzim alfa amilase gluko amilase

Unit mash cooler bertujuan untuk mempercepat pendinginan bahan setelah proses pembuburan dari suhu > 100 oC menjadi 55 oC untuk proses sakarifikasi. Dalam tangki pemasak terdapat pipa-pipa penukar panas  efisiensi energi.

Fermentor Fermentor merupakan wadah dimana proses perubahan gula menjadi alkohol dengan bantuan yeast. Proses fermentasi harus berlangsung dalam kondisi steril dan suhu berkisar 32 oC.

Destilator Berfungsi untuk memisahkan ethanol dari air berdasarkan perbedaan titik didih Untuk mendapatkan tingkat kemurnian ethanol yang tinggi (untuk memenuhi standar bahan akar) destilasi dilakukan secara bertingkat

Skema Destilator Uap dari boiler menuju kolom beer dan kolom rectifier untuk selanjutnya menuju pre heater. Di dalam pre heater terjadi pertukaran panas antara bahan baku (beer) dengan uap panas, sehingga bahan baku mengalami peningkatan suhu dan selanjutnya menuju kolom beer, sedangkan uap mengalami penurunan suhu sehingga uap dengan kandungan ethanol rendah akan terkondensasi dan menuju kolom rectifier untuk dimurnikan lebih lanjut, sedangkan uap dengan kemurnian tinggi akan menuju kondensor dan berubah fase menjadi cair. Proses pemisahan ethanol dan air dilakukan berdasarkan perbedaan titik didih dan berlangsung dalam kolom beer dan rectifier. Di dalam kolom beer dan rectifier, bahan (beer) dalam rak akan dilewati oleh uap panas. Uap air secara berkala akan berubah fase menjadi cair pada saat melewati beer, sedangkan ethanol yang terkandung dalam beer akan berubah fase menjadi uap dan menuju ke rak bagian atas

Keseimbangan Massa Produksi Bioethanol

Biodiesel

Biodiesel merupakan salah satu bahan bakar alternatif untuk mesin diesel. Keuntungan: Dapat diperbaharui, Tidak beracun dan biodegradable atau jauh lebih mudah terurai oleh mikroorganisme dibandingkan minyak mineral. Dapat digunakan secara langsung untuk mesin diesel tanpa memerlukan modifikasi. Memiliki efek pelumas tinggi sehingga mesin awet

VIDEO TRANS-ESTERIFICATION Oil Washing pressing METHANOL + KOH WASTE OIL CRUDE BIODIESEL BIODIESEL OIL CROPS ALGAE VIRGIN OIL Oil pressing Washing Glycerol is a byproduct of the production of biodiesel via transesterification. Biodiesel is normally produced from either virgin plant oils or waste vegetable oils through a catalitic transesterification process. The typical biodiesel production process uses an alkaline hydrolysis reaction to convert vegetable oil into biodiesel by using methanol, potassium hydroxide, and heat. A transesterification reaction splits the glycerol group from triglyceride oils, producing methyl ester or biodiesel) and glycerol by procuct. CRUDE GLYCEROL PRESS CAKE WASHWATER

Reaksi Transesterifikasi

Pre Treatment Bahan baku Minyak dengan kandungan FFA tinggi. FFA tinggi  memicu pembentukan sabun, sabun menyulitkan proses separasi. Keberadaan FFA dg nilai asam < 1.5 dapat diabaikan In chemistry, acid value (or "neutralization number" or "acid number" or "acidity") is the mass of potassium hydroxide (KOH) in milligrams that is required to neutralize one gram of chemical substance. The acid number is a measure of the amount of carboxylic acid groups in a chemical compound, such as a fatty acid, or in a mixture of compounds. In a typical procedure, a known amount of sample dissolved in organic solvent is titrated with a solution of potassium hydroxide with known concentration and with phenolphthalein as a color indicator.

Solusi : Saponifikasi : RCOOH+KOH→RCOOK+H2O Esterifikasi: Kadar air minyak harus < 1 %. Keberadaan air akan menimbulkan sabun dan meningkatkan FFA  harus dievaporasi dulu Saponifikasi adalah menambahkan alkali untuk membentuk sabun (RCOOK) dan sabun yang terbentuk di cuci dengan air. Kelemahannya, FFA terbuang dan tidak termanfaatkan Pada esterifikasi, FFA dirubah dulu menjadi ester

Proses secara konvensional 20 % methanol dicampur dengan katalis (KOH 3.5 gr / liter minyak) menghasilkan metoksida (zat berbahaya  jangan kena kulit atau terhirup) Minyak yang telah di treatment di campur dengan metoksida pada suhu 580C – 65 oC selama 60 menit dalam kondisi kedap udara (sehingga methanol tidak menguap)

Hasil transesterifikasi diendapkan selama 8jam untuk memisahkan ester dan gliserin Reaksi transesterifikasi yang tidak sempurna mengakibatkan masih adanya zat antara yaitu digliserida dan monogliserida (Zat ini menyebabkan kualitas biodiesel rendah dan emulsifikasi selama pencucian) Ester yang dihasilkan masih mengandung kontaminan (sisa katalis, sabun, dll) sehingga harus dicuci

Mengkontakkan biodiesel dengan air sebaik mungkin secara hati-hati Metode Pencucian PRINSIP DASAR: Mengkontakkan biodiesel dengan air sebaik mungkin secara hati-hati Pencucian Gelembung Pencucian Kabut Pencucian Pengaduk Pencucian yang terlalu bergolak, akan monogliserda dan digliserida membentuk emulsi

Pencucian gelembung Lama pencucian : 8 jam Lama pengendapan 1 jam Pengulangan min 3 kali Pencucian selesai jika pH air 7 Udara ke atas membawa air  mengambil sabun dan kontaminan lain Ketika gelembung sampai atas  pecah  air turun dan membawa lebih banyak kontaminan

Kelemahan Pencucian Gelembung Keunggulan pencucian gelembung : murah, bahan mudah di dapat, proses tidak memerlukan perhatian (dapat ditinggal) Kelemahan Pencucian Gelembung Untuk wadah yang terlalu kecil  pengadukan terlalu kuat  emulsifikasi (oleh adanya sabun dan mg & dg akibat reaksi yang tidak sempurna) Catatan: mg & dg larut dalam biodiesel, tidak ikut tercuci dan dapat mengakibatkan korosi dan penyumbatan injektor Oksidasi  polimerisasi (Oksidasi memecah ikatan ganda minyak tak jenuh  membentuk hydroperoksida  polimer) Oksidasi  hydroperoksida menyerang elasteomers seperti seal karet

Pencucian Kabut Pengadukan lebih sedikit di banding gelembung  emulsifikasi dapat dicegah Memerlukan peralatan yang lebih rumit Pencucian ini dapat digabung dengan pencucian gelembung pada akhir proses

Pencucian Pengaduk Prosedur: Pengadukan selama 5 menit Pengendapan selama 1 jam Pemisahan air dari biodiesel Pengulangan pencucian

Pengeringan Tujuan: menurunkan kadar air sampai 0.05 % Metode : - Pengering biasa - Pengering vakum - Pemanasan pada biodiesel yang dikabutkan

Referensi Nurdyastuti I, 2006, Teknologi Proses Produksi Bioethanol, http://www.oocities.com/markal_bppt/publish/biofbbm/biindy.pdf Pemasinghe, 2004, Bioethanol production technologies: Where are we? Where should we be?, www.sajeewa.wikispaces.com/file/view/bioethanol.ppt Singh P., 2009, Biotechnology for Agro-Industrial Residues Utilisation, www.springerlink.com/index/u622081h1g1t685r.pdf Sumaryono W., 2007, Technology Development in Bioethanol Production in Indonesia, www.jst.go.jp/asts/asts_j/files/ppt/20_ppt.pdf Dan Anderson, Derek Masterson, Bill McDonald and Larry Sullivan. 2003, Industrial Biodiesel Plant Design and Engineering: Practical Experience. http://www.crowniron.com/userImages/Biodiesel.pdf