Energi Alternatif Ubi Kayu menjadi Bioetanol
Latar Belakang
Ubi kayu atau singkong (Mannihot esculenta) berasal dari Brazil, Amerika Selatan, menyebar ke Asia pada awal abad ke-17 dibawa oleh pedagang Spanyol dari Mexico ke Philipina. Kemudian menyebar ke Asia Tenggara, termasuk Indonesia. Ubi kayu merupakan makanan pokok di beberapa negara Afrika. Di samping sebagai bahan makanan, ubi kayu juga dapat digunakan sebagai bahan baku industri dan pakan ternak. Ubinya mengandung air sekitar 60%, pati 25-35%, serta protein, mineral, serat, kalsium, dan fosfat. Ubi kayu merupakan sumber energi yang lebih tinggi dibanding padi, jagung, ubi jalar, dan sorgum.
Tujuan
- Mengetahui cara mengolah ubi kayu menjadi bioetanol.
- Mengetahui prospek pengembangan bioetano bioetanol.dari ubi kayu
- Mengetahui potensi pengembangan bioetanol dari ubi kayu di provinsi Bengkulu.
Rumusan masalah
- Bagaimanakah cara mengolah ubi kayu menjadi bioetanol?
- Bagaimana prospek pengembangan bioetanol dari ubi kayu
- Bagaimana potensi pengembangan ubi kayu di Provinsi Bengkulu?
Metode Penulisan
Isi materi
Sumber dan Bahan
Ubi kayu atau singkong (Mannihot esculenta) berasal dari Brazil, Amerika Selatan, menyebar ke Asia pada awal abad ke-17 dibawa oleh pedagang Spanyol dari Mexico ke Philipina. Kemudian menyebar ke Asia Tenggara, termasuk Indonesia. Ubi kayu merupakan makanan pokok di beberapa negara Afrika. Di samping sebagai bahan makanan, ubi kayu juga dapat digunakan sebagai bahan baku industri dan pakan ternak. Ubinya mengandung air sekitar 60%, pati 25-35%, serta protein, mineral, serat, kalsium, dan fosfat. Ubi kayu merupakan sumber energi yang lebih tinggi dibanding padi, jagung, ubi jalar, dan sorgum.
Singkong diolah menjadi bioetanol, pengganti premium. Menurut Dr Ir Tatang H Soerawidjaja, dari Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung (ITB), singkong salah satu sumber pati. Pati senyawa karbohidrat kompleks. Sebelum difermentasi, pati diubah menjadi glukosa, karbohidrat yang lebih sederhana. Untuk mengurai pati, perlu bantuan cendawan Aspergillus sp. Cendawan itu menghasilkan enzim alfamilase dan glukoamilase yang berperan mengurai pati menjadi glukosa alias gula sederhana. Setelah menjadi gula, baru difermentasi menjadi etanol.
Sejak lima tahun terakhir Indonesia mengalami penurunan produksi minyak nasional yang disebabkan menurunnya secara alamiah (natural decline) cadangan minyak pada sumur-sumur yang berproduksi. Di lain pihak, pertambahan jumlah penduduk telah meningkatkan kebutuhan sarana transportasi dan aktivitas industri yang berakibat pada peningkatan kebutuhan dan konsumsi Bahan Bakar Minyak (BBM). Untuk memenuhi kebutuhan BBM tersebut, pemerintah mengimpor sebagian BBM. Menurut Ditjen Migas, impor BBM terus mengalami peningkatan yang cukup signifikan dari 106,9 juta barrel pada 2002 menjadi 116,2 juta barrel pada 2003 dan 154,4 juta barrel pada 2004. Dilihat dari jenis BBM yang diimpor, minyak solar (ADO) merupakan volume impor terbesar setiap tahunnya. Pada 2002, impor BBM jenis ini mencapai 60,6 juta barrel atau 56,7 % dari total, kemudian meningkat menjadi 61,1 juta barrel pada 2003 dan 77,6 juta barrel pada 2004.
Untuk mencukupi kebutuhan pabrik komersial bioetanol yang merupakan bahan baku utama gasohol (bahan bakar campuran bensin dan etanol) B2TPBBPT saat ini memiliki fasilitas pengkajian dan pengembangan produksi bioetanol menggunakan bahan baku berpati. Agar produksi bioetanol dapat terus meningkat, Departemen Pertanian harus bersikap proaktif, yakni mendorong para petani untuk menggenjot produksi aneka bahan baku, termasuk ubi kayu, ubi jalar,sagu, dan tebu. Pengembangan gasohol perlu dikembangkan, karena bukan hanya dapat mengurangi konsumsi bensin, melainkan juga berdampak pada emisi gas buang kendaraan yang lebih bersih dan ramah lingkungan. Beberapa negara yang sudah mulai menggunakan gasohol berbasis alkohol nabati adalah Amerika Serikat, Swedia, Perancis, Brasil, dan India. Mulai sekarang Indonesia harus mengembangkan gasohol. Apalagi, sumber daya hayati berkarbohidrat yang kita miliki sangat berlimpah.
Disisi lain, kendaraan yang beroperasi di Indonesia kebanyakan berbahan bakar bensin dan solar yang berasal dari energi fosil. Menurut Nuralamsyah (2005), konsumsi bahan bakar minyak (BBM) secara nasional mengalami peningkatan dari tahun ke tahun. Secara keseluruhan konsumsi BBM selama tahun 2004 mencapai 61,7 juta kiloliter, dengan rincian 26,9 juta kiloliter minyak solar, 16,2 juta kiloliter premium, 11,7 juta kiloliter minyak tanah, 5,7 juta kiloliter minyak bakar, dan 1,1 juta kiloliter minyak diesel. Padahal kemampuan produksi bahan bakar minyak di dalam negeri hanya sekitar 44,8 juta kiloliter, sehingga sebahagian kebutuhan bahan bakar di dalam negeri harus diimpor. Setiap bulan, impor minyak mentah dan BBM mencapai 1,5 Milyar dollar AS atau sekitar 15 Triliyun rupiah.
Cadangan energi fosil kita semakin hari semakin berkurang, sedangkan kebutuhannya terus meningkat. Fakta ini membuka peluang penggunaan energi terbarukan seperti biodiesel dan mengurangi penggunaan bahan bakar fosil. Selain semakin menipisnya jumlah cadangan bahan bakar fosil, alasan penting lain untuk mengurangi penggunaannya adalah masalah kerusakan lingkungan, harga yang terus melambung, dan beban subsidi yang semakin besar.
Cara mengolah ubi Kayu menjadi Bioetanol
125 kg singkong segar dikupas, semua jenis dapat dimanfaatkan. Bersihkan dan cacah berukuran kecil-kecil. Singkong yang telah dicacah dikeringkan hingga kadar air maksimal 16%. Persis singkong yang dikeringkan menjadi gaplek. Tujuannya agar lebih awet sehingga produsen dapat menyimpan sebagai cadangan bahan baku. Masukkan 25 kg gaplek ke dalam tangki stainless steel berkapasitas 120 liter, lalu tambahkan air hingga mencapai volume 100 liter. Panaskan gaplek hingga 100 oC selama 0,5 jam.
Aduk rebusan gaplek sampai menjadi bubur dan mengental. Dinginkan bubur gaplek, lalu masukkan ke dalam tangki sakarifikasi. Sakarifikasi adalah proses penguraian pati menjadi glukosa. Setelah dingin, masukkan cendawan Aspergillus yang akan memecah pati menjadi glukosa. Untuk menguraikan 100 liter bubur pati singkong, perlu 10 liter larutan cendawan Aspergillus atau 10% dari total bubur. Konsentrasi cendawan mencapai 100-juta sel/ml. Sebelum digunakan, Aspergillus dikulturkan pada bubur gaplek yang telah dimasak tadi agar adaptif dengan sifat kimia bubur gaplek. Cendawan berkembang biak dan bekerja mengurai pati.
Dua jam kemudian, bubur gaplek berubah menjadi 2 lapisan: air dan endapan gula. Aduk kembali pati yang sudah menjadi gula itu, lalu masukkan ke dalam tangki fermentasi. Namun, sebelum difermentasi pastikan kadar gula larutan pati maksimal 17-18%. Itu adalah kadar gula maksimum yang disukai bakteri Saccharomyces untuk hidup dan bekerja mengurai gula menjadi alkohol. Jika kadar gula lebih tinggi, tambahkan air hingga mencapai kadar yang diinginkan. Bila sebaliknya, tambahkan larutan gula pasir agar mencapai kadar gula maksimum.
Tutup rapat tangki fermentasi untuk mencegah kontaminasi dan Saccharomyces bekerja mengurai glukosa lebih optimal. Fermentasi berlangsung anaerob (tidak membutuhkan oksigen). Agar fermentasi optimal, jaga suhu pada 28-32 oC dan pH 4,5-5,5. Setelah 2-3 hari, larutan pati berubah menjadi 3 lapisan. Lapisan terbawah berupa endapan protein. Di atasnya air, dan etanol. Hasil fermentasi itu disebut bir yang mengandung 6-12 % etanol.
Sedot larutan etanol dengan selang plastik melalui kertas saring berukuran 1 mikron untuk menyaring endapan protein. Meski telah disaring, etanol masih bercampur air. Untuk memisahkannya, lakukan destilasi atau penyulingan. Panaskan campuran air dan etanol pada suhu 78 oC atau setara titik didih etanol. Pada suhu itu etanol lebih dulu menguap ketimbang air yang bertitik didih 100 oC. Uap etanol dialirkan melalui pipa yang terendam air sehingga terkondensasi dan kembali menjadi etanol cair.
Hasil penyulingan berupa 95% etanol dan tidak dapat larut dalam bensin. Agar larut, diperlukan etanol berkadar 99% atau disebut etanol kering. Oleh sebab itu, perlu destilasi absorbent. Etanol 95% itu dipanaskan 100 oC. Pada suhu itu, etanol dan air menguap. Uap keduanya kemudian dilewatkan ke dalam pipa yang dindingnya berlapis zeolit atau pati. Zeolit akan menyerap kadar air tersisa hingga diperoleh etanol 99% yang siap dicampur dengan bensin. Sepuluh liter etanol 99%, membutuhkan 120-130 liter bir yang dihasilkan dari 25 kg gaplek.
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) | |||
Contoh Industri yang mengelola Bioetanol
Ethanol (Ethyl Alkohol-C2H5-OH) sudah dikategorikan sebgai energi komersial atau energi teknis karena telah mencapai kematangan teknis dan kematangan komersial dengan Brasil sebagai produsen ethanol terbesar di dunia. Saat ini perusahaan-perusahaan otomotif sudah memproduksi mobil dengan bahan bakar ethanol seperti Volswagen AG. Bahkan di Brasil telah mengembangkankan pesawat terbang kecil EMB 202, yang merupakan pesawat terbang pertama di dunia menggunakan bahan bakar ethanol (alcohol) dan saat ini lebih dari 300 pesawat terbang kecil di Brasil telah memakai ethanol sebagai bahan bakar.
Bioethanol merupakan bahan bakar alternatif pengganti premium dan pertamax, sehingga pemakaiannya akan menghemat devisa. Bioethanol dapat dihasilkan dari tetes tebu, singkong, jagung, sorghum maupun aren, sehingga merupakan energi yang dapat diperbaharui. Selain itu gas buang dari mesin yang menggunakan bioethanol mempunyai emisi yang lebih rendah disbanding dengan minyak premium maupun pertamax.Pada umumnya mesin yang bisa memproses bahan bakar ethanol disebut Flex-Fuel dan mesin yang menggunakan bahan bakar minimal nilai octan 90 dapat juga dikonversi pemakaian bahan bakarnya dengan komposisi Premium 80%-90% (perkiraan nilai octan 88) ditambah ethanol 10%-20% (dengan nilai octan 129) sehingga dapat menghasilkan nilai octan 91-93.
Saat ini di Indonesia telah dibangun beberapa pabrik bioethanol plant dengan kapasitas mulai dari 300 liter/hari dengan system batch sampai dengan 600 ton/hari dengan system kontinyu sebagai langkah awal untuk pengembangan selanjutnya ke skala komersial. Keputusan kebijakan untuk menentukan kelayakan penggunaan bioethanol secara umum perlu dilandasi suatu kajian yang mendalam dengan mempertimbangkan penguasaan teknologi, nilai ekonomis, kontinyuitas suplai dan manfaat lain dari penggunaan bioethanol tersebut.
Ethanol saat ini berasal dari beberapa sumber, Brasil dari tebu, Amerika Serikat dari jagung, sedangkan di Indonesia umumnya berasal dari tebu, sorghum, singkong termasuk oleh BPPT (Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi) dan PT Blue Indonesia mengembangkan dari aren (airnira) dan nipah. Dengan pengembangan teknologi dari PT Blue Indonesia telah berhasil menciptakan alat distilasi berukuran kecil dan mobile dengan kapasitas 500liter/hari-1500liter/hari (dengan ukuran 2.5m x 0.8 m x 0.5m : kadar output ethanol, 85 %, 95 % dan 98 %) dengan bahan baku dari hasil sadap pohon aren. Alat yang diciptakan PT Blue Indonesia sangat praktis dan cocok dioperasikan oleh masyarakat untuk skala home industri dengan kapasitas 100 l/hari – 1000 l/hari) dengan memakai bahan yang murah dan praktis.
Potensi tanaman aren di Sulawesi Utara.
Menurut Johan Susilo,ST. Direktur Utama PT Blue Indonesia yang telah mengembangkan industri bio-etanol Sulawesi Utara, pada Workshop Budidaya dan Pemanfaatan Aren untuk Bahan Pangan dan Energi, Kamis, 6 Desember 2007 di gedung BPPT II.Tanaman aren merupakan salah satu tanaman hutan/perkebunan yang memiliki fungsi sebagai sumber pendapatan dan tanaman konservasi tanah dan air. Tanaman aren di Sulawesi Utara pada umumnya masih tumbuh liar dan hanya sebagian kecil yang telah ditanam pada daerah aliran sungai atau jurang. Luas areal pertanaman aren di Sulawesi Utara hingga tahun 2004 mencapai 2.942 ha yang tersebar di 7 kabupaten dan 44 kecamatan. Peluang pengembangan dan perluasana areal penanaman baru di Sulawesi Utara masih dapat dilaksanakan. Disampig itu dilaksankan intensifikasi untuk beberapa areal pertanaman yang masih belum teratur pola tanamnya. Peluang pengembangan produk tanaman aren dilakukan dengan cara-cara seperti optimalisasi produk, penggunaan teknologgi dan pengembangan pasar. Jenis produk yang potensial dan mempunyai peluang export adalah alkohol teknis, gula semut, gula merah, alkohol untuk bahan bakar dan minuman beralkohol. Kondisi iklim dan tanah Sulawesi Utara sebagian besar sangat besar sangat sesuai dengan syarat tumbuh aren.
Berdasarkan data lapangan yang ada, diperkirakan terdapat 300-400 pohon per ha, dimana jumlah tanaman yang produktif antara 100-150 pohon per ha dengan perkeiraan jumlah nira rata-rata 25 liter/pohon/hari atau 11/032.500 liter perhari apabila dikonversi ke ethanol setara dengan 735.500 liter perhari atau 264.780.000 liter ethanol pertahun.
Kesimpulan
- Tanaman Ubi Kayu (manihot esculenta) dapat digunakan sebagai bahan penghasil bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan
- .Tanaman Ubi Kayu memiliki prospek yang sangat bagus di Provinsi Bengkulu
Tidak ada komentar:
Posting Komentar