About Chemistry, Environment, Waste Management and Green Life Inspirations
Showing posts with label Bioethanol. Show all posts
Showing posts with label Bioethanol. Show all posts

09 November 2010

Hemicellulose-Degrading Bacterium Isolated from Livestock Feces

JFS/Hemicellulose-Degrading Bacterium Isolated from Livestock Feces
Copyright NILGS
Japan's National Institute of Livestock and Grassland Science (NILGS), National Agriculture and Food Research Organization, announced on August 4, 2010, that it had successfully isolated an extremely thermophilic anaerobic xylan-degrading bacterium from sheep feces through joint research with the University of Georgia in the United States. This bacterium can even grow at temperatures above 70 degrees Celsius and degrade xylan, a component of hemicelluloses included in straw and other agricultural waste. This is the world's first isolation of thermophilic anaerobic bacterium whose growth rate is highest at or above 65 degrees Celsius, from livestock feces.


The research group inoculated sheep feces into a culture medium containing xylan, cultured it at 74 degrees Celsius in anaerobic conditions, and then isolated the new xylan-degrading bacterium. Growing on xylan as a source of carbon and energy, the bacterium can degrade various kinds of xylan such as xylans from beech or oak trees to xylose which can be used in making biofuel. Its growth ranges are 44 to 77 degree Celsius (70 degrees Celsius is the optimal temperature) and pH 5.9 to 8.6 (optimum 7.2) in anaerobic conditions.
The bacterium was named Caldicoprobacter oshimai and certified as a new family. A family is positioned above a genus, which is above a species. The bacterium strain was sent to the ATCC and DSMA, located in the USA and Germany, respectively. The strain can be used for nonprofit purposes.
NILGS expects that the new bacterium will promote the use of previously unused biomass such as straw as biofuel, and also be used as a new genetic resource.
National Institute of Livestock and Grassland Science official website
http://nilgs.naro.affrc.go.jp/index-e.html

14 July 2010

How to Convert Wastepaper Into Ethanol

Contributor
By an eHow Contributing Writer

Hey there! You already told us that you want to do this task. How's it going? If you've completed the task, let us know by clicking the button below:


Ethanol may one day provide a practical alternative to gasoline. There are many sources for this fuel, including one that doesn't receive much publicity. Conversion into ethanol can take the "waste" out of wastepaper.

Instructions

Step 1
Add non-grain plant sources, such as scraps of wastepaper (which originate from wood pulp) to remnants of feedstock, grass clippings and weeds. Convert the resulting biomass mixture into cellulosic ethanol. Add the paper to equal amounts of organic materials. You will yield an approximate rate of 340 liters to a ton of the added fiber.

Step 2
Use a wide variety of normally thrown away products such as leftover brewer's, paper towels and other scrap paper to make biofuel alternatives to gasoline. Such is the hopes of Zymetis, an incubator company in Maryland.

Step 3
Generate steam, which results in electricity, with the cooking and alcohol production of this product in a still-like process. Of course, scientists have not revealed the exact "recipe" for cellulosic ethanol.

Step 4
Break down trash products into sugars and eventually alcohol. Use an enzyme, such as Saccharophagus degradans, found by the University of Maryland. This enzyme has been reproduced in labs and used by Zymetis to accomplish this task. At this time, the enzymes are still in the trial stages.

Tips & Warnings


  • The University of Maryland found the newest enzyme in the search for new fuel production (Saccharophagus degradans) in the Chesapeake Bay.


  • Using ethanol is different from using normal gasoline in your vehicle. The gas mileage will not be as much because there is 1/3 less energy per gallon.


23 February 2010

Scientists Confirm Percent Yield of Making Bioethanol from Seaweed

The Fisheries Research Agency of Japan announced on March 25, 2008, that it has confirmed for the first time, in cooperation with Tokyo University of Marine Science and Technology and others, just how much bioethanol could be produced per unit weight of seaweed and water plants. The percent yield (of dry weight) shown by the research team was 10 percent for sea lettuce and 16 percent for water hyacinth, respectively.

The agency and related organizations started the study on new technologies to produce ethanol from seaweed and water plants in fiscal 2007, funded by the Japanese Fisheries Agency under the project of developing technology for utilizing marine biomass as a new energy resource. Based on the study, a research team led by Professor Naoto Urano of the university and Motoharu Uchida, a senior researcher of the agency, confirmed the yield of ethanol per unit weight of seaweed and water plants when being produced through fermentation.

With the world's sixth largest economic sea zone despite its small land area, there are great expectations in Japan on the development of technology to produce ethanol from marine resources. The key will be to improve yields.


- Japanese Researchers Identify Gene that Boosts Plant Photosynthesis (Related JFS article)
http://www.japanfs.org/db/1909-e

Joint Research to Develop Cellulose Bio-Ethanol by 2015

Six Japanese companies, including Nippon Oil Corp., Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. and Toyota Motor Corp. announced on February 9, 2009, their plan to set up a research body to develop non-food cellulosic bioethanol. The association aims to establish a production-process technology that enables the production of 200,000 kiloliters of bioethanol per year at 40 yen per liter (about 44 US cents), thus competing with conventional crude oil, by 2015.
The other three firms are Kajima Corp., Sapporo Engineering Ltd. and Toray Industries Inc. These six companies will bring their own elemental technologies to the table and aim to jointly develop a production-process with The University of Tokyo, Hokkaido University and Japan's research organizations for agriculture, forestry and fisheries.
Japan's target under the Kyoto Protocol accomplishment plan is to shift 500,000 kl (crude oil equivalent) of its annual transportation fuel use to biofuel by fiscal 2010, and the oil industry has started introducing Bio Ethyl Tertial-Butyl Ether (Bio ETBE; synthesized from bioethanol and petroleum gas) on the market in an effort to meet this target. They started pilot sales of the product in 2007 and plan to begin full-scale introduction of 840,000 kl by 2010. 840,000 kl of Bio-ETBE is equivalent to approximately 360,000 kl of bioethanol.
Partnership of Six Corporations to Establish Bioethanol Research Association
http://www.eneos.co.jp/english/press/
e71_enpr_090209.html

29 December 2009

Joint Research to Develop Cellulose Bio-Ethanol by 2015

Source :
http://www.japanfs.org/en/pages/028959.html

Six Japanese companies, including Nippon Oil Corp., Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. and Toyota Motor Corp. announced on February 9, 2009, their plan to set up a research body to develop non-food cellulosic bioethanol. The association aims to establish a production-process technology that enables the production of 200,000 kiloliters of bioethanol per year at 40 yen per liter (about 44 US cents), thus competing with conventional crude oil, by 2015.

The other three firms are Kajima Corp., Sapporo Engineering Ltd. and Toray Industries Inc. These six companies will bring their own elemental technologies to the table and aim to jointly develop a production-process with The University of Tokyo, Hokkaido University and Japan's research organizations for agriculture, forestry and fisheries.

Japan's target under the Kyoto Protocol accomplishment plan is to shift 500,000 kl (crude oil equivalent) of its annual transportation fuel use to biofuel by fiscal 2010, and the oil industry has started introducing Bio Ethyl Tertial-Butyl Ether (Bio ETBE; synthesized from bioethanol and petroleum gas) on the market in an effort to meet this target. They started pilot sales of the product in 2007 and plan to begin full-scale introduction of 840,000 kl by 2010. 840,000 kl of Bio-ETBE is equivalent to approximately 360,000 kl of bioethanol.

Partnership of Six Corporations to Establish Bioethanol Research Association
http://www.eneos.co.jp/english/press/
e71_enpr_090209.html

Bioethanol from Ganyong


Gadjah Mada University (UGM) Research Team Develop Ganyong for Bio-ethanol production. For some people, rimpang ganyong (Canna edulis ker) is seen next to the eye so that less dibudidayakan. Rimpang that during the time known only as a distraction or food flour wheat flour substitute, also appeared to be used as alternative fuel for gasoline and kerosene.

This was after the UGM Research Team to develop bio-ethanol production from rimpang kana as one of the hydrogen fuel. "Interest from ganyong, this plant has not been much dibudidayakan and have great potential. Substance because it contains starch that is high enough, gulanya high enough, so have the potential for bio-ethanol.

Ganyong, the plant is easy to grow, tolerant of shade, have a potential high enough to developed, "said Dr. Kumala Dewi, M.Sc., a member of the research team in 25 exhibition Results Activities Research and UGM Hi-Link Project at the Sheraton Hotel Jakarta, Tuesday (4 / 3). UGM Research Team Develop Ganyong for Bio-ethanol Production Kumala Dewi addition, researchers are Prof.. Dra. Endang Sutariningsih Soetarto, M.Sc., Ph.D., both of them is a lecturer at the Faculty of Biology Gadjah Mada University, and Prof.. Dra. Wega Trisunaryanti, M.S., Ph.D. UGM's Faculty of Mathematics and Natural Sciences.

In research, the bio-ethanol production is done in a way take advantage of dry starch in ganyong that reach 15-20 percent. Gynecology and starch hydrolysis dirombak the union to become a more simple process Liquefaction Saccharification. "With the union a more simple, the more glucose chain length, we cut into pieces so that it becomes a simple form of sugar. Next fermented leavened with the help of the usual used as yeast bread, "said women's birth Magelang, 8 April 1966 this.

Fermentation carried out during the next 3-4 days. Results include alcohol fermentation. However, the alcohol content will increase sharply during the fermentation process lasts up to 40 percent on the day keeempat. Results ago didestilasi fermentation process for the purification. Destilasi obtained from the first bio-ethanol with the 50-75 percent level. Next, re-done destilasi to obtain bio-ethanol with a value above 90 percent. "After that bio-ethanol can dimurnikan using molecular sieves," said Kumala Dewi more.

From this research, the quality level of bio-ethanol can be 98 percent meet the standards of fuel substitution. The maximum concentration recommended for mixing bio-ethanol with 98 percent gasoline, is 10 percent. Mentioned in the research, a kilogram (kg) ganyong can produce 120 cc of bio-ethanol. This means that 7-8 kg ganyong needed to produce one liter of bio-ethanol. In other words, the comparison of 8:1 is required to be able to produce bio-ethanol berkadar 75 percent of the comparison and 12:1 for bioethanol berkadar 97-98 percent. Kumala Dewi with other members of the team conducting the research since July 2008 after obtaining grants from the Hi-Link.

The idea to utilize ganyong obtaining 1993. At the time he conducted the research culture ganyong. "There I find that ganyong easy to grow and can be manipulated umbinya formation such that production of many more. But kan, utilization not know that much. In addition to food, because it contains starch and sugar so I have ideas to develop as bio-ethanol, "said the mother of three children. (PR UGM / Gusti Grehenson)

24 December 2009

Bioethanol from COCONUT




Jakarta - It was not only able to palm produce biosolar, but could bioethanol produced from coconut pulp and water, even the waste from palm bioethanol can still be used as bio-gas mixture.

It is a study of three children SMA Negeri 2 Pare, Kediri, East Java, which is Muh. Wildan Yahya, Ardhy Purwo, and Diana won Sekar Sari Competition Youth Scientific Works (LKIR) to 41 fields of Engineering Sciences LIPI organized.

According Wildan contacted from Jakarta, Thursday (29/10), there are three types of biofuels namely biosolar which is a mixture of diesel with vegetable oils that have been dimetilasi, bioethanol, which is an alcohol produced by fermentation, while the biogas produced from anaerobic decomposition of biomass by bacterial methanogenesis.

Currently, he said, making biosolar, bioethanol and biogas is conducted separately, in which biosolar of lemon oil palm, bioethanol from sugar cane or cassava which is fermented and biogas from cattle dung.

"And all three can be produced from coconuts (Cocos nucifera) gradually cultivated," said I LKIR champion of the work entitled: "Optimization of Coconut Biofuel Production by Processing-story" is.

According Wildan, coconut is abundant in Indonesia could be blackmailed and yield of vegetable oil in which biosolar to one liter of 0.48 kg biosolar need coconuts.

Pulp, he added, do not be discarded, because it still has a large amount of cellulose and live performed by acid hydrolysis and fermented with Saccharomyces cerevisiae.

Similarly, coconut water, can add a bit of urea before fermentation, and if the sugar content less than 17 percent, it can be added glucose or sucrose.

With 6.56 kg of coconut pulp can produce a liter of bioethanol yield 95 percent, while for a liter of coconut water, as much as 11.4 percent could be bioethanol, he said.

This bioethanol waste, continued Wildan, if mixed with cow dung can become the first biogas is pH neutralization.

"From 100 liters of waste produces 2.5 m3 of bioethanol, biogas. Biogas waste also can be used as fertilizer," he added. (Ant / waa)

02 December 2009

Tokyo Gas Starts the Test of Producing Bioethanol and Biogas from Food Waste

Tokyo Gas Co., Ltd. announced on December 12, 2007, that it has launched a pilot project to recover bioethanol and biogas from food waste generated by schools in Koto Ward, Tokyo. It has been selected by the Ministry of the Environment as a next-generation waste management technology development project, and is being conducted jointly with Koto Ward and Tokyo Environmental Public Service Corporation. Both bioethanol and biogas recovery processes will take place at the same plant; construction of the project's pilot plant started on December 17 on the premises of the Waste Collection Office in Koto Ward, and tests began on February 25, 2008.

In Koto Ward, about 200 kilograms of food waste from school lunches is generated daily by elementary and junior high schools. Once delivered to the plant, this food waste will be broken into pieces and enzymes added to saccharify carbohydrates. The saccharified waste is then squeezed to separate liquids and solids. Bioehanol is extracted from the liquid through fermentation, and biogas is recovered from a mixture of the solid portion and the liquid left over after ethanol is distilled. The targeted recovery amounts are five liters of bioethanol with more than 90 percent purity and 20 cubic meters of methane gas per day.

The aims of this pilot project are to verify a technology for producing bioethanol and biogas together, and to establish a more efficient and higher value-adding system of recycling energy as compared to conventional methane fermentation biogas recovery systems.

Tokyo Gas will contribute to environmental education with this project, for example raising local residents' awareness through plant tours. Since the pilot plant is small in scale, the company intends to use the recovered energy as a local resource; extracted ethanol will be used at schools and biogas will be used for a 9.9 kW generator and a boiler used to operate equipment and distill ethanol at the plant.

http://www.tokyo-gas.co.jp/index_e.html

01 December 2009

Test Project on Bioethanol Fuel from Rice Straw Starts in Akita


The Japanese Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries recently announced that it has chosen Akita Prefecture from among applicants as a location to conduct a model project utilizing soft cellulose. The model project aims to conduct verification tests to establish a technology for production of bioethanol made from soft cellulose biomass, such as rice straw and husk that do not compete with food supply.

Raw materials for the bioethanol production will be rice straw and husk produced in Ogata Village on the reclaimed land of Hachirogata, one of the leading rice-growing areas in Japan. Akita Agriculture Public Corp. will collect and transport the biomass materials, while Kawasaki Plant Systems of the Kawasaki Heavy Industries Group has been contracted to produce the biofuel and conduct verification tests of the biofuel from fiscal 2008 through 2012.

As announced on November 14, 2008, the bioethanol production system to be installed in Katagami City consists of pre-processing, glycation, fermentation and distillation processes. The glycation process employs an advanced bioethanol production technology with a thermal system that Kawasaki is jointly developing with the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO). The system's production capacity is projected to be 200 liters per day, with maximum production capacity of 22.5 kiloliters per year for 112 operating days. The fermentation residue can be used to make compost. The field tests are planned to be conducted in Ogata Village with E10 gasoline containing 10 percent bioethanol.

- Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries
http://www.maff.go.jp/e/index.html
- Kawasaki to Lead National Bioethanol Model Demonstration Project
http://www.khi.co.jp/ba/2008data/ba_c3081118_1.html

Testing Begins on Practical Production of Bio-Ethanol Fuel Made from Cellulosic Materials

Japan's National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) announced on January 31, 2008, that it has started a project to develop and demonstrate the production of biomass ethanol fuel made from various plants in small- and medium-sized facilities. The project will run for about three-and-a-half years, from December 2007 to March 2011, with the aim of establishing an integrated technology to manufacture ethanol fuel from a wide variety of cellulosic biomass resources without competing for food resources.

The project's goal is to design and develop the best process to manufacture ethanol fuel by combining AIST's own existing technologies -- such as its low-energy pretreatment technique as well as saccharification and fermentation techniques -- with other existing technologies. Because conventional sulfuric acid methods involve issues such as ethanol yield and wastewater treatment, the institute intends to develop highly efficient, low-cost production techniques with low environmental impacts by adopting a non-sulfuric acid method, and thereby to assess the economic efficiency and life cycle impacts of the manufacturing system.

The first test facility, which is a batch plant to produce 60 liters of ethanol out of 200 kilograms of cellulosic biomass materials, will be built in the Biomass Technology Research Center (AIST Chugoku in Kure City, Hiroshima Prefecture) in fiscal 2008. The resulting performance data will be used to design and construct a second, larger test plant starting from fiscal 2009. Through the operation of the second plant, the institute aims to test a commercial facility after fiscal 2011 in collaboration with private businesses that operate this type of plant.

http://www.aist.go.jp/index_en.html
- Researchers Aim for Bioethanol Production from Waste Paper (Related JFS article)
http://www.japanfs.org/db/885-e
- RITE and Honda Develop Bio-Ethanol Production Technology (Related JFS article)
http://www.japanfs.org/db/1564-e
- Ethanol Produced from Inedible Materials by Mitsui Engineering & Shipbuilding Co. (Related JFS article)
http://www.japanfs.org/db/1782-e
- Kirin Brewery to Build Test Plant to Make Bioethanol (Related JFS article)
http://www.japanfs.org/db/1905-e
- Japan Planning Expansion of Domestic Biomass Fuel Production (Related JFS article)
http://www.japanfs.org/db/1976-e

Joint Research to Develop Cellulose Bio-Ethanol by 2015

Six Japanese companies, including Nippon Oil Corp., Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. and Toyota Motor Corp. announced on February 9, 2009, their plan to set up a research body to develop non-food cellulosic bioethanol. The association aims to establish a production-process technology that enables the production of 200,000 kiloliters of bioethanol per year at 40 yen per liter (about 44 US cents), thus competing with conventional crude oil, by 2015.

The other three firms are Kajima Corp., Sapporo Engineering Ltd. and Toray Industries Inc. These six companies will bring their own elemental technologies to the table and aim to jointly develop a production-process with The University of Tokyo, Hokkaido University and Japan's research organizations for agriculture, forestry and fisheries.

Japan's target under the Kyoto Protocol accomplishment plan is to shift 500,000 kl (crude oil equivalent) of its annual transportation fuel use to biofuel by fiscal 2010, and the oil industry has started introducing Bio Ethyl Tertial-Butyl Ether (Bio ETBE; synthesized from bioethanol and petroleum gas) on the market in an effort to meet this target. They started pilot sales of the product in 2007 and plan to begin full-scale introduction of 840,000 kl by 2010. 840,000 kl of Bio-ETBE is equivalent to approximately 360,000 kl of bioethanol.

Partnership of Six Corporations to Establish Bioethanol Research Association
http://www.eneos.co.jp/english/press/
e71_enpr_090209.html

Honda Subsidiary Releases Motorcycle Running on Bioethanol-Blended Gas JFS/Honda Motorcycle

JFS/Honda Motorcycle
Copyright Honda Motor Co.


Moto Honda da Amazonia Ltda., a subsidiary of Honda Motor Co. in Brazil which produces and sells motorcycles and power products, launched the CG150 Titan Mix flex-fuel motorcycle in Brazil in the middle of March, 2009. The CG150 Titan Mix is a small-sized motorcycle which can run on gasoline-bioethanol mixtures in any ratio.

This model, which carries a Mix Fuel Injection System, a flex-fuel technology developed independently by Honda, is the first motorcycle in the world equipped with flex-fuel technology. Adopting the technology, the model helps to reduce carbon dioxide emissions as well as fuel costs.

In Brazil, flex-fuel automobiles are already popular, accounting for about 90 percent of the number of newly sold automobiles. However, Honda's new model is the first flex-fuel motorcycle in the market. The company intends to continue efforts to develop and promote motorcycles equipped with eco-friendly technologies.

RITE and Honda Develop Bio-Ethanol Production Technology (Related JFS article)
http://www.japanfs.org/en/pages/026516.html
Honda worldwide site
http://world.honda.com/

16 November 2009

BIOETANOL DARI KELAPA

Anak SMA Temukan Kelapa Hasilkan Bioetanol dan Biogas

Era Baru News Jumat, 30 Oktober 2009

kelapa
Jakarta - Ternyata kelapa tidak hanya bisa menghasilkan biosolar, namun bioetanol pun bisa dihasilkan dari ampas dan air kelapa, bahkan limbah dari bioetanol kelapa ini masih bisa dimanfaatkan sebagai campuran biogas.

Hal itu merupakan hasil penelitian dari tiga anak SMA Negeri 2 Pare, Kediri, Jawa Timur, yakni Muh. Wildan Yahya, Ardhy Purwo, dan Diana Sekar Sari yang memenangkan Lomba Karya Ilmiah Remaja (LKIR) ke-41 bidang Ilmu Pengetahuan Teknik yang diselenggarakan LIPI.

Menurut Wildan yang dihubungi dari Jakarta, Kamis (29/10), biofuel ada tiga macam yakni biosolar yang merupakan campuran antara solar dengan minyak nabati yang telah dimetilasi, bioetanol yang merupakan alkohol yang dihasilkan dari fermentasi, sedangkan biogas dihasilkan dari penguraian biomassa secara anaerob oleh bakteri methanogenesis.

Saat ini, ujarnya, pembuatan biosolar, bioetanol dan biogas dilakukan secara terpisah, di mana biosolar dari minyak perasan kelapa sawit, bioetanol dari tebu atau singkong yang difermentasi dan biogas dari kotoran ternak.

"Padahal ketiganya bisa dihasilkan dari buah kelapa (Cocos Nucifera) yang diolah secara bertingkat," ujar juara I LKIR dari karya berjudul: "Optimalisasi Produksi Biofuel dari Kelapa dengan Pengolahan Bertingkat" itu.

Menurut Wildan, kelapa yang melimpah di Indonesia bisa diperas dan menghasilkan minyak nabati berupa biosolar di mana untuk satu liter biosolar membutuhkan 0,48 kg buah kelapa.

Ampasnya, lanjut dia, jangan dibuang, karena masih memiliki selulosa dalam jumlah besar dan tinggal dilakukan hidrolisis dengan larutan asam dan difermentasi dengan Saccharomyces cerevisiae.

Demikian pula air kelapa, bisa ditambah sedikit urea sebelum fermentasi, dan jika kadar gula tak sampai 17 persen, maka bisa ditambah glukosa atau sukrosa.

Dengan ampas kelapa 6,56 kg bisa menghasilkan seliter bioetanol berkadar 95 persen, sedangkan bagi seliter air kelapa, sebanyak 11,4 persennya bisa menjadi bioetanol, ujarnya.

Limbah bioetanol ini, lanjut Wildan, jika dicampur kotoran sapi bisa menjadi biogas dengan lebih dulu dilakukan penetralan pH.

"Dari 100 liter limbah bioetanol menghasilkan 2,5 m3 biogas. Limbah biogas juga bisa dijadikan pupuk," tambahnya.(ant/waa)

18 September 2009

Bioetanol Dari Pisang

Pisang batu pun berpotensi sebagai bahan baku seperti dibuktikan oleh Ir Sidik Omar.membuat bioetanol berbahan baku pisang batu. Ide itu muncul lantaran ia terbiasa membikin wine pisang. Maka jadilah ia membuat bioetanol pisang batu berkadar 30-40%. Produksinya memang masih kecil, 2,4 liter per hari dari 1 kg pisang.

Selama ini pisang batu muda paling banter hanya dimanfaatkan sebagai bahan baku rujak. Pekebun menanam pisang batu lebih memilih untuk memetik daun ketimbang buah. Menurut Omar biaya produksi bioetanol pisang mencapai Rp3.700 per kg. Yang menggembirakan baginya, suku cadang yang dibersihkan dengan bioetanol pisang lebih bagus hasilnya.

'Cat melekat lebih kuat dan warna lebih cerah,' kata ayah 3 anak itu. Pantas bila enam pengusaha suku cadang minta pasokan bioetanol pisang secara rutin. PT Multicamp dan PT Sanwa masing-masing meminta pasokan 500-600 liter per pekan. Tentu saja pria kelahiran 9 September 1955 itu bungah. Oleh karena itu ia tengah membangun pabrik bioetanol. Pada Oktober 2008, pabrik berkapasitas 600 liter berhari beroperasi.

Kreativitas acap muncul justru ketika tekanan begitu berat. Itulah yang terjadi kini. Saat minyak bumi langka sehingga harga kian terkerek, para produsen bahan bakar nabati mengolah beragam limbah: jelantah, sampah, nyamplung, dan pisang batu sebagai sumber energi. Bahan baku tersedia, ramah lingkungan, kinerja mesin membaik, dan yang penting pasar pun terbuka.
Sumber: Trubus

Sulap Sampah Jadi Bensin

Gundukan limbah sawit itu meninggi setiap hari. Limbah berupa bekas cangkang, serat, pelepah sawit, batang sawit di lahan seluas lapangan sepak bola itu mengeluarkan bau tak sedap. 'Satu pabrik kelapa sawit bisa menghasilkan 100 ton limbah,' kata Isroi, periset Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia, Bogor. Limbah tak berfaedah? Sampah itu potensial sebagai pengisi tangki mobil.

Limbah sawit untuk premium mungkin masih terdengar aneh. Namun, 'Limbah kaya biomassa paling potensial saat ini,' kata Agus Eko Tjahyono, kepala Balai Besar Teknologi Pati, BPPT. Limbah sawit kaya selulosa dan hemiselulosa. Tandan kosong kelapa sawit saja masing-masing mengandung 45% selulosa dan 26% hemiselulosa. Tingginya kadar selulosa pada polisakarida itu dapat dihidrolisis menjadi gula sederhana dan selanjutnya difermentasi menjadi etanol.

Limbah kelapa sawit jumlahnya melimpah. Sebuah pabrik kelapa sawit (PKS) berkapasitas 60 ton tandan/jam dapat menghasilkan limbah 100 ton/hari. Di Indonesia terdapat 470 pabrik pengolahan kelapa sawit. Limbahnya mencapai 28,7-juta ton dalam bentuk cair dan 15,2-juta ton limbah padat per tahun. 'Jika seluruh limbah sawit diolah menjadi etanol bisa menggantikan seluruh kebutuhan premium,' kata Isroi.

Dr Ronny Purwadi, periset Departemen Teknologi Kimia Institut Teknologi Bandung sukses mengolah limbah kelapa sawit menjadi bioetanol. Ia mencacah tandan konsong kelapa sawit bersama limbah lainnya secara manual. 'Di Indonesia alatnya belum tersedia, di Malaysia sudah dijual bebas,' kata pria kelahiran Bandung itu.

Alumnus Departemen Teknik Kimia, Chalmers University, Swedia itu kemudian memberikan larutan asam sulfat encer berkonsentrasi 1-3% sebagai bagian dari tahap hidrolisis. Proses pemanasan dalam hidrolisis terbagi 2, yaitu pemisahan lignin dan pemisahan lignoselulosa untuk menghasilkan gula.

Untuk memecah lignin, Ronny memanaskan cacahan kelapa sawit pada suhu 120-170oC dengan tekanan 4 bar. Proses berlangsung 0,5-1 jam menggunakan perebus otoklaf. Setelah selesai, hidrolisis berpindah ke otoklaf lainnya. Proses hidrolisis kedua, dengan suhu 240oC selama 45 menit. Hasilnya berupa hidrolisat gula terpisah dari kotoran.

Proses selanjutnya mirip fermentasi bioetanol lain menggunakan mikroba Sacharomycetes cereviceae. Fermentasi dalam fermentor pada pH 5 dan suhu 30oC selama 16-24 jam. Pengadukan dan pemanasan harus kontinu agar suhu dan pH stabil. 'Rendemen yang diperoleh sekitar 12%,' kata Ronny. Artinya dari 1 ton limbah kelapa sawit dihasilkan 120 liter bioetanol.

Selain tandan kelapa sawit, bahan baku bioetanol lain: jerami padi. 'Secara garis besar pengolahan limbah yang berasal dari serat sama,' kata Isroi. Jerami padi kaya selulosa dan hemiselulosa masing-masing 39% dan 27,5%. Oleh sebab itu ia mengujicoba jerami sebagai bahan baku bioetanol. Ia mengumpulkan 10 ton jerami padi segar di ruang terbuka. Batang padi kemudian dipotong kecil-kecil, 0.5-1 cm.

Cacahan jerami kemudian direndam kapur 0,5% selama 1-2 minggu. Alumnus pascasarjana IPB itu menghidrolisis bahan dengan mencampurkan asam sulfat berkonsentrasi 1-5% dan suhu hingga 180oC. Setelah itu prosesnya mirip fermentasi bioetanol pada umumnya. Mikroba yang digunakan ragi roti alias Sacharomycetes cereviceae. Mikroba lain harus mampu mengkonversi silosa berupa selulosa dan hemiselulosa berantai karbon 5 menjadi bioetanol. 'Untuk itu, saya menyeleksi ribuan mikroorganisme,' kata Isroi.

Setelah hidrolisat difermentasi selama 16-24 jam, tahap berikutnya purifikasi etanol. Proses purifikasi etanol ini sama dengan purifikasi ethanol dari singkong. Prosesnya meliputi destilasi dan dehidrasi. Proses destilasi meningkatkan kandungan etanol hingga 95%. Sisa air dihilangkan dengan proses dehidrasi hingga kandungan etanol mencapai 99.5%. Etanol siap dimasukkan ke tangki kendaraan bermotor. Rendemennya mencapai 7,65%.

Itu artinya, jika produksi jerami padi 10-15 ton/ha berkadar air 60%, bisa diolah menjadi 766-1.148 liter etanol/ha. 'Biaya produksinya pun lebih rendah dibandingkan mengimpor etanol,' kata Isroi. Menurut data BPS pada 2006, luas sawah di Indonesia 11,9-juta ha. Artinya, potensi jerami padi 119-juta ton yang berpotensi menghasilkan lebih dari 9,1-miliar liter etanol. Jumlah itu cukup untuk memenuhi kebutuhan bensin nasional.

Di Indonesia penelitian pengolahan limbah selulosa menjadi etanol masih sangat minim. 'Swedia telah memproduksi bioetanol dari limbah pulp kertas,' kata Ronny, yang berguru pada Prof J M Taherzadeh, ahli etanol selulosik dunia. Swedia memulai riset etanol berbasis selulosa semenjak 1995 pada skala laboratorium. Lantas, sejak 2005 negara itu membuat pilot plant skala kecil dengan memproduksi 200 l/hari. 'Jumlah itu cukup lantaran jumlah mobil masih sedikit,' kata Ronny. Harganya pun murah: 5 krone alias Rp6.000/liter.

Sedangkan di Amerika, para peneliti menganalisis ongkos produksi etanol asal selulosik dan dari biji-bijian. Mark Wright dan Robert Brown periset Iowa State University, Amerika Serikat dalam penelitiannya menunjukkan produksi bahan bakar asal biji-bijian secara konvensional meningkat US$9 sen/liter. Itu lantaran harga bahan baku menjulang. Sedangkan biaya produksi etanol selulosik turun US$9,5 sen/liter karena kemajuan teknologi.

Indonesia kaya dengan matahari dan air, sehingga tanaman selulosa mudah tumbuh. Jika didukung penelitian memadai, produksi bioetanol selulosik efektif untuk dikembangkan. 'Limbah biomassa paling potensial karena tidak bersaing dengan pangan,' kata Meine van Noordwijk, direktur regional International Centre for Research in Agroforestry, Bogor.

Produksi bioetanol dari limbah tak butuh penanaman khusus sehingga tidak perlu perluasan lahan dan penggunaan pupuk kimia. Selain itu, penggunaan limbah juga membantu mengatasi permasalahan lingkungan seperti polusi air, udara, dan tanah. (Vina Fitriani/Peliput: Faiz Yajri)

Sumber: Disadur sesuai aslinya dari trubus

26 August 2009

Teknologi Membran

Teknologi membran telah menjadi topik hangat dalam beberapa tahun terakhir ini. Hal itu mungkin dipicu fakta bahwa pemisahan dengan membran memiliki banyak keunggulan yang tidak dimiliki metode-metode pemisahan lainnya. Keunggulan tersebut yaitu pemisahan dengan membran tidak membutuhkan zat kimia tambahan dan juga kebutuhan energinya sangat minimum. Membran dapat bertindak sebagai filter yang sangat spesifik. Hanya molekul-molekul dengan ukuran tertentu saja yang bisa melewati membran sedangkan sisanya akan tertahan di permukaan membran. Selain keunggulan-keunggulan yang telah disebutkan, teknologi membran ini sederhana, praktis, dan mudah dilakukan.
Definisi

Membrane separation yaitu suatu teknik pemisahan campuran 2 atau lebih komponen tanpa menggunakan panas. Komponen-komponen akan terpisah berdasarkan ukuran dan bentuknya, dengan bantuan tekanan dan selaput semi-permeable. Hasil pemisahan berupa retentate (bagian dari campuran yang tidak melewati membran) dan permeate (bagian dari campuran yang melewati membran). 
Struktur Membran

Berdasarkan jenis pemisahan dan strukturnya, membran dapat dibagi menjadi 3 kategori:
 
Membran. Sweep (berupa cairan atau gas) digunakan untuk membawa permeate hasil pemisahan.
Porous membrane. Pemisahan berdasarkan atas ukuran partikel dari zat-zat yang akan dipisahkan. Hanya partikel dengan ukuran tertentu yang dapat melewati membran sedangkan sisanya akan tertahan. Berdasarkan klasifikasi dari IUPAC, pori dapat dikelompokkan menjadi macropores (>50nm), mesopores (2-50nm), dan micropores (<2nm). Porous membrane digunakan pada microfiltration dan ultrafiltration.
Non-porous membrane. Dapat digunakan untuk memisahkan molekul dengan ukuran yang sama, baik gas maupun cairan. Pada non-porous membrane, tidak terdapat pori seperti halnya porous membrane. Perpindahan molekul terjadi melalui mekanisme difusi. Jadi, molekul terlarut di dalam membran, baru kemudian berdifusi melewati membran tersebut.
Carrier membrane. Pada carriers membrane, perpindahan terjadi dengan bantuan carrier molecule yang mentransportasikan komponen yang diinginkan untuk melewati membran. Carrier molecule memiliki afinitas yang spesifik terhadap salah satu komponen sehingga pemisahan dengan selektifitas yang tinggi dapat dicapai.
Reverse Osmosis

Salah satu teknologi membran yang banyak digunakan saat ini yaitu reverse osmosis (RO). Proses ini merupakan kebalikan dari osmosis. Pada osmosis, pelarut berpindah dari daerah berkonsentrasi rendah (hipotonik) ke daerah berkonsentrasi tinggi (hipertonik) sehingga konsentrasi di kedua daerah menjadi berimbang. Proses ini terjadi secara alami sehingga tidak membutuhkan energi. Contoh osmosis yang terjadi di alam yaitu penyerapan air oleh akar tanaman. Berbeda dengan osmosis, RO terjadi dengan arah yang berlawanan yaitu dari konsentrasi tinggi ke konsentrasi rendah. Untuk melawan gradien konsentrasi, dibutuhkan energi eksternal berupa tekanan.
Keunggulan dan Aplikasi Reverse Osmosis

Menurut Ir. Teuku Zulkarnain, MT, kandidat doktor teknik lingkungan Institut Teknologi Bandung, Keunggulan RO yang paling superior dibandingkan metode-metode pemisahan lainnya yaitu kemampuan dalam memisahkan zat-zat dengan berat molekul rendah seperti garam anorganik atau molekul organik kecil seperti glukosa dan sukrosa. Keunggulan lain dari RO ini yaitu tidak membutuhkan zat kimia, dapat dioperasikan pada suhu kamar, dan adanya penghalang absolut terhadap aliran kontaminan, yaitu membran itu sendiri. Selain itu, ukuran penyaringannya yang mendekati pikometer, juga mampu memisahkan virus dan bakteri.

Teknologi RO cocok digunakan dalam pemurnian air minum dan air buangan. Di bidang industri, teknologi RO dapat digunakan untuk memurnikan air umpan boiler. Selain itu, Karena kemampuannya dalam memisahkan garam-garaman, teknologi reverse osmosis cocok digunakan dalam pengolahan air laut menjadi air tawar (desalinasi). Pengolahan ini terdiri dari beberapa tahap:
Pre-treatment untuk memisahkan padatan-padatan yang terbawa oleh umpan. Padatan-padatan tersebut jika terakumulasi pada permukaan membran dapat menimbulkan fouling. Pada tahap ini pH dijaga antara 5,5-5,8. 
High pressure pump digunakan untuk memberi tekanan kepada umpan. Tekanan ini berfungsi sebagai driving force untuk melawan gradien konsentrasi. Umpan dipompa untuk melewati membran. Keluaran dari membran masih sangat korosif sehingga perlu diremineralisasi dengan cara ditambahkan kapur atau CO2. Penambahan kapur ini juga bertujuan menjaga pH pada kisaran 6,8-8,1 untuk memenuhi spesifikasi air minum.
Disinfection dilakukan dengan menggunakan radiasi sinar UV ataupun dengan cara klorinasi. Sebenarnya, penggunaan RO untuk desalinasi sudah cukup jitu untuk memisahkan virus dan bakteri yang terdapat dalam air. Namun, untuk memastikan air benar-benar aman (bebas virus dan bakteri), disinfection tetap dilakukan.


 
Sea Water Desalinantion: Concept Drawing of Membrane Distillation Sea Water Desalination.



Selain untuk desalinasi, RO juga digunakan dalam dialisis untuk proses cuci darah penderita penyakit ginjal. Ginjal berfungsi sebagai penyaring darah terhadap pengotor-pengotor hasil metabolisme tubuh seperti urea, yang kemudian dikeluarkan melalui urin. Mesin dialisis berfungsi sebagai “ginjal” tersebut. Darah dikeluarkan dari tubuh menuju mesin dialisis yang di dalamnya terdapat membran. Darah yang telah melewati membran dikembalikan lagi ke dalam tubuh.

Teknologi membran berkembang dengan sangat pesat. Dewasa ini, banyak membran dapat dioperasikan pada tekanan rendah sehingga memungkinkan dioprerasikan di rumah tinggal, tempat pengungsian, bahkan dapat digerakkan dengan genset berskala kecil. Selain itu, kemajuan dalam bidang material membran juga memungkinkan proses pemisahan menggunakan membran dapat dilakukan dengan lebih ekonomis.

Sumber: KOMPAS, Wikipedia

16 August 2009

Dehidrasi Bikin Bioetanol 100%








DENGAN ZEOLIT ALAM, SIRAJUDDIN MUSTOFA MENINGKATKAN KADAR ETANOL 95% MENJADI 99,9-100% SEHINGGA SIAP MENGISI TANGKI MOBIL. HARGA SEKILO ZEOLIT ALAM HANYA RP3.000, JAUH LEBIH MURAH KETIMBANG ZEOLIT SINTETIS RP175.000. SELAMA INI PRODUSEN TAK MELIRIK ZEOLIT ALAM KARENA LUASAN PORI-PORI BERAGAM.

Dua tahun terakhir bioetanol naik daun sebagai bahan bakar kendaraan bermotor. Bioetanol adalah etanol yang diproduksi dari beragam bagian tanaman seperti umbi singkong, biji sorgum, atau molase alias limbah produksi gula tebu. Hasil penyulingan berbagai bahan itu hanya menghasilkan bioetanol berkadar maksimal 95-96%, artinya terdapat 5-4% air.

Padahal, salah satu syarat bioetanol menjadi bahan bakar harus berkadar minimal 99,6%. Jika dipaksakan mengisi tangki mobil, bioetanol berkadar kurang dari 99,6% itu merusak mesin kendaraan. Menurut Dr Muhammad Arif Yudiarto, periset bioetanol di Balai Pengkajian dan Penerapan Teknologi, meski produsen menyuling ulang bioetanol 95%, tetap saja kadar etanol tak meningkat.

Itu lantaran bioetanol bersifat azeotropi, fraksi uap air dan fraksi etanol sama besar, yakni 0,5. 'Walau dipanaskan sampai suhu berapa pun, kadar etanol tak akan meningkat,' kata Arif. Artinya, pada titik tertentu air sulit pergi dari bioetanol sehingga kadar etanol tetap 95%. Oleh karena itu biasanya produsen meningkatkan etanol dengan kapur gamping atau zeolit sintetis. Sebab, keduanya mampu mengikat air dalam bioetanol. Produsen merendam 1 kg kapur dalam 2 kg larutan bioetanol sehingga kadar etanol terkatrol.

Celakanya penggunaan kapur gamping atau zeolit sintetis mengakibatkan kehilangan hasil masing-masing 30% dan 20%. Sebagian bioetanol ikut terserap gamping atau zeolit sintetis dan sulit dikeluarkan lagi. Sudah begitu produsen sulit mencari zeolit sintetis karena masih impor. 'Kita tak bisa membeli sekilo atau dua kilo zeolit sintetis. Minimal 400 kg,' kata Arif.
Bakar karbon

Kondisi itu mendorong Sirajuddin Mustofa, produsen bioetanol di Kebayoran Lama, Jakarta Selatan, memanfaatkan zeolit alam. Alasannya sederhana, zeolit alam murah dan mudah diperoleh. Kelemahan zeolit alam yang mengandung silikat alumina, luas pori-pori beragam: dari 2 hingga 10 A (amstrong). Sedangkan luas pori-pori zeolit sintetis seragam, 3 A setara 0,3 nanometer.

Sirajuddin yang dibantu Hadi Suratno mengayak zeolit alam dengan ukuran 60 mesh. Hasil pengayakan pertama hanya 70%. Sirajuddin mengayak ulang zeolit itu dengan ukuran 80 mesh. Ia memperoleh hasil 40%. Untuk memperlancar proses penyerapan air, Sirajuddin mengkalsinasi atau membakar zeolit alam. MenurutM Rosjidi MS, ahli zeolit dari Balai Pengkajian dan Penerapan Teknologi, zeolit mengandung karbon organik.

'Karbon perlu dihilangkan untuk meningkatkan porositas zeolit alam,' ujar alumnus University of Swansea, Inggris, itu. Untuk menghilangkan karbon perlu pembakaran pada suhu 300oC selama 1-2 jam. Pembakaran bertujuan menghilang-kan karbon organik. Zeolit alam yang semula kehijauan berubah warna menjadi cokelat muda. Sirajuddin lantas mengaktivasi zeolit alam. Caranya dengan merendam zeolit alam dalam larutan asam sulfat selama 3 jam. Aktivasi itu bertujuan untuk meningkatkan kemampuan zeolit alam menarik air.

Menurut Rosjidi asam sulfat digunakan dengan konsentrasi sangat rendah. Zeolit alam kemudian direndam dalam air selama 2 jam untuk membersihkan asam sulfat. Sirajuddin mengeringkan zeolit pada suhu 200oC hingga siap digunakan. Menurut Sirajuddin total jenderal biaya produksi zeolit alam mencapai Rp3.000 per kg. Itu jauh lebih murah ketimbang zeolit sintetis yang mencapai Rp175.000; batu gamping Rp35.000.
Pintu kecil

Dalam penggunaan sederhana, 1 kg zeolit alam direndam dalam 2 liter bioetanol. Menurut Arif Yudiarto ukuran bioetanol mencapai 4 A; air, 0,28 A. Zeolit yang berukuran 3 A hanya menarik air yang ukurannya jauh lebih kecil. Mekanisme penyerapan air diilustrasikan seperti ini. Bioetanol 95%-di dalamnya ada etanol dan air-adalah tamu. Sedangkan zeolit alam adalah pintu rumah.

Karena ukuran 'tubuh' bioetanol lebih besar ketimbang 'pintu' zeolit, maka etanol tak dapat memasukinya. Adapun air yang berukuran lebih kecil, mampu memasuki 'pintu' zeolit. Singkat kata, zeolit alam hanya mempersilakan masuk air lantaran ukurannya lebih kecil. Usai digunakan zeolit alam dapat dipakai ulang setelah dikeringkan. Dengan pengeringan, air yang terserap pun keluar.

Namun, menurut Sirajuddin sistem perendaman tak efisien untuk skala industri rumah tangga. Sebab, waktunya relatif lama: 12 jam. Oleh karena itu pria kelahiran Makassar 7 Januari 1954 itu mendesain mesin dehidrasi yang bekerja cepat, cuma sejam. Prinsipnya seperti orang dehidrasi yang kehilangan air. Mesin dehidrasi dilengkapi zeolit alam yang menarik air dari bioetanol.

Dampaknya bioetanol berkadar 95% mengalami 'dehidrasi' alias kehilangan air sehingga kadar etanol melambung hingga 99,5-100%. Desain mesin berbahan besi nirkarat itu relatif sederhana. Di bagian bawah terdapat tangki penampung bioetanol 95%. Kapasitas tangki 20 kg. Bioetanol dipanaskan dengan gas hingga suhu 95oC. Akibat pemanasan, etanol dan air menguap melewati sebuah kolom.

Di kolom itu terdapat 20 kg butiran zeolit alam. Uap air panas tertangkap zeolit, sedangkan etanol lolos dari 'pintu' zeolit hingga menetes. Karena air tertangkap, kadar etanol pun meningkat hingga 99-100%. Menurut Rosjidi, zeolit alam lebih mudah menangkap uap air panas ketimbang air (dalam sistem perendaman). Sebab, uap panas bersifat jenuh disertai tekanan, sedangkan air bersifat kapiler.
Awet

Ketimbang zeolit sintetis, zeolit alam lebih awet. Sirajuddin membuktikan hingga 3 Maret 2009, ia sudah 15 kali menggunakan zeolit alam yang sama secara berulang-ulang untuk menyerap air. Meski digunakan berkali-kali, kondisi zeolit dan biotenol yang dihasilkan tetap bagus. Sedangkan, zeolit sintetis digunakan 3 kali saja sudah pecah.

Keistimewaan lain, dengan zeolit alam tingkat kehilangan bioetanol hanya 5-12%. Itu jauh lebih kecil ketimbang tingkat kehilangan dengan zeolit sintetis yang mencapai 20%. Toh, kehilangan yang 12% itu bisa diambil lagi dengan pemanasan pada suhu 150-200oC. Akibat pemanasan, terjadi penguapan dan kondensasi sehingga bioetanol yang terjebak dalam zeolit bakal keluar.

Selain itu zeolit alam mampu menangkap minyak fusel dalam bioetanol. Minyak fusel terbentuk saat fermentasi bahan baku bioetanol. Dalam fermentasi, ragi Saccharomyces cerevisiae bukan hanya membentuk glukosa. Ia juga mengeluarkan enzim zymase yang mengubah metanol menjadi minyak fusel. Minyak fusel yang kadarnya amat kecil dalam bioetanol biasanya licin dan membuat mesin korosif. Kemampuan menangkap minyak fusel karena luas pori-pori sebagian zeolit alam lebih besar daripada 4A. (Sardi Duryatmo)

Teknik Pemurnian Etanol

Untuk mengisi bahan bakar motor kesayangannya, Solikin perlu waktu 30 menit menempuh jarak 10 km dari kediaman di Desa Kajar, Kecamatan Trangkil, Kabupaten Pati. Padahal, pria 37 tahun itu pengolah molases jadi bioetanol. Mestinya Solikin bisa memenuhi sendiri kebutuhan bensin jika kemurnian bioetanol yang dihasilkan mencapai 99,5%: syarat layak pakai sebagai bahan bakar motor.
Bandingkan dengan Indra Gunawan di Cilegon, Provinsi Banten. Setiap 7 hari, pria 35 tahun itu memasukkan 3,5 liter bioetanol hasil olahan dari tetes tebu alias molase ke dalam tangki motor Yamaha. Berbekal isi tangki itu, Indra berkeliling dari kediamannya ke kantor selama seminggu tanpa mesti mampir ke pom bensin.

‘Bioetanol memang potensial dimanfaatkan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor,’ ujar Agus Purnomo, ketua Asosiasi Bioetanol Indonesia. Syaratnya, etanol alami itu mesti berkadar kemurnian 99,5%. Syarat itu mutlak karena jika berkadar di bawah 90%, mesin tidak bisa menyala karena kandungan airnya terlampau tinggi.

Sebetulnya bioetanol berkadar kemurnian 95% masih layak dimanfaatkan sebagai bahan bakar motor. Hanya saja, dengan kadar kemurnian itu perlu penambahan zat antikorosif pada tangki bahan bakar agar tidak menimbulkan karat. Sayangnya, saat ini banyak produsen yang menghasilkan bioetanol dengan kemurnian di bawah 95-99%.

Batu gamping

Menurut Muhammad Arif Yudiarto, kepala Bidang Teknologi Etanol dan Derivatif di Balai Besar Teknologi Pati, memurnikan bioetanol bisa dengan dua cara, yaitu kimia dan fisika. Cara kimia dengan menggunakan batu gamping. Sedangkan cara fisika ditempuh dengan proses penyerapan menggunakan zeolit sintetis. Cara kimia cocok diaplikasikan bagi produsen bioetanol skala rumahan seperti Solikin dan Indra. Selain caranya sederhana, biayanya pun relatif murah. Harga sekilo gamping Rp35.000.

Batu gamping adalah batu yang terbuat dari pengendapan cangkang kerang dan siput, foraminifera atau ganggang. Batu itu berwarna putih susu, abu-abu muda, abu-abu tua, cokelat, atau hitam, tergantung keberadaan mineral pengotornya. Mineral karbonat yang umum ditemukan berasosiasi dengan kapur adalah aragonit. Ia merupakan mineral metastable karena pada kurun waktu tertentu dapat berubah menjadi kalsit. Mineral lainnya siderit, ankarerit, dan magnesit, tapi ketiganya berjumlah sangat sedikit.

Batu gamping bersifat higroskopis, artinya mempunyai kemampuan untuk menyerap air. Karena itulah ia mampu mengurangi kadar air dalam bioetanol. Menurut Soekaeni SE, produsen bioetanol di Sukabumi, Jawa Barat, sebelum digunakan sebaiknya batu gamping ditumbuk hingga jadi tepung agar penyerapan air lebih cepat. Perbandingannya untuk 7 liter bioetanol diperlukan 2-3 kg batu gamping. Campuran itu didiamkan selama 24 jam sambil sesekali diaduk. Selanjutnya, campuran diuapkan dan diembunkan menjadi cair kembali sebagai etanol berkadar 99% atau lebih. Bioetanol inilah yang bisa dicampur dengan bensin atau digunakan murni.

Walaupun prosesnya sangat mudah, tapi penggunaan batu gamping memiliki beberapa kelemahan. Di antaranya jumlah etanol yang hilang sangat tinggi, mencapai 30%. Menurut Soekaeni hal itu terjadi karena selain menyerap air, gamping juga menyerap alkohol. ‘Nah, alkohol itu tidak dapat keluar karena terikat pada pori-pori gamping. Akibatnya etanol pun hilang sampai 30%,’ tambah pensiunan PT Telkom itu.

Zeolit sintetis

Alternatif lain, pemurnian bioetanol dengan zeolit sintetis. Proses pemurnian itu menggunakan prinsip penyerapan permukaan. Zeolit adalah mineral yang memiliki pori-pori berukuran sangat kecil. Sampai saat ini ada lebih dari 150 jenis zeolit sintetis. Di alam, zeolit terbentuk dari abu lahar dan materi letusan gunung berapi. Zeolit juga bisa terbentuk dari materi dasar laut yang terkumpul selama ribuan tahun.

Zeolit sintetis berbeda dengan zeolit alam. Zeolit sintetis terbentuk setelah melalui rangkaian proses kimia. Namun, baik zeolit sintetis maupun zeolit alam berbahan dasar kelompok alumunium silikat yang terhidrasi logam alkali dan alkali tanah (terutama Na dan Ca). Struktur zeolit berbentuk seperti sarang lebah dan bersifat negatif. Sifat pori-porinya yang negatif bisa dinetralkan dengan penambahan ion positif seperti sodium.

Kedua zeolit itu sama-sama memiliki kemampuan menyerap air. Pada zeolit alam, air yang sudah terserap perlahan-lahan dilepaskan kembali; zeolit sintetis, air akan terikat kuat. Zeolit sintetis yang paling sederhana adalah zeolit A. Artinya, perbandingan antara molekul silika, alumina, dan sodium adalah 1:1:1. ‘Untuk pemurnian bioetanol, sebaiknya digunakan zeolit sintetis 3A,’ kata Arif. Maksudnya zeolit yang berukuran 3 angstrom (1 angstrom = 1,0 x10-10 m red). Dibandingkan zeolit alam dan sintetis lainnya, zeolit sintetis 3A memiliki beberapa keunggulan. Di antaranya ruang terbuka pada pori-porinya mencapai 47% lebih banyak, memiliki kemampuan untuk menukar molekul sodium, dan mampu mengikat air.

Mengapa zeolit sintetis bisa menyerap dan mengikat air? Itu karena partikel air lebih kecil daripada partikel etanol. Partikel air berukuran 3 angstrom sehingga dapat diserap zeolit. Sedangkan partikel etanol berukuran lebih besar 4,4 angstrom sehingga tidak bisa diserap oleh zeolit. Karena itu ketika etanol 95% dilewatkan pada sebuah tabung berisi zeolit, kadar etanol bisa meningkat karena airnya diikat oleh zeolit. Proses itu terjadi karena pori-pori zeolit bersifat molecular shieves. Artinya, molekul zeolit hanya bisa dilalui oleh partikel-partikel berukuran tertentu. Karena itulah proses pemurnian bioetanol dengan zeolit sintetis dinamakan juga proses molecular shieves.

Penggunaan zeolit sintetis memiliki beberapa kelebihan dibandingkan batu gamping. ‘Waktu yang dibutuhkan lebih pendek, hanya 12 jam,’ kata Soekaeni. Selain itu, etanol yang hilang pun hanya 10%. Sayang, harganya jauh lebih mahal ketimbang batu gamping, Rp100.000/kg. Selain itu, zeolit sintetis belum diproduksi di Indonesia. Karena itu, penggunaan zeolit sintetis lebih cocok untuk perusahaan besar. (Lani Marliani/Peliput: Andretha Helmina & Imam Wiguna)

Sumber : Majalah Trubus

15 August 2009

TEKHNOLOGI MEMBRANE UNTUK MEMURNIKAN ETHANOL

Teknologi Membran ternyata mampu memurnikan ethanol hingga 99,8%

food_membrane_fig31

Kabar gembira untuk para investor ethanol yang ada di Indonesia. Pemurnian ethanol yang selama ini menggunakan teknologi distilasi yang cukup rumit dan memakan biaya produksi yang tinggi kini dapat digantikan dengan sebuah alat mungil yang disebut sebagai membran pervaporasi.
Adalah Dr I Gede Wenten MSc, dosen Teknologi Kimia Institut Teknologi Bandung yang merupakan salah satu Ahli Teknologi Membran, memanfaatkan polivinilalkohol dan kitosan sebagai bahan baku membran. Keduanya bersifat hidrofilik alias tidak menyerap air sehingga selektif terhadap air dan tidak mudah mengembang. Yang digunakan adalah membran tidak berpori sehingga hanya uap air yang mampu melewatinya, sedangkan larutan etanol ditolak oleh membran.Metode yang digunakan bernama pervaporasi.
Cara ini dapat memisahkan semua campuran uap-cair dengan berbagai konsentrasi,’ kata peraih Suttle Award, penghargaan tertinggi dari Filtration Society di London, Inggris. Sepintas terlihat seperti filtrasi dengan membran. Sebab, pervaporasi merupakan proses pemisahan suatu campuran dengan perubahan bentuk dari cair menjadi uap pada sisi membran. Letak perbedaannya, teknik pemisahan berbasis membran ini bekerja berdasarkan mekanisme difusi larutan.Begini cara kerjanya. Bioetanol berkadar 95% dipanaskan pada suhu 75oC sehingga air dalam bioetanol berubah menjadi uap air.
Dengan tekanan 5 bar vakum, etanol dan uap air masuk ke membran berkecepatan 1,5 x 10-4m/s. Di dalam membran filtrasi, dua zat yang berbeda fasa itu mengalami difusi alias perpindahan zat dari konsentrasi tinggi ke rendah.Dalam teknik pervaporasi ini uap air akan melewati membran. Sedangkan bioetanol ditolak karena membran tidak berpori. Pori itu diibaratkan pintu, Nah, karena membran tak berpori, terowongan itu tanpa pintu keluar. Dampaknya bioethanol tak dapat melewatinya. Hanya gas yang bisa menerobos. Selektivitas dan laju pemisahan pervaporasi sangat bergantung pada karakteristik membran, konfigurasi modul, dan desain proses. Itu artinya jenis membran yang digunakan mesti berkarakter mampu menyeleksi gas dan etanol yang masuk.

12 August 2009

Teknologi Bioetanol

Secara umum, produksi bioethanol 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 maintenanceProduksi Bioetanol
Oleh Achmad N Hidayat - Nawapanca Engineering http://www.migas-indonesia.com