Bioethanol : The Future Gasoline

Pendahuluan

           Indonesia memiliki sumber daya energi yang melimpah baik energi fosil seperti minyak bumi, gas alam, batu bara maupun energi terbarukan seperti biomassa, angin, surya, panas bumi, hidro dan samudera. Cadangan minyak bumi terus menurun sedangkan konsumsi terus meningkat sehingga impor minyak bumi pun semakin meningkat. 

Subsidi membuat harga bahan bakar menjadi relatif murah yang mendorong meningkatnya jumlah transportasi pribadi sedangkan transportasi massal kurang diperhatikan. Konsumsi bahan bakar/bensin yang terdiri dari premium, pertamax dan pertamax plus terus meningkat pada rentang tahun 2006 -- 2012 dengan kenaika 9% per tahun. Tabel 1 menggambarkan konsumsi bensin antara tahun 2006 -- 2012.

Tabel 1. Konsumsi bensin 2006 -2012

Sumber : Handbook of Energy and Economic Statistic, Pusdatin-KESDM, 2013 dalam Sidik, 2014)

Permasalahan utamanya adalah jumlah diatas tidak mampu dipenuhi oleh kilang minyak dalam negeri sehingga pemerintah harus mengimpor bahan bakar yang kian tahun kian meningkat. Bahkan beberapa tahun kedepan, kebutuhan bahan bakar di Indonesia akan meningkat tajam karena pertumbuhan ekonomi yang cukup cepat (Sidik, 2014). Tabel 2 menggambarkan kapasitas produksi bahan bakar dalam negeri dan seberapa banyak impor bahan bakar yang diperlukan.

Tabel 2. Produksi bensin dalam negeri dan impor 2006 - 2012

Sumber : Handbook of Energy and Economic Statistic, Pusdatin-KESDM, 2013 dalam Sidik, 2014)

Bioetanol

• Bahan Baku etanol terbagi menjadi dua tipe yaitu etanol sintetis yang berasal dari minyak bumi melalui sintesis kimia dan etanol yang berasal dari biomassa yang disebut bioetanol melalui proses fermentasi. Bahan baku yang biasa digunakan untuk memproduksi bioetanol adalah bahan berpati (singkong, jagung, gandum, sagu, kentang), bahan bergula (molase, nira tebu, nira sorgum manis), dan bahan berselulosa (limbah pertanian, seperti jerami padi, ampas tebu, tongkol jagung). Pada Tabel 3 dijelaskan tentang perbandingan bahan baku berpati dan bioetanol yang dihasilkan.
• Tabel 3. Bahan baku berpati (hasil panen) dengan alkohol yang dihasilkan

Sumber : Sidik, 2014

Permasalahan utama ketika menggunakan hasil panen sebagai bahan baku adalah terjadinya persaingan dalam pemanfaatan produk. Karena selain ditujukan untuk bahan bakar, etanol pun digunakan dalam industri makanan dan menjadi bahan baku industri lainnya. Adapun bahan baku bergula harganya terlalu tinggi. 

Sehingga pemanfaatan bahan berlignoselulosa mulai diteliti dalam beberapa dekade terakhir untuk menghasilkan etanol karena bahan-bahan berlignoselulosa belum banyak dimanfaatkan, harganya murah dan ketersediannya melimpahdi Indonesia. Berikut ini adalah bahan-bahan berlignoselulosa yang berpotensi menghasilkan etanol yang ditinjau dari kandungan selulosa, hemiselulosa dan lignin yang dijelaskan pada Tabel 4.

Tabel 4. Bahan baku berlignoselulosa

Sumber : Dewi, dkk, 2013

Teknologi Produksi

Proses produksi bioetanol terdiri dari 3 tahap yaitu persiapan bahan baku, fermentasi dan pemurnian (distilasi). Bahan baku bergula tidak perlu adanya tahap persiapan yang kompleks, karena inti dari proses produksi bioetanol adalah fermentasi gula. Terdapat 2 generasi teknologi proses produksi bioetanol yang sedang berkembang. Generasi pertama menggunakan bahan baku berpati dan generasi kedua menggunakan bahan baku berlignoselulosa. Gambar 1 menunjukkan perbedaan antara proses produksi bioetanol generasi 1 dan 2.

Gambar 1. Alur proses produksi bioetanol generasi 1 dan 2 Sumber : Sidik, 2014

Proses produksi bioetanol generasi pertama menggunakan bahan baku bergula dan berpati. Sebelum masuk ke proses fermentasi, bahan baku berpati akan diliquefaksi terlebih dahulu menggunakan bantuan enzim amilase pada temperatur 80 -90oC, pH 5 dan waktu 30 menit (Fadjar, 2012). Selanjutnya masuk ke proses hidrolisis pati menggunakan glukoamilase pada temperatur 40-50oC, pH 4-5 dan waktu selama 2 jam (Fadjar, 2012). Pada generasi kedua, biomassa yang mengandung lignoselulosa akan melaui pretreatment yang kompleks.

Pretreatment ini bertujuan untuk memecah pelindung lignin, merubah struktur lignoselulosa dan membuat selulosa dan/atau hemiselulosa menjadi lebih mudah untuk dihidrolisis (Mosier et.al, 2005 dalam Isroi, 2013). Pretreatment dapat dilakukan secara fisika menggunakan milling atau secara kimia dan fisiko-kimia dengan menambahkan pelarut, alkali atau secara biologi menggunakan jamur pelapuk putih (Isroi, 2013).

Setelah melalui pretreatment yang kompleks, biomassa tersebut masuk ke proses hidrolisis menggunakan enzim selulosa untuk menghasilkan gula. Baik generasi 1 atau 2 akan masuk proses utama yaitu fermentasi gula menggunakan mikroba Saccharomyces Cerevisiaeatau Zimomonas Mobilis pada pH 4-6, temperatur 30-35oC dan pada kondisi anaerobik (Fadjar, 2013 dan Voulda, 2014). Reaksi yang terjadi selama proses fermentasi yaitu :

C6H12O6       =     2C2H5OH + 2CO2

Produk keluaran proses fermentasi yaitu etanol dan karbon dioksida. Etanol yang dihasilkan masih berkisar 6 -- 8 % yang artinya masih mengandung air yang sangat tinggi. Maka perlu dilakukan proses pemurnian menggunakan distilasi bertingkat. Temperatur proses distilasi bertingkat adalah 78oC dengan kemurnian bioetanol yang dihasilkan adalah 95,6% sehingga pada kemurnian tersebut bioetanol dan air membentuk titik azeotrop yang berarti nilai tersebut adalah nilai kemurnian maksimum bioetanol karena pada titik azeotrop etanol dan air tidak dapat dipisahkan lagi dengan metode pemisahan dan pemurnian biasa. 

Untuk mendapatkan kemurnian bioetanol hingga 99%, dibutuhkan unit proses pemurnian dan pemisahan lagi. Hal itu dapat dilakukan dengan menambahkan entrainer, pemisahan menggunakan membran secara evaporasi atau menggunakan molecular sieve (Frings, 2006 dalam Fadjar 2012). Selain itu, pada proses distilasi menghasilkan residu yang berguna sebagai bahan bakar proses. Detail alur proses produksi bioetanol baik generasi 1 dan 2 akan disajikan pada Gambar 2 dan 3.

Gambar 2. Proses produksi bioetanol generasi 1 Sumber : Crop Energies (http://www.cropenergies.com/en/Bioetanol/Produktionsverfahren/)

Gambar 3. Proses produksi bioetanol generasi 2 Sumber : IFPEN (http://www.ifpenergiesnouvelles.com/content/download/72424/1536754/version/1/file/Schema-VA-biocatalyseurs.pdf)

Penutup

Penggunaan etanol di dalam negeri cukup besar karena sebelum dijadikan sebagai bahan bakar alternatif, etanol sudah banyak digunakan di indsutri kimia maupun makanan. Di Indonesia, sudah ada beberapa industri yang memproduksi bioetanol seperti PT. Molindo Raya Industrial, PSA Palimanan, Molasindo, Permata Sakti, Indo Lampung Dist, Basis Indah dan Madu Baru yang menggunakan tetes tebu (molase) sebagai bahan baku. Namun baru sebagian kecil etanol yang dihasilkan digunakan untuk bahan bakar.

Brazil sebagai negara terbesar produsen bioetanol mampu memproduksi sebanyak 14,7 miliyar liter/tahun bioetanol pada tahun 2004 dan bahan baku yang digunakan dari nira dan tetes tebu (Untung, 2006). Sejak tahun 2003, Brazil sudah memproduksi mobil  FFV (Flexi Fuel Vehicle) yang dapat memakai Gasohol E-25 (bahan bakar campuran antara bensin 75%  dan etanol 25%) bahkan pada tahun 2005 diluncurkan Gasohol E-50. Namun pada tahun 2006, USA menyalip Brazil sebagai produsen bioetanol terbesar di dunia dengan memproduksi bioetanol sebanyak 18 miliyar liter/tahun. 

Bahan baku yang digunakan 94% dari jagung dan 6% dari gandum sehingga hamper 90% bioetanol digunakan sebagai bahan bakar (Untung, 2006). Pengembangan bioetanol di Indonesia terkendala dengan biaya produksi yang tinggi karena faktor teknologi dan juga sumber bahan baku yang masih harus diteliti lebih lanjut. Hadirnya teknologi proses produksi bioetanol generasi 2 memberikan peluang besar bagi Indonesia karena biomassa yang berlimpah. Meskipun penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar masih sedikit, beberapa tahun kedepan bioetanol memiliki prospek yang menjanjikan seiring menipisnya cadangan minyak bumi.

Referensi

Loupatt, Voluda D. 2014. Pemanfaatan Bioetanol Sebagai Sumber Energi Alternatif Pengganti Minyak Tanah. Ambon : Balai Riset dan Standarisasi Industri Ambon  

Indriany, Dewi, Mappiratu, dan Nurhaeni. 2013. Pemanfaatan Limbah Tongkol Jagung (Zea Mays) Untuk Produksi Bioetanol Menggunakan Sel Ragi Amobil Secara Berulang. Universitas Tadulako

Murdiyatmo, Untung. 2006. Pengembanga Industri Ethanol : Prospek, Kendala dan Tantangan. Jakarta : Asosiasi Spiritus dan Etanol Indonesia

Boedoyo, M.Sidik. 2014. Prospek Pemanfaatan Bioetanol Sebagai Pengganti BBM di Indonesia. Tangerang Selatan : BPPT

IFPEN. Biocatalysed-Production of Fuel Ethanol From Lignocellulosic Biomass. Diambil dari 

Crop Energies. Production Process of Bioetanol. Diambil dari : (20 Agustus 2017)

Fadjar. 2012. Bioproses dan Teknologi Pembuatan Etanol. Diambil dari :(20 Agustus 2017)

Isroi. 2013. Pretreatment Biomassa : Kunci Keberhasilan Teknologi Produksi Bioetanol Generasi Kedua. Diambil dari : https://isroi.com/2013/10/31/pretreatment-biomassakunci-keberhasilan-teknologi-produksi-bioetanol-generasi-kedua/ (20 Agustus 2017)

Artikel ini dibuat untuk mengikuti kompetisi dari Kementrian ESDM (www.esdm.go.id) #15HariBerceritaEnergi