Blue Energi

ETHANOL
Bahan kimia organik seperti ethanol, aceton dapat dibuat secara sintetik atau dengan mikrobial fermentation. Saat ini, aceton,etanol dan bahan kimia lainnya dibuat dari petroleum (minyak tanah), tetapi sumber daya alam ini jumlahnya semakin menurun. Untuk tetap dapat memenuhi kebutuhan bahan-bahan organik tersebut kita dapat menggunakan teknologi mikrobiologi.
Alkohol merupakan bahan kimia yang diproduksi dari bahan baku tanaman yang mengandung pati seperti ubi kayu, ubi jalar, jagung dan sagu dan biasanya disebut sebagai bio-ethanol. Ubi kayu, ubi jalar dan jagung merupakan tanaman pangan yang biasanya ditanam rakyat hamper di seluruh wilayah Indonesia. Sehingga jenis tanaman tersebut merupakan tanaman yang potensial untuk dipertimbangkan sebagai sumber bahan baku pembuatan Bio-ethanol atau gasohol. Namun, dari semua jenis tanaman tersebut, ubi kayu merupakan tanaman yang setiap hektarnya paling tinggi dapat memproduksi ethanol. Selain itu, pertimbangan pemakaian ubi kayu sebagai bahan baku proses produksi bio-ethanol juga didasarkan pada pertimbangan ekonomi.
Secara umum ethanol dapat digunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol, campuran untuk miras, bahan dasar industri farmasi, dan campuran bahan bakar. Mengingat pemanfaatan ethanol beraneka ragam, sehingga grade ethanol yang dimanfaatkan harus berbeda sesuai dengan penggunaannya. Ethanol yang mempunyai grade 90-96% vol dapat digunakan di industri, grade 96-99.5% vol dapat digunakan untuk campuran miras dan bahan dasar dalam industri farmasi, dan grade 99.5-100% vol dapat digunakan untuk campuran bahan bakar agar tidak korosif. Untuk memenuhi kebutuhan ethanol sesuai dengan manfaat dan grade yang diinginkan, diperlukan suatu peralatan untuk memprodukasi Bio-Ethanol. Secara umum, peralatan tersebut terdiri dari empat bagian yaitu tabung gelatinasi, saccharifikasi, fermentasi dan destilasi.

PROSES PRODUKSI ETHANOL Proses Produksi Ethanol Secara Sintetik
Etanol dibuat dalam skala produksi dengan mereaksikan etena dengan uap. Katalis yang digunakan adalah silikon dioksida padat yang dilapisi dengan asam fosfat(V). Reaksi yang terjadi dapat balik (reversibel).

Hanya 5% dari etena yang diubah menjadi etanol pada setiap kali pemasukan ke dalam reaktor. Dengan mengeluarkan etanol dari campuran kesetimbangan dan mendaur-ulang etena, maka pengubahan etena menjadi etanol secara keseluruhan dapat mencapai 95%.



Proses Produksi Bio-Ethanol dengan Fermentasi
Produksi ethanol/bio-ethanol (alkohol) dengan bahan baku tanaman yang mengandung pati atau karbohydrat, dilakukan melalui proses konversi karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut air.
Glukosa dapat dibuat dari pati-patian, proses pembuatannya dapat dibedakan berdasarkan zat pembantu yang dipergunakan, yaitu Hydrolisa asam dan Hydrolisa enzyme. Berdasarkan kedua jenis hydrolisa tersebut, saat ini hydrolisa enzyme lebih banyak dikembangkan, sedangkan hydrolisa asam (misalnya dengan asam sulfat) kurang dapat berkembang, sehingga proses pembuatan glukosa dari pati-patian sekarang ini dipergunakan dengan hydrolisa enzyme. Dalam proses konversi karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut air dilakukan dengan penambahan air dan enzyme; kemudian dilakukan proses peragian atau fermentasi gula menjadi ethanol dengan menambahkan yeast atau ragi. Reaksi yang terjadi pada proses produksi ethanol/bio-ethanol secara sederhana ditujukkan pada reaksi berikut :
H2O + (C6H10O5)n ------------------------- N C6H12O6
enzyme (pati) (glukosa)
(C6H12O6)n ------------------------ 2 C2H5OH + 2 CO2.
yeast (ragi) (glukosa) (ethanol)
Secara singkat teknologi proses produksi ethanol/bio-ethanol tersebut dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu gelatinasi, sakharifikasi, fermentasi dan destilasi.
3.2.1 Proses Gelatinasi
Dalam proses gelatinasi, bahan baku ubi kayu, ubi jalar, atau jagung dihancurkan dan dicampur air sehingga menjadi bubur, yang diperkirakan mengandung pati 27-30 persen. Kemudian bubur pati tersebut dimasak atau dipanaskan selama 2 jam sehingga berbentuk gel. Proses gelatinasi tersebut dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu:
 Bubur pati dipanaskan sampai 130oC selama 30 menit, kemudian didinginkan sampai mencapai temperature 95oC yang diperkirakan memerlukan waktu sekitar ¼ jam. Temperatur 95oC tersebut dipertahankan selama sekitar 1 ¼ jam, sehingga total waktu yang dibutuhkan mencapai 2 jam.
 Bubur pati ditambah enzyme termamyl dipanaskan langsung sampai mencapai temperatur 130oC selama 2 jam.
Proses tersebut dilakukan pada tabung gelatinasi pada rangkaian alat produksi Bioethanol (Gambar 1A).
Gelatinasi cara pertama, yaitu cara pemanasan bertahap mempunyai keuntungan, yaitu pada suhu 95oC aktifitas termamyl merupakan yang paling tinggi, sehingga mengakibatkan yeast atau ragi cepat aktif. Pemanasan dengan suhu tinggi (130oC) pada cara pertama ini dimaksudkan untuk memecah granula pati, sehingga lebih mudah terjadi kontak dengan air enzyme. Perlakuan pada suhu tinggi tersebut juga dapat berfungsi untuk sterilisasi bahan, sehingga bahan tersebut tidak mudah terkontaminasi.
Gelatinasi cara kedua, yaitu cara pemanasan langsung (gelatinasi dengan enzyme termamyl) pada temperature 130oC menghasilkan hasil yang kurang baik, karena mengurangi aktifitas yeast. Hal tersebut disebabkan gelatinasi dengan enzyme pada suhu 130oC akan terbentuk tri-phenyl-furane yang mempunyai sifat racun terhadap yeast. Gelatinasi pada suhu tinggi tersebut juga akan berpengaruh terhadap penurunan aktifitas termamyl, karena aktifitas termamyl akan semakin menurun setelah melewati suhu 95oC (Wasito, 1981).
Proses Saccharifikasi
Tahap sakarifikasi merupakan tahap pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana yang dilakukan pada sebuah tabung pada rangkaian peralatan untuk produksi bioethanol (Gambar 1 B). Saccharifikasi 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 0C, sampai proses saccharifikasi selesai (Dilakukan dengan pengetesan gula sederhana yang dihasilkan).
Proses Fermentasi
Proses fermentasi dimaksudkan untuk mengubah glukosa menjadi ethanol/bio-ethanol (alkohol) dengan menggunakan yeast. Alkohol yang diperoleh dari proses fermentasi ini, biasanya alkohol dengan kadar 8 sampai 10 persen volume. Proses fermentasi dilakukan pada tabung fermentasi pada rangkaian peralatan untuk produksi bioethanol (Gambar 1 C). Ethanol yang dihasilkan proses fermentasi tersebut perlu ditingkatkan kualitasnya dengan membersihkannya dari zat-zat yang tidak diperlukan.
Salah satu spesies ragi (yeast) yang telah dikenal mempunyai daya konversi gula menjadi ethanol yang sangat tinggi adalah Saccharomyces cerevisiae karena memiliki enzim enzim zimase dan berfungsi memecah sukrosa menjadi monosakarida serta enzim invertase yang mengubah glukosa menjadi ethanol.
Pemurnian
Sebagaimana disebutkan diatas, untuk memurnikan bioetanol menjadi berkadar lebih dari 95% agar dapat dipergunakan sebagai bahan bakar, alkohol hasil fermentasi yang mempunyai kemurnian sekitar 40% tadi harus melewati proses destilasi untuk memisahkan alkohol dengan air dengan memperhitungkan perbedaan titik didih kedua bahan tersebut yang kemudian diembunkan kembali