TEKNOLOGI PROSES PRODUKSI BIO-ETHANOL (part 2)

Sumber : Indyah Nurdyastuti
1.PENDAHULUAN
Alkohol merupakan bahan kimia yang diproduksi dari bahan baku tanaman yang
mengandung pati seperti ubi kayu, ubi jalar, jagung, dan sagu biasanya disebut dengan bio-
ethanol. Ubi kayu, ubi jalar, dan jagung merupakan tanaman pangan yang biasa ditanam
rakyat hampir 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. Pertimbangan keekonomian pengadaan bahan
baku tersebut bukan saja meliputi harga produksi tanaman sebagai bahan baku, tetapi juga
meliputi biaya pengelolaan tanaman, biaya produksi pengadaan bahan baku, dan biaya
bahan baku untuk memproduksi setiap liter ethanol/bio-ethanol.
Secara umum ethanol/bio-ethanol dapat digunakan sebagai bahan baku industri
turunan alkohol, campuran untuk miras, bahan dasar industri farmasi, campuran bahan bakar
untuk kendaraan.
Mengingat pemanfaatan ethanol/bio-ethanol beraneka ragam, sehingga grade ethanol yang
dimanfaatkan harus berbeda sesuai dengan penggunaannya. Untuk ethanol/bio-ethanol yang
mempunyai grade 90-96,5% vol dapat digunakan pada industri, sedangkan ethanol/bio-
ethanol yang mempunyai grade 96-99,5% vol dapat digunakan sebagai campuran untuk
miras dan bahan dasar industri farmasi. Berlainan dengan besarnya grade ethanol/bio-
ethanol yang dimanfaatkan sebagai campuran bahan bakar untuk kendaraan yang harus
betul-betul kering dan anhydrous supaya tidak korosif, sehingga ethanol/bio-ethanol harus
mempunyai grade sebesar 99,5-100% vol. Perbedaan besarnya grade akan berpengaruh
terhadap proses konversi karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut air.
Mengacu dari penjelasan tersebut, disusunlah makalah yang berjudul “Teknologi Proses
Produksi Bio-Ethanol”

2.PROSES PRODUKSI BIO-ETHANOL
Produksi ethanol/bio-ethanol (alkohol) dengan bahan baku tanaman yang mengandung pati
atau karbohydrat, dilakukan melalui proses konversi karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut
air. Konversi bahan baku tanaman yang mengandung pati atau karbohydrat dan tetes
menjadi bio-ethanol.
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.
Selain ethanol/bio-ethanol dapat diproduksi dari bahan baku tanaman yang
mengandung pati atau karbohydrat, juga dapat diproduksi dari bahan tanaman
yang mengandung selulosa, namun dengan adanya lignin mengakibatkan proses
penggulaannya menjadi lebih sulit, sehingga pembuatan ethanol/bio-ethanol dari
selulosa tidak perlu direkomendasikan. Meskipun teknik produksi ethanol/bio-
ethanol merupakan teknik yang sudah lama diketahui, namun ethanol/bio-ethanol
untuk bahan bakar kendaraan memerlukan ethanol dengan karakteristik tertentu
yang memerlukan teknologi yang relatif baru di Indonesia antara lain mengenai
neraca energi (energy balance) dan efisiensi produksi, sehingga penelitian lebih
lanjut mengenai teknologi proses produksi ethanol masih perlu dilakukan.
Secara singkat teknologi proses produksi ethanol/bio-ethanol tersebut dapat
dibagi dalam tiga tahap, yaitu gelatinasi, sakharifikasi, dan fermentasi.
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 95 oC 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 130 oC
selama 2 jam. Gelatinasi cara pertama, yaitu cara pemanasan bertahap mempunyai keuntungan,
yaitu pada suhu 95 oC 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. Selain itu, tingginya temperature tersebut juga akan mengakibatkan half life dari termamyl semakin pendek, sebagai contoh pada temperature 93oC, half life dari termamyl adalah 1500 menit, sedangkan pada temperature 107oC, half life termamyl tersebut adalah 40 menit (Wasito, 1981). Hasil gelatinasi dari ke dua cara tersebut didinginkan sampai mencapai 55oC, kemudian ditambah SAN untuk proses sakharifikasi dan selanjutnya
difermentasikan dengan menggunakan yeast (ragi) Saccharomyzes ceraviseze.
2.2.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. Sementara itu, bila fermentasi tersebut digunakan bahan baku gula molases), proses pembuatan ethanol dapat lebih cepat. Pembuatan ethanol dari molases tersebut juga mempunyai keuntungan lain, yaitu memerlukan bak fermentasi yang lebih kecil. Ethanol yang dihasilkan proses fermentasi tersebut perlu ditingkatkan kualitasnya dengan membersihkannya dari zat-zat yang tidak diperlukan. Alkohol yang dihasilkan dari proses fermentasi biasanya masih mengandung gas-
gas antara lain CO2 (yang ditimbulkan dari pengubahan glucose menjadi ethanol/bio-ethanol) dan aldehyde yang perlu dibersihkan. Gas CO2 pada hasil fermentasi tersebut biasanya mencapai 35 persen volume, sehingga untuk memperoleh ethanol/bio-ethanol yang berkualitas baik, ethanol/bio-ethanol
tersebut harus dibersihkan dari gas tersebut. Proses pembersihan (washing) CO2 dilakukan dengan menyaring ethanol/bio-ethanol yang terikat oleh CO2, sehingga dapat diperoleh ethanol/bio-ethanol yang bersih dari gas CO2). Kadar ethanol/bio-ethanol yang dihasilkan dari proses fermentasi, biasanya hanya mencapai 8 sampai 10 persen saja, sehingga untuk memperoleh ethanol yang berkadar alkohol 95 persen diperlukan proses lainnya, yaitu proses distilasi. Proses distilasi dilaksanakan melalui dua tingkat, yaitu tingkat pertama dengan beer column dan tingkat kedua dengan rectifying column. Definisi kadar alkohol atau ethanol/bio-ethanol dalam % (persen) volume adalah “volume ethanol pada temperatur
15oC yang terkandung dalam 100 satuan volume larutan ethanol pada temperatur tertentu (pengukuran).“ Berdasarkan BKS Alkohol Spiritus, standar temperatur pengukuran adalah 27,5oC dan
kadarnya 95,5% pada temperatur 27,5oC atau 96,2% pada temperatur 15oC (Wasito, 1981).
Pada umumnya hasil fermentasi adalah bio-ethanol atau alkohol yang mempunyai kemurnian sekitar 30 – 40% dan belum dpat dikategorikan sebagai fuel based ethanol. Agar dapat mencapai kemurnian diatas 95% , maka lakohol hasil fermentasi harus melalui proses destilasi.
2.3. Distilasi :
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.

yang dari bahan pati-patian dimulai dari konveyor, gelatinisasi, fermentasi,
destilasi sampai ke penyimpanan.
Untuk memperoleh bio-ethanol dengan kemurnian lebih tinggi dari 99,5%
atau yang umum disebut fuel based ethanol, masalah yang timbul adalah sulitnya
memisahkan hidrogen yang terikat dalam struktur kimia alkohol dengan cara
destilasi biasa, oleh karena itu untuk mendapatkan fuel grade ethanol
dilaksanakan pemurnian lebih lanjut dengan cara Azeotropic destilasi.

2.3 Biaya Produksi per Liter Bioetanol Berbahan Baku Ubi Kayu
Biaya produksi meliputi biaya investasi yang dihitung biaya bunga dan
pengembalian investasi, biaya operasi dan perawatan serta biaya bahan.
Biaya investasi fasilitas produksi bio-ethanol ditunjukkan pada Tabel 2.
Dengan kapasitas produksi yang sebesar 8000 lityer per hari, dan pabrik bekerja
selama 320 hari dalam 1 tahun, umur hidup alat 15 tahun, biaya operasi –
perawatan sebesar 1.5% (tidak termasuk bahan baku dan utilitas) dan bunga
bank 10 %, maka metoda perhitungan double decline diperoleh biaya investasi
dan pengembalian sebesar Rp. 972 per liter bio-ethanol.
Tabel 1 menunjukkan bahwa untuk mengkonversi ubi kayu menjadi 1 liter bio-
ethanol dibutuhkan sekitar 6,5 kg ubi kayu, sehingga apabila harga ubi kayu
sebesar Rp 180 per kg (B2TP, 2005) akan dibutuhkan biaya ubi kayu sebesar Rp
1.384,5. Selain ubi kayu, pada konversi bahan baku tanaman yang mengandung
pati atau karbohydrat menjadi bio-ethonal dibutuhkan bahan pembantu proses
pembuatan glukosa dan bahan pembantu proses peragian atau fermentasi gula
menjadi ethanol yang jenis, konsumsi ditambah dengan biaya investasi serta operasi-
perawatan adalah merupakan merupakan biaya produksi per liter bio-ethanol.

KENDALA DAN UPAYA PENGEMBANGAN PRODUKSI BIO-ETHANOL
Produksi ethanol/bio-ethanol harus mempertimbangkan keekonomiannya dari dua
sisi kepentingan, yaitu sisi produsen ethanol/bio-ethanol yang memerlukan bahan
baku produksi tanaman dengan harga rendah, dan dari segi petani penghasil
bahan baku yang menginginkan produksi tanamannya dibeli dengan harga tinggi
dan biaya produksi paling rendah. Hal tersebut disebabkan nilai produksi tanaman
adalah sebagai biaya pengeluaran untuk pembelian bahan baku bagi produsen
ethanol/bio-ethanol. Oleh karena itu, keekonomian program pemanfaatan
ethanol/bio-ethanol untuk bahan bakar kendaraan bukan saja ditentukan oleh
harga bahan bakar premium saja, tetapi ditentukan pula oleh harga bahan baku
pembuatan ethanol/bio-ethanol dalam hal ini produksi tanaman.
3.1 Kendala Pengembangan Produksi Bio-Ethanol
Dalam memenuhi program pemanfaatan ethanol/bio-ethanol untuk bahan bakar
kendaraan, pemerintah telah membuat road map teknologi bio-ethanol, yaitu
pada periode tahun 2005-2010 dapat memanfaatkan bio-ethanol sebesar 2% dari
konsumsi premium (0.43 juta kL), kemudian pada periode tahun 2011-2015,
persentase pemanfaatan bio-ethanol ditingkatkan menjadi 3% dari konsumsi
premium (1.0 juta kL), dan selanjutnya pada periode tahun 2016-2025,
persentase pemanfaatan bio-ethanol ditingkatkan menjadi 5% dari konsumsi
premium (2.8 juta kL). Namun untuk merealisasikan road map teknologi bio-
ethanol harus melibatkan banyak pihak baik dari sisi Pemerintah maupun Swasta.
Mengingat sampai saat ini belum ada sinergi yang diwujudkan dalam satu
dokumen rencana strategis yang komprehensif dan terpadu, sehingga akan timbul
beberapa kendala yang harus diatasi. Beberapa kendala tersebut, meliputi:
• Rencana pengembangan lahan untuk tanaman penghasil bahan baku bio-
ethanol yang dibuat oleh Departemen Pertanian dan Departemen
Kehutanan belum terkait langsung dengan rencana pengembangan bio-
ethanol di sektor energi;
• Rencana Pemerintah dalam pengembangan energi dan instrumen
kebijakan yang diperlukan dalam pengembangan bio-ethanol belum terkait
langsung dengan rencana dari para pihak pelaku bisnis bio-ethanol dan
pengelola lahan pertanian yang sangat luas untuk menghasilkan bahan
baku; dan
• Ketidakpastian resiko investasi dalam komersialisasi pengembangan bio-
ethanol dan belum terbentuknya rantai tata niaga bio-ethanol.
Agar kendala tersebut dapat diatasi harus didukung adanya kebijakan Pemerintah
mengenai pertanian dan kehutanan yang terkait dengan peruntukan lahan,
kebijakan insentif bagi pengembangan bio-ethanol, tekno-ekonomi produksi dan
pemanfaatan bio-ethanol, sehingga ada kejelasan informasi bagi pengusaha yang
tertarik dalam bisnis bio-ethanol.
3.2.Upaya Pengembangan Bio-Ethanol
Dalam upaya pengembangan bio-ethanol diperlukan adanya beberapa langka
yang harus dilakukan, yaitu:
• Menyusun agenda bersama untuk mendapatkan konsensus terhadap
program yang komprehensif dan terpadu agar supaya memberikan hasil
yang konkret dan maksimal, antara lain melalui penetapan sasaran dan
upaya pencapaiannya untuk produksi, distribusi dan pemakaian bio-ethanol
serta penjabaran agenda dan program implementasi yang konkret.
• Melakukan inventarisasi dan evaluasi secara rinci berbagai peluang dan
tantangan untuk investasi bio-ethanol, khususnya berbagai insentif yang
diperlukan
• Membangun rantai tata niaga bio-ethanol secara bertahap yang difasilitasi
oleh Pemerintah
• Menyatukan semua rencana pengembangan bio-ethanol dari berbagai pihak
terkait dalam suatu ”Blueprint Pengembangan Bio-fuel” yang dapat
dijadikan pegangan bagi para stakeholder.
3.3 Komponen Rantai Tata Niaga Bio-Ethanol
Komponen rantai tata niaga bio-ethanol dimulai dari pengadaan bahan baku,
proses produksi bio-ethanol anhydrous, pencampuran bio-ethanol dengan
premium hingga ke pemasaran.
Dengan adanya peraturan yang baik, konsisten, dan mendukung yang dapat
dijadikan pegangan bagi para stakeholder akan dapat mendorong berjalannya
tata niaga bio-ethanol.
Tata niaga bio-ethanol dapat berjalan sesuai yang
diharapkan apabila ada kejelasan potensi pasar bio-ethanol. Potensi pasar bio-
ethanol dapat diperkirakan berdasarkan perkiraan kebutuhan bio-ethanol yang
disepakati oleh semua pihak yang terkait dan dituangkan dalam road map
teknologi bio-ethanol, sehingga mendorong minat pengusaha dalam mengembangkan
produksi bio-ethanol di Indonesia.

4. KESIMPULAN
1. Alkohol/bio-ethanol dapat diproduksi dari tanaman yang mengandung pati atau
karbohydrat, dilakukan melalui proses konversi karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut
air. Proses pembuatan glukosa dibedakan berdasarkan zat pembantu yang dipergunakan,
yaitu Hydrolisa asam dan Hydrolisa enzyme. Selanjutnya dilakukan proses peragian atau
fermentasi gula menjadi ethanol dengan menambahkan yeast atau ragi.
2. Keekonomian program pemanfaatan ethanol/bio-ethanol untuk bahan bakar kendaraan
bukan saja ditentukan oleh harga bahan bakar premium saja, tetapi ditentukan pula oleh
harga bahan baku pembuatan ethanol/bio-ethanol, oleh karenanya produksi ethanol/bio-
ethanol harus mempertimbangkan keekonomiannya dari dua sisi kepentingan, yaitu sisi
produsen ethanol/bio-ethanol dan dari segi petani penghasil bahan baku.
3. Sampai saat ini belum ada sinergi yang diwujudkan dalam satu dokumen rencana
strategis yang komprehensif dan terpadu, sehingga akan timbul beberapa kendala yang
harus diselesaikan. Namun agar kendala tersebut dapat diatasi harus didukung adanya
kebijakan Pemerintah mengenai pertanian dan kehutanan yang terkait dengan peruntukan
lahan, kebijakan insentif bagi pengembangan bio-ethanol, tekno-ekonomi produksi dan
pemanfaatan bio-ethanol, sehingga ada kejelasan informasi bagi pengusaha yang tertarik
dalam bisnis bio-ethanol.
DAFTAR PUSTAKA
1. BPPT, Kajian Lengkap Prospek Pemanfaatan Biodiesel Dan Bioethanol Pada Sektor
Transportasi Di Indonesia. 2005.
2. Balai Besar Teknologi Pati-BPPT, Kelayakan Tekno-Ekonomi Bio-Ethanol Sebagai Bahan
Bakar Alternatif Terbarukan, 27 Januari 2005.
3. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, Blue Print Pengelolaan Energi Nasional
2005-2025, Pola Pikir Pengelolaan Energi Nasional, 2005.
4. Ir. Sutijastoto, MA, Kebijakan Energi Mix, Juni 2005.