1. BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Energi merupakan salah kebutuhan primer bagi kehidupan masyarakat global.
Jumlah penduduk dunia yang terus meningkat secara signifikan dari tahun ke tahun
sangat berpengaruh terhadap tingkat kebutuhan energi baik dari sektor konsumsi
pribadi maupun industri. Permasalahan ini sangat erat kaitannya dengan
ketersediaan energi berbahan bakar fosil seperti batu bara, gas alam dan minyak
bumi yang notabenenya merupakan unrenewable energy. Bahan bakar fosil yang
kini tersedia diperkirakan akan habis dalam kurun waktu 40 sampai 50 tahun
mendatang apabila eksplorasi dilakukan secara besar-besaran. Di sisi lain,
pembakaran bahan bakar fosil menyumbang emisi greenhouse gases (GHG)
sebesar 73% yang menyebabkan peningkatan efek pemanasan global (Zabed et al.,
2017). Berdasarkan data Dirjen Minyak dan Gas Bumi Kementerian ESDM (2015),
produksi minyak bumi dan kondensat Indonesia adalah sebesar 292,4 juta barel
dengan jumlah konsumsi sebesar 423,4 juta barel. Dalam BP Statistical Review of
World Energy edisi 67 juga dijelaskan bahwa pada tahun 2017 produksi kilang
bahan bakar minyak (BBM) Indonesia adalah sebesar 949 ribu barel/hari dengan
jumlah konsumsi sebesar 1652 barel/hari, artinya hampir setengah dari kebutuhan
konsumsi BBM tergantung dari impor (BP, 2017). Untuk mengatasi permasalahan
krisis energi, maka diperlukan pengembangan energi terbarukan (renewable
energy). Hal ini didukung dan dilandasi oleh Peraturan Presiden Republik Indonesia
Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional untuk pengembangan
sumber energi alternatif sebagai pengganti bahan bakar minyak. Salah satu energi
terbarukan yang produksinya sedang dikembangkan sebagai subtituen BBM adalah
bioethanol dan biosolar.
Bioethanol (ethyl alkohol, grain alkohol, CH3-CH2-OH atau ETOH)
merupakan etanol yang dibuat dari proses fermentasi bahan baku nabati dan saat ini
menjadi tawaran alternatif energi terbaharukan pengganti BBM yang cukup
menjanjikan di era krisis energi. Bahan baku yang digunakan berasal dari
sumberdaya nabati seperti singkong, kentang, jagung, ubi, gandum, dan sorgum.
2. Tanaman tersebut merupakan tanaman hasil pertanian dan perkebunan yang hampir
bisa ditemukan di seluruh wilayah Indonesia dan diproduksi dalam jumlah yang
masif, sehingga dapat dipertimbangkan menjadi sumber bahan baku utama dalam
produksi bioetanol. Bioethanol memiliki bilangan oktan yang tinggi, bilangan
setana yang rendah, flammibilty limits yang lebih luas, kecepatan nyala api yang
tinggi, dan panas penguapan yang lebih tinggi dibandingkan gasoline. Beberapa
karakteristik dari bahan bakar basis alkohol ditampilkan pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1 Karakteristik Bahan Bakar Basis Alkohol
Karakteristik Isoctane Methanol Ethanol
Angka setana - 5 8
Bilangan oktan 100 112 107
Auto-ignition temperature (K) 530 737 606
Panas laten penguapan (MJ/Kg) 0,26 1,18 0,91
Lower heating value (MJ/Kg) 44,4 19,9 26,7
(Balat, 2007)
Karakteristik yang dimiliki oleh bioetanol sangatlah menguntungkan pada internal
combustion engine dan sesuai untuk bahan bakar campuran pada mesin berbahan
bakar bensin. Dalam penggunaannya, bioethanol dapat dijadikan pengganti atau
campuran bensin (gasohol) dengan beragam komposisi seperti E10, E15, E20 dan
E85 (Aditya, 2016). Bioetanol mengandung 30 % oksigen, sehingga apabila
bioetanol dicampur dengan gasoline dapat membentuk gasohol dengan kategori
high octane gasoline (HOG). Gasohol 15% bioetanol akan mempunyai kualitas
yang setara dengan pertamax (RON 92) dan gasohol 24% setara dengan pertamax
plus (RON 95), artinya bioetanol dapat diamanfaatkan sebagai zat aditif (tambahan)
pengganti MTBE untuk meningkatkan efisiensi pembakaran sehingga gas buang
hasil pembakaran lebih bersih dan ramah lingkungan. Peningkatan kapasitas
produksi bioethanol di Indonesia diharapkan dapat menekan angka impor BBM dan
mengurangi emisi greenhouse gas hasil dari pembakaran bahan bakar fosil (Eliza
et al, 2008).
Produksi bioetanol global pada 2017 telah mencapai 277,37 juta ton, dimana
jumlah ini setara dengan 74% dari seluruh jenis biofuel yang telah diproduksi.
3. Jumlah produksi ini menunjukkan bahwa potensi bioetanol sebagai subtituen bahan
bakar fosil sangatlah besar dan diharapkan mampu menjadi sumber primer energi
terbaharukan. Amerika Serikat dan Brazil adalah negara dengan produksi etanol
terbesar di dunia dengan kapasitas produksi yang mencapai 15 juta galon pada 2015
dimana produksi tersebut merupakan 85% dari total produksi bioetanol global.
Sebagian besar etanol Amerika Serikat diproduksi dari tepung jagung, sedangkan
etanol Brazil menggunakan tebu. Selain Amerika dan Brazil, negara-negara lain
seperti Thailand, Filiphina, India, China, Australia dan Indonesia juga
memproduksi bioethanol namun dalam skala produksi kecil. Kebutuhan energi
berbasis biomassa seperti bioetanol diperkirakan akan terus meningkat 108%
hingga tahun 2050 (Mohapatra et al, 2019).
Indonesia merupakan negara yang mempunyai potensi dalam pengembangan
energi berbasis biomassa seperti biodiesel dan bioetanol. Dalam rangka
menghadapi adanya ancaman krisis energi berbahan bakar fosil, pemerintah
Indonesia telah menetapkan beberapa regulasi mengenai energi terbaharukan.
Peraturan mengenai penggunaan bioetanol sebagai campuran gasoline diatur oleh
Peraturan Menteri ESDM no. 12 tahun 2015 seperti yang dijelaskan pada tabel 1.2.
Tabel 1.2 Peraturan Pemerintah Mengenai Penggunaan Bioetanol
Sektor Januari
2016
Januari
2020
2025 Keterangan
Usaha mikro, usaha perikanan,
usaha pertanian, transportasi
dan pelayanan umum
2% 5% 20% Terhadap
kebutuhan total
Transportasi non PSO 5% 10% 20% Terhadap
kebutuhan total
Industri dan komersial 5% 10% 20% Terhadap
kebutuhan total
(Peraturan Menteri ESDM no 12 tahun 2015)
Terbatasnya produsen dan minimnya kapasitas produksi bioetanol
menyebabkan regulasi yang sudah dibuat belum dapat dilaksanakan. Penerapan
pencampuran biodiesel dengan solar yang telah berhasil diimplementasikan dapat
4. dijadikan sebagai sebuah dasar acuan untuk melakukan kerjasama dengan
pemerintah Indonesia dalam mendorong peningkatan produksi bioetanol.
Harapannya regulasi pemerintah mengenai pencampuran bioetanol dengan gasoline
dapat terlaksana sehingga dapat membantu dalam pemenuhan kebutuhan energi
bahan bakar di Indonesia.
Bahan baku batang sorgum dipilih karena memiliki kandungan sukrosa,
fruktosa dan glukosa yang tinggi pada niranya serta kandungan selulosa,
hemiselulosa dan lignin yang juga tinggi pada bagasenya. Kandungan-kandungan
dalam batang sorgum sangat memungkinkan untuk diolah menjadi bioetanol. Selain
itu batang sorgum dipilih karena tingkat produksi dari sorgum Indonesia juga
tinggi, dimana dalam 1 hektar kebun sorgum dapat menghasilkan 400 ton batang
sorgum. Ditinjau dari masa panennya, sorgum juga sangat menguntungkan karena
memiliki masa panen 3-4 kali dalam 1 tahun. Terlebih lagi batang sorgum
merupakan limbah paska panen yang kurang pemanfaatannya di Indonesia,
sehingga akan sangat menguntungkan dari segi pembelian bahan baku (Direktorat
Jendral Perkebunan, 2017).
1.2 Dasar Penetapan Kapasitas Produksi
Dalam menentukan kapasitas produksi pabrik bioetanol dari TKKS terdapat
beberapa pertimbangan yang diperlukan yaitu :
1. Ketersediaan Bahan Baku
Tanaman sorgum di Indonesia sangat berpotensi untuk dikembangkan.
Sorgum merupakan tanaman serelia yang dapat tumbuh dan berkembang
walaupun pada kondisi lingkungan yang kering. Selain itu kondisi iklim di
Indonesia sangat cocok untuk tanaman sorgum yang memiliki kondisi
optimum penyinaran lebih dari 12 jam per hari. Produktifitas rata – rata batang
sorgum adalah berkisar antara 300 – 400 ton/ha dalam 1 tahun, usia panen
tanaman sorgum berkisar antara 3 – 4 bulan. Berikut merupakan data
persebaran tanaman sorgum di berbagai wilaya di Indonesia pada tahun 2013.
5. Tabel 1.3 Persebaran Tanaman Sorgum Di Berbagai Wilaya Di Indonesia
Provinsi Luas tanam (ha)
Lampung 25
Jawa barat 258
Jawa Tenga 45
Yogjakarta 938
Jawa Timur 2.211
Sulawesi Selatan 3.405
Sulawesi Tenggaera 4.000
NTT 11.416
NTB 68
(Subagio dan Aqil, 2013 )
2. Kebutuhan Produk
Data dari Badan Pusat Statistik (BPS) menunjukkan kebutuhan bioteanol di
Indonesia setiap tahun. Penentuan kapasitas produk berdasarkan pada ekspor,
impor dan produksi bioetanol dalam negri. Data tersebut dapat dilihat pada
tabel 1.4.
Tabel 1.4 Kebutuhan Dan Suplai Bioethanol di Indonesia (Ton/Tahun)
Tahun Ekpor Impor Produksi Kebutuhan
2010 128,02 36.461 224.679 208.345
2011 471,23 61.437 285.290 224.323
2012 106,44 25.474 285.290 239.821
2013 229,44 66.659 324.679 258.249
2014 1.261,57 59.726 324.469 266.214
2015 113,45 52.231 348.079 295.960
2016 1.732,41 55.829 348.079 293.982
(Badan Pusat Statistik, www.bps.go.id dan Kementrian ESDM, 2016)
Berdasarkan data Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, pada
tahun 2020, kebutuhan bahan bakar bioetanol di Indonesia sebesar 10% dari
total kebutuhan bahan bakar gasolin yang diperkirakan mencapai 34 juta ton
6. sehingga membutuhkan ketersediaan etanol sebanyak 3,4 juta ton (Indonesia
Energy Outlook, 2016
3. Kapasitas Pabrik Bioethanol yang telah Beroprasi
Kapastas pabrik bioetanol salah satunya dapat ditentukan berdasarkan
pertimbangan kapasitas pabrik bioethanol yang telah beroperasi. Berikut
merupakan beberapa pabrik bioethanol yang telah beroperasi baik di Indonesia
maupun di dunia seperti yang terlihat pada table 1.5.
7. Tabel 1.5 Perusahaan Bioetanol yang telah Beroperasi
No Nama Perusahaan Kapasitas
(ton/tahun)
1 PT. Molindo Raya 39.450
2 PT. Indo Lampung Distilery 39.450
3 PT. Indo Acidatama 35.505
4 PT. Aneka Kimia 13.413
5 PASA Djatiroto 5.917
6 PT. Madu Abru 5.523
7 PSA Palimanan 5.523
8 PT. Medco Ethanol Indoensia 47.340
9 Sampoerna Bio energi 47.340
10 Humpuss 47.340
11 China Resources Alcohol
Company, Zhaodong
450.000
12 Jilin Fuel Ethanol 700.000
13 Guangxi COFCO Bio-energy 400.000
14 ZTE Energy 80.000
15 Shandong LongLive 80.000
16 Henan Tianguan Alcohol
Chemical Group Co.
500.000
17 COFCO Biochemical (Anhui) 500.000
18 Guangdong Zhongneng Alcohol
Co.
150.000
19 Hainan Yedao Group 100.000
20 Zhejiang Zhoushan Fuel Ethanol
Co.
300.000
Berdasarkan pertimbangan – pertimbangan diatas untuk menjawab kebutuhan
bioethanol serta mempertimbangkan ketersediaan bahan baku batang sorgum,
maka pabrik ini akan didirikan untuk memenuhi kebutuhan bioethanol dalam
negeri dengan kapasitas produksi sebesar 80.000 kL/tahun.
8. 1.2 Dasar Penetapan Lokasi Pabrik
Lokasi pabrik merupakan salah satu pertimbangan penting dalam pendirian
sebuah pabrik. Pemilihan lokasi pabrik dapat mempengaruhi berbagai hal jalannya
produksi bioetanol, termasuk di dalamnya biaya produksi hingga biaya transportasi.
a. Ketersediaan Bahan Baku Utama
Berdasarkan tabel diatas Provinsi Nusa Tenggara Timur merupakan salah
satu provinsi di dengan produksi sorgum tertinggi di Indonesia. Sebagai
daerah penghasil sorgum terbesar maka memungkinkan untuk
pengembangan pabrik etanol di daerah ini.
b. Pemasaran Produk
Rencana pemasaran produk ini adalah kami akan bekerjasama dengan PT.
Pertamina, produk bioethanol akan digunakan sebagai campuran BBM
menjadi gasohol. Jalur transportasi pemasaran bioethanol dari pabrik
dengan PT. Pertamina unit di Provinsi NTT relatif dekat sehingga dapat
ditempuh dengan jalur darat .
c. Weight Gain dan Weight loss
Produksi 1 L bioethanol kurang lebih membutuhkan 20 – 25 kg batang
sorgum oleh karena itu pabrik etanol yang akan didirikan termasuk ke dalam
pabrik yang bersifat weight loss karena produk yang dihasilkan memiliki
berat yang jauh lebih kecil daripada bahan bakunya . Pabrik lebih cocok
didirikan di daerah ang dekat dengan bahan baku untuk menekan biaya
akibat tranportasi dari bahan baku yang sangat besar
d. Sifat kimia bahan baku dan produk
Batang sorgum tidak berbahaya dibandingkan dengan bioetanol. Dengan
sifat produk yang lebih berbahaya, sebaiknya pabrik jenis ini didirikan di
daerah dekat dengan daerah pemasaran. Daerah Kendal terletak di wilayah
yang tidak jauh dari Ibukota Provinsi Jawa Tengah, yaitu Semarang yang
merupakan pusat pemasaran di daerah Jawa Tengah, sehingga daerah
Kendal cocok untuk pendirian pabrik ini.
e. Ketersediaan air , listrik dan untilitas lainnya
Air dan listrik merupakan kebutuhan yang sangat penting dalam industri.
Kebutuhan air diperoleh dari sungai maupun air laut atau PDAM setempat
9. sedangkan kebutuhan listrik dan PLN menggunakan generator listrik serta
penyedia utilitas kawasan industri.
1.3 Pemilihan proses
Proses yang dipilih dalam produksi bioetanol ini adalah proses fermentasi yang
melibatkan aktivitas yeast karena bahan baku berasal dari biomassa.Proses
pembentukan etanol dari nira batang sorgum berlangsung dalam tiga tahap yaitu
proses persiapan bahan baku , fermentasi, dan pemurnian.
a. Proses persiapan bahan baku
Pada proses ini, batang sorgum yang akan dijadikan sebagai bahan baku
bioethanol dipisahkan dari daun dan akarnya dengan cara dipotong
menggunakan cuter. Batang sorgum yang telah bersih dari daun dan akar,
kemudian dihancurkan , dan diperas untuk diambil sarinya ( nira sorgum ). Nira
sorgum ini yang nantinya akan digunakan sebagai bahan baku bioethanol. Nira
sorgum hasil persasan kemudian difiltrasi untuk dipisahkan dari padatan-
padatan pengotor yang terdapat pada nira. Proses pengambilan nira sorgum
dilakukan dengan penambahan air imbibisi pada bagase atau ampas dari batang
sorgum setelah perasan pertama untuk meningkatkan efektifitas ekstraksi. Nira
sorgum hasil perasan mengandung kadar gula brik berkisar antara 10 – 12 %
gula ini yang nantinya akan difermentasi menjadi bioethanol. Bagase atau
ampas batang sorgum sebagian besar terdiri dari selulosa , lignin dan
hemiselulosa dan sebagian kecil gula yang tidak bisa langsung difermentasi
dan memerlukan proses yang lebih panjang untuk bisa diolah menjadi
bioethanol. Untuk itu limbah bagase yang produksinya lebih dari 30 persen dari
berat batang sorgum dapat digunakan sebagai bahan bakar boiler.
b. Proses fermentasi
Proses fermentasi merupakan proses reaksi secara enzimatis biologis
menggunakan bantuan mikroba Saccharomyces cereviceae, menggunakan
metode Submerged Fermentation di dalam fermentor alir batch yang
dilengkapi dengan pengaduk. Proses submerged fermentation adalah proses
fermentasi yang melibatkan air sebagai fase kontinyu dari sistem pertumbuhan
sel bersangkutan atau substrat, baik sumber karbon maupun mineral terlarut
atau tersuspensi sebagai partikel-partikel dalam fase cair. dipilih karena
10. menghasilkan yield yang lebih besar karena kontak antar reaktan dan bakteri
semakin besar.
c. Proses pemurnian
Proses pemurnian bioetanol berlangsung dalam dua proses pemisahan yaitu
destilasi dan dehidrasi. Destilasi adalah proses pemisahan 2 komponen atau
lebih berdasarkan perbedaan titik didih dan tekanan uap murni masing masing
komponen. Proses destilasi disini melalui dua tahapan utama yaitu distilasi
pertama menghasilkan etanol 75%, kemudian distilasi kedua untuk
memperoleh etanol dengan kadar 95%, untuk mendapatkan bioethanol dengan
kemurnian 99,5 % proses destilasi bias tidak bisa dilakukan karena terhalang
oleh titik azeotrop dari campuran ethanol dan air untuk itu dilanjutkan dengan
proses pemisahan selanjutnya dehidrasi menggunakan membrane pervaporasi
sehingga diperoleh etanol dengan kadar 99,5%
