RANCANG BANGUN SISTEM INFORMASI BIOENERGI BERBASIS WEB
DAFTAR LAMPIRAN
A. LATAR BELAKANG
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. BIOENERGI
Bioenergi atau bahan bakar bio adalah bahan bakar yang dihasilkan dari biomassa, yaitu material yang dihasilkan dari makhluk hidup melalui proses fotosintesis, baik berupa produk maupun buangan (Abdullah, 1998). Bioenergi dapat berupa padat, cair, maupun gas.
Manusia diketahui telah menggunakan kayu dan material turunan biomassa lain untuk bahan bakar sejak zaman prasejarah. Kayu bakar, arang, lilin dari damar, merupakan sebagian biomassa yang biasa digunakan sehari- hari untuk kebutuhan penerangan dan memasak. Ini adalah contoh penggunaan bioenergi konvensional yang merupakan cikal bakal pengembangan bioenergi modern seperti sekarang.
Rudolf Diesel pada tahun 1898 menjalankan mesin dieselnya dengan minyak kacang dan minyak ganja. Pada pidato penganugerahan hak patennya atas mesin diesel tahun 1912, Diesel menyebutkan bahwa suatu saat penggunaan minyak nabati ini akan sama pentingnya dengan bahan bakar fosil.
Etanol mulai digunakan sebagai bahan bakar lampu di Amerika Serikat sejak tahun 1840. Tahun 1880-an Henry Ford membuat mobil dengan bahan bakar alkohol. Mobil ini diberi nama Quadricycle. Penemuan ini menjadi cikal bakal pemanfaatan bioetanol sebagai bahan bakar kendaraan. Sejak tahun 1908 mobil Ford model T telah menggunakan etanol sebagai bahan bakarnya.
Penemuan di bidang biogas pun sudah ada sejak ratusan tahun lalu. Alessandro Volta (1776) adalah orang pertama yang menemukan bahan bakar gas yang berasal dari proses pembusukan sayuran. Kemudian William Henry pada tahun 1806 mengidentifikasi gas tersebut sebagai gas metana. Becham (1868) akhirnya berhasil memperlihatkan asal biologis dari pembentukan gas metana.
Di Indonesia, pada zaman kerajaan Singosari sekitar 700 tahun lalu telah dikenal ciu (bioetanol yang terbuat dari tetes tebu). Ciu ini diperkenalkan oleh tentara Mongolia. Pada zaman penjajahan Jepang rakyat diwajibkan menanam
jarak kepyar dan jarak pagar di rumah masing-masing untuk dimanfaatkan minyaknya sebagai bahan baku BBM dan pelumas untuk keperluan perang Jepang dalam Perang Dunia II.
Penelitian dan pengembangan bioenergi di dunia mulai berangsur-angsur ditinggalkan sekitar awal abad ke-19 karena murahnya harga dan teknologi pengeksploitasian bahan bakar fosil. Pabrik mesin diesel minyak nabati pun beralih fungsi menjadi mesin diesel dengan bahan bakar solar (diesel oil). Penelitian bioenergi mulai diperhatikan lagi ketika cadangan minyak bumi dunia dirasa semakin menipis dan harganya yang semakin meningkat.
Berikut akan diuraikan mengenai beberapa bentuk bioenergi. 1. Bioetanol
Bioetanol (Hambali dkk., 2007) adalah etanol yang dibuat dari biomassa yang mengandung komposisi pati atau selulosa. Bioetanol diperoleh dari hasil fermentasi bahan yang mengandung gula, misalnya tetes tebu. Tahap inti produksi bioetanol adalah fermentasi gula, baik yang berupa glukosa, sukrosa, maupun fruktosa oleh ragi terutama Saccharomyces sp. atau bakteri Zymomonas mobilis. Pada proses ini, gula akan dikonversi menjadi etanol dan gas CO2 (karbon dioksida).
C6H12O6 -> 2C2H5OH + 2CO2
Gula Etanol Karbon dioksida (gas)
Secara umum, produksi bioetanol mencakup tiga rangkaian proses, yaitu persiapan bahan baku, fermentasi, dan pemurnian. Bahan baku bioetanol dapat diperoleh dari tumbuhan yang menghasilkan gula seperti tebu dan molase, dan tepung seperti jagung, singkong, dan sagu.
Saat ini harga bioetanol masih belum kompetitif dengan harga bahan bakar fosil, namun sebuah terobosan dalam penggunaan selulosa dan hemiselulosa untuk memproduksi gula terfermentasi mungkin dapat menurunkan harga pokok sehingga menjadi kompetitif terhadap bahan bakar fosil. Saat ini, sangat mungkin untuk menggantikan sedikitnya 5% penggunaan bahan bakar fosil dengan bioetanol di kendaraan bermotor tanpa biaya tambahan, dan hal ini dapat mengurangi emisi CO2 di atmosfer
Pada penerapannya, bioetanol digunakan sebagai substitusi terhadap bensin (gasoline). Umumnya, penggunaan bioetanol masih dalam bentuk campuran dengan bensin (gasoline) pada konsentrasi 10% (E-10), yaitu 10% bioetanol dan 90% bensin (gasoline). Campuran bioetanol dalam bensin (gasoline) dikenal dengan sebutan gasohol. Bioetanol memiliki karakteristik yang lebih baik dibandingkan bensin (gasoline), di antaranya: a. Mengandung 35% oksigen, sehingga dapat meningkatkan efisiensi
pembakaran dan mengurangi emisi gas rumah kaca.
b. Memiliki nilai oktan yang lebih tinggi, sekitar 96-113 dibandingkan dengan bensin (gasoline) yang hanya 85-96, sehingga dapat menggantikan fungsi bahan aditif, seperti metil tertiary butyl ether dan tetra ethyl lead.
c. Bersifat ramah lingkungan, karena gas buangnya lebih bersih dibandingkan dengan gas buang dari bahan bakar fosil.
d. Mudah terurai dan aman karena tidak mencemari air.
e. Dapat diperbarui dan proses produksinya relatif lebih sederhana dibandingkan dengan proses produksi bensin (gasoline).
2. Biodiesel
Biodiesel (Hambali dkk., 2007) adalah bentuk bioenergi yang dihasilkan dari minyak nabati, baik minyak baru maupun bekas. Biodiesel dihasilkan melalui proses transesterifikasi minyak atau lemak dengan alkohol. Alkohol akan menggantikan gugus alkohol pada struktur ester minyak dengan bantuan katalis (umumnya NaOH dan KOH). Proses transesterifikasi bertujuan untuk menurunkan nilai viskositas (kekentalan) minyak sehingga mendekati nilai viskositas solar (diesel oil).
Biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati, lemak binatang, dan ganggang. Pemanfaatan minyak nabati sebagai sumber biodiesel merupakan yang paling banyak di dunia, di antaranya rapeseed oil (Eropa), soybean oil (Amerika), minyak kelapa sawit (Asia), dan minyak kelapa (Filipina). Kelebihan minyak nabati di antaranya mudah diperoleh,
proses pembuatannya mudah dan cepat, serta tingkat konversi (rendemen minyak nabati menjadi biodiesel) yang tinggi, yaitu sekitar 95%.
Indonesia merupakan negara yang kaya bahan baku penghasil biodiesel. Sumber bahan baku yang prospektif untuk dikembangkan di antaranya kelapa sawit, kelapa, dan jarak.
Biodiesel diaplikasikan sebagai pengganti solar (diesel oil) untuk motor diesel, dapat diaplikasikan dalam bentuk murni maupun campuran dengan solar (diesel oil). Kelebihan biodiesel dibandingkan dengan solar (diesel oil) di antaranya:
a. Menghasilkan emisi yang lebih baik (bebas belerang, smoke number rendah) sesuai dengan isu-isu global.
b. Cetane number lebih tinggi (>57) sehingga efisiensi pembakarannya lebih baik.
c. Memiliki sifat pelumasan terhadap piston mesin dan dapat terurai (biodegradable).
d. Dapat diperbarui.
e. Meningkatkan interdependensi suplai bahan bakar karena dapat diproduksi secara lokal.
3. Biogas
Biogas adalah gas mampu bakar yang dihasilkan ketika bahan-bahan organik (seperti kotoran ternak, kotoran manusia, jerami, sekam, dan daun- daun sayuran atau campuran bahan-bahan tersebut) dicerna/diuraikan oleh bakteri pada kondisi anaerobik di dalam suatu ruangan/tangki pencerna (digester) (Abdullah dkk., 1998). Dalam pembuatan biogas terdapat dua bakteri aktif, yaitu bakteri pembentuk asam (acetobacter) dan bakteri pembentuk gas metana (methanobacter). Biogas umumnya terdiri dari campuran metana (50-75%), CO2 (25-45%), serta sejumlah kecil H2, N2,
dan H2S.
Sumber bahan baku biogas yang prospektif untuk dikembangkan di Indonesia yaitu kotoran hewan dan manusia, sampah organik, dan limbah organik cair. Dalam penerapannya, biogas umumnya digunakan untuk
proses panas (heat process). Kemampuan biogas sebagai sumber energi sangat tergantung dari kandungan gas metana yang terdapat di dalamnya. Setiap 1 m3 metana setara dengan 0.6 liter bahan bakar minyak tanah (kerosene) (Hambali dkk., 2007).
Biogas memiliki kelebihan dibandingkan minyak tanah ataupun kayu bakar. Biogas menghasilkan api biru yang bersih dan tidak menghasilkan asap. Pemrosesan kotoran hewan dan sampah menjadi biogas dapat mengurangi produksi gas metan yang merupakan penyumbang terbesar pada efek rumah kaca (Hambali dkk., 2007).
4. Biobriket
Briket didefinisikan sebagai bahan bakar berbentuk padat yang berasal dari bahan yang telah mengalami proses pengempaan. Bahan ini biasanya berbentuk serbuk/serpihan atau bentuk lainnya yang mengakibatkan penanganan maupun penggunaannya sebagai bahan bakar kurang disukai. Proses pengempaan (densifikasi) dimaksudkan untuk memperbaiki sifat suatu bahan agar mudah dalam penanganan maupun penggunaannya (Abdullah dkk., 1998). Biobriket adalah briket yang dibuat dari bahan-bahan biomassa. Biobriket dapat menggantikan penggunaan bahan bakar minyak tanah (kerosene).
Menurut Abdullah dkk. (1998), proses pembuatan biobriket meliputi 4 (empat) tahap, yaitu pengeringan, penggerusan, pencampuran bahan pengikat, dan pembentukan (pengempaan dengan tekanan tertentu). Pembuatan biobriket dapat menggunakan bahan baku sekam, bungkil jarak, tempurung kelapa, serbuk gergaji, dan bahan biomassa lainnya. Pemanfaatan bahan yang merupakan limbah agroindustri tersebut akan memberikan dampak positif, baik bagi perusahaan maupun lingkungan.
Beberapa kelebihan proses pengempaan (Arshadi, 2004):
a. Menaikkan kandungan kalori bersih bahan per unit volume, memproduksi bahan yang seragam dalam ukuran dengan kualitas yang baik.
b. Membuat produk lebih mudah dan murah untuk ditangani, ditransportasikan, dan disimpan.
c. Memudahkan dalam mengoptimalkan pembakaran, menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi, emisi yang lebih rendah, dan abu yang lebih sedikit dibandingkan dengan minyak tanah.
d. Investasi yang lebih murah dari peralatan konversi dan tungku. 5. Bio-oil
Bio-oil adalah bahan bakar cair berwarna gelap, beraroma seperti asap, dan diproduksi dari biomassa seperti kayu, kulit kayu, kertas, atau biomassa lainnya yang mengandung selulosa melalui teknologi pirolisa (pyrolysis), yaitu pirolisa cepat (fast pyrolysis). Pirolisa merupakan reaksi penguraian (lysis) biomassa karena panas (pyro). Bio-oil merupakan oxygenated molecule dan bersifat larut dalam air. Proses konversi biomassa menjadi bio-oil adalah:
Panas Tekanan tinggi Biomassa (Arang + Gas) + Bio-oil
Dalam reaksi produksi bio-oil tidak dihasilkan limbah. Seratus persen bahan baku dikonversi menjadi bio-oil dan arang, sedangkan gas yang tidak dapat dikondensasi dikembalikan ke dalam proses sebagai sumber energi. Tiga produk akhir yang dihasilkan dalam proses pirolisis cepat yaitu bio-oil (60-75wt%), arang (15-20wt%), dan gas tidak terkondensasi (10-20wt%).
Sumber bahan baku bio-oil yang prospektif untuk dikembangkan di Indonesia di antaranya bagase (ampas tebu yang dihasilkan sebagai residu dari pengolahan nira tebu menjadi gula), limbah pertanian jagung (kelobot, batang, dan tongkol jagung), limbah industri pulp dan kertas (sludge), serbuk kayu gergaji, dan tandan kosong kelapa sawit.
Pengembangan bio-oil dapat menggantikan posisi bahan bakar hidrokarbon dalam industri, seperti untuk mesin pembakaran, boiler, mesin diesel statis, dan gas turbin. Bio-oil sangat efektif digunakan sebagai pensubstitusi diesel, heavy fuel oil, dan natural gas untuk berbagai macam boiler (Hambali dkk., 2007).
6. PPO (Pure Plant Oil)
Menurut Hambali dkk. (2007), Pure Plant Oil (PPO) atau biasa juga disebut Straight Vegetable Oil (SVO) didefinisikan sebagai minyak yang diperoleh secara langsung baik dari pemerahan atau pengempaan biji sumber minyak, minyak yang telah dimurnikan, maupun minyak kasar tanpa melibatkan modifikasi secara kimia.
Proses produksi PPO dapat dilakukan dengan 2 (dua) cara, yaitu proses ekstraksi mekanis dan proses ekstraksi dengan menggunakan pelarut. Proses ekstraksi secara mekanis banyak digunakan terutama untuk memperoleh minyak yang dihasilkan dari biji.
Sumber bahan baku dan pengaplikasian PPO hampir sama dengan biodiesel, yaitu sebagai pensubstitusi solar (diesel oil). Akan tetapi, PPO tidak dapat langsung diaplikasikan pada mesin diesel, karena umumnya memerlukan modifikasi atau tambahan peralatan khusus untuk mesin. Hal ini karena tingginya viskositas PPO. Mesin harus dilengkapi dengan alat penambah panas untuk mengurangi viskositas PPO.
B. SISTEM BASIS DATA