1. Bioetanol
Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan yang dihasilkan dari proses fermentasi karbohidrat atau gula yang dimana dalam proses pembuatannya membutuhkan bantuan mikroorganisme.
Bioetanol dapat juga diartikan juga sebagai bahan kimia yang diproduksi dari bahan pangan yang mangandung pati, seperti ubi kayu, ubi jalar, jagung, dan sagu. Etanol dapat diperoleh dari hasil proses fermentasi gula dengan menggunakan bantuan mikroorganisme. Dalam industri, etanol digunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol, campuran untuk miras, bahan dasar industri farmasi, dan campuran bahan bakar untuk kendaraan. Etanol terbagi dalam tiga grade, yaitu grade industri dengan kadar alkohol 90-94%, netral dengan kadar alkohol 96-99,5% umumnya digunakan untuk minuman keras atau bahan baku farmasi dan grade bahan bakar dengan kadar alkohol diatas 99,5% (Hambali et al. 2007).
Bioetanol dapat dipergunakan sebagai bahan bakar alternatif memiliki beberapa keunggulan yaitu mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18 %, bioetanol merupakan bahan bakar yang tidak beracun dan cukup ramah lingkungan serta dihasilkan melalui proses yang cukup sederhana yaitu melalui proses fermentasi menggunakan mikrobia tertentu. Bioetanol sebagai bahan bakar memiliki nilai oktan lebih tinggi dari bensin sehingga dapat menggantikan fungsi aditif seperti metil tertiary butyl ether (MTBE) yang menghasilkan timbal (Pb) pada saat pembakaran. Bioetanol untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bakar pengganti bensin haruslah memenuhi persyaratan mutu seperti yang disajikan pada Tabel 1.
2. Pemurnian Bioetanol Dengan Adsorpsi
Pada tahap pemurnian etanol, metode yang umum dipergunakan adalah metode distilasi. Distilasi dilakukan pada suhu diatas etanol murni, yaitu pada kisaran 78 – 100 oC.
Produk yang dihasilkan pada tahap ini memiliki kemurnian hingga 96%. Sebelum memasuki tahap pemurnian, dilakukan pemisahan antara sludge yang diperoleh dari hasil fermentasi etanol mencapai 70% dan umumnya masih mengandung larutan gula hingga kadar 18%.
Etanol hasil distilasi kemudian dikeringkan melaui metode furifikasi molecular sieve untuk merningkatkan kemurnian etanol sehingga memenuhi spesifikasi bahan bakar (Hambali et al.
2007).
6
Tabel 1. Syarat mutu bioetanol terdenaturasi untuk gasohol (Sumber: SNI 7390-2008)
No Sifat Unit, min/max Spesifikasi
1 Kadar etanol Kadar getah (gum), dicuci pHe
99,5 (sebelum denaturasi)2 94,0 (setelah denaturasi)1 300
Jernih dan terang, tidak ada endapan dan otoran
40 50 5,0 6,5-9,0
1) jika tidak diberikan catatan khusus, nilai batasan yang diterapkan adalah nilai untuk bioetanol yang didenaturasi
2) Fuel Grade Etanol (FGE) atau etanol kering biasanya memiliki berat jenis dalam rentang 0,7936-0,7961 ( pada kondisi 15,56/15,56oC), atau bert jenis dalam rentang 0,7871-0,7896 (pada kondisi 25/25oC), diukur dengan piknometri atau hidrometri yang sudah sangat lazi diterapkan dalam dunia industri alkohol
Untuk memperoleh bio-etanol dengan kemurnian lebih tinggi dari 99,5% atau yang umum disebut fuel based ethanol, maka masalah yang timbul adalah sulitnya memisahkan hidrogen yang terikat dalam struktur kimia alkohol dengan cara destilasi biasa. Oleh karena itu salah satu cara untuk mendapatkan fuel based ethanol dilaksanakan proses adsorpsi azeotropic. Adsorbsi yaitu suatu proses yang terjadi ketika suatu fluida (cairan maupun gas) terikat kepada suatu padatan dan akhirnya membentuk suatu film (lapisan tipis) pada permukaan padatan tersebut. Pada metode adsorbsi ini, ethanol hasil distilasi dengan kadar
±95% ditambah suatu adsorban yang dapat menyerap kandungan airnya, sehingga dihasilkan ethanol yang memiliki spesifikasi yang dapat digunakan sebagai bahan bakar yaitu ethanol dengan kadar >99.5 %. Metode ini cocok digunakan untuk skala rumahan atau home industri.
Adsorbsi fisik merupakan alternatif yang cukup menarik, karena operasinya sederhana dan menjanjikan konsumsi energi yang tidak besar.
Hal utama dalam proses adsorbsi adalah pemilihan adsorben. Beberapa adsorben yang sudah dicoba yaitu batu gamping (CaCO3). Batu gamping adalah batu yang terbuat dari pengendapan cangkang kerang dan siput, foraminifera atau ganggang. Batu itu berwarna putih susu, abu-abu muda, abu-abu tua, cokelat, atau hitam, tergantung keberadaan mineral pengotornya. Mineral karbonat yang umum ditemukan berasosiasi dengan kapur adalah aragonit. Ia merupakan mineral metastable karena pada kurun waktu tertentu dapat berubah
7
menjadi kalsit. Mineral lainnya siderit, ankarerit, dan magnesit, tapi ketiganya berjumlah sangat sedikit. Batu gamping bersifat higroskopis, artinya mempunyai kemampuan untuk menyerap air. Karena itulah ia mampu mengurangi kadar air dalam bioethanol. Sebelum digunakan batu gamping ditumbuk hingga jadi tepung agar penyerapan air lebih cepat.
Perbandingannya untuk 7 liter bioethanol diperlukan 2-3 kg batu gamping. Campuran itu didiamkan selama 24 jam sambil sesekali diaduk. Selanjutnya, campuran diuapkan dan diembunkan menjadi cair kembali sebagai ethanol berkadar 99% atau lebih. Bioethanol inilah yang bisa dicampur dengan bensin atau digunakan murni. Walaupun prosesnya sangat mudah, tapi penggunaan batu gamping memiliki beberapa kelemahan. Di antaranya jumlah ethanol yang hilang sangat tinggi, mencapai 30%. hal ini terjadi karena selain menyerap air, gamping juga menyerap alkohol. Alkohol itu tidak dapat keluar karena terikat pada pori-pori gamping. Akibatnya ethanol pun hilang sampai 30%.
Alternatif lain, pemurnian bioethanol dengan zeolit. Proses pemurnian itu menggunakan prinsip penyerapan permukaan. Zeolit adalah mineral yang memiliki pori-pori berukuran sangat kecil. Zeolit terbentuk dari abu lahar dan materi letusan gunung berapi.
Zeolit juga bisa terbentuk dari materi dasar laut yang terkumpul selama ribuan tahun. Untuk adsorpsi, zeolit ada dua jenis yaitu zeolit sinteis dan zeolit alam. Zeolit sintetis terbentuk setelah melalui rangkaian proses kimia. Namun, baik zeolit sintetis maupun zeolit alam berbahan dasar kelompok alumunium silikat yang terhidrasi logam alkali dan alkali tanah (terutama Na dan Ca). Kedua zeolit ini sama-sama memiliki kemampuan menyerap air. Pada zeolit alam, air yang sudah terserap perlahan-lahan dilepaskan kembali; zeolit sintetis, air akan terikat kuat. Penggunaan zeolit memiliki beberapa kelebihan dibandingkan batu gamping yaitu luas permukaan dan daya serap air yang tinggi sehingga ethanol yang hilang pun hanya 10%.
Adsorbent lain yang dapat digunakan adalah silica gel. Silika gel merupakan suatu bentuk dari silika yang dihasilkan melalui penggumpalan sol natrium silikat (NaSiO2). Sol mirip agar - agar ini dapat didehidrasi sehingga berubah menjadi padatan atau butiran mirip kaca yang bersifat tidak elastis. Sifat ini menjadikan silika gel dimanfaatkan sebagai zat penyerap, pengering dan penopang katalis.
6. Roadmap penelitian
Rodmap penelitian disajikan pada Gambar 1.
8 Gambar 1 Roadmap penelitian
9