SEMINAR TUGAS AKHIR. Oleh : Dosen Pembimbing : Ir. Agung Subyakto, M.S NIP

(1)

Oleh :

Saiful Arif (2308 030 061) Faizul Rahman (2307 030 028)

Dosen Pembimbing : Ir. Agung Subyakto, M.S NIP. 19580220 198701 1 001 SEMINAR TUGAS AKHIR

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

(2)

PENDAHULUAN

(3)

Latar Belakang

Salah satu limbah pertanian yang paling melimpah di Indonesia adalah sekam padi.

krisis energi dan terbatasnya cadangan bahan bakar fosil di dunia dan kenaikan jumlah penduduk yang pesat.

_.

Potensi biomassa dari limbah pertanian (lignoselulosa) yang melimpah di Indonesia yang dapat dimanfaatkan sebagai

bahan bakar (bioetanol).

Pemanfaatan bioetanol sebesar 10% konsumsi premium: 2,78 juta kilo liter.

(ESDM, 2005)

Diliriknya bioetanol sebagai bahan

bakar alternaftif.

(4)

Lokasi Pabrik

Indramayu, Provinsi Jawa

Barat

Dasar

Pertimbangan

Tersedianya bahan baku

Terdapat suplai air yang cukup

memadai Terdapat

transportasi yang memadai

Kapasitas Produksi

& Rencana Operasi Pabrik

Kapasitas

415.000 ton/tahun Beroperasi semi

continu

Waktu operasi : 330 hari/tahun

24 jam/hari

Lokasi Pabrik & Kapasitas Produksi

(5)

Dasar Teori

 Bioetanol adalah Etanol yang dibuat dari biomassa (tanaman) melalui proses biologi (enzimatik dan fermentasi).

 Bioetanol dapat dibuat dari 3 jenis bahan baku yaitu:

Bahan-bahan berserat (selulosa), misalnya dari ampas tebu, jerami, eceng gondok, kayu, limbah pertanian yang mengandung selulosa dll.

Bahan – bahan yang mengandung gula, misalnya nira, legen, tetes dan sebagainya.

Bahan – bahan berpati, misalnya dari biji-bijian (jagung, beras, sorghum, dan lain-lain) atau dari umbi-umbian (kentang, ubi jalar, ubi kayu dan lain-lain).

(6)

Kegunaan

Digunakan dalam minuman keras

Digunakan pada industri farmasi dan kosmetik

Sebagai bahan bakar

Sebagai bahan baku (raw material) untuk membuat berbagai senyawa kimia lain seperti asetaldehid, etil asetat, asam asetat dan semua etil ester

(7)

Sifat Fisika & Kimia Sekam Padi

Sifat Kimia Sifat Fisika

• Sekam padi adalah bagian dari bulir padi- padian (serealia) berupa lembaran yang kering, bersisik, dan tidak dapat

dimakan, yang

melindungi bagian dalam (endospermium dan emb rio).

Sifat Kimia

• komposisi %

• Sellulosa 42,2

• Hemiselulosa 18,47

• lignin 19,4

• ash 17,33

• H

₂

O 2,6

• Total 100

(8)

Karakteristik Produk

Sifat Fisika

Rumus molekul : C

₂

H

₅

OH

Berat molekul : 46

Titik didih normal : 78,32

^o

C Densitas pada 20 C : 0,7893 g/mL Volatile

(9)

Sifat Kimia

1. Dapat mengalami reaksi Haloform

C

₂

H

₅

OH + NaO-Cl CH

₃

CHO + NaCl + H

₂

O 2. Dapat mengalami reaksi Esterifikasi

Etanol dapat bereaksi dengan asam anhidrida atau asam halid untuk menghasilkan ester dan air

C

₂

H

₅

OH + H

₂

SO

₄

C

₂

H

₅

OSO

₃

H + H

₂

O 3. Dapat mengalami reaksi Dehidrasi

Etanol dapat didehidrasi untuk membentuk etilen atau etil eter CH

₃

CH

₂

OH CH

₂

= CH

₂

+ H

₂

O

2 CH

₃

CH

₂

OH CH

₃

CH

₂

OCH

₂

CH

₃

+ H

₂

O 4. Dapat mengalami reaksi Dehidrogenasi

Dehidrogenasi etanol menjadi asetaldehid

CH

₃

CH

₂

OH CH

₃

CHO + H

₂

(Othmer, 1978)

(10)

SELEKSI PROSES

(11)

PRE-TREATMENT

PERBANDINGAN DARI BERBAGAI METODE PRE-TREATMENT Pre-treatment

method Chemicals Temperature/

pressure

Reaction time

Xylose yield

Downstream enzymatic effect (%)

Costs Available

Dilute acid Acid >160

^o

C/ 13 atm

2 – 10

menit 75–90% <85 + Now

Alkaline base 60–75% 55 ++ Now

Uncatalysed Steam explosion

- 160 – 260

^o

C 2 menit 45–65% 90 – 2–5 yr

Acid catalysed

steam explosion

Acid 160 – 220

^o

C - - 88

(2 step) – 2–5 yr

Liquid hot

water - 190 – 230

^o

C 20-50 bar

45 detik –

4 menit 88–98% >90 – 5–10 yr

AFEX amonia 90

^o

C 30 menit - 50–90

(2 steps) CO2

explosion CO

2

56,2 bar - - 75 (2

steps)

(C.N. Hamelinck et al., 2005)

(12)

Hidrolisa

Perbandingan dari kondisi proses dan performa dari proses hidrolisis selulosa

Hidrolysis consumable Temp (

^o

C) time Glucosa yield avaible Dilute acid < 1% H

₂

SO

₄

215 3 min 50 – 70 % Now Cocentrated Acid 30 – 70 % H

₂

SO

₄

40 2–6 h 90 % Now

Enzymatic Cellulose 70 36 h 75 – 95 % Now

(C.N. Hamelinck et al., 2005)

(13)

KONFIGURASI PROSES HIDROLISA dan FERMENTASI

Process Microorganism consumed/

lost

Conversion efficiency cellulose to

glucose

glucose to ethanol

Xylose to Ethanol

Mannose Galactose Arabinose

to etanol SHF S. Cerevisiae

(recombinant)

Cellulose 6% 75 % 85 – 90%

SSF S. Cerevisiae (recombinant)

Cellulose 6% 86 % 92,5 % 80 – 92% 80 – 92%

PERBANDINGAN KONFIGURASI PROSES HIDROLISA dan FERMENTASI

(14)

URAIAN PROSES

(15)

(16)

NERACA MASSA

(17)

Neraca Massa pada Kolom Distilasi (D-410)

Masuk Keluar

Komposisi Massa (kg) Komposisi Massa (kg)

aliran <>

Aliran <> : Distilat

H

₂

O 25779592,86 C

₂

H

₅

OH (LK) 1268696,794

Glukosa 95020,96637 H

₂

O (HK) 74760,81931

Xylose 46539,17999 CH

₃

COOH 0,041718261

furfural 12508,22173 glukose 1,58771E-90 C

₂

H

₅

OH 1272386,715 xylose 7,48923E-64

CH3COOH 60247,83896 Jumlah 1343457,6547

H

²

SO

4

502,4868059

Aliran <> : Bottom

antifoam 301,1731435 C

₂

H

₅

OH (LK) 3689,921474 H

₂

O (HK) 25704832,05 CH

₃

COOH 60247,79724 glukose 95020,96637 xylose 46539,17999

furfural 12508,22173 H

²

SO

4

502,4868059 aliran <>

antifoam 301,1731435

Jumlah 27.267.099,4471 Jumlah

27267099,447 1

(18)

NERACA PANAS

(19)

Masuk (kcal) Keluar (kcal)

ΔH feed 1.909.690.417,450 ΔH distilat 53.579.678,024 Q suplai 9.857.202,643 ΔH bottom 1.856.117.815,157

Q yg diserap 9.357.266,781 Q loss 492.860,132 Total 1.919.547.620,09 Total 1.919.547.620,09

Neraca Panas pada Kolom Distilasi (D-410)

(20)

SPESIFIKASI ALAT

(21)

Spesifikasi pada kolom distilasi Diameter kolom : 2, 423 meter Tinggi kolom : 9 meter

Tinggi tutup : 0,61 meter Tinggi total : 10,2 meter Jarak antar tray : 0,5 meter Tinggi weir : 5 cm

Pitch : triangular ¾ in Jarak antar pusat lubang: 12 mm Panjang weir : 3,67 meter Downspot area : 0,645 m ² Tebal Tray : 4,5 mm Tebal shell tangki : 0,125 in

(22)

UTILITAS

(23)

Utilitas

• Kebutuhan air pendingin = 382.269.010,847 Kg/hari

= 383.927,578 m ³ /hari

• Air umpan Boiler = 11.697.406,776 Kg/hari

= 11.748,159 m ³ /hari

• Air Proses = 27.822.930,187 Kg/hari

= 27.943,6467 m ³ /hari

• Kebutuhan Air Total Saat Awal = 423.667,3835 m ³ /hari

• Make up water = 2.349,632 m ³ /hari

• Air cadangan = 2.794,365 m ³ /hari

• Kebutuhan Air Total Saat Operasi = 428.811,381 m ³ /hari

(24)

KESEHATAN &KESELAMATAN KERJA

(25)

Alat Pelindung Diri yang Digunakan Pada Pabrik Bioetanol :

Alat pelindung mata

Alat pelindung pernapasan atau masker

Alat pelindung tangan atau sarung tangan

Alat pelindung kepala atau safety helmet

Alat pelindung kaki atau sepatu karet

(26)

INSTRUMENTASI

(27)

Instrumentasi yang Digunakan Pada Pabrik Bioetanol Flow Control (FC)

Level Indikator (LI)

Temperatur Control (TC)

(28)

PENGOLAHAN LIMBAH

(29)

Pengolahan Limbah

-Limbah padat lignin digunakan sebagai bhan bakar boiler.

- Limbah padat dari fermentasi berupa Biomass dimanfaatkan sebagai pupuk

- Gypsum sebagai industri dan medical.

Limbah cair berasal dari proses distilasi di Purfying Column berupa “Bottom Product” dilakukan treatment terlebih

dahulu sebelum dibuang ke badan perairan

- Sebagai bahan baku pupuk.

- Diolah menjadi dry ice

- Digunakan pada industri minuman berkarbonat - Digunakan untuk pemadam kebakaran

Limbah Padat

Limbah Cair

Limbah Gas

(30)

KESIMPULAN

(31)

Kesimpulan

•Bahan Baku : Sekam padi

•Produk : Bioetanol

•Kapasitas :

415.000 ton/tahun

•Waktu Operasi :

330 hari, 24 jam/hari.

•Bahan Pembantu :

H ₂ SO ₄ sebagai katalis pada hidrolisis Hemisellulose

H ₃ PO ₄ dan (NH ₄ ) ₂ SO ₄ sebagai nutrient pertumbuhan yeast

Saccharomyces cerevisiae Recombinant sebagai inokulum

Antifoam, untuk mencegah terjadinya (foam) pada proses fermentasi

Ca(OH)2 untuk menghilangkan asam sulfat setelah pre-treatment.

•Utilitas

• Kebutuhan air pendingin = 382.269.010,847 Kg/hari

= 383.927,578 m ³ /hari

(32)

• Air umpan Boiler = 11.697.406,776 Kg/hari

= 11.748,159 m ³ /hari

• Air Proses = 27.822.930,187 Kg/hari

= 27.943,6467 m ³ /hari

• Kebutuhan Air Total Saat Awal = 423.667,3835 m ³ /hari

• Make up water = 2.349,632 m ³ /hari

• Air cadangan = 2.794,365 m ³ /hari

• Kebutuhan Air Total Saat Operasi = 428.811,381 m ³ /hari

(33)