BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan pertumbuhan ekonomi, penduduk, pengembangan wilayah, dan pembangunan dari tahun ke tahun, kebutuhan akan pemenuhan energi disemua sektor pengguna energi secara nasional juga semakin besar. Selama ini kebutuhan energi dunia dipenuhi oleh sumber daya tak terbarukan, seperti minyak bumi dan batubara. Namun, tidak selamanya energi tersebut dapat mencukupi seluruh kebutuhan dalam jangka panjang. Cadangan energi semakin lama semakin menipis dan proses produksinya membutuhkan waktu jutaan tahun.
Krisis bahan bakar fosil di Indonesia telah terlihat indikasinya dengan terjadinya kelangkaan di beberapa tempat. Krisis bahan bakar minyak (BBM) ini diakibatkan oleh harga minyak mentah yang melonjak sangat tinggi di samping cadangan minyak mentah Indonesia yang terbatas sedangkan konsumsi energi terus meningkat sejalan dengan laju pertumbuhan ekonomi dan pertambahan penduduk sehingga produksi dalam negeri berkurang. Karena keterbatasan produksi BBM dari kilang domestik, pertamina terpaksa masih mengimpor 40% persen kebutuhan bahan bakar minyak nasional. Kapasitas kilang Pertamina hanya 1,030 juta kiloliter per tahun. Sementara, kebutuhan BBM nasional sekitar 1,4 juta kiloliter per tahun. Oleh karena itu, Pertamina masih harus mengimpor BBM dari luar negeri. Untuk BBM jenis premium, tahun 2009 ini Pertamina akan mengimpor 8,8 juta kiloliter. Produksi Premium dari kilang Pertamina hanya 10,9 juta kiloliter sementara kebutuhan Premium nasional sebesar 19,7 juta kiloliter. Untuk BBM jenis solar Pertamina akan mengimpor 6,3 juta liter untuk menutupi kekurangan produksi kilang domestik yang sebesar 16,7 juta kiloliter. Kebutuhan Solar nasional adalah sebesar 22 juta kilo liter (http://matanews.com/2009/06/11/)
energi jangka panjang secara berkesinambungan, terintegrasi, dan ramah lingkungan. Pasokan energi diusahakan berasal dari sumber energi dalam negeri dan dari impor dari negara lain apabila pasokan energi dalam negeri tidak mencukupi. Mengingat potensi sumberdaya minyak bumi dan kemampuan kapasitas kilang di dalam negeri yang terbatas maka perlu dicarikan bahan bakar alternatif untuk substitusi BBM.
Pemanfaatan sumber energi terbarukan menjadi solusi pemenuhan kebutuhan energi yang semakin lama semakin besar di masa mendatang. Sumber daya energi terbarukan memiliki keunggulan, yakni dapat diproduksi dalam waktu relatif tidak lama dibandingkan dengan sumber energi tak terbarukan. Namun, sumber daya terbarukan selama ini belum dimanfaatkan secara optimal di Indonesia.
Terkait dengan krisis energi bahan bakar yang akan dialami Indonesia sekitar 20-30 tahun mendatang, maka untuk mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian minyak bumi, pengembangan bahan bakar nabati menjadi salah satu alternatif solusi untuk mengatasi krisis energi di masa datang.
Kebutuhan akan minyak bumi di Indonesia mencapai 1.300.000 barel/hari, sementara cadangan yang dimiliki hanya sebesar 900.000 barel/hari. Jadi, setiap harinya perlu tambahan sekitar 400.000 barel untuk pemenuhan kebutuhan minyak bumi. Pengembangan energi alternatif, bisa meminimalisir kemungkinan terjadinya krisis energi di masa datang.
tentang penyediaan dan pemanfaatan bahan bakar nabati (biofuel) sebagai bahan bakar lain (Sugiono, 2005).
Pengembangan dalam pemanfaatan biofuel menjadi lebih menarik dengan semakin meningkatnya harga minyak mentah dunia yang mencapai US$70 per barel pada akhir tahun 2005. Berdasarkan road map biofuel pada Blueprint Pengelolaan Energi Nasional, Indonesia ditargetkan mampu mensubstitusi minyak solar dengan biodiesel sebanyak 2% pada tahun 2010, 3% tahun 2015 dan 5% tahun 2025 serta mensubstitusi bensin dengan bioethanol (gasohol) sebanyak 2% pada tahun 2010, 3% tahun 2015 dan 5% tahun 2025 (DESDM (2005) Blueprint
Pengelolan Energi Nasional 2005-2025, Departemen Energi dan Sumber Daya
Mineral). Penggunaan energi final dapat dilihat pada Gambar dibawah ini.
Gambar 1.1 Prakiraan penggunaan energi final di sektor transportasi perjenis energi di Indonesia. (Sugiono, 2005).
Diantara minyak nabati yang berpotensi digunakan sebagai bahan alternatif adalah minyak kelapa sawit atau Crude Palm Oil (CPO). Tanaman kelapa sawit merupakan salah satu sumber minyak nabati yang saat ini menjadi komoditas pertanian utama dan unggulan di Indonesia, sebagai sumber pendapatan bagi jutaan keluarga petani, sebagai sumber devisa negara, penyedia lapangan kerja, sebagai pemicu dan pemacu pertumbuhan sentra-sentra ekonomi baru dan sebagai pendorong berkembangnya industri hilir berbasis minyak sawit (CPO) di Indonesia.
Minyak sawit dianggap lebih ekonomis karena setiap hektar kebun kelapa sawit mampu menghasilkan 5 ton minyak sawit/tahun atau setara tiga kali jumlah produksi dari tanaman jarak untuk luas lahan dan jangka waktu yang sama dan untuk menghasilkan 1 liter bahan bakar dibutuhkan sekitar 1 kg CPO. Secara ekonomi pengembangan biofuel dari minyak sawit akan mengontrol permintaan dan suplay produk perkebunan. Jika kelebihan untuk kebutuhan pangan, disamping di ekspor dapat dipakai untuk bahan bakar, sehingga dapat mengontrol harga CPO.
Produksi CPO Indonesia tahun 2009 lebih dari 18 juta ton, konsumsi domestik untuk pangan kurang lebih 5 juta ton sedangkan konsumsi domestik untuk biodiesel kurang lebih 2-3 juta ton. Sehingga pengembangan biofuel di Indonesia tidak akan menggangu ketahanan pangan ( Direktur Jenderal Minyak Dan Gas Bumi, 2009). Dengan ketersediaan minyak sawit yang cukup banyak, maka minyak sawit merupakan salah satu bahan baku alternatif yang sangat potensial untuk membuat bahan bakar pengganti gasoline, kerosene dan diesel.
para investor. CPO merupakan salah satu bahan baku biofuel termurah dibandingkan dengan minyak nabati lainnya, disamping karena energi alternatif ini ramah terhadap lingkungan (Harian bisnis Indonesia: Arvie,2007).
Bensin (gasoline), bahan bakar solar (diesel) dan minyak tanah (kerosene) adalah bahan bakar yang dihasilkan dari minyak mentah dengan proses distilasi langsung ataupun dari hasil perengkahan, alkilasi dan isomerisasi. Peranan
gasoline dan diesel sebagai bahan bakar kendaraan bermotor tidak dapat lepas
dari kehidupan masyarakat saat ini. Karena peningkatan mobilitas masyarakat menyebabkan konsumsi bahan bakar di Indonesia menjadi sangat tinggi yang tidak diimbangi dengan kemampuan penyediaannya.
Berbagai proses telah dilakukan untuk menghasilkan biofuel diantaranya proses esterifikasi namum kelemahan proses ini adalah pada pemisahan biofuel dan gliserol. Proses transesterifikasi, minyak nabati yang digunakan kandungan asam lemak bebasnya harus rendah, jika kandungan asam lemak bebasnya tinggi, butuh katalis dalam jumlah yang besar yang dapat menyebabkan terbentuknya sabun sehingga menyulitkan dalam proses pemisahan.
Proses perengkahan non katalis (thermal cracking) berlangsung pada temperatur dan tekanan yang tinggi sehingga membutuhkan energi yang besar. Saat ini mulai dikembangkan penelitian tentang pembuatan biofuel dari minyak nabati dengan proses perengkahan berkatalis, proses ini dapat memecah hidrokarbon kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana, meningkatkan kualitas dan kuantitas produk, berlangsung pada temperatur dan tekanan yang rendah dengan adanya katalis. Pada beberapa penelitian proses perengkahan minyak nabati dengan berbagai macam katalis menghasilkan berbagai jenis
biofuel yang komposisinya dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya waktu
reaksi, temperatur reaksi, laju alir umpan, dan jenis katalis. (Adjaye et al, 1996, Twaiq et al, 2003, Charusiri and Vitidsant , 2005)
perengkahan minyak nabati. Beberapa katalis yang juga digunakan pada proses perengkahan yaitu HZSM-5, Zeolit β dan ultrastabil Y (USY). Dari ketiga jenis katalis ini ternyata HZSM-5 yang menghasilkan konversi dan yield produk yang terbesar, sebagaimana yang telah diteliti oleh Twaiq dkk (1999), konversi katalitik minyak sawit menjadi berbagai jenis hidrokarbon dimana pada temperatur 350oC laju umpan 1h-1 dengan katalis HZSM-5, konversi yang dihasilkan 99% yield
gasoline 28,3% dan pada kondisi yang sama untuk katalis zeolit β konversinya 82% yield gasoline 22%, katalis USY konversi yang diperoleh 53% dan yield
gasoline 7,3%.
Menurut Sang dkk (2004), konversi katalitik minyak sawit berdasar pada residu campuran asam lemak dengan katalis HZSM-5 menggunakan reaktor
fixed-bed pada tekanan atmosfir. Hasil yang diperoleh fraksi gasoline 44,4% berat pada
laju umpan 3,66 lh-1 dan temperatur reaksi 440oC. Menurut Subagjo (1991) zeolit ZSM-5 mempunyai sifat unik yaitu mempunyai ukuran pori 0,54 x 0,57 nm (≤ ukuran molekul hidrokarbon C11), berstruktur dimensi tiga, bersifat organofil. Kombinasi ketiga sifat diatas menyebabkan ZSM-5 bersifat selektif terhadap pembentukan hidrokarbon ≤ C11, mempunyai umur katalis yang panjang serta tahan terhadap perlakuan panas dan asam.
Kebutuhan katalis perengkahan di Indonesia sangat besar dan selama ini dipenuhi dengan mengimpor dari negara lain. Indonesia memiliki bahan baku pembuatan katalis dalam jumlah yang besar sehingga Indonesia sebaiknya memulai pengembangan katalis perengkahan.
Penelitian dengan bahan baku minyak nabati khususnya minyak kelapa sawit ini dapat digunakan sebagai model yang nantinya bisa dikembangkan menggunakan minyak nabati jenis lain misalnya minyak jagung, minyak bunga matahari, minyak kanola dan minyak jarak yang saat ini sudah dibudidayakan.
1.2 Perumusan Masalah
Beberapa variabel yang berpengaruh pada proses perengkahan minyak nabati meliputi: tekanan operasi , temperatur reaksi, laju alir umpan dan jenis katalis. Pada penelitian sebelumnya proses perengkahan minyak nabati menggunakan katalis yang siap pakai (standard) yang harganya relatif mahal dan yield biofuel yang dihasilkan masih kecil. Peneliti sebelumnya juga melakukan proses perengkahan minyak nabati dengan beberapa variabel diatas menggunakan reaktor bertekanan dengan ukuran reaktor yang besar. Ditinjau dari segi ekonomi hal ini kurang ekonomis karena membutuhkan biaya yang besar baik dari segi perancangan alat maupun penggunaan bahan.
Dalam penelitian ini akan dilihat bagaimana pengaruh variabel-variabel tersebut diatas terutama penggunaan katalis sintetis HZSM-5 yang diimpregnasi dengan larutan logam Ni, Cu dan Zn terhadap produk yang dihasilkan jika menggunakan mikroreaktor pada tekanan atmosfir. Model kinetika reaksi katalitik asam oleat masih belum dikembangkan. pada hal data kinetika reaksi sangat erat kaitannya dengan perencanaan ukuran reaktor katalitik untuk kapasitas tertentu. Perencanaan reaktor merupakan bagian penting dalam perencanaan pabrik secara keseluruhan.
1.3 Hipotesis:
1. Katalis dapat disintesa menggunakan beberapa metoda yang telah dipatenkan.
2. Biofuel dapat dibuat dari minyak sawit melalui proses perengkahan katalitik.
3. Temperatur, laju alir gas, waktu dan jenis katalis berpengaruh terhadap proses perengkahan menghasilkan biofuel.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Mempelajari unjuk kerja katalis HZSM-5, Cu/Ni/Zn-HZSM-5 pada reaksi perengkahan katalitik minyak sawit menjadi biofuel
3. Mempelajari pengaruh temperatur pada reaksi perengkahan katalitik minyak sawit menjadi biofuel.
4. Merumuskan model kinetika reaksi katalitik dari proses perengkahan minyak sawit (asam oleat) menjadi biofuel.
1.5 Manfaat penelitian
1. Menghasilkan bahan bakar nabati (biofuel) yang ramah lingkungan. 2. Memberikan nilai tambah dalam pemanfaatan minyak nabati.
3. Memperbaiki kualitas udara karena biofuel yang dihasilkan ramah lingkungan.
