BIOETANOL (MATERI 1 Mikrobiologi Industri) Kelompok 17, 18, dan 19

Kelompok 17, 18, dan 19

BIOETANOL

(MATERI 1

Mikrobiologi

Kelompok 18 : 1. Winda L. (1500020085) 2. Raifa T.S. (1500020086) 3. Baiti P. (1500020087) 4. Juliana N.E.K. (1500020088) Kelompok 17 : 1. Renaldi A.D. (1500020081) 2. Shabrina S. (1500020082) 3. Yunita D.N. (1500020083) 4. Sonia A. (1500020084) Kelompok 19 : 1. Riski Amalia (1500020089) 2. Rama I. (1500020090) 3. Erni R.M. (1500020091) 4. Faris A. (1500020092)

Anggota Kelompok :

Apa Itu

Bioetanol ?

Bioetanol ( C

2

H5OH ) merupakan salah satu

Jenis biofuel (bahan bakar cair dari pengolahan

tumbuhan) disamping Biodiesel. Bioetanol

adalah etanol yang dihasilkan dari fermentasi

glukosa (gula) yang dilanjutkan dengan proses

destilasi. Bioetanol merupakan bahan bakar

dari minyak nabati yang memiliki sifat

menyerupai minyak premium. Untuk pengganti

premium, terdapat alternatif gasohol yang

merupakan campuran antara bensin dan

bioetanol.

# Manfaat bioetanol sendiri dalam kehidupan sehari-hari adalah sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan karena

memiliki bilangan oktan yang cukup tinggi, selain itu juga bioetanol dijadikan sebagai bahan baku beralkohol. Adapun manfaat

bioetanol yang lainnya adalah:

1. Sebagai bahan bakar kendaraan

2. Sebagai bahan dasar minuman beralkohol 3. Sebagai bahan kimia dasar senyawa organik 4. Sebagai bahan bakar roket

5. Sebagai antiseptik

6. Sebagai antidote beberapa racun

7. Sebagai pelarut untuk parfum, cat dan larutan obat.

Kandungan Bioetanol dan kegunaannya :

60 - 70 ( % ) = BB Jenis Mitan

70 - 80 ( % ) = Industri Farmasi

80 – 94 ( % ) = Untuk Miras

> 99,5 % = Bahan Bakar

Pemanfaatan Bioetanol

 Sebagai bahan bakar substitusi BBM pada motor berbahan bakar bensin; digunakan

dalam bentuk neat 100% (B100) atau dicampur dengan premium (EXX).

Gasohol* s.d E10 bisa digunakan langsung pada mobil bensin biasa (tanpa mengharuskan mesin dimodifikasi). Keterangan : *Gasohol campuran bioetanol kering/absolut terdena-turasi dan bensin pada kadar alkohol s/d sekitar 22 %-volume. Istilah bioetanol identik dengan bahan bakar murni.

 Motor atau mobil yang menggunakan bahan bakar campuran bioetanol kerja

mesinnya lebih bagus. Bisa membuat kendaraan sanggup menempuh jarak lebih jauh. Syaratnya, bioetanol yang digunakan sebagai campuran harus murni 99,5%. Artinya, nyaris tak tercampur zat lain. Pernah dilakukan uji coba pada dua buah motor. Satu motor diisi 1 liter bensin campur bioetanol, motor yang satunya diisi 1 liter bensin murni. Motor dengan bensin campur bioetanol meampu menempuh jarak 47 km, motor bensin murni 40 km.

 Gas buang bioetanol lebih sedikit polusinya. Itu karena gas buang

bioetanol melepas karbondioksida lebih banyak dari pada karbonmonoksida. Karbondioksida adalah zat yang diperlukan tumbuhan untuk memasak makanan. Sebaliknya, gas buang bensin banyak mengandung karbonmonoksida yang merugikan kesehatan makhluk hidup.

 Pencampuran bioetanol juga bisa menghemat penggunaan bensin.

Dalam setahun, kita bisa menghemat bensin sebanyak 1,5 juta kiloliter. Kalau diuangkan, itu setara dengan Rp 8.170.000.000.000,00.

 Pembakarannya lebih sempurna. Asapnya pun lebih ramah

lingkungan dan tanaman ini dikenal gampang hidup. Tinggal tancap batangnya di tanah basah, ketela pohon (Manihot utilissima atau Manihot esculenta) niscaya tumbuh.

Bahan baku yang digunakan untuk produksi bioetanol terbagi

menjadi :

1. Gula (

glucose

)

Gula (glukosa) merupakan bentuk bahan baku yang paling

sederhana dengan rumus kimia C

₆

H

₁₂

O

_{6 ,}

berbeda dengan

pengertian gula sehari-hari yang mengandung sukrosa, laktosa dan

fruktosa.

Gula dapat diperoleh dari tebu (

sugarcane

) melalui hasil

sampingan produksinya berupa tetes (

molases

). Sebagai bahan

baku bioetanol, glukosa dapat langsung digunakan dalam proses

peragian.

2. Pati (

starch

)

Pati banyak ditemukan pada jagung, singkong, sagu

dan beragam makanan pokok manusia yang

mengandung karbohidrat. Rumus kimia dari pati

adalah (C

₆

H

₁₀

O

₅

)

_n

dengan jumlah n antara 40 – 3.000.

Sebagai bahan baku bioetanol, pati membutuhkan

proses untuk memecah ikatan kimianya menjadi

glukosa. Proses yang umum dilakukan adalah dengan

penambahan enzim

amylase

untuk menghidrolisis

menjadi glukosa. Penggunaan bahan pati sebagai bahan

baku bioetanol secara umum akan bersaing dengan

cadangan pangan bagi manusia, yang pada akhirnya

akan meningkatkan harga bahan pangan.

3. Selulosa (cellulose)

Selulosa merupakan polisakarida dengan rumus kimia (C₆H₁₀O₅)_n ,dengan jumlah n ribuan hingga lebih dari puluhan ribu, yang membentuk dinding tanaman dan kayu. Selulosa merupakan senyawa organik yang paling banyak jumlahnya di muka bumi. Sekitar 1/3 komposisi tanaman adalah selulosa yang tidak tercerna oleh manusia. Karena tidak bersaing dengan bahan pangan, maka selulosa diperkirakan akan mendominasi bahan baku bioetanol di masa mendatang. Sebagai bahan baku bioetanol, selulosa membutuhkan pengolahan awal yang lebih intensif dibandingkan dengan bahan baku lain.

Untuk melakukan proses hydrolysis (merubah struktur selulosa menjadi glukosa) dapat ditempuh menggunakan penambahan asam yang dilarutkan pada suhu dan tekanan tinggi. Proses tersebut membutuhkan energi yang cukup besar sehingga net energy gain yang dihasilkan menurun. Selain itu kondisi yang asam akan menggangu proses fermentasi lanjutan, sehingga dibutuhkan proses perantara untuk menetralkan keasaman.

Etanol diklasifikasi sebagai sebuah

alkohol primer yang berarti bahwa

karbon hidroksil yang melekat

setidaknya memiliki dua atom hidrogen yang melekat

padanya juga.

Banyak reaksi etanol yang terjadi pada gugus hidroksil.

1. Pembentuk Ester

Dengan adanya katalis asam, etanol bereaksi

dengan asam karboksilat untuk menghasilkan

etil ester dan air dengan reaksi:

RCOOH + HOCH2CH3 → _{RCOOCH2CH3 + H2O}

Reaksi yang dilakukan pada industri skala

besar ini memerlukan penghapusan air dari

campuran reaksi setelah dibentuk. Ester

bereaksi dengan asam atau bahasa untuk

mengembalikan alkohol dan garam.

2. Dehidrasi Etanol

Asam kuat menyebabkan terjadinya dehidrasi parsial etanol. Jika suhu

dehidrasi melebihi sekitar 160 °C, dehidrasi penuh akan terjadi dan etilen menjadi produk utamanya.

CH3CH2OH → _{H2C=CH2 + H2O (above 160 °C)}

3. Pembakaran Etanol

Pembakaran sempurna etanol menghasilkan karbon dioksida dan air dengan reaksi:

C2H5OH (l) + 3 O2 (g) → _{2 CO2 (g) + 3 H2O (liq);} −ΔHc = 1371

kJ/mol = 29.8 kJ/g = 327 kcal/mol = 7.1 kcal/g

C2H5OH (l) + 3 O2 (g) → _{2 CO2 (g) + 3 H2O (g);} −ΔHc = 1236

4. Kimia Asam Basa

Etanol dapat dikonversi menjadi basa konjugasi melalui reaksi

dengan logam alkali seperti natrium hidrida:

2 CH3CH2OH + 2 Na

→

_{2 CH3CH2ONa + H2}

Atau dengan yang lebih kuat seperti natrium hidrida:

CH3CH2OH + NaH

→

_{CH3CH2ONa + H2}

5. Halogenasi

Etanol bereaksi dengan hidrogen halida menghasilkan etil halida

seperti etil klorida dan etil bromida melalui reaksi

6. Oksidasi

Etanol dapat dioksidasi menjadi asetildehida dan selanjutnya dioksidasi

menjadi asam asetat bergantung pada reaktan dan kondisi. Oksidasi semacam ini tidak diperlukan dalam industri, tetapi di dalam tubuh manusia, reaksi oksidasi ini dikatalisis oleh hati. Produk hasil oksidasi etanol yaitu asam

asetat, merupakan zat nutrisi bagi manusia dan menjadi asetil KoA yang dapat dijadikan energi.

7. Cara Petrokimia

Dalam proses ini melibatkan minyak bumi sebagai bahan utamanya. Salah satu senyawa hasil dari proses fraksinasi minyak bumi yaitu etilena. Dimana etilena ini bila di hidrasi akan menghasilkan etanol. Reaksinya seperti ini :

C2H4 + H2O → _CH3CH2OH

8. Bioetanol dihasilkan dari reaksi fermentasi gula yang terdapat di dalam bahan baku. Reaksi fermentasi tersebut dapat dituliskan sebagai berikut:

C6H12O6 → 2 C2H5OH + 2 CO2 + energi ... (1) 3C5H10O5 → 5C2H5OH + 2 CO2 + energi ... (2)

Reaksi (1) terjadi pada fermentasi glukosa dan reaksi (2) terjadi pada fermentasi

pentosa. Glukosa berasal dari hidrolisis amilosa, amilopektin, dan selulosa sedangkan pentosa berasal dari hidrolisis hemiselulosa. Reaksi fermentasi pertama menggunakan mikroba terutama khamir, Saccharomyces cerevisiae yang memperoleh energinya

melalui jalur reaksi tersebut. Reaksi fermentasi kedua dapat dilakukan dengan menggunakan Zimomonas mobilis.

9. Reaksi pembentukan etanol dari biomassa

C12H22011 + H20 + Invertase → _2C6H1206

Proses pengolahan bahan berpati seperti ubi kayu, jagung dan sagu untuk menghasilkan bio-etanol dilakukan dengan proses urutan. Hidrolisis, yakni proses konversi pati menjadi glukosa. Prinsip dari hidrolisis pati pada dasarnya adalah pemutusan rantai polimer pati menjadi unit-unit dekstrosa (C6H12O6).

Pemutusan rantai polimer tersebut dapat dilakukan dengan berbagai metode, misalnya secara enzimatis, kimiawi ataupun kombinasi keduanya.

Produksi bio-etanol, 3 tahap : 1. Gelatinasi

2. Fermentasi 3. Distilasi

1. Gelatinasi

Bahan baku ubi kayu, ubi jalar, atau jagung dihancurkan dan dicampur air sehingga menjadi bubur, yang diperkirakan mengandung pati 27-30 persen. Kemudian bubur pati tersebut dimasak atau dipanaskan selama 2 jam sehingga berbentuk gel.

Gelatinasi cara pertama, yaitu cara pemanasan bertahap mempunyai keuntungan, yaitu pada suhu 95 C aktifitas termamyl merupakan yang paling tinggi, sehingga mengakibatkan yeast atau ragi cepat aktif. Pemanasan dengan suhu tinggi (130 C) pada cara pertama ini dimaksudkan untuk memecah granula pati, sehingga lebih mudah terjadi kontak dengan air enzyme. Perlakuan pada suhu tinggi tersebut juga dapat berfungsi untuk sterilisasi bahan, sehingga bahan tersebut tidak mudah terkontaminasi.

Hasil gelatinasi diatas didinginkan sampai mencapai 55 C, kemudian ditambah SAN untuk proses sakharifikasi dan selanjutnya difermentasikan dengan menggunakan yeast (ragi) Saccharomyzes ceraviseze

2. Fermentasi

Fermentasi untuk mengkonversi glukosa (gula) menjadi etanol dan CO2. Fermentasi etanol adalah perubahan 1 mol gula menjadi 2 mol etanol dan 2 mol CO2.

Proses fermentasi dimaksudkan untuk mengubah glukosa menjadi ethanol/bio-ethanol (alkohol) dengan menggunakan yeast. Alkohol yang diperoleh dari proses fermentasi ini, biasanya alkohol dengan kadar 8 sampai 10 persen volume. Sementara itu, bila fermentasi tersebut digunakan bahan baku gula (molases), proses pembuatan ethanol dapat lebih cepat.

Alkohol yang dihasilkan dari proses fermentasi biasanya masih mengandung gas - gas antara lain CO2 (yang ditimbulkan dari pengubahan glucose menjadi ethano l/ bio-ethanol) dan aldehyde yang perlu dibersihkan. Gas CO2 pada hasil fermentasi tersebut biasanya mencapai 35 persen volume, sehingga untuk memperoleh ethanol/bio-ethanol yang berkualitas baik, ethanol/bio-ethanol tersebut harus dibersihkan dari gas tersebut. Proses pembersihan (washing) CO2 dilakukan dengan menyaring ethanol/bio-ethanol yang terikat oleh CO2, sehingga dapat diperoleh ethanol/bio-ethanol yang bersih dari gas

3. Distilasi

Terdapat dua tipe proses destilasi yang banyak diaplikasikan, yaitu continuous-feed distillation column system dan pot-type distillation system. Selain tipe tersebut, dikenal juga tipe destilasi vakum yang menggunakan tekanan rendah dan suhu yang lebih rendah untuk menghasilkan konsentrasi alkohol yang lebih tinggi.

Sebagaimana disebutkan diatas, untuk memurnikan bioetanol menjadi berkadar lebih dari 95% agar dapat dipergunakan sebagai bahan bakar, alkohol hasil fermentasi yang mempunyai kemurnian sekitar 40% tadi harus melewati proses destilasi untuk memisahkan alkohol dengan air dengan memperhitungkan perbedaan titik didih kedua bahan tersebut yang kemudian diembunkan kembali.

Untuk memperoleh bio-ethanol dengan kemurnian lebih tinggi dari 99,5% atau yang umum disebut fuel based ethanol, masalah yang timbul adalah sulitnya memisahkan hidrogen yang terikat dalam struktur kimia alkohol dengan cara destilasi biasa, oleh karena itu untuk mendapatkan fuel grade ethanol dilaksanakan pemurnian lebih lanjut dengan cara Azeotropic destilasi.