PENDAHULUAN
Bioetanol adalah etanol yang diproduksi
dengan cara fermentasi menggunakan bahan baku nabati. Dalam buku ini akan
dibahas tentang karakterisasi bioetanol, prospek bioetanol, manfaat dan
kebutuhan nasional serta peluang pasarnya. Pembahasan lebih fokus pada
proses pembuatan bioetanol dari mulai
penyediaan bahan baku, proses, aspek fermentasi sampai pada pengawasan mutunya.
Bahan baku meliputi bahan baku sumber gula diantaranya adalah molases dan nira,
bahan baku sumber pati yaitu ubikayu, jagung serta ubi-ubian lain, serta bahan
baku sumber serat (lignoselulosa) diantaranya tongkol jagung, sekam dan
sebagainya. Bab bahan baku juga dibahas bahan pembantu untuk produksi
bioetanol. Proses pembuatan bioetanol dibedakan menjadi tiga berdasarkan bahan
bakunya yaitu bahan baku sumber gula, pati dan serat. Proses pembuatan
bioetanol meliputi aspek fermentasi dan destilasinya. Disamping itu buku ini
juga membahas produk samping, perlengkapan teknis produksi dan pengawasan dan
pengendalian mutu dalam industri bioetanol.
Bioethanol adalah ethanol yang diproduksi dari tumbuhan.
Bioethanol tidak saja menjadi alternatif yang sangat menarik untuk substitusi
bensin, namun mampu juga menurunkan emisi CO2. Dalam hal prestasi mobil,
bioethanol dan gasohol (kombinasi bioethanol dan bensin) tidak kalah dengan
bensin. Pada dasarnya pembakaran bioethanol tidak menciptakan CO2 netto ke
lingkungan karena zat yang sama akan diperlukan untuk pertumbuhan tanaman
sebagai bahan baku bioethanol. Bioethanol bisa didapat dari tanaman seperti
tebu, jagung, gandum, singkong, padi, lobak, gandum hitam.Biodiesel serupa
dengan bioethanol, biodiesel telah digunakan di beberapa negara sebagai
pengganti solar.
(Bio)Etanol telah digunakan manusia
sejak zaman prasejarah sebagai bahan pemabuk dalam minuman beralkohol. Residu
yang ditemukan pada peninggalan keramik yang berumur 9000 tahun dari China
bagian utara menunjukkan bahwa minuman beralkohol telah digunakan oleh manusia
prasejarah dari masa Neolitik.
Campuran dari (Bio)etanol yang
mendekati kemrunian untuk pertama kali ditemukan oleh Kimiawan Muslim yang
mengembangkan proses distilasi pada masa Kalifah Abbasid dengan peneliti yang
terkenal waktu itu adalah Jabir ibn Hayyan (Geber), Al-Kindi (Alkindus) dan
al-Razi (Rhazes). Catatan yang disusun oleh Jabir ibn Hayyan (721-815)
menyebutkan bahwa uap dari wine yang mendidih mudah terbakar. Al-Kindi
(801-873) dengan tegas menjelaskan tentang proses distilasi wine. Sedangkan
(Bio)etanol absolut didapatkan pada tahun 1796 oleh Johann Tobias Lowitz,
dengan menggunakan distilasi saringan arang.
Antoine Lavoisier menggambarkan
bahwa (Bio)etanol adalah senyawa yang terbentuk dari karbon, hidrogen dan
oksigen. Pada tahun 1808 Nicolas-Théodore de Saussure dapat menentukan rumus
kimia etanol. Limapuluh tahun kemudian (1858), Archibald Scott Couper menerbitkan
rumus bangun etanol. Dengan demikian etanol adalah salah satu senyawa kimia
yang pertama kali ditemukan rumus bangunnya. Etanol pertama kali dibuat secara
sintetis pada tahu 1829 di Inggris oleh Henry Hennel dan S.G.Serullas di
Perancis. Michael Faraday membuat etanol dengan menggunakan hidrasi katalis
asam pada etilen pada tahun 1982 yang digunakan pada proses produksi etanol
sintetis hingga saat ini.
Pada tahun 1840 etanol menjadi bahan
bakar lampu di Amerika Serikat, pada tahun 1880-an Henry Ford membuat mobil
quadrycycle dan sejak tahun 1908 mobil Ford model T telah dapat menggunakan
(bio)etanol sebagai bahan bakarnya. Namun pada tahun 1920an bahan bakar dari
petroleum yang harganya lebih murah telah menjadi dominan menyebabkan etanol
kurang mendapatkan perhatian. Akhir-akhir ini, dengan meningkatnya harga minyak
bumi, bioetanol kembali mendapatkan perhatian dan telah menjadi alternatif
energi yang terus dikembangkan.
Ahli Kimia Perancis, Louis Pasteur adalah seorang zymologist pertama ketika pada tahun 1857
mengkaitkan ragi dengan fermentasi. Ia mendefinisikan fermentasi sebagai
"respirasi (pernapasan) tanpa udara". Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah
salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang
lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan
tanpa akseptor elektron eksternal.
Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil
fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain
dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum
digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya.
Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak
memiliki akseptor elektron eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk
fermentasi yang mengasilkan asam laktat sebagai produk sampingannya. Akumulasi
asam laktat inilah yang berperan dalam menyebabkan rasa kelelahan pada otot.
Distilasi pertama kali ditemukan oleh
kimiawan Yunani sekitar
abad pertama masehi yang
akhirnya perkembangannya dipicu terutama oleh tingginya permintaan akanspritus. Hypathia
dari Alexandria dipercaya telah menemukan rangkaian alat untuk distilasi dan
Zosimus dari Alexandria-lah yang telah berhasil menggambarkan secara akurat
tentang proses distilasi pada sekitar abad ke-4.
Bentuk modern distilasi pertama kali
ditemukan oleh ahli-ahli kimia Islam pada
masa kekhalifahan Abbasiah,
terutama oleh Al-Razi pada
pemisahan alkohol menjadi
senyawa yang relatif murni melalui alat alembik, bahkan desain ini menjadi semacam
inspirasi yang memungkinkan rancangan distilasi skala mikro, The Hickman Stillheaddapat
terwujud. Tulisan oleh Jabir Ibnu Hayyan (721-815)
yang lebih dikenal dengan Ibnu Jabir menyebutkan tentang uap anggur yang
dapat terbakar. Ia juga telah menemukan banyak peralatan dan proses kimia
yang bahkan masih banyak dipakai sampai saat kini. Kemudian teknik
penyulingan diuraikan dengan jelas oleh Al-Kindi (801-873).
Distilasi atau penyulingan adalah suatu
metode pemisahan bahan kimia berdasarkan
perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran
zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke
dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan
menguap lebih dulu.
PEMBAHASAN
Secara umum, produksi bioethanol ini mencakup 3
(tiga) rangkain proses, yaitu: Persiapan Bahan baku, Fermentasi, dan Pemurnian
atau Destilasi.
Persapan Bahan Baku
Bahan baku untuk produksi biethanol bisa didapatkan
dari berbagai tanaman, baik yang secara langsung menghasilkan gula sederhana
semisal Tebu (sugarcane), gandum manis (sweet sorghum) atau yang menghasilkan
tepung seperti jagung (corn), singkong (cassava), gandum (grain sorghum) dan
bahan lainnya. Persiapan bahan baku beragam bergantung pada bahan bakunya,
tetapi secara umum terbagi menjadi beberapa proses, yaitu:
·
Tebu
dan Gandum manis harus digiling untuk mengektrak gula
·
Tepung
dan material selulosa harus dihancurkan untuk memecahkan susunan tepungnya agar
bisa berinteraksi dengan air secara baik- Pemasakan, Tepung dikonversi menjadi
gula melalui proses pemecahan menjadi gula kompleks (liquefaction) dan
sakarifikasi (Saccharification) dengan penambahan air, enzyme serta panas
(enzim hidrolisis). Pemilihan jenis enzim sangat bergantung terhadap supplier
untuk menentukan pengontrolan proses pemasakan. Tahap Liquefaction memerlukan
penanganan sebagai berikut:
·
Pencampuran
dengan air secara merata hingga menjadi bubur
·
Pengaturan
pH agar sesuai dengan kondisi kerja enzim- Penambahan enzim (alpha-amilase)
dengan perbandingan yang tepat- Pemanasan bubur hingga kisaran 80 sd 90 C,
dimana tepung-tepung yang bebas akan mengalami gelatinasi (mengental seperti
Jelly) seiring dengan kenaikan suhu, sampai suhu optimum enzim bekerja
memecahkan struktur tepung secara kimiawi menjadi gula komplek (dextrin).
Proses Liquefaction selesai ditandai dengan parameter dimana bubur yang
diproses menjadi lebih cair seperti sup. Tahap sakarifikasi (pemecahan gula
kompleks menjadi gula sederhana) melibatkan proses sebagai berikut:-
Pendinginan bubur sampai suhu optimum enzim sakarifikasi bekerja
·
Pengaturan
pH optimum enzim
·
Penambahan
enzim (glukoamilase) secara tepat
·
Mempertahankan
pH dan temperature pada rentang 50 sd 60 C sampai proses sakarifikasi selesai
(dilakukan dengan pengetesan gula sederhana yang dihasilkan).
Fermentasi
Pada tahap ini, tepung telah sampai pada titik telah
berubah menjadi gula sederhana (glukosa dan sebagian fruktosa) dimana proses
selanjutnya melibatkan penambahan enzim yang diletakkan pada ragi (yeast) agar
dapat bekerja pada suhu optimum. Proses fermentasi ini akan menghasilkan etanol
dan CO2.
Bubur kemudian dialirkan kedalam tangki fermentasi dan didinginkan pada suhu optimum kisaran 27 sd 32 C, dan membutuhkan ketelitian agar tidak terkontaminasi oleh mikroba lainnya. Karena itu keseluruhan rangkaian proses dari liquefaction, sakarifikasi dan fermentasi haruslah dilakukan pada kondisi bebas kontaminan. Selanjutnya ragi akan menghasilkan ethanol sampai kandungan etanol dalam tangki mencapai 8 sd 12 % (biasa disebut dengan cairan beer), dan selanjutnya ragi tersebut akan menjadi tidak aktif, karena kelebihan etanol akan berakibat racun bagi ragi.
Bubur kemudian dialirkan kedalam tangki fermentasi dan didinginkan pada suhu optimum kisaran 27 sd 32 C, dan membutuhkan ketelitian agar tidak terkontaminasi oleh mikroba lainnya. Karena itu keseluruhan rangkaian proses dari liquefaction, sakarifikasi dan fermentasi haruslah dilakukan pada kondisi bebas kontaminan. Selanjutnya ragi akan menghasilkan ethanol sampai kandungan etanol dalam tangki mencapai 8 sd 12 % (biasa disebut dengan cairan beer), dan selanjutnya ragi tersebut akan menjadi tidak aktif, karena kelebihan etanol akan berakibat racun bagi ragi.
Destilasi
Dan tahap selanjutnya yang dilakukan adalah
destilasi, namun sebelum destilasi perlu dilakukan pemisahan padatan-cairan,
untuk menghindari terjadinya clogging selama proses distilasi.
Distilasi Distilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari beer (sebagian besar adalah air dan etanol).Titik didih etanol murni adalah 78 C sedangkan air adalah 100 C (Kondisi standar). Dengan memanaskan larutan pada suhu rentang 78 – 100 C akan mengakibatkan sebagian besar etanol menguap, dan melalui unit kondensasi akan bisa dihasilkan etanol dengan konsentrasi 95 % volume. Prosentase Penggunaan Energy.
Distilasi Distilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari beer (sebagian besar adalah air dan etanol).Titik didih etanol murni adalah 78 C sedangkan air adalah 100 C (Kondisi standar). Dengan memanaskan larutan pada suhu rentang 78 – 100 C akan mengakibatkan sebagian besar etanol menguap, dan melalui unit kondensasi akan bisa dihasilkan etanol dengan konsentrasi 95 % volume. Prosentase Penggunaan Energy.
PENUTUP
KESIMPULAN
1.
Proses
destilasi tidak bisa di lakukan tanpa adanya proses fermentasi terdahulu untuk mendapatkan
gula atau alkohol pada bahan pangan atau masih berbentuk padatan.
2. Dalam proses destilasi yang perlu
di perhatikan adalah pengaturan suhu dan tekanannya.
3. Dalam proses fermentasi
sebelumnya bahan sudah berbentuk seperti tepung agar mudah di fermentasikan.
4. Untuk menghasilkan alkohol salah
satunya di campurkan ragi.
5.
Hasil
dari destilasi bergantung pada komuditi, alat destilator, pencampuran atau
fermentasi dan pengaturan pada destilator.
Saran
Dalam mencari ilmu kapan dan di mana saja bisa, dan
janganlah banyak mengeluh karna banyak peghalang atau masalah yang menghalangi
kita, semangat untuk belajar , jangan cepat puas dalam belajar agar kita selalu
mencari ilmu-ilmu yang lain untuk di pelajari