Tag Archives: Bioenergi

Seminar “Akselerasi dan Penguatan Riset Energi Alternatif Berbasis Biomassa”

Direktorat Riset dan Inovasi Institut Pertanian Bogor (IPB) bersama Kementerian Koordinator Bidang Perekonomian RI menyelenggarakan seminar nasional. Seminar dengan tema “Akselerasi dan Penguatan Riset Energi Alternatif Berbasis Biomassa”  berlangsung Kamis, 24 April 2014 di Kampus IPB Baranangsiang, Bogor.

IMG_8312 IMG_8317 IMG_8319 IMG_8328 IMG_8331 IMG_8336 IMG_8337 IMG_8349 IMG_8351

KAYU SEBAGAI BAHAN BAKU BIOENERGI

Kayu merupakan biomass yang sangat bermanfaat bagi kehidupan manusia. Seiring dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi kini kayu tidak hanya digunakan untuk membuat perabot rumah tangga ataupun furniture namun penggunaanya telah lebih jauh menyangkut sifat kimia kayu sebagai sumber energi terbaharukan (renewable resources) sebagai biomass berlignoselulosa. Bahan berlignoselulosa sebagian besar terdiri dari campuran polimer karbohidrat (selulosa dan hemiselulosa), lignin, ekstraktif, dan abu. Terkadang disebutkan holoselulosa yaitu komponen karbohidrat yang terdiri dari selulosa dan hemiselulosa.

Selulosa

Selulosa adalah polimer glukosa (hanya glukosa) yang tidak bercabang. Bentuk polimer ini memungkinkan selulosa saling menumpuk/terikat menjadi bentuk serat yang sangat kuat. Panjang molekul selulosa ditentukan oleh derajat polimerisasinya (DP). DP selulosa tergantung pada jenis tanaman dan umumnya dalam kisaran 2000 – 27000 unit. Selulosa dapat dihidrolisis menjadi glukosa dengan menggunakan asam atau enzim. Selanjutnya glukosa yang dihasilkan dapat difermentasi menjadi etanol.

Hemiselulosa

Hemiselulosa mirip dengan selulosa yang merupakan polimer gula. Namun, berbeda dengan selulosa yang hanya tersusun dari glukosa, hemiselulosa tersusun dari bermacam-macam jenis gula. Monomer gula penyusun hemiselulosa terdiri dari monomer gula berkarbon 5 (C-5) dan 6 (C-6), misalnya: xylosa, mannose, glukosa, galaktosa, arabinosa, dan sejumlah kecil rhamnosa, asam glukoroat, asam metal glukoronat, dan asam galaturonat. Xylosa adalah salah satu gula C-5 dan merupakan gula terbanyak kedua di di biosfer setelah glukosa. Kandungan hemiselulosa di dalam biomassa lignoselulosa berkisar antara 11% hinga 37 % (berat kering biomassa). Hemiselulosa lebih mudah dihidrolisis daripada selulosa, tetapi gula C-5 lebih sulit difermentasi menjadi etanol daripada gula C-6.

Lignin adalah molekul komplek yang tersusun dari unit phenylphropane yang terikat di dalam struktur tiga dimensi. Lignin adalah material yang paling kuat di dalam biomassa. Ligninlah yang menyebabkan pohon berdiri dengan tegak. Lignin menyebabkan kayu menjadi kaku. Lignin sangat resisten terhadap degradasi, baik secara biologi, enzimatis, maupun kimia. Karena kandungan karbon yang relative tinggi dibandingkan dengan selulosa dan hemiselulosa, lignin memiliki kandungan energi yang tinggi khususnya untuk pembakaran.

Glukosa

Glukosa (C6H12O6) adalah gula sederhana (monosakarida). Glukosa adalah salah satu produk utama fotosistesis, energi awal bagi respirasi dan merupakan komponen structural pada tanaman.  Glukosa merupakan gula C-6 yang memiliki beberapa bentuk, tetapi ummnya digambarkan sebagai cincin karon seperti gambar di bawah ini.

Lima karbon dan satu oksigennya membentuk cincin yang disebut cincin   piranosa. Bentuk yang paling stabil adalah aldosa berkarbon 6. Pada cincin ini setiap karbon terikat dengan gugus samping hidroksil dan hydrogen kecuali pada atom ke-5 yang terikat pada atom ke 6 di luar cincin membentuk suatu gugus CH2OH.

Etanol

Etanol disebut juga etil alkoho, alcohol murni, alcohol absolute atau alcohol saja.adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tidak berwarna, dan merupakan alcohol yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Etanol termasuk ke dalam alcohol rantai tunggal  dengan rumus kimia C2H5OH. Etanol dapat diproduksi melalui fermentasi glukosa. Umumnya biokonversi glukosa menjadi etanol dilakukan dengan memanfaatkan yeast. Reaksi umumnya adalah sebagai berikut:

C6H12O6 -> 2CO2 +2C2H5OH + Panas

PEMBUATAN BRIKET ARANG

Briket arang merupakan bahan bakar padat alternatif atau pengganti bahan bakar minyak. Teknologi pembuatan briket arang sangat sederhana. Pada dasarnya briket arang adalah arang yang telah diubah bentuk, ukuran, dan kerapatannya menjadi produk yang lebih praktis sebagai bahan bakar. Terdapat  tahapan dalam pembuatan briket yaitu persiapan bahan baku, pengarangan, penggilingan, penyaringan, pencampuran dengan bahan perekat, pengempaan dan pengeringan.

a. Persiapan Bahan Baku

Berbagai jenis bahan yang berlignoselulosa bisa digunakan untuk membuat briket arang seperti limbah pertanian dan kehutanan. Contohnya adalah serbuk gergaji, tempurung kelapa, daun, ranting, ampas tebu, sekam padi, dan lain-lain. Bahan baku yang digunakan sebaiknya dalam bentuk seragam sehingga memudahkan dalam pencampuran dengan perekat dan proses pengempaan . Selain itu kadar air bahan baku harus diperhatikan karena dengan tingginya kadar air akan menyebabkan bahan baku lama terbakar dan mengeluarkan banyak asap. Kadar air bahan baku sebaiknya kurang dari 15ºC.

b. Pengarangan/karbonisasi

Proses karbonisasi merupakan suatu proses dimana bahan dipanaskan dalam ruangan tanpa kontak dengan oksigen. Pada umumnya suhu yang digunakan sekitar 500-800ºC. Dengan proses karbonisasi zat-zat terbang yang terkandung dalam briket tersebut diturunkan serendah mungkin sehingga produk tersebut tidak berbau dan berasap. Pengarangan dilakukan dengan kiln/tunggu pembakaran. Kiln dapat dibuat dari drum yang dibuka bagian atasnya dan diberikan penutup (Gambar 1).

Gambar 1. Kiln Arang (www.iptek.net)

Bahan disusun dengan menempatkan bambu di tengah. Setelah bahan baku masuk ke dalam kiln bambu ditarik. Ruang bekas bambu tersebut digunakan untuk melakukan pembakaran awal dengan menempatkan kayu umpan yang telah dibakar. Setelah bahan terbakar sebagian kiln ditutup termasuk ketiga lubang yang berada di samping. Lamanya proses pengarangan akan berbeda tergantung pada jenis dan banyaknya bahan yang digunakan. Apabila menggunakan bahan baku yang berbeda pengarangan sebaiknya dilakukan terhadap tiap-tiap bahan baku secara terpisah karena tiap-tiap bahan baku memiliki waktu pengrangan optimal yang berbeda-beda. Pengarangan dianggap selesai apabila asap yang keluar dari cerobong menipis.

c. Penggilingan dan Penyaringan

Penggilingan diperlukan untuk menghancurkan bahan–bahan berukuran besar seperti batang, ranting, tempurung kelapa sedangkan untuk serbuk kayu tidak perlu dilakukan penggilingan. Penggilingan bisa dilakukan dengan ditumbuk dengan tangan atau menggunakan mesin penggilingan. Setelah itu dilakukan penyaringan yang berfungsi untuk menyeragamkan bahan. Permukaan yang seragam akan memudahkan arang untuk menempel dan berikatan satu sama lainnya. Ukuran saringan yang dianjurkan adalah lebih dari 20 mesh dan kurang dari 80 mesh.

d. Pencampuran dengan bahan perekat

Bahan perekat yang biasa digunakan adalah tepung tapioka. Sebenarnya dapat pula menggunakan bahan-bahan yang lain seperti tanah liat, semen, natrium silikat, tar, aspal, amilum, molase, dan parafin. Perbandingan antara bahan perekat tapioka dengan air adalah 1 : 12 atau 1 : 10. Persentase arang dengan perekat berbeda antara satu bahan dengan bahan yang lainnya bergantung dari jenis dan  ukuran bahan baku.

e. Pengempaan

Pengempaan dilakukan untuk  membantu proses pengikatan dan pengisian ruang-ruang  yang kosong. Ukuran partikel yang kurang seragam akan menyebabkan ikatan antar partikel serbuk arang kurang sempurna. Keteguhan akan meningkat seiring dengan meningkatnya kerapatan briket arang yang dihasilkan. Pengempaan bisa dilakukan baik dengan alat sederhana seperti alat pencetak dari paralon maupun kempa dengan sistem hidrolik.

f. Pengeringan

Pengeringan dapat dilakukan dengan menjemur briket arang selama sehari atau dioven pada suhu 40-60ºC. Setelah pengeringan briket arang siap untuk dikemas dan digunakan. Pengemasan diperlukan untuk menjaga agar beriket tetap kering dan terhindar dari jamur.

Briket arang dapat digunakan dengan menggunakan tungku atau kompor briket yang kini telah dijual bebas di pasaran. Briket arang yang berkualitas baik memiliki kadar air yang rendah, abu rendah, zat terbang rendah dan nilai kalor yang tinggi.

* dari berbagai sumber