BIOETANOL UBI KAYU

BAB I

PENDAHULUAN

A.                 Latar Belakang

Sejak lima tahun terakhir Indonesia mengalami penurunan produksi minyak nasional yang disebabkan menurunnya secara alamiah cadangan minyak pada sumur-sumur yang berproduksi. Di lain pihak, pertambahan jumlah penduduk telah meningkatkan kebutuhan sarana transportasi dan aktivitas industri yang berakibat pada peningkatan kebutuhan dan konsumsi Bahan Bakar Minyak (BBM).

Permasalahan lingkungan saat ini, seperti ancaman pencemaran udara, pemanasan global, harga berbagai kebutuhan yang terus melambung, dan beban subsidi yang semakin besar menuntut manusia untuk lebih arif dalam menggunakan energi karena penyediaan BBM yang kian menipis. Fakta ini membuka peluang penggunaan energi terbaru dan mengurangi penggunaan bahan bakar fosil.

Salah satu upaya tersebut adalah mensubstitusi BBM menjadi BBN (Bahan Bakar Nabati), yaitu substitusi bensin atau premium dengan bioetanol. Ubi kayu atau singkong merupakan salah satu penghasil bioetanol dengan produktivitas tinggi.

Seiring dengan menipisnya cadangan energi BBM, ubi kayu menjadi alternatif yang penting sebagai bahan baku pembuatan bioethanol (bahan pencampur BBM). Maka, kebutuhan terhadap komoditas ini pada masa mendatang diperkirakan mengalami peningkatan yang signifikan.

Maka, bioetanol ubi kayu dapat menjadi solusi kelangkaan energi dengan kemampuan menurunkan emisi kendaraan dan emisi rumah kaca, serta dapat meningkatkan kesejahteraan petani menjadi lebih baik.

B.                       Rumusan Masalah

Dalam makalah ini akan dibahas rumusan masalah sebagai berikut :

1. Bagaimanakah varietas ubi kayu yang akan diproduksi menjadi bioetanol?

2. Bagaimanakah cara mengolah ubi kayu menjadi bioetanol?

3. Bagaimana prospek pengembangan bioetanol dari ubi kayu?

C.         Tujuan

Makalah ini disusun dengan tujuan sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui cara mengolah ubi kayu menjadi bioetanol.

2. Untuk mengetahui prospek pengembangan bioetanol dari ubi kayu.

3. Untuk memenuhi tugas bahasa Indonesia.

4. Untuk menambah kepustakaan sekolah.

D.        Manfaat

Adapun manfaat penyusunan makalah ini yaitu :

1.      Memberikan informasi kepada pembaca bahwa ubi kayu dapat dimanfaatkan menjadi bioetanol sebagai bahan bakar alternatif pengganti premium.

2.      Memberikan informasi dan gambaran mengenai prospek pengembangan bioetanol dari ubi kayu.

3.      Memberikan gambaran mengenai peluang usaha untuk mengolah ubi kayu menjadi bioetanol.

E.         Metode

Makalah ini disusun dengan 3 macam metode, yaitu :

1.      Studi pustaka

Penyusun mengumpulkan data secara intensif melalui apa yang dibaca dalam pembuatan makalah ini.

2.      Interview

Penyusun mengadakan wawancara dengan seseorang yang melakukan budi daya ubi kayu secara langsung.

3.      Observasi

Penyusun melakukan pengamatan secara langsung terhadap objek penelitian dengan turun langsung ke lapangan.

BAB II

SEKILAS TENTANG UBI KAYU

A.     Ubi Kayu (Mannihot esculenta)

Ubi kayu (Mannihot esculenta) termasuk tumbuhan berbatang pohon lunak atau getas (mudah patah). Ubi kayu berbatang bulat dan bergerigi yang terjadi dari bekas pangkal tangkai daun, bagian tengahnya bergabus dan termasuk tumbuhan yang tinggi. Ubi kayu bisa mencapai ketinggian 1-4 meter. Pemeliharaannya mudah dan produktif. Ubi kayu dapat tumbuh subur di daerah yang berketinggian 1200m dpl.

Ubi kayu dikenal dengan nama Cassava (Inggris), Kasapen, sampeu, kowi dangdeur (Sunda); Ubi kayu, singkong, ketela pohon (Indonesia); Pohon, bodin, ketela bodin, tela jendral, tela kaspo (Jawa).

   Secara taksonomi ubi kayu dapat diklasifikasikan sebagai berikut :

Kerajaan             : Plantae

Divisio                : Magnoliophyta

Kelas                 : Magnoliopsida

Ordo                   : Malpighiales

Suku                   : Euphorbiaceae

Subsuku              : Crotonoideae

Tribe                   : Manihoteae

Marga                 : Mannihot

Spesies                : M. esculenta

Fungsi singkong (ubi kayu) sudah mulai bergeser, dari penyediaan bahan pangan, berpotensi menjadi bahan baku untuk pengembangan bio-ethanol. Kebutuhan bio-ethanol sampai dengan 2010 tergolong cukup tinggi, yaitu mencapai 1,8 juta kilo liter.

B.         VUB Ubi Kayu

Sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, ubi kayu yang digunakan adalah ubi kayu yang berkualitas baik, yaitu ubi kayu yang telah termasuk kedalam VUB (Varietas Unggul Baru) ubi kayu yang memiliki ciri-ciri sebagai berikut :

• Berkadar pati tinggi
• Potensial hasil tinggi
• Tahan cekaman biotik dan abiotik
• Fleksibel dalam usaha tani dan umur panen
• Daun tidak mudah gugur
• Adaptif di tanah ber-pH tinggi dan rendah
• Adaptif pada kondisi populasi tinggi (menekan pertumbuhan gulma) 

BAB III

BIOETANOL UBI KAYU

A.        Bioetanol

Bioetanol merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak premium, yang diproduksi dengan cara fermentasi menggunakan bahan baku nabati. Untuk pengganti premium, terdapat alternatif gasohol yang merupakan campuran antara bensin dan bioetanol. Adapun manfaat pemakaian bioetanol di Indonesia yaitu:

·         memperbesar basis sumber daya bahan bakar cair,

·         mengurangi impor BBM,

·         menguatkan security of supply bahan bakar,

·         meningkatkan kesempatan kerja,

·         berpotensi mengurangi ketimpangan pendapatan antar individu dan antar daerah,

·         meningkatkan kemampuan nasional dalam teknologi pertanian dan industri,

·         mengurangi kecenderungan pemanasan global dan pencemaran udara (bahan bakar ramah lingkungan) dan berpotensi mendorong ekspor komoditi baru.

B.         Teknologi Pengolahan Bioetanol

Teknologi produksi bioetanol berikut ini menggunakan ubi kayu sebagai bahan baku, tetapi tidak menutup kemungkinan digunakannya biomassa yang lain. Secara umum, produksi bioethanol ini mencakup 4 (empat) rangkaian proses, yaitu: hidrolisis, fermentasi, distilasi dan dehidrasi. 

1. Hidrolisis

Hidrolisis merupakan tahap konversi pati menjadi glukosa. Dalam tahap ini terdapat pula dua tahap, yaitu : tahap liquefaction dan tahap sakarifikasi (pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana).

2. Fermentasi

Fermentasi adalah proses konversi glukosa (gula) menjadi etanol dan CO2. 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. Dan tahap selanjutnya yang dilakukan adalah destilasi, namun sebelum destilasi perlu dilakukan pemisahan padatan-cairan, untuk menghindari terjadinya clogging selama proses distilasi.

3. Pemurnian / Distilasi

Distilasi merupakan proses pemurnian etanol hasil fermentasi (etanol dengan kadar 95%-96%). Distilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari beer (sebagian besar adalah air dan etanol). 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%-96 % volume.

4. Dehidrasi

Dehidrasi merupakan tahap akhir, penghilangan kadar air pada etanol dari 96%-99,8%.

C.         Peralatan Proses

Adapun rangkaian peralatan proses adalah sebagai berikut:

• Peralatan penggilingan
• Pemasak, termasuk support, pengaduk dan motor, steam line dan insulasi
• External Heat Exchanger
• Pemisah padatan - cairan (Solid Liquid Separators)
• Tangki Penampung Bubur
• Unit Fermentasi (Fermentor) dengan pengaduk serta motor
• Unit Distilasi, termasuk pompa, heat exchanger dan alat kontrol
• Boiler, termasuk system feed water dan softener
• Tangki Penyimpan sisa, termasuk fitting

BAB IV

PENGOLAHAN BIOETANOL UBI KAYU

SKALA UKM DAN SKALA RUMAHAN

A.        Proses Pembuatan Bioetanol Skala UKM

Proses pengolahan ubi kayu segar yang ditargetkan menghasilkan 7 liter bioetanol  berlangsung sebagai berikut :

• Kupas kasar ubi kayu segar sebanyak 50 kg. Cuci dan giling dengan mesin penggiling listrik, mesin bensin ataupun diesel
• Saring hasil penggilingan untuk memperoleh bubur ubi kayu.
• Masukan bubur ubi kayu ke dalam drum yang terbuka penuh bagian atasnya.
• Tambahkan air 40 – 50 Liter dan aduk sambil dipanasi menggunakan kompor minyak tanah, gas ataupun tungku batu bara dan limbah pertanian baik yang dibakar langsung seperti batok kelapa, cangkang, sabut, rating-ranting kayu, maupun limbah pertanian dan peternakan yang diubah menjadi biogas.
• Tambahkan 1.5 ml enzim alfa-amilase ( dapat dibeli di toko kimia khusus ). Panas kan selama 30 – 60 menit pada suhu sekitar 90⁰ C.
• Dinginkan hingga suhu menjadi 55 – 60⁰ C. gunakan alat penukar panas untuk mempercepat proses pendinginan ( heat excharger ).
• Tambahkan 0.9 ml enzim gluko-amilase ( dapat dibeli di toko kimia khusus )
• Jaga temperature pada kisaran 55 – 60⁰C selama 3 jam, lalu dinginkan hingga suhu di bawah 35⁰ C. Gunakan alat penukar panas untuk mempercepat proses pendinginan.
• Tambahkan 100 g ragi roti ( dapat dibeli di toko bahan – bahan kue ), urea 65 g, dan NPK 14 g. Biarkan selama 72 jam dalam keadaan tertutup, tetapi tidak rapat agar gas karbondioksida yang terbentuk bisa keluar. Fermentasi yang berhasil ditandai dari aroma tape, suara gelembung gas naik ke atas dan keasaman (pH) diatas 1.
• Pindahkan cairan yang mengandung 7 – 9% bioetanol itu kedalam drum lain yang didesain sebagai penguap ( evaporator ).
• Masak menggunakan kompor minyak tanah, gas, tungku briket batu bara, arang atau bahan baker lain, hingga keluar uapnya menuju alat distilasi. Hal ini terindikasi melalui rambatan panas dalam pipa menuju alat ditilasi dan kenaikan temperature pada thermometer. Nyalakan aliran air di kondensor pengembun uap bioetanol.
• Tahan temperature bagian atas kolom distilasi pada suhu 79⁰C ketika cairan bioetanol mulai keluar. Kontrol temperature dapat dilakukan dengan dua cara yakni mengatur air refluks dalam alat distilasi dan atau mengatur api kompor
• Fraksi bioetanol 90 – 95 % akan berhenti mengalir secara pelan-pelan.
• Keluarkan limbah melalui kran bawah drum, melewati saringan yang akan menahan limbah padat dan meloloskan limbah cair.

B.           Proses Pembuatan Bioetanol Skala Rumahan

Berikut proses pengolahan bioetanol skala rumahan :

1. Ubi kayu segar 50 kg dibersihkan, dihaluskan dengan mesin penggiling.
2. Hasil penggilingan disaring, tambahkan air 40-50 liter, aduk dan panaskan pada alat pemasak.
3. Penambahan 1,5 ml enzim alfa amilase (panaskan 30-60 menit pada temperatur 90C.
4. Dinginkan (55-60C) dengan alat penukar panas, masukan lagi ke alat pemasak, tambahkan 0,9 ml enzim gluko amilase. Pertahankan temperatur 55-60C (selama 3 jam). Dinginkan (kurang dari 30C) dengan alat penukar panas.
5. Tambahkan 1 g ragi roti, urea 65 g, NPK 14 g. Biarkan selama 72 jam dalam tangki fermentasi.
6. Hasil fermentasi ditandai dengan aroma seperti tape, suara gelembung gas naik dan PH di atas 4.
7. Pindahkan bioetanol ke evaporator, panaskan sampai temperatur 78C (kontrol temperatur).
8. Bioetanol kadar 90-95 %, untuk kadar 99,5% diperlukan proses destilasi lanjutan untuk enghasilkan FGE (Fuel Grade Ethanol).

BAB V

PROSPEK PENGEMBANGAN BIOETANOL UBI KAYU

Pengembangan perkebunan energi akan memberikan dampak bagi penghematan sumber energi tak terbarukan, meningkatkan ketahanan energi nasional dan berkurangnya biaya kesehatan akibat pencemaran udara serta akan membuka peluang usaha bagi masyarakat, di samping tujuan utamanya untuk mereklamasi lahan kritis yang ada.

Dengan diterbitkannya tujuh izin investasi pembangunan pabrik energi alternatif (biodiesel dan bioetanol) oleh Badan Koordinasi Penanaman Modal (BKPM) pada pertengahan tahun 2005 yang lalu, memperkuat indikasi bahwa peluang bisnis di bidang bioenergi sudah dilirik para investor, sehingga pengembangan perkebunan energi menjadi sesuatu yang prospektif di masa depan (Agustus 2007).

Selain itu, pengembangan bioetanol ubi kayu ini telah menciptakan beberapa kemajuan di bidang industri dan pertanian, diantaranya :

·         Meningkatkan pendapatan petani ke sektor energi,

·         Perluasan pasar akan mendorong kenaikan serta stabilitas harga produk pertanian,

·         Dapat bersaing di pasar internasional,

·         Meningkatkan kesejahteraan petani kecil,

·         Serta memberikan prospek yang cerah bagi para petani, pengusaha, mesyarakat dan pemerintah.

Oleh karena itu, industri bioetanol mempunyai prospek yang sangat bagus di Indonesia, karena kebutuhan bioetanol di Indonesia terus mengalami peningkatan.

BAB VI

PENUTUP

A.     Kesimpulan

Berdasarkan penelitian, dapat penulis simpulkan :

1. Tanaman Ubi Kayu (manihot esculenta) dapat digunakan sebagai bahan       penghasil bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan dengan kemampuan menurunkan emisi gas buang dan efek rumah kaca.

2. Tanaman Ubi Kayu memiliki prospek yang sangat bagus untuk semua kalangan masyarakat baik di bidang industri maupun pertanian.

3. Tanaman ubi kayu yang sejauh ini dipandang sebagai komoditas inferior kelas bawah sebenarnya mampu menjadi komoditas yang mampu meningkatkan kesejahteraan  masyarakat khususnya petani.

B.     Saran

         Saran penulis atas masalah ini, sebagai berikut ;

1. Supaya alternatif bahan bakar yang ramah lingkungan ini dapat direalisasikan, mengingat prospek yang ada cukup baik.
2. Pemerintah sebaiknya mendukung upaya-upaya yang dilakukan untuk menciptakan program tersebut.
3. Supaya masyarakat dapat mengetahui bahwa tidak selamanya mereka dapat menggunakan bahan bakar yang berasal dari fosil, mengingat jumlahnya yang kian hari makin berkurang.
4. Supaya masyarakat mampu memanfaatkan keanekaragaman hayati yang ada dan terus berinovasi menciptakan teknologi-teknologi terbaru yang ramah lingkungan.

DAFTAR PUSTAKA

Martono, Budi dan Sasongko. 2005. Prospek Pengembangan Ubi Kayu sebagai Bahan Baku Bioetanol.  Yogyakarta: Grafindo Persada.

Purwati, Ani. 2006. Singkong Berpotensi Jadi Bahan Baku Energi.  Jakarta: Ghalia Indah.

Prihandana, Rama, dkk. 2007. Bioetanol Ubi Kayu; Bahan Bakar Masa Depan. Jakarta: Agromedia.