Palm Oil Biomass Based Bioethanol as a Sustainable Energy and Minimize Trade Off Food-Fuel

  • English
  • Bahasa Indonesia

It is undeniable that fossil fuel is a basic need for all people in the world. Along with the increasingly mobile lifestyle of humans, causing the need of fuel for the transportation sector also continues to increase. Gasoline is one type of fuel that is widely used in motor vehicles and most of cars. Indonesia’s gasoline consumption in 2018 will reach 34.15 million kiloliters and according to data from the Ministry of Energy and Mineral Resources is expected to increase to 40 million kiloliters in 2020 and 43.15 million kiloliters in 2025.

Meanwhile, the availability of fossil fuel (raw material for gasoline) in Indonesia is running low. Even Pertamina has predicted that Pertamina’s oil reserves can only last nine years, if there is no new exploration. This will cause an even greater burden of import foreign exchange used to import fossil oil to fulfill the need of fossil fuel for vehicles. The implication is that Indonesia’s trade balance is more unhealthy because of the large deficit and will further cause other macroeconomic problems.

In addition to causing foreign exchange to drain and ignited other economic problems, Indonesia’s high dependence on gasoline or other fossil fuels is an increase in the contribution of CO2 emissions. Even though Indonesia is one of the countries that ratified the Paris Agreement and National Determined Contribution (NDC) in order to reduce carbon emissions.

Based on this background, it is necessary to develop biofuel as an alternative fossil energy that is low in emissions, renewable and based on local resources as an effort to reduce dependence on imports and create national energy security. One of the biofuel is bioethanol which is used to substitute gasoline.

Bioethanol is ethanol (ethyl alcohol) whose production process uses natural raw materials and biological processes, namely through the fermentation process with the help of microorganisms. The characteristics of bioethanol are volatile, flammable, soluble in water, not carcinogenic, and have no negative impact on the environment, and even able to reduce CO2 emissions by up to 18%.

In 2019, the United States and Brazil are the two largest bioethanol producer countries in the world with production volumes of 15.78 billion gallons and 8.57 billion gallons, respectively. If the United States bioethanol is corn based, while Brazil using sugar cane as its bioethanol feedstock. Brazil has focused and seriously produced bioethanol as a substitute for gasoline since the oil crisis in the era of the 1970s and until now Brazil has implemented a mandatory bioethanol to substitute gasoline as much as 27 percent (E27). Neighboring Indonesia, Thailand has also successfully developed cassava-based bioethanol programs.

Following in the success story of other countries in producing bioethanol, the Indonesian government has also begun the development of bioethanol since 2006. The real commitment of the Indonesian government is also shown by the target of implementing bioethanol, referring to the the Ministry of Energy and Mineral Resources’ Regulation 12/2015, the target of using bioethanol in 2025 by 20 percent and increasing to 50 percent in 2050.

Bioethanol developed in Indonesia from sugar cane and palm water which produces sugar (glucose), as well as strach from cassava and corn. Beside glucose and starch, bioethanol can also be produced from cellulose which is an organic compound forming plant walls and wood that is commonly found and the price is relatively cheap. Cellulose potential is contained in oil palm biomassa such as stems and empty bunches.

Palm stems can be used as a bioethanol feedstock because they contain starch and cellulose with a fairly high cellulose content reaching 86.03 percent. By through the process of hydrolysis that is changing the structure of cellulose into glucose which can be achieved using acid addition which is dissolved at high temperature and pressure. Research Winarni et al. (2016) showed that the addition of surfactants to the hydrolysis of palm oil stems would increase reducing sugar content and ethanol content.

Bioethanol can also be produced by utilizing other waste produced from oil palm plantations, namely oil palm empty fruit bunches. In the study of Syafina et al. (2002) stated that oil palm empty fruit bunches contained cellulose which was quite high at 41.3-46.5 percent, hemicellulose at 25.3-33.8 percent, and lignin 27.6-32.5 percent. The cellulose and hemicellulose content in OPEFB can potentially be used as a source of reducing sugars through chemical or enzymatic processes and subsequently fermented into ethanol.

Devitria and Fatmi’s research (2018) revealed that the production of bioethanol made from empty bunches as feedstock is carried out through three stages, namely hydrolysis, fermentation and desitilation. In the fermentation process using microbial assistance and the type of microbial commonly used to produce bioethanol between Sacchraromyces cerevisae and Zymmomonas mobilis. However, in this study the production of bioethanol using bacteria isolated from peat soils of the Giam Siak Kecil Biosphere Reserve Bukit Batu Riau.

Badger’s research (2002) who stated that one ton of material containing 45 percent cellulose was able to produce 151 liters of bioethanol. One palm oil milling with a capacity of 60 tons/hour and operating hours of 20 hours/day can produce waste of around 300 tons/day or around 90,000 tons/year. So the potential of bioethanol that can be produced is 45,300 liters/day or around 13.95 million liters/year.

The above description again shows a million potentials produced by palm oil industry, especially in the energy sector. Not only oil as its main product can produce renewable energy that is low in emissions, namely biodiesel, but biomass that is actually waste can also be used as bioethanol substitute for fossil gasoline. Even the development of bioethanol from oil palm biomass guaranteed to be more environmentally friendly and sustainable.

 

Another advantage of using the oil palm biomass based bioethanol (which its a waste) is that can be reduce potential for food-fuel trade off that can occur due to competition for palm oil as a raw material for food products and energy sources. The oil palm biomass as bioethanol feedstock also reduce  food-fuel trade off that might be possible if using other feedstock such as sugarcane, cassava or corn, which is also widely used as a food product.

Tidak dapat dipungkiri lagi bahan bakar minyak (BBM) menjadi kebutuhan pokok seluruh masyarakat di dunia. Seiring dengan gaya hidup manusia yang semakin mobile, menyebabkan kebutuhan BBM untuk sektor transportasi juga terus mengalami peningkatan. Bensin/gasoline adalah salah satu jenis BBM yang banyak digunakan pada kendaraan motor dan sebagian besar mobil. Konsumsi bensin Indonesia tahun 2018 mencapai 34.15 juta kiloliter dan menurut data Kementerian ESDM diperkirakan akan mengalami peningkatan menjadi 40 juta kiloliter tahun 2020 dan 43.15 juta kiloliter tahun 2025.

Sementara itu, ketersediaan energi fosil (bahan baku bensin) di Indonesia semakin menipis. Bahkan Pertamina sudah memprediksi bahwa cadangan minyak Pertamina hanya mampu bertahan sembilan tahun lagi, jika tidak ada ekplorasi baru. Hal ini akan menyebabkan semakin besar beban devisa impor yang digunakan untuk mengimpor minyak fosil untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar bagi kendaraan. Implikasinya adalah neraca perdagangan Indonesia yang semakin tidak sehat karena besarnya defisit dan lebih lanjut lagi akan menyebabkan permasalahan makroekonomi lainnya.

Selain menyebabkan devisa terkuras dan menyulut permasalahan ekonomi lainnya, tingginya ketergantungan Indonesia terhadap bensin atau BBM fosil lainnya adalah peningkatan kontribusi emisi CO2. Padahal Indonesia termasuk salah satu negara yang meratifikasi Paris Agreement dan National Determined Contribution (NDC) dalam rangka mengurangi emisi karbon.

Berdasarkan latar belakang tersebut, perlu dikembangkan bahan bakar nabati sebagai alternatif energi fosil yang rendah emisi, terbarukan dan berbasis sumberdaya lokal sebagai upaya mengurangi ketergantungan impor dan menciptakan ketahanan energi nasional. Salah satu bahan bakar nabati yang dimaksud adalah bioetanol yang digunakan untuk mensubstitusi bensin/gasoline.

Bioetanol adalah etanol (etil alkohol) yang proses produksinya menggunakan bahan baku alami dan proses biologi yakni melalui proses fermentasi dengan bantuan mikroorganisme. Karakteristik bioetanol adalah karakteristik mudah menguap, mudah terbakar, larut dalam air, tidak karsinogenik, dan tidak berdampak negatif pada lingkungan, bahkan memiliki kemampuan untuk menurunkan emisi CO2 hingga 18%.

Pada tahun 2019, Amerika Serikat dan Brazil adalah dua negara produsen bioetanol terbesar di dunia dengan volume produksinya masing-masing sebesar 15.78 miliar galon dan 8.57 miliar galon. Jika bioetanol Amerika Serikat berbasis jagung, sementara Brazil menggunakan tebu sebagai bahan baku bioetanolnya. Brazil telah fokus dan serius memproduksi bioetanol sebagai pengganti bensin sejak terjadinya krisis minyak di era tahun 1970-an dan hingga kini Brazil mengimplementasikan mandatori bioetanol dari tebu telah mensubstitusi sebanyak 27 persen (E27). Negara tetangga Indonesia, Thailand juga sukses mengembangkan program bioetanol berbasis singkong.

Mengikuti jejak keberhasilan negara-negara lain dalam memproduksi bioetanol, Pemerintah Indonesia juga mulai mencanangkan pengembangan bioetanol sejak tahun 2006. Komitmen nyata dari pemerintah Indonesia juga ditunjukkan oleh adanya target implementasi bioetanol, merujuk pada Permen ESDM 12/2015, target pemanfaatan bietanol pada tahun 2025 sebesar 20 persen dan meningkat menjadi 50 persen di tahun 2050.

Bioetanol yang dikembangkan di Indonesia berasal dari tebu dan air aren yang menghasilkan gula (glukosa), serta dari pati (starch) yang berasal dari singkong dan jagung. Selain dari glukosa (gula) dan pati (strarch), bioetanol juga dapat dihasilkan dari selulosa yang merupakan senyawa organik pembentuk dinding tanaman dan kayu yang banyak ditemukan dan harganya relatif murah. Potensi selulosa banyak terkandung dalam biomassa sawit seperti batang dan tandan kosong.

Batang sawit dapat dijadikan sumber bahan baku bioetanol karena mengandung  pati dan selulosa dengan kandungan selulosa yang cukup tinggi mencapai 86.03 persen. Dengan melalui proses hydrolisis yakni merubah struktur selulosa menjadi glukosa yang dapat ditempuh dengan menggunakan penamabahan asam yang dilarutkan pada suhu dan tekanan tinggi.  Penelitian Winarni et al. (2016) menunjukkan penambahan surfaktan pada proses hidrolisis batang sawit akan meningkatkan kadar gula pereduksi dan kadar etanol.

Bioetanol juga dapat diproduksi dengan memanfaatkan biomassa sawit lainnya tandan kosong kelapa sawit (TKKS). Dalam penelitian Syafina et al. (2002) menyatakan bahwa tandan kosong kelapa sawit mengandung selulosa yang cukup tinggi yakni 41.3-46.5 persen, hemiselulosa sebesar 25.3-33.8 persen, dan lignin 27.6- 32.5 persen.  Kandungan selulosa dan hemiselulosa dalam TKKS berpotensi dapat digunakan sebagai sumber gula pereduksi melalui proses kimiawi atau enzimatis dan selanjutnya difermentasikan menjadi bioetanol.

Penelitian Devitria dan Fatmi (2018) menyebutkan bahwa produksi bioetanol berbahan baku TKKS dilakukan melalui tiga tahapan proses yaitu hidrolisis, fermentasi dan desitilasi. Pada proses fermentasi menggunakan bantuan mikrob dan jenis mikrob yang biasa digunakan untuk menghasilkan bioetanol diantara Sacchraromyces cerevisae dan Zymmomonas mobilis. Namun, dalam penelitian ini produksi bioetanol berbasis TKKS menggunakan bakteri yang diisolasi dari tanah gambut Cagar Biosfer Giam Siak Kecil Bukit Batu Riau.

Penelitian Badger (2002) yang menyatakan bahwa satu ton bahan yang mengandung 45 persen selulosa mampu menghasilkan 151 liter bioetanol. Satu PKS dengan kapasitas 60 ton/jam dengan jam operasi 20 jam/hari dapat menghasilkan limbah sekitar 300 ton/hari atau sekitar 90.000 ton/tahun. Sehingga potensi ethanol yang dapat dihasilkan sebesar 45.300 liter/hari atau sekitar 13.95 juta liter/tahun.

Uraian diatas kembali menunjukkan sejuta potensi yang dihasilkan oleh sawit khususnya di bidang energi. Tidak hanya minyak sebagai main product-nya yang dapat menghasilkan renewable energy yang rendah emisi yaitu biodiesel, namun biomassa yang sebenarnya merupakan limbah juga dapat dimanfaatkan sebagai bioetanol pengganti bensin fosil. Bahkan pengembangan bioetanol dari biomassa sawit ini terjamin lebih ramah lingkungan dan lebih sustainable.

Keunggulan lainnya dari bioetanol berbasis biomassa sawit ini yang merupakan limbah sawit adalah dapat mengurangi potensi trade-off food-fuel yang bisa terjadi akibat kompetisi memperebutkan minyak sawit sebagai bahan baku untuk produk pangan dan sumber energi. Penggunaan biomassa sawit sebagai feedstock bioetanol juga mengurangi trade off food-fuel yang mungkin saja bisa terjadi jika menggunaakan feedstock lainnya seperti tebu, singkong atau jagung, dimana produk pertanian tersebut banyak digunakan untuk produk pangan.

Share this article

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on whatsapp
Share on telegram
Share on xing
Share on email

You may also like these articles

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *