PEMURNIAN ETHANOL

PEMURNIAN ETHANOL TEKNIS MENJADI ETHANOL ABSOLUT SECARA BATCH DAN KONTINYU DENGAN ADSORBENT TEPUNG JAGUNG

1. Pendahuluan
Krisis energi  yang dialami  dunia  khususnya  Indonesia  saat ini telah  menjadi  fenomena  yang harus segera ditanggulangi.  Berdasarkan  fakta tersebut, maka mau tidak mau Indonesia harus mengembangkan  energi alternatif salah  satunya  ethanol.  Ethanol  merupakan  bahan  pembentuk  gasohol  yaitu  campuran  alkohol  dan bensin.  Yang umum digunakan dalam pemisahan dan pemurnian ethanol 96 % adalah dengan distilasi. Distilasi merupakan suatu proses pemisahan yang didasarkan pada derajat penguapan (titik didih) senyawa-senyawa  di dalam umpan. Ethanol dipisahkan dari campurannya  melalui dua tahap untuk mendapatkan  ethanol absolute sebagai bahan baku gasohol. Metode  konvensional  dengan  dua tahap  proses  distilasi  campuran  ethanol-air  menjadi  ethanol  95,6%  berat  pada konsentrasi  azeotrop.  Kemudian  dilanjutkan  dengan  distilasi  azeotrop     dengan  menambahkan   pelarut  sebagai komponen  ketiga  yang  dibolehkan  untuk  recovery  ethanol  100%  [Tanaka  dan  Otten  (1986)].  Komponen  yang dimaksud antara lain benzen, sikloheksana, etilen glikol, pentana, dietil eter, gliserin dan bensin. Benzen atau bensin dipakai  sebagai  pelarut  apabila  produk  ethanol  100%  akan  digunakan  sebagai  bahan  bakar  [Widayat,  (2002)]. Metode pemisahan konvensional sangat efektif tapi dengan distilasi dua tahap ini membutuhkan energi yang besar.
Proses  adsorbsi  untuk  pengeringan  ethanol  dengan  menggunakan  adsorbent  anorganik  (CaO  dan  K2CO3)
pertama kali dijadikan sebagai literatur dan terpublikasi  pada tahun 1930-an. Meskipun prosedur ini telah menjadi
standar  teknik  laboratorium  selama  50 tahun,  namun  dalam  perkembangannya  telah  ditemukan  metode  adsorbsi dengan menggunakan  bahan organik. Dengan demikian untuk efisiensi energi  metode yang tepat digunakan dalam pemisahan ethanol-air adalah dengan metode adsorbsi.
Adsorpsi merupakan suatu peristiwa terkontaknya  pertikel padatan dan cairan pada kondisi tertentu sehingga
sebagian  cairan  terserap  di  permukaan  padatan  dan  konsentrasi  cairan  yang  tidak  terserap  tidak  mengalami perubahan  (Brown, 1950). Proses adsorbsi menggunakan  adsorbent  biji-bijian  untuk dehirasi bahan bakar alkohol (Ladisch  and  Dyck  1979).  Mereka  telah  mencoba  menggunakan  adsorbent  organik  seperti  tepung  jagung,  gula, celullosa,  biji jagung dan sisa-sisa  jagung. Dan ternyata sama baiknya  dengan menggunakan  adsorbent  anorganik seperti CaO, NaOH, dan CaSO. Hasilnya dari percobaan mengindikasikan  bahwa selullosa, tepung jagung, dan biji jagung memberikan  hasil yang sama dengan CaO. Ini menunjukan  adsorbent organik mampu menghidrasi  ethanol menjadi  murni  lebih  dari  99%  volume.  Selanjutnya,  dari  hasil  pengamatan  untuk  proses  regenerasi  adsorbent organik   kebutuhan energi jauh lebih sedikit daripada dengan CaO. Regenerasi adsorbent selullosa dibutuhkan 430 kJ/kg untuk memproduksi  ethanol  anhidrid,  sedangkan  adsorbent  CaO dibutuhkan  900 kJ/kg.   Proses  regenerasi
adsorbent CaO dilakukan pada temperatur 160-170 0C, sedangkan regenerasi pada adsorbent jagung pada temperatur
80-100 0C (Ladisch, dkk, 1984, Walis and Falek, Robertson and Pavlath, 1985).
Pada  penelitian  ini  difokuskan  pada  pemurnian  ethanol  teknis  pada  suhu  kamar  menggunakan  adsorbent tepung jagung menjadi ethanol absolute. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh waktu operasi, diameter dan berat adsorbent terhadap hasil adsorpsi serta membandingkan proses adsorpsi batch dan kontinyu


2.  Bahan dan Metode Penelitian
Bahan  yang digunakan  dalam  penelitian  adalah   ethanol  teknis  93,75 % v/v, ethanol  absolute  dan tepung jagung berbagai ukuran.
Peralatan  yang  digunakan  adalah  Timbangan,  Stopwatch,  Erlenmeyer,  Gelas  ukur,   1 set peralatan  untuk proses  batch (Magnetic  stirrer, Beaker  glass ) dan 1 set untuk proses  kontinyu  (selang  , pompa,  kran, statif  dan klem).
Adapun variabel tetap untuk proses batch yang digunakan adalah berat ethanol teknis sebesar 100 gram, suhu kamar (300C), kecepatan  pengadukan  skala 7 dan waktu operasi batch 60   menit. Untuk proses kontinyu  variable tetapnya adalah berat adsorbent sebesar 10 gr dan suhu  kamar (300C). Variable  berubah untuk proses batch adalah berat adsorbent yaitu 10 dan 20 gr, diameter adsorbent 0, 425 dan 1 (mm). Variable berubah untuk proses kontinyu yaitu diameter adsorbent 0, 425 dan 1 (mm). Rangkaian alat percobaan dapat dilihat pada gambar 1 dan 2. Respon
yang diamati adalah konsentrasi ethanol teknis hasil adsorpsi setiap selang waktu tertentu.
Percobaan  dilakukan  secara batch dan kontinyu.  Pada proses batch, 100 gr ethanol  umpan dimasukkan  ke dalam beaker glass bersamaan dengan tepung jagung dan dilakukan pengadukan dengan kecepatan tetap selama 60 menit. Untuk mengetahui  konsentrasi  ethanol tiap waktunya,  dilakukan pengambilan  10 ml ethanol hasil adsorpsi tiap 15 menit untuk dianalisa dengan GC. Proses kontinyu, larutan ethanol umpan dipompa menuju kolom adsorber. Laju alir umpan disesuaikan  supaya terjadi olakan didalam adsorber.  Ethanol  yang keluar dari adsorber  dianalisa konsentrasinya menggunakan GC tiap 10 menit.

Gambar  1  Rangkaian  Alat  Adsorpsi  Batch:  (1).  Beaker  glass;  (2).  Magnetik;  (3).  Pengatur temperatur; (4). Tombol on/off; (5). Pengatur kecepatan pengadukan; (6). Magnetic stirer lengkap

Gambar 2 Rangkaian Alat Adsorpsi Kontinyu: (1). Penampung ethanol teknis; (2). Selang; (3).  Adsorber;  (4).  Tepung  jagung;  (5).  Penyangga;  (6).  Penampung  hasil.  Spesifikasi adsorber: bahan plastik; diameter dalam 1,5 cm, tebal 0,2 cm, tinggi 21,5 cm.