Tentang Butanol dan prospeknya di masa depan

Kapan butanolnya? Ethanolnya aja bisa! (sumber www.floridamarinetimes.com)

Dalam jurnal ini, dibahas beberapa hal penting terkait:
(1) penggunaan butanol dalam indutri automotif
(2) produksi (proses) butanol - dari segi proses dan bahan baku yang digunakan
(3) research terbaru tentang ABE (Acetone-Butanol-Ethanol) - tentang bakteri biakan (strain) untuk masing-masing bahan baku yg berbeda-beda, dalam memaksimumkan proses-hasil.

PENDAHULUAN
Ethanol dan butanol adalah bahan yg sudah umum dipakai untuk pembakaran. Apalagi sekarang-sekarang ini sudah banyak dikembangkan di negara-negara maju seperti Eropa dan USA.

-Ethanol (EtOH) adalah bahan yang dapat diproduksi melalui fermentasi gula dari bahan yang umumnya seperti jagung, tebu, dan sayur2an.
Keunggulannya dair EtOH ini adalah bahan energi terbarukan yang memiliki sifat karbon netral yang artinya selama proses penggunaanya memang mengeluarkan CO2 sebagai hasil dari pembakaran, namun selama masa produktifnya, tumbuhan atau tanaman ini menyerap CO2. Banyak orang menyebutnya sebagai carbon netral.

-Perkembangan EtOH
Penggunaan EtOH sendiri sudah mulai menjadi komoditi bahan bakar komersial. Dari datanya menyebutkan bahwa konsumsinya naik 2% yg dari tahun 2009 adalah 8% menjadi 10% di tahun 2011. Apalagi di Brazil, teknologi ini sudah dikembangkan dengan sangat baik.

-BUTANOL (BuOH)
adalah bahan yang menjanjikan untuk dikembangkan, namun belum banyak orang tahu akan hal ini. BuOH memberikan banyak manfaat, diantaranya:
(1) Dapat diperoleh melalui pengolahan biomassa
(2) Dapat menjadi bahan additive untuk bahan bakar gasoline
(3) Bisa juga menjadi co-solvent untuk diesel. Nah, ini sudah saya bahas pada jurnal yang saya reciew sebelumnya tentang upgrading bio-oil. Manfaatnya adalah dari pencampurannya: (a) mengurangi emisi utamanya jelga atau asap hitam, (b) memiliki nilai panas penguapan lebih tinggi dari EtOH, (c) mengurangi emisi NOx

Namun, kelemahan BuOH adalah produksinya sedikit, artinya sulit untuk memaksimalkan hasilnya. Apalagi dibandingkan dengan EtOH yg mana bisa mencapai 10-30x-nya dalam sekali pada proses produksinya.

Adapun penjelasan dari BuOH sendiri dapat dilihat pada tabel 1, dan pada tabel 2 dapat dibandingkan dengan bahan bakar lainnya.

Sumber: Trindade et al (2017)

Sumber: Trindade et al (2017)

Dari tabel tsb, BuOH memiliki keunggulan, seperti: 

(1) HHV atau Higher Heating Value. Umumnya, LHV dari alcohol semakin tinggi jika carbonnya semakin tinggi juga. Dalam prakteknya, artinya adalah penggunaan BuOH, mesin akan menghemat konsumsi bahan bakar jika dibandingkan dgn EtOH

(2) Rendahnya sifat penguapannya (volatility). Volatilitynya menurun apabila kandungan carbonnya meningkat. Selanjutnya, BuOH memiliki nilai flash point yang tinggi.

(3) Rendahnya masalah dalam penyalaannya dikarenakan sifat ke-2 diatas

(4) Daya larutnya yang baik. SIfat ini yang menjadikannya mudah bercampur dengan bahan bakar lainnya, contohnya gasoline. BuOH bersifat less polar dikarenakan pajangnya ikatan non-polar hydrocarbon, maka dari itu mudah untuk dicampur dengan non-polar carbon dan memiliki sifat rendahnya daya ikat/tarik (affinity) terhadap air

(5) tingginya nilai viskositasnya dan daya lumasnya (lubricity). Viskositas alkolo berbanding lurus terhadap banyaknya karbon di dalam ikatannya. BuO menjadi mesin untuk tetap baik selama proses kontak pada mesin

Sehingga dgn pengembangan lebih lanjut dari adanya plant of BuOH dari sedikit modifikasi pada proses fermentasi dan distilasi, maka akan membantu pemasukan pada biaya produksi.

KERUGIAN dari n-butanol

Karena bedanya strukturnya, ada yang linear dan adapula yang bercabang, serta posisi OH, biasanya menyebabkan perbeadaan pada sifatnya juga.

-1-butanol atau bisa disebut juga n-butanol, memiliki struktur linear (lurus) dengan ujung OH pada cabangnya yang bisa menjadi bahan bakar yang baik dan bisa juga menjadi bahan additive terhadap bahan bakar lainnya, contohnya biodiesel atau diesel

Adapun kerugian/kelemahan dari BuOH adalah:

(1) Bersifat negatif pada performa mesin dikarenakan Heating valuenya lebih rendah daripada gasoline

(2) Tingginya konsumsi bahan bakar

(3) Rendahnya nilai oktannya (liat table diatas) sehingga disarankan untuk dapat digunakan pada mesin yang memiliki nilai rasio kompresi yang lebih rendah

(4) Rendahnya nilai cetane

PRODUKSI BUTANOL

Nah, produksi butanol dapat dilihat pada gambar skema di bawah ini, gambar 2.

Sumber: Trindade et al (2017)

BuOH dapat diperoleh dari proses pengolahan biomassa dan bahan bakar fosil (melalui reaksi petrolium). Yang dari bahan bakar fosil, telah banyak dikembangkan dari banyak negara, contohnya Jepang, Perancis, Taiwan, US, dan China.

Sedangkan untuk biobutanol sudah dikembangkan di negara-negara seperti China dan Brazil

BioButanol dapat diproduksi melalui fermentasi karbohidrat melalui proses fermentasi ABE yg mana produk utamanya berupa Acetone, Butanol, dan EtOH dengan perbandingan hasil 3:6:1 berturut-turut.

Sumber: www.cheminmyheart.com

Fermentasinya terjadi melalui 2 tahap dengan menggunak bakteri Clostridium acetobutilicum atau Clostridium cellulolyticum.

-Tahap 1: diproduksinya acetic acid dan buthyric acid

-Tahap 2: acid re-assimmilation menjadi acetone, butanol, dan etOH. Fermentasinya jg menghasilkan CO2 dan H2

Proses produksi BuOH banyak dikembangkan di China dengan proses ABE, dengan 6 pabrik produksi butanol disana dengan bahan baku corn starch (pati jagung). Sekarang, produksi BuOH sudah berkembang pesat di China.

Hampir seluruh pabrik biobutanol, menggunakna semi-continous pada setiap fermentasi yang dapat bertahan/berlangsung selama 21 hari.

Tulisan di atas adalah hasil terjemahan saya dari reviewnya 

*Wagner Roberto da Silva Trindade, Rogério Gonçalves dos Santos (2017). Review on the characteristics of butanol, its production and use as fuel in internal combustion engines. Journal of Renewable and Sustainable Energy Reviews 69 (2017) 642–651