Abstrak — Pencemaran lingkungan dan krisis energi kini sudah menjadi topik hampir di semua kalangan. Karena hampir semua penggunaan  energi  menggunakan  bahan  bakar  fosil  yang memiliki  dampak  buruk  bagi  lingkungan  sekitar.  Dimana  hal tersebut terdapat di hasil pembuangan dan pembakarannya yang sangat  berbahaya,  salah  satunya  karbon  dioksida  (CO 2 ).  Tetapi dengan  meningkatnya  karbon  dioksida  (CO 2 )  kini  dapat dikurangi  dengan  menggunakan  beberapa  metode  dengan  bahan baku  yang  tergolong  ramah  lingkungan  untuk  mendapatkan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan seperti bioetanol. Salah  satunya  menggunakan  limbah  batang  sorgum,  karena kadar  glukosa  yang  cukup  tinggi.  Bioetanol  dapat  diperoleh dengan  proses  fermentasi  dengan  bantuan  mikroorganisme.  Pra desain  pabrik  bioetanol  dari  limbah  batang  sorgum  ini menggunakan tahapan proses pre-treatment, hidrolisis, fermentasi  dan  pemurnian.  Adapun  mikroorganisme  yang digunakan adalah Kluyveromyces marxianus . Mikroorganisme ini termasuk anaerob dan menghasilkan etanol dan karbon dioksida. Konsumsi premium pada 2018 diperkirakan sebanyak 62.774.588 kL/tahun.  Proses  pembuatan  bioetanol  ini  berlangsung  secara batch ,  24jam/hari  dan  330  hari/tahun  dengan  perencanaan sebagai berikut, Kapasitas produksi : 3.044.462 kL/tahun, Bahan baku  :  3430  kg/jam.  Pabrik  bioetanol  ini  akan  didirikan  di Kabupaten  Belu,  Nusa  Tenggara  Timur  pada  tahun  2018. Berdasarkan  analisa  ekonomi  yang  dilakukan,  diperoleh  hasil sebagai  berikut  :  Internal  Rate  of  Return  :  10%  per  tahun,  Pay Out Time : 1,45 tahun, dan BEP : 42,17%
Kata Kunci — bioetanol, fermentasi, sorgum

## I. PENDAHULUAN
DANYA  Adanya  krisis  energi,  pencemaran  udara  dan semakin  berkurangnya  cadangan  bahan  bakar  minyak, maka  peluang  pemanfaatan  bioenergi  semakin  besar.  Dimana bahan  bakar  alternatif  yang  ramah  lingkungan  salah  satunya yaitu bioetanol
Bioetanol  adalah  cairan  tidak  berwarna  yang  dapat dihasilkan  dengan  fermentasi  oleh  hampir  semua sumber gula atau  pati,  sumber  yang  paling  umum  adalah  tebu,  jagung, gandum dan sorgum. Selulosa biomassa juga dapat digunakan untuk  menghasilkan  bioetanol  melalui  teknik  pengolahan lanjutan. Bioetanol  sangat  cocok  untuk  digunakan  sebagai bahan bakar kendaraan karena akan cair pada suhu kamar dan dapat  ditangani  dengan  cara  yang  mirip  dengan  bahan  bakar konvensional.  Selanjutnya,  alkohol  memiliki  nilai  oktan  yang
tinggi  memungkinkan  rasio  kompresi  mesin  tinggi  yang meningkatkan efisiensi mesin dan kinerja. Kesesuaian alkohol sebagai bahan bakar kendaraan ditunjukkan oleh penggunaannya sebagai bahan bakar motor balap. Dibandingkan dengan bensin, bahan bakar memiliki kepadatan energi  volumetrik  rendah  yang  mengakibatkan  kendaraan bioetanol  membutuhkan  lebih  banyak  bahan  bakar  per kilometer  (sebanyak  50%).  Bioetanol  dapat  digunakan  baik dalam  murni  atau  bentuk  'hydrous'  nya  (4%  air  berdasarkan volume)  di  kendaraan  khusus,  atau  sebagai  campuran bioetanol-bensin 'anhidrat'.[1]
Sorgum  merupakan  tanaman  serealia  yang  dapat  tumbuh pada  berbagai  keadaan  lingkungan  sehingga  potensial dikembangkan, khususnya pada lahan marginal beriklim kering di  Indonesia.  Keunggulan  sorgum  terletak  pada  daya adaptasinya yang luas, toleran terhadap kekeringan, produktivitas  tinggi,  dan  lebih  tahan  terhadap  hama  dan penyakit dibandingkan dengan tanaman pangan lainnya Sorgum  memiliki  potensi  hasil  yang  relatif  lebih  tinggi walaupun  dalam  kondisi  kering.  Bila  kelembaban  tanah  pada saat  pertumbuhan  bukan  merupakan  faktor  pembatas,  hasil sorgum  dapat  mencapai  7  ton/ha.  Pada  tabel  1  dapat  dilihat perbandingan luas panen tahun 2011-2013 di Indonesia.[2]
Berdasarkan  data  persebaran  sorgum  di  Indonesia,  pabrik bioetanol ini sesuai didirikan di Nusa Tenggara Timur karena sebagai  luas  lahan  terbesar  dimana  Kabupaten  dengan  luas lahan  terbesar  terdapat  di  Kabupaten  Belu  [2].  Selain  itu tersedianya  bahan  baku,  terdapat  suplai  air  yang  cukup

## Pra Desain Pabrik Bioetanol dari Limbah Batang Sorgum Difermentasikan dengan Kluyveromyces marxianus
Irham Raditya Putra, Yumna Dian Pawitra, Sri Rachmania Juliastuti, dan Nuniek Hendrianie Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : juliaz30@chem-eng.its.ac.id dan nuniek@chem-eng.its.ac.id
A
Tabel 1. Perbandingan Luas Panen Tahun 2011-2013 di Indonesia Provinsi Luas Lahan (ha) Sulawesi Selatan 3405 Sulawesi Tenggara 4 Nusa Tenggara Timur 11.415 Nusa Tenggara Barat 68 Lampung 25 Jawa Barat 258 Jawa Tengah 45 Jawa Timur 211
memadai  serta  dekat  dengan  sarana  transportasi  dan pelabuhan.
Bahan  baku  pembuatan  etanol  ini  merupakan  hasil  limbah dari batang sorgum. Hal ini dikarenakan batang sorgum sendiri masih  dapat  dimanfaatkan  prospeknya  untuk  kebutuhan primer,  maka  dari  itu  selain  bahan  baku  ini recycle ,  limbah batang  sorgum  juga  dapat  mengurangi total  cost untuk membeli  bahan  baku  untuk  dijadikan  sebagai  etanol.  Pada tabel  2  dapat  dilihat  standar  nasional  Indonesia  kualitas bioetanol (SNI 7390-2008)[3].

## II. URAIAN PENELITIAN
Berdasarkan  tipe-tipe  proses,  pemilihan  proses  yang digunakan  untuk  pembuatan  bioetanol  dari  limbah  batang sorgum  antara  lain  :  Tahap  Pre-Treatment,  Tahap  Hidrolisis, Tahap Fermentasi dan Tahap Pemurnian [4].
Gambar 1. Process Flow Diagram
Pada  awalnya,  Sebelum  dilakukan pre-treatment ,  limbah batang  sorgum  yang  akan  digunakan  sebagai  bahan  baku proses  disimpan  di  dalam  gudang,  proses  penyimpanan  harus kurang dari 6 jam. Limbah batang sorgum dibawa dari gudang melewati belt  conveyor menuju  bak  pencuci  untuk  mencuci [9].  Batang  sorghum  kemudian  menuju belt  conveyor dan bucket  elevator sebelum  masuk  ke rotary  knife  cutter untuk diiris  tipis  [9].  Irisan  batang  sorgum  ini  dihancurkan  sampai halus dengan menggunakan rasper . Batang sorgum yang halus dimasukkan  ke  dalam  tangki mixing .  Dalam  tangki mixing ditambahkan  air  untuk  mengencerkan  hingga  kandungan kurang lebih 40% berat selulosa dan kemudian diaduk sampai
homogen  [5].  Setelah  ditampung  pada  tangki mixing ,  maka proses  selanjutnya  slurry  tersebut  dimasukkan  ke  dalam reaktor pre-treatment , untuk dipecah ikatan lignoselulosa yang terkandung  dalam  limbah  batang  sorgum  menjadi  selulosa dengan  penambahan  H 2 SO 4 2%  [4].  Setelah  proses pre- treatment kemudian selulosa akan masuk ke reactor SSF untuk proses  hidrolisis  dengan  enzim  xylanase  untuk  mengubah selulosa  menjadi  glukosa  [5].  Kemudian  glukosa  sebanyak 10% dari total produk akan diumpan ke reaktor seeding untuk starting  fermentasi  dengan  menggunakan  mikroorganisme Kluyveromyces  marxianus 0,08%  volume  media  sebelum akhirnya  akan  masuk  kembali  ke  reaktor  SSF  untuk  proses fermentasi  untuk  mengubah  glukosa  menjadi  bioetanol  [5]. Setelah  keluar  dari  reaktor  SSF,  bioetanol  hasil  proses fermentasi  dipisahkan  dari  padatannya  dengan rotary  vacuum filter [7]  dan  kemudian  dimurnikan  dengan  proses  distilasi hingga  didapatkan  bioetanol  95%  [6]  hingga  akhirnya  akan dimurnikan kembali dengan molecular sieve untuk menghasilkan bioetanol 99,5% [9]

## III. MATERIAL BALANCE
Berikut  ini  merupakan  hasil  perhitungan material  balance pabrik  bioetanol  dari  limbah  batang  sorgum  dimana  kapasitas feed  sebesar  3430kg/jam  dan  produk  yang  dihasilkan  adalah bioetanol sebesar 347,7 kg/jam.

## IV. ANALISA EKONOMI
Dari  hasil  perhitungan  pada  analisa  ekonomi  didapatkan Total Cost Investment pabrik ini sebesar Rp 185.026.802.894 dengan  bunga  per  tahun  9,75%.  Selain  itu,  diperoleh  IRR sebesar  10%  dan  BEP  42,17%  dimana  pengembalian modalnya  selama  1,45  tahun.  Umur  dari  pabrik  ini diperkirakan  10  tahun  dengan  masa  periode  pembangunan  3 tahun dimana operasi pabrik ini 330 hari/tahun.

## V. KESIMPULAN/RINGKASAN
Berdasarkan  analisa  ekonomi  dengan  metode discounted cash flow terhadap factor ekonomi pra desain pabrik bioetanol dari limbah batang sorgum difermentasikan dengan Kluyveomyces  marxianus ini,  maka  diperoleh  hasil  sebegai berikut :
1. Laju Pengembalian Modal ( Rate of Return ) sebesar 10% per tahun.  Hal  ini  menunjukan  bahwa  ROR  yang  diperoleh lebih  besar  dibandingkan  dengan  nilai  I  untuk  pinjaman modal  pada  bank  dengan  tingkat  bunga  9,75%  sehingga pabrik layak untuk didirikan. [10]
2. Waktu  Pengembalian  Modal  ( Pay  Out  Time )  pabrik  ini adalah 1,45 tahun [8]
3. Titik  Impas  ( Break  Even  Point )  adalah  42,17%.  Dari  hasil evaluasi  secara  teknis  dan  ekonomis,  pabrik  bioetanol  ini sudah  memenuhi  syarat  untuk  dilanjutkan  ke  tingkat perencanaan.  Dari  segi  ekonomi,  pra  rencana  ini  telah
Tabel 2.
Standar Nasional Indonesia Kualitas Bioetanol (SNI 7390-2008) Parameter Unit, Min/Max Spesifikasi Kadar etanol %-v,min 99,5 Kadar methanol mgL,max 300 Kadar air %-v,max 1 Kadar denaturan %-V,min 2 Kadar Cu Mg/kg,max 0,1 Keasaman sebagai CH 3 COOH mg/L,max 30 Kandungan sulfur mg/L,max 50 Tampakan Jernih & tidak ada endapan Getah Suci Mg/100 ml,max 5 pH 6,5-9
layak  didirikan  dengan  masa  konstruksi  3  tahun  dan  umur pabrik 10 tahun [10]

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Aurelio, Marco. Bioethanol . Croatia: Intech
[2] Subagio,  Herman.  (2013). Pengembangan  Produksi  Sorgum  di Indonesia . Bandung: Seminar Nasional Inovasi Teknologi Pertanian
[3] SNI 7390:2012, Bioetanol Terdenaturasi untuk Gasohol
[4] Choudhary,  Jairam.  (2016). Thermotolerant  Fermenting  Yeast  for Simultaneous  Saccharification  Fermentation  of  Lignocellulosic
Biomass . India: Indian Agriculltural Research Institute
[5] Chandel, Anuj Kumar. (2007). Economics and Enviromental Impact of Bioethanol Production Technologies an Appraisal . Malaysia: Universiti
Malaysia Sabah.
[6] Ludwig,  Ernest  E. Applied  Process  Design  Volume  2 (3 rd ed)  (1997). America: Mc. Graw-Hill
[7] Walas,  S.  M.  (1990). Chemical  Process  Equipment  Selection  and Design. Kansas: Butterworth-Heinemann.
[8] Max  Peter,  K.  T.  (2004). Plant  Design  and  Economics  for  Chemical Engineers (5th ed.). Singapura: Mc. Graw-Hill.
[9] Perry,  R.  H.  (1997). Perry's  Chemical  Engineers'  Handbook (7th  ed.).
(J. O. Don W. Green, Ed.) United States of America: Mc. Graw-Hill.
[10] Robert  S.  Aries,  R.  D. (1955). Chemical Engineering Cost Estimation.
New York: Mc Graw-Hill Book Company
[11] Sinnott,  R.  K.  (2005). Chemical  Engineering  Design (Coulson  & Richardson's  Chemical  Engineering  Series  (4th)  ed.,  Vol.  6).  Oxford:
Elsevier Butterworth-Heinemann.
[12] Lloyd  E.  Brownell,  E.  H.  (1979). Process  Equipment  Design  Vessel Design. New York: John Wiley & Sons Inc.
[13] Geankoplis, C. J. (2003). Transport Processes and Separation Process Principles (Include Unit Operation) (4th ed.). USA: Pearson Education Inc.
[14] Yaws, C. L. (1999). Chemical Properties Handbook. Texas: Mc Graw- Hill.