Equilibrium Journal of Chemical Engineering 6(1) (2022) 57–68

## E QUILIBRIUM J OURNAL OF

## C HEMICAL E NGINEERING
Homepage: https://jurnal.uns.ac.id/equilibrim

## Kajian Teknoekonomi Bioetanol Berbahan Molasses Sebagai Alternatif Substitusi BBM
Awaludin Fitroh Rifa’i a , Widya Anggraini Pamungkas a , Rosana Budi Setyawati a , Candra Pangesti Setiawan a , Joko Waluyo b
a Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Indonesia 57126
b Chemical Engineering Department, Engineering Faculty, Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Indonesia 57126
* Corresponding author: awaludin.rifai@student.uns.ac.id
DOI: https://dx.doi.org/10.20961/equilibrium.v6i1.63158
Article History Received: 11-07-2022, Accepted: 29-08-2022, Published: 01-09-2022
Kata kunci:
bahan bakar, bioetanol,
ekonomi, transportasi ABSTRAK. Konsumsi  energi  pada  sektor  transportasi  di  Indonesia  sangat  besar  dikarenakan penggunaan BBM yang sangat besar. Besarnya proporsi penggunaan BBM untuk transportasi juga diikuti  dengan  besarnya  subsidi  pemerintah  untuk  BBM.  Data  sepanjang  tahun  2010-2020 menunjukkan  realisasi  subsidi  BBM  selalu  lebih  besar  dibandingkan  dengan  yang  dianggarkan. Sehingga perlunya alternatif untuk mengurangi konsumsi BBM pada sektor transportasi. Dari sisi teknis peluang penggunaan bioetanol generasi 1 (G1) berbahan molasses mudah di aplikasikan karena proses yang sederhana. Dari analisis ekonomi terlihaat bahawa projek ini layak dilakukan ketika NPV dan  DCFROR  bernilai  positif,  sehingga  saat  harga  molasses  1.500,00/  Kg  dan  harga  bioetanol 15.000,00/ liter projek ini layak dilakukan, begitu juga ketika harga molasses 2.061,00/ Kg dan harga bioetanol 16.000,00/ liter serta ketika harga molasses 2.061,00/ Kg dan harga bioetanol 15.000,00/ liter, namun ketika harga molasses 2.061,00/ Kg dan harga bioetanol 12.113,00/ liter projek ini tidak layak dilakukan karena  NPV dan DCFROR bernilai negatif. Dari hasil simulasi tersebut diketahui bahwa harga molases dan bioetanol sangat berpengaruh terhadap realisasi substitusi BBM dengan bioetanol, selain itu ketersedian bahan baku yaitu molasses juga perlu diperhatikan untuk menjaga kontinuitas proses.
Keywords: fuel, bioethanol, economy,
transportation
ABSTRACT. Energy consumption in the transportation sector in Indonesia is very large due to the very large use of fuel. A large proportion of the use of fuel for transportation is also followed by the number of government subsidies for fuel. Data throughout 2010-2020 show that the realization of fuel subsidies is  always higher than  the  budgeted  one. So  the  need  for  alternatives  to  reduce  fuel consumption  in  the  transportation  sector.  From  a  technical  point  of  view,  the  opportunity  to  use bioethanol generation 1 (G1) which is made from molasses is easy to apply because of the simple process. From the economic analysis, it can be seen that this project is feasible when the NPV and DCFROR  are  positive,  so  when  the  molasses  price  is  1.500,00/Kg  and  the  bioethanol  price  is 15,000.00/liter this project is feasible, as well as when the molasses price is 2.061,00/Kg and the price of molasses is 2.061,00/Kg. bioethanol 16.000,00/liter and when the price of molasses is 2.061,00/Kg and the price of bioethanol is 15.000,00/liter, but when the price of molasses is 2.061,00/Kg and the price of bioethanol is 12.113,00/liter this project is not feasible because of NPV and DCFROR have a negative value. From the simulation results, it is known that the price of molasses and bioethanol is very influential on the realization of the substitution of fuel with bioethanol, the availability of raw materials or molasses also needs to be considered to maintain the continuity of the process.

## 1. PENDAHULUAN
Sektor transportasi menyerap konsumsi energi yang cukup besar, di mana lebih dari 94% penggunaan energi pada sektor transportasi di Indonesia bersumber dari Bahan Bakar Minyak (BBM). Sementara itu, Indonesia telah menjadi net importir minyak sejak 2004. Ditambah dengan potensi defisitnya sumber energi fosil lainnya, seperti gas dan batu bara. Data konsumsi  energi final menunjukkan bahwa pada tahun 2020 sebesar 43,11% konsumsi energi digunakan untuk sektor transportasi [1], di mana ini didominasi oleh kendaraan milik pribadi [2].
Sumber  energi  terbarukan  diperlukan  sebagai  sumber  bahan  bakar  pengganti  dari  sumber  energi  fosil  yaitu minyak  bumi  yang  semakin  menipis  jumlahnya  jika  tidak  dibatasi  penggunaannya.  Indonesia  juga  perlu memperkuat sumber energi terbarukannya, agar bisa menghasilkan produk pengganti bahan bakar minyak (BBM), sehingga  akan  mengurangi  impor  minyak  mentah  ( crude )  untuk  memenuhi  kebutuhan  dalam  negeri.  Sebagian besar impor migas didominasi oleh impor BBM jenis gasolin dan minyak mentah. Impor migas pada April 2021
mencapai  US$2,0  miliar  atau  sekitar  12,5%  dari  total  impor  nasional  (BPS,  Mei  2021).  Untuk  itu  diperlukan pengembangan bahan bakar dari sumber energi terbarukan supaya dapat mengurangi impor migas tersebut [3].
Beberapa langkah untuk mengurangi subsidi energi dan ketergantungan pada bahan bakar minyak antara lain ialah dengan mengurangi atau mencabut subsidi, mengganti BBM dengan energi alternatif, mengganti teknologi yang menggunakan BBM dengan teknologi dengan energi alternatif, memanfaatkan teknologi yang lebih efisien, dan mengubah pola penggunaan energi. Pemanfaatan biodiesel untuk mengganti sebagian penggunaannya minyak diesel  seperti  diamanatkan  pada  Permen  ESDM  Nomor  25  Tahun  2013  telah  berjalan,  tetapi  pemanfaatan bioethanol  belum  berjalan  seperti  yang  diharapkan.  Penelitian  ini  membahas  pengembangan  dan  pemanfaatan bioethanol untuk menggantikan atau mengurangi penggunaan BBM.
Meningkatnya  pembangunan  akan  meningkatkan  kebutuhan  akan  energi  pula.  Beberapa  peranan  strategis energi antara lain sebagai sumber penerimaan negara, bahan bakar dan bahan baku industri, penggerak kegiatan ekonomi, serta beberapa peranan penting lainnya. Kelangsungan berbagai  sektor di  suatu negara, seperti sektor industri,  rumah  tangga,  transportasi,  jasa,  dan  lain-lain  tidak  dapat  dipisahkan  dari  penggunaan  energi.  Berikut pada Gambar 1 terlihat konsumsi energi Indonesia dari beberapa sektor.
Gambar 1 . Konsumsi energi final di Indonesia setiap sektor [1]
Konsumsi  pada  sektor  transportasi  di  Indonesia  sangat  besar,  hal  ini  dikarenakan  penggunaan  BBM  yang sangat  besar.  Besarnya  proporsi  penggunaan  BBM  untuk  transportasi  juga  diikuti  dengan  besarnya  subsidi pemerintah untuk BBM. Data sepanjang tahun 2010-2020 menunjukkan realisasi subsidi BBM selalu lebih besar, dibandingkan  dengan  yang  dianggarkan.  Sehingga  perlunya  alternatif  untuk  mengurangi  konsumsi  BBM  pada sektor transportasi.
Etanol  merupakan  jenis  utama  dari  alkohol  yang  mempunyai  struktur  CH 3 CH 2 OH,  atau  sering  disingkat C 2 H 5 OH  atau  C 2 H 6 O.  Ada  beberapa  senyawa  alam  yang  mampu  diolah  untuk  menghasilkan  etanol,  dan  salah satunya dari molasses (sisa pengolahan industri gula). Bahan bakar etanol dari sari tanaman tebu akan lebih mudah diproduksi dibanding dengan fermentasi karbohidrat dari jagung. Di pabrik, tebu digiling ditekan dengan silinder berputar untuk memperoleh cairan manis dan menyisakan residu berserat atau bagas . Cairan manis dapat langsung difermentasi oleh ragi yang akan memecah gula menjadi gas CO 2 dan etanol sampai konsentrasi 15%. Campuran air etanol didistilasi untuk memperoleh etanol atau alkohol 95%. Alkohol ini sudah dapat dijual untuk bahan bakar mobil. Namun jika dikehendaki sebagai aditif dengan menambahkan 10% kedalam bensin (gasohol), maka alkohol perlu  dimurnikan  hingga  mendekati  100%.  Pemurnian  hingga  100%  dapat  dilakukan  dengan  absorbsi  dengan bahan penghisap air seperti CaO [4].
Bioetanol,  sebagai  bahan  bakar  cair  pengganti  bahan  bakar  minyak  (BBM)  untuk  transportasi,  menjadi perhatian lebih dari 50 negara. Salah satu alasannya penggunaan bioetanol dapat mengurangi pencemaran udara karena sisa pembakaran bioetanol menghasilkan gas rumah kaca/GRK ( greenhouse gases / GHG) yang jauh lebih kecil  daripada  pembakaran  BBM.  Para  peneliti  menyatakan  bahwa  pemanfaatan  bioetanol  G2  dari  limbah
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 J u ta BOE Tahun Industrial Households
Commercial Transportation Other
pertanian  jagung, switchgrass ,  dan miscanthus berhasil  menurunkan life  cycle ( field-to-wheels )  GRK  masing- masing sebesar 90%, 77%, dan 101% dibandingkan GRK dari pembakaran BBM. Dengan demikian, penggunaan bioetanol  sebagai  substitusi  BBM  akan  mendukung  tercapainya  sasaran  ke-XIII  dalam  tujuan  pembangunan berkelanjutan  ( sustainable  development  goals /SDG).  Tantangan  ini  berkaitan  dengan climate  action atau mengurangi polusi udara untuk menghadapi perubahan iklim [5].
Alasan  kedua,  penggunaan  bioetanol  dapat  menggerakkan  ekonomi  negara  penghasil  bioetanol  tersebut. Bioetanol  dapat  dibuat  dari  berbagai  jenis  biomassa,  baik  yang  berasal  dari  tanaman  pangan  (bioetanol  G1) maupun  dari  biomassa  lignoselulosa  (bioetanol  G2).  Bioetanol  G2  menggunakan  bahan  baku  biomassa lignoselulosa,  misalnya  limbah  pertanian,  limbah perkebunan,  sisa  pengolahan  hasil  hutan,  atau  dari  tumbuhan lain yang belum termanfaatkan optimal seperti berbagai jenis rumput-rumputan, sorgum dan sebagainya. Biomassa lignoselulosa  dalam  berbagai  bentuk  limbah  terdapat  di  semua  negara  sehingga  produksi  bioetanol  G2  dapat dilakukan dengan teknologi yang sesuai  dengan jenis biomassa potential yang tersedia di negara tersebut. Oleh karena  itu,  produksi  bioetanol  G2  dengan  memanfaatkan  limbah  biomassa  lignoselulosa  dapat  menggerakkan sektor pertanian dan perkebunan serta membuka lapangan kerja, dan akhirnya menggerakkan perekonomian di negara yang bersangkutan.
Ketiga,  penggunaan  bioetanol  dapat  mengurangi  ketergantungan  pada  BBM.  Etanol  sudah  lama  digunakan sebagai  campuran  bahan  bakar  kendaraan,  tetapi  penggunaannya  masih  sangat  terbatas  karena  energi  hasil pembakaran etanol sebesar 21,1 MJ/L lebih rendah daripada energi pembakaran BBM yang sebesar 30–33 MJ/L [6]. Di samping itu, sifat etanol yang higroskopis dapat menimbulkan kerusakan pada bagian mesin, menyebabkan penggunaannya masih terbatas. Namun, etanol memberikan nilai oktan ( research octane number / RON) yang lebih tinggi (108) dibandingkan nilai oktan BBM, yakni 95 [7]. Tingginya nilai oktan ini mendukung penggunaan etanol sebagai bahan bakar kendaraan, lihat Tabel 1 .
Tabel 1. Perbandingan sifat fisika antara ethanol dengan bensin [8] Property Ethanol Gasoline Chemical formula C 2 H 5 OH C 4 sd C 10 Composition % weight Carbon 52,2 85-88 Hydrogen 13,1 12-15 Oxygen 34,7 0 Octane Number Research Octane 108 90-100 Motor Octane 92 81-90 Density (lb/gal) 6,61 6,0-6,5 Boiling Point ( o F) 172 80-437 Freezing Point ( o F) -173,22 -40 Flash Point ( o F) 55 -45 AutoIgnition Temp ( o F) 793 495 Heating Value Higher (Btu/gal) 84.100 124.800 Lower (Btu/gal) 76.000 115.000 Specific heat (Btu/lb o F) 0,57 0,48 Stoichiometric air/ fuel, weight 9 14,7
Kelemahan bahan bakar bioetanol adalah bereaksi terhadap logam sehingga menyebabkan korosi, penggunaan campuran  bioethanol  20%  pada  premium  menyebabkan  korosi  komponen  otomotif,  komponen  yang  paling beresiko mengalami korosi adalah komponen material tembaga dan baja karbon. Hal ini dikarenakan adanya air pada  bioetanol yang membentuk  titik  - titik  air pada  tangki dan pipa-pipa saluran bahan bakar pada kendaraan. Uap dan titik air tersebut dapat menyebabkan korosi pada tangki dan saluran bahan bakar sehingga penggunaan etanol akan mempercepat terjadinya korosi pada tangki dan saluran bahan bakar. Sebagai langkah solusi, haruslah dilakukan kajian dan modifikasi  terhadap material  kendaraan khususnya saluran bahan bakar dan tangki bahan bakar dimana material yang digunakan sebelumnya digantikan dengan material yang lebih tahan terhadap korosi
[9].

## 2. METODE
Artikel  ini  ditulis  berdasarkan  hasil  kajian  dan  studi  literatur  yang  berkaitan  dengan  pemanfaatan bioetanol sebagai salah satu energi alternatif ramah lingkungan pengganti bahan bakar minyak yang bersumber dari energi fosil. Metode penelitian meliputi pengambilan dan kompilasi data sekunder berupa situs resmi yang diakses secara online, review jurnal yang terkait dengan bagaimana pengaruh penambahan bioetanol pada bensin terhadap unjuk kerja kendaraan bermotor serta potensi bioetanol sebagai pengganti bensin.
Selanjutnya  dilakukan  analisis  serta  pembahasan  mengenai  kelangsungan  dan  kelayakan  bioetanol  sebagai substitusi bahan bakar bensin pada kendaraan bermotor baik dalam aspek teknis dan non teknis (ekonomi) serta serta mengulas permasalahan dan perkembangan bioetanol sebagai substitusi BBM.

## 3. KAJIAN TEKNOLOGI
Bioetanol  pada  dasarnya  adalah  etanol  atau  senyawa  alkohol  yang  diperoleh  melalui  proses  fermentasi biomassa dengan bantuan mikroorganisme. Bioetanol yang diperoleh dari hasil fermentasi bisa memilki berbagai macam kadar.  Bioetanol dengan kadar 90-94% disebut bioetanol tingkat industri. Jika bioetanol yang diperoleh berkadar  94-99,5%  maka  disebut  dengan  bioetanol  tingkat  netral.  Umumnya  bioetanol  jenis  ini  dipakai  untuk campuran  minuman  keras,  dan  yang  terakhir  adalah  bioetanol  tingkat  bahan  bakar.  Kadar  bioetanol  tingkat  ini sangat  tinggi, minimal  99,5%. Setiap bahan dalam pembuatan bioetanol  memiliki proses yang berbeda seperti yang dijelaskan sebagai berikut:

## 3.1 Bioetanol Berdasarkan Bahan Baku
Berdasarkan bahan bakunya, bioetanol dikelompokkan menjadi empat generasi. Bioetanol generasi satu (G1) menggunakan bahan baku yang mengandung pati atau bahan yang mengandung gula. Bioetanol generasi dua (G2) menggunakan bahan baku yang berasal dari biomassa lignoselulosa. Bioetanol generasi tiga (G3) menggunakan bahan baku yang berasal dari mikroalga maupun makroalga. Bioetanol generasi empat (G4), yang kadang-kadang disebut bioetanol lanjut (advanced bioethanol), dihasilkan dari biomassa atau oleh mikrob yang telah mengalami proses  modifikasi  genetika.  Untuk  penggunaan  secara  umum  saat  ini  lebih  banyak  menggunakan  Bioetanol generasi  satu  (G1)  dan  dua  (G2).  Di  ASEAN  tetes  tebu  (molasses)  dan  ubi  kayu  menjadi  bahan  baku  utama pembuatan  bioetanol.  Dalam  lingkup  ASEAN  Thailand  merupakan  produsen  bioetanol  terbesar,  diikuti  oleh Filipina [5].

## 3.1.1 Bioetanol Generasi Satu
Bioetanol G1 merujuk pada etanol yang terbuat dari gula atau pati. Bahan baku untuk produksi bioetanol G1 bisa didapatkan dari berbagai tanaman, baik yang secara langsung menghasilkan gula sederhana (tebu dan sorgum manis)  maupun  tanaman  yang  menghasilkan  pati  (jagung,  ubi  kayu,  dan  gandum).  Jenis  tanaman  yang  dapat digunakan sebagai sumber bahan baku bioetanol generasi satu dapat dilihat pada Gambar 2.
Alur proses produksi bioetanol G1 tergantung jenis bahan baku yang digunakan. Bahan baku kaya gula akan difermentasi  secara  langsung  menjadi  alkohol.  Bahan  baku  kaya  pati  harus  melalui  serangkaian  tahapan,  yaitu persiapan  bahan  baku,  pengolahan  awal,  hidrolisis  pati  menjadi  gula,  fermentasi  gula  menjadi  etanol,  dan pemurnian etanol.
Gambar 2. Pengelompokan tanaman sumber bahan baku bioetanol G1 [5]
Persiapan bahan baku dilakukan dalam rangka mempersiapkan bahan baku agar dapat diproses lebih  lanjut. Jika bahan baku yang digunakan dari umbi-umbian, seperti ubi kayu, proses persiapannya adalah mengupas dan membersihkan ubi kayu. Bahan baku yang telah dipersiapkan ini lalu masuk ke proses perlakuan awal. Pada proses perlakuan awal, bahan baku yang telah bersih dipotongpotong, digiling, dan dilakukan pemisahan pati dari serat. Proses  selanjutnya  adalah  hidrolisis  pati  menjadi  gula  dengan  bantuan  asam  atau  enzim.  Proses  pembuatan bioetanol G1 sudah tetap, tetapi teknologi enzim terus berkembang untuk menghidrolisis pati secara efisien.
Kemudian,  larutan  gula  yang  diperoleh  dari  proses  hidrolisis  difermentasi  dengan  bantuan  ragi.  Ragi  yang digunakan biasanya Saccharomyces cerevisiae . Bakteri Zymomonas mobilis juga sering digunakan dalam proses fermentasi  etanol  ini.  Konsentrasi  etanol  yang  dicapai  dari  proses  fermentasi  adalah  10%  [10].  Tahap  terakhir adalah  permurnian  alkohol  hasil  fermentasi  melalui  proses  distilasi  dan  dehidrasi  sehingga  dicapai  bioetanol kualitas bahan bakar (kadar > 99,5%). Proses penghilangan air melalui distilasi dan adsorpsi atau proses dehidrasi lainnya  menjadi  kunci  penting  dalam  produksi  bioetanol  untuk  keperluan  bahan  bakar.  Hal  ini  karena  proses tersebut  harus  mampu  mengatasi  sifat  azeotropik  campuran  etanol  dan  air  sehingga  etanol  untuk  keperluan pencampuran dengan BBM dapat dihasilkan. Sifat azeotropik terjadi bila ada campuran dua atau lebih komponen yang saling terikat dengan sangat kuat dan sulit dipisahkan dengan distilasi biasa. Titik azeotrop alkohol adalah pada kondisi campuran 96% alkohol dan air 4% [5].
Gambar 3. Bagan proses pembuatan bioetanol generasi satu [5]

## 3.1.2 Bioetanol Generasi Dua
Bioetanol  G2  adalah  bioetanol  yang  berbahan  baku  biomassa  lignoselulosa.  Biomassa  lignoselulosa  untuk produksi bioetanol dapat diperoleh dari berbagai limbah, seperti limbah pertanian, Contoh biomassa lignoselulosa yang  berpotensi  sebagai  bahan  baku  bioetanol  adalah  jerami  padi,  bagas  tebu,  bagas  sorgum,  tongkol  jagung, tandan kosong kelapa sawit, limbah kayu, sampah organik padat, dan lain-lain.
Penggunaan  bahan  baku  lignoselulosa  untuk  produksi  bioetanol  mendapat  perhatian  para  ahli  di  bidang pengembangan  energi  baru  terbarukan  di  berbagai  negara.  Hal  ini  karena  jumlah  bahan  baku  lignoselulosa berlimpah dan tersedia di  hampir semua negara. Data terbaru menyebutkan bahwa bioetanol  dari  lignoselulosa (bioetanol G2) mengurangi emisi gas rumah kaca lebih besar dibandingkan bioetanol G1 dan bahan bakar fosil. Bioetanol dari lignoselulosa hanya menghasilkan emisi gas rumah kaca sebesar 11 kg CO 2 -eq per MJ, sementara bioetanol G1 dan bensin melepaskan emisi berturut-turut sebesar 81 kg CO 2 -eq per MJ dan 94 kg CO 2 -eq per MJ [5].
Bahan lignoselulosa adalah kombinasi dari tiga polimer yang berikatan dalam matriks padat. Ketiga polimer tersebut adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Kandungan selulosa dan hemiselulosa tersebut dapat dikonversi menjadi  bioetanol. Kimiawan Prancis, Henri  Braconnot, adalah orang pertama yang menemukan selulosa yang dapat  dihidrolisis  menjadi  gula  dengan  menggunakan  asam  sulfat  pada  1819.  Gula  kemudian  diproses  untuk membentuk etanol melalui fermentasi.
Gambar 4. Proses produksi ethanol generasi 2 [4]
Proses hidrolisis adalah proses  konversi  selulosa/hemiselulosa menjadi  gula monomer (C6 atau C5) dengan menggunakan  asam  encer  atau  enzim.  Proses  fermentasi  menggunakan  ragi,  umumnya  ragi Saccharomyces cerevisiae, dilakukan untuk mengubah glukosa (C6) menjadi bioetanol. Ragi Pichia stipitis juga dapat digunakan untuk mengubah xilosa (C5) menjadi bioetanol. Rekombinan kedua ragi tersebut biasanya dipakai untuk konversi serentak dari gula C6 dan C5 menjadi bioetanol [11]. Tahapan selanjutnya adalah pemurnian untuk mendapatkan bioetanol kadar tinggi (≥ 99,5%) dengan proses distilasi dan dehidrasi.

## 3.2 Teknologi Fermentasi
Seiring  perkembangan  teknologi,  definisi  fermentasi  meluas  menjadi  semua  proses  yang  melibatkan mikroorganisme untuk menghasilkan suatu produk (metabolit primer dan sekunder) dalam suatu lingkungan yang terkendali.  Pada  mulanya  istilah  fermentasi  digunakan  untuk  menunjukan  proses  pengubahan  glukosa  menjadi etanol yang berlangsung secara anaerob. Kemudian, istilah fermentasi berkembang menjadi seluruh perombakan senyawa organik yang dilakukan mikroorganisme. Dalam praktiknya, proses fermentasi yang dipakai meliputi:

## 3.2.1 Hidrolisis dan Fermentasi Terpisah (Separate Hydrolysis and Fermentation, SHF)
Proses Separate  Hydrolysis  and  Fermentation  (SHF) adalah  proses  pembuatan  etanol  di  mana  biomassa lignoselulosa  yang  telah  mengalami  perlakuan  awal  dihidrolisis  menjadi  glukosa  dan  di  lanjutkan  dengan fermentasi  menjadi etanol pada reaktor yang berbeda. Hal ini memudahkan pengontrolan terhadap tiap tahapan proses agar tercapai  hasil yang diharapkan. Kelebihan metode ini adalah proses hidrolisis dan fermentasi  dapat dilakukan pada kondisi optimum. Pada proses hidrolisis, selulase dapat bekerja optimum pada temperatur 45–50°C atau tergantung pada jenis mikroorganisme penghasil glukosa. Sementara itu, mikroorganisme untuk fermentasi bekerja optimum pada temperatur 30–37°C. Namun, proses SHF menghasilkan akumulasi glukosa dan selobiosa selama proses hidrolisis dapat menghambat kinerja selulase dan menurunkan effiensi proses. Kelemahan proses tersebut mendorong pengembangan metode sakarifikasi dan fermentasi serentak (SSF) [5].

## 3.2.2 Sakarifikasi dan Fermentasi Serentak (Simultaneous Saccharification and Fermentation/ SSF)
Proses  SSF  secara  umum  lebih  diminati  untuk  mengurangi  biaya  produksi  etanol.  SSF  pertama  kali dikenalkan oleh Takagi, Abe, Suzuki, Emert, dan Yata (1977), yaitu kombinasi hidrolisis enzimatik dan fermentasi gula menjadi etanol secara simultan dilakukan dalam satu reaktor dan waktu yang bersamaan. Dalam proses SSF polisakarida  yang  dihidrolisis  menjadi  monosakarida  langsung  difermentasi  menjadi  etanol.  Etanol  yang terakumulasi tidak menghambat enzim selulase sehingga SSF adalah strategi yang cocok untuk mempercepat laju konversi selulosa menjadi etanol. Sebagai perbandingan, metode SSF mampu menghasilkan etanol hingga 40% lebih  banyak  daripada  metode  SHF.  Persoalannya  walaupun  lignoselulosa  relatif  murah  tetapi  memerlukan teknologi  tinggi  dalam  produksi  enzim  yang  dapat  mengubah  selulosa  menjadi  gula  sehingga  biaya  produksi ethanol menjadi tidak murah [4].

## 4. PELUANG DAN TANTANGAN
Sampai dekade ini, peran bioetanol dalam total energi dunia masih sangat kecil. Di Amerika Serikat, negara produsen bioetanol bahan bakar terbesar di dunia, bioetanol pada 2017 1,63% dari total konsumsi energinya (US Energy Information Administration, 2017). Namun, karena potensi bahan baku yang besar dan beberapa manfaat lain,  bioetanol  menjadi  fokus  perhatian  berbagai  negara.  Walaupun  peran  bioetanol  dalam  sistem energi  dunia masih  sangat  kecil,  potensinya  sangat  besar.  Hingga  awal  2018,  puluhan  pilot  plant,  demo  plant  dan,  industri komersial bioetanol G2 terus dibangun dan beroperasi di berbagai negara, misalnya di Amerika Serikat, Brasil, China, India, dan negara-negara Eropa [5].
Prospek pemanfaatan bioetanol sebagai bahan bakar di Indonesia pernah dikaji dan dilakukan sebelum 2010, tetapi  kemudian  dihentikan  karena  rendahnya  harga  BBM  dan  meningkatnya  harga  bahan  baku  bioetanol  G1. Berdasarkan peraturan Menteri ESDM No. 12 Tahun 2015, bioetanol digunakan sebagai substitusi BBM secara bertahap sampai menggunakan E20 pada 2025. Jika E20 dapat direalisasikan, jumlah kebutuhan bioetanol tahun 2025 diprediksi sebesar 7,9 juta kiloliter (kl) per tahun atau sekitar 19 kali kapasitas industri bioetanol dalam negeri saat ini. Untuk menghasilkan E20 tersebut, bahan baku biomassa lignoseluosa yang tersedia di dalam negeri sangat potensial  untuk  dimanfaatkan.  Jika  30%  dari  jumlah  limbah  lignoselulosa  dalam  bentuk  jerami  padi,  tongkol jagung,  bagas  tebu,  dan  tandan  kosong  sawit,  atau  sekitar  22,6  juta  ton (data  tahun  2014).  Jenis  tanaman  yang dapat menghasilkan ethanol seperti terlihat pada Tabel 2 [5].
Tabel 2. Sumber, hasil panen, dan rendemen alkohol berbagai tanaman [4]
Sumber Karbohidrat Hasil Panen Ton/ha/th Perolehan alkohol Liter/ton Liter/ha/th Singkong 25 (23,6) 180 (155) 4500 (3658) Tetes tebu 3,6 270 973 Sorgum biji 6 333,4 2000 Ubi jalar 62,5 125 7812 Sagu 6,8 608 4133 Tebu 75 67 5025 Nipah 27 93 2500 Sorgum manis 80 75 6000
Penggunaan campuran bioetanol sebesar lima persen ke dalam bahan bakar minyak (BBM) pada 2020 menjadi sulit  jika  tidak  ada  kebijakan  atau  upaya  lain  yang  mendorong  percepatan  pelaksanaan  itu  terutama  dalam memecahkan masalah harga. Sementara, rencana untuk mencampur bioetanol sebesar 2% ke dalam bahan bakar minyak pada 2016 saja tidak tercapai, bahkan sampai 2018 masih nol persen. Karena harganya yang masih tinggi, PT  Pertamina  belum  sanggup  untuk  melakukan  implementasi.  Oleh  karena  itu  implementasi  ini, roadmap -nya harus benar-benar rinci tidak hanya menyebutkan patokan berapa persen campuran etanol terhadap BBM, tapi juga bagaimana langkah-langkah dalam mencapai target-target bauran etanol dalam BBM, karena PT Pertamina sendiri sudah punya kilang untuk pencampuran di beberapa kota [12].
Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral (KESDM) sudah merilis Peraturan Menteri ESDM Nomor 12 Tahun  2015  yang  di  dalamnya  menyebutkan  bahwa  penggunaan  bioetanol  E5  diwajibkan  pada  2020  dengan formulasi  5%  etanol  dan  95%  bensin  dan  akan  ditingkatkan  ke  E20  pada  2025.  Namun  dalam  perjalanannya rencana tersebut menghadapi kendala seperti yang dialami oleh pemerintah Tiongkok. Pada akhirnya penerapan bioetanol tersebut direvisi oleh Pemerintah dengan menurunkan kandungan bioetanol menjadi 2% atau bioetanol E2. Setelah serangkaian uji coba yang dilakukan dengan PT Pertamina, penerapan E2 pun masih jauh dari harapan karena  terkendala  biaya  produksi  yang  masih  tinggi,  sehingga  kehadiran  bioetanol  kurang  kompetitif  sebagai bahan bakar alternatif untuk kendaraan. Dalam upaya mewujudkan cita-cita pemerintah tersebut, Dewan Energi Nasional (DEN) mengharapkan adanya kerja sama yang terintegrasi antar Kementerian terkait termasuk dengan industri otomotif [13].

## 5. KAJIAN EKONOMI
Dari  sisi  ekonomi  dalam  pembuatan  bioetanol  memerlukan  biaya  produksi  dan  bahan  baku  yang  tentunya berbeda untuk tiap proses dan bahan bakunya. Semakin rumit prosesnya akan memerlukan biaya yang lebih besar yang secara kasar pembagiannya dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 3. Perbandingan komponen biaya produksi bioetanol G1 dan G2 [5]
Komponen biaya (%) Etanol dari jagung (Bioetanol G1) Etanol selulosa (Bioetanol G2) Bahan baku 57 36 Enzim 2 15 Modal (kapital) 10 20 Lain-lain 31 29
Tabel 3 memperlihatkan bahwa komponen biaya bahan baku pembuatan bioetanol G2 lebih kecil daripada G1. Hal ini karena G1 menggunakan komoditas pangan, sedangkan G2 memanfaatkan bahan baku limbah pertanian. Namun, biaya proses dan belanja modal untuk pembuatan bioetanol G2 jauh lebih besar daripada bioetanol G1 kareana bioetanol G2 memerlukan proses yang lebih rumit daripada bioetanol G1.
Tabel 4. Gambaran MESP untuk komponen produksi bioetanol G2 dari tiga buah industri di AS, Brasil, dan Uni
Eropa [5] Komponen Biaya Perusahaan/Industri di AS (Industri DP) Eropa (Industri PD) Brasilia (Industri RZ) Bahan baku (%) 29,4 39,1 20,4 Biaya operasi (%) 42,3 20,7 25,5 Biaya tetap (%) 8,8 12,6 16,1 Total biaya produksi (%) 80,5 72,4 62 Biya modal ( Capital cost ) (%) 15,3 21,8 29 ROI (%) 4,3 5,8 9 MESP (Rp/l) 11.610 11.890 7.635 MESP: harga jual bioetanol minimum ( minimum ethanol selling price )
Konversi: Rp 13.300/US$, 1 galon = 3,78 l.
Dari Tabel 4 , dapat dilihat bahwa biaya produksi tertinggi adalah di AS, dan komponen biaya terbesar dalam produksi  bioetanol  G2 adalah biaya operasi. Sementara itu, di  Eropa komponen biaya produksi  terbesar adalah bahan  baku  (dalam  hal  ini  biaya  pengumpulan  dan  transportasi  bahan  baku).  Jika  ketiga  industri  tersebut dibandingkan  maka  Brasil  memiliki  biaya  produksi  terendah  dengan  biaya  modal  terbesar  untuk  membangun industri bioetanol G2.
Selain biaya proses pengolahan awal dalam pembuatan bioetanol G2, biaya enzim juga merupakan komponen biaya proses yang sangat signifikan. Oleh karena itu, masalah enzim menjadi salah satu topik bahasan di berbagai riset  bioetanol  G2.  Beragam  upaya  dilakukan  oleh  berbagai  industri  untuk  menurunkan  biaya  enzim,  misalnya melalui penelitian untuk mencari enzim yang paling efektif, maupun kerja sama antara pemilik teknologi proses dan pemilik teknologi enzim [5].
Sebagai contoh perhitunga ekonomi dipilih menggunakan bioetanol G1 berbahan molasses, molasses dipilih karena  bukan  bahan  pokok  dan  juga  merupakan  limbah  yang  masih  bisa  dimanfaatkan  serta  proses  fermentasi yang sederhana. Jumlah molasses yang dibutuhkan sebesar 85.332 Kg/tahun dan menghasilkan bioetanol sebesar 28.444 liter/tahun [14]. Peralatan yang dibutuhkan untuk proses adalah:
Tabel 5. Peralatan proses pembuatan bioetanol Alat yang diperlukan Harga Tangki Penampung Molases IDR                 6.000.000,00 Tangki Pengenceran molases IDR                    600.000,00 Tangki Fermentasi IDR                 7.500.000,00 Tangki penyimpanan IDR               10.000.000,00 Kolom destilasi 40-70% IDR               90.000.000,00 Kolom destilasi 90% IDR               30.000.000,00 Pompa IDR                    700.000,00 Total IDR             144.800.000,00
Biaya Investasi Total ( Total Capital Investment) Biaya investasi terdiri dari biaya investasi tetap (fixed capital investment) dan modal kerja ( Working Capital ). Fixed capital investment merupakan biaya yang dibutuhkan secara langsung dengan pendirian suatu pabrik dan fasilitas  fasilitas  yang  dibutuhkan  sedangkan working  capital adalah  biaya  yang  diperlukan  untuk  memulai menjalankan dan mengoprasikan suatu  pabrik  hingga pabrik  tersebut mendapatkan pendapatan. Biaya investasi dihitung  berdasarkan Purchased  Equipment  Cost dengan  menggunakan  plant  cost  factor  untuk  menentukan komponen yang lainnya sebagai berikut [15]:
Total production cost ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
TCI  = FCI L +Land+Working Capital
(1)
Keterangan : FCI L = Fixed capital investment without land Land = Tanah Working capital = Modal Awal
Tabel 6. Biaya investasi total ( total capital investment) Component Plant Cost Factor Plant Cost Purchased equipment cost 1 IDR        144.800.000,00 Piping 0,15 IDR          21.720.000,00 Electrical 0,1 IDR          14.480.000,00 Instrumentation 0,1 IDR          14.480.000,00 Utilities 0,3 IDR          43.440.000,00 Foundations 0,07 IDR          10.136.000,00 Insulation 0,02 IDR            2.896.000,00 Painting, fireproofing 0,02 IDR            2.896.000,00 Yard improvements 0,05 IDR            7.240.000,00 Environmental 0,1 IDR          14.480.000,00 Buildings 0,05 IDR            7.240.000,00 Land 0,1 IDR          14.480.000,00 Subtotal 2,06 IDR        298.288.000,00 Construction, engineering 0,2 IDR          28.960.000,00 Contractors fee 0,1 IDR          14.480.000,00 Contingency 0,15 IDR          21.720.000,00 Total 2,51 IDR        363.448.000,00 Fix Capital Invesment (FCI) IDR        363.448.000,00 FCI L IDR        348.968.000,00 Working Capital (15% X FCI) IDR          54.517.200,00 Total Capital Investment (WC + FCI) IDR        417.965.200,00
Harga bahan baku (C RM ) = IDR 1.500,00/ Kg × 85.332 Kg =  IDR 127.998.000,00 Harga produk =  IDR 15.000,00/ liter × 28.444 liter =  IDR 426.660.000,00 Biaya Manufaktur ( Manufacturing Cost )
Perhitungan biaya manufaktur dapat ditentukan ketika biaya berikut diketahui atau dapat diperkirakan [15]:
COM d = 0,180FCI + 2,73C OL + 1,23 (C UT + C WT +C RM ) (2)
Cost  operating  labor (C OL ), Cost  of  utilities (C UT ), Cost  of  water  treatment (C WT )  tidak  diperhitungkan  dan dianggap sudah termasuk dalam 18% dari FCI, sehingga didapat biaya manufaktur:
COM d = IDR 222.858.180,00 Umur projek = 14 tahun Pajak pendapatan = 10% Interest rate = 10%
Dari perhitungan diperoleh: Discounted payback period (DPBP) = 6,23 tahun Net Present Value (NPV) = IDR 304.259.556,53 Discounted Cash Flow Rate of Return (DCFROR) = 17% Gravik cash flow dari projek ini dapat dilihat pada Gambar 6 sebagai berikut:
Gambar 5. Discounted cash flow
Berikut simulasi perubahan harga bahan baku dan produk terhadap NPV dan DCFROR. Pada Tabel 7 terlihaat bahawa  projek  ini  layak  dilakukan  ketika  NPV  dan  DCFROR  bernilai  positif,  sehingga  saat  harga  molasses 1.500,00/kg  dan  harga  bioetanol  15.000,00/  liter  projek  ini  layak  dilakukan,  begitu  juga  saa  harga  molasses 2.061,00 dan harga bioetanol 16.000,00 dan saat harga molasses 2.061,00 dan harga bioetanol 15.000,00, namun saat harga molasses 2.061,00 dan harga bioetanol 12.113,00 projek ini tidak layak dilakukan karena NPV bernilai -410.330.715,93 dan DCFROR bernilai -2%.
Tabel 7. Pengaruh harga molasses dan bioetanol terhadap NPV dan DCFROR
Harga Molasses (IDR/Kg) Harga Bioetanol (IDR/liter) NPV DCFROR 1.500,00 15.000,00 304.259.556,53 17% 2.061,00 16.000,00 150.000.524,59 14% 2.061,00 15.000,00 5.845.330,22 10% 2.061,00 12.113,00 -410.330.715,93 -2%

## 6. KESIMPULAN
Dari kelebihan dan kekurangan dari penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar alternatif dimasa sekarang dan peluang menjadi bahan bakar utama dimasa depan dapatlah dilihat dari aspek teknis dan non teknis. Dari sisi teknis peluang  penggunaan  bioetanol  sebagai  substitusi  bahan  bakar  bensin  yang  bersumber  dari  energi  fosil  dimasa depan cukup besar dikarenakan sifat fisika bioetanol yang mendekati sifat fisika bahan bakar bensin. Penggunaan teknologi  bioetanol  generasi  1  (G1)  menggunakan  bahan  molasses  terbukti  cukup  sederhana  seperti  yang dicontohkan  diatas,  molasses  dapat  langsung  difermentasi  dan  selanjutnya  proses  distilasi  sehingga  diproleh bioetanol. Namun tetap ada pekerjaan rumah bagi para pemangku kebijakan yaitu penyelesaian permasalahan non teknis  seperti  penyelesaian  kontinuitas,  ketersediaan  bahan  baku,  sampai  dengan  usaha  menekan  harga  jual bioetanol  di  pasaran  karena  sesuai  simulasi  yang  telah  dilakukan  harga  dari  bioetanol  dan  molasses  akan mempengaruhi layak atau tidaknya penerapan substitusi bensin dengan bioetanol.

## PUSTAKA
[1] A.C. Adi, F. Lasnawati, Handbook of Energy and Economic Statistics of Indonesia, Ministry of Energy and Mineral Resources Republic of Indonesia, Jakarta, 2021.
[2] A. Maghfiroh, “Efisiensi Energi di Sektor Transportasi, Studi Kasus di Indonesia dan Uni Eropa,” Publish What  You  Pay  Indonesia  (2019).  https://pwypindonesia.org/id/efisiensi-energi-di-sektor-transportasi- studi-kasus-di-indonesia-dan-uni-eropa/.
[3] “Pengembangan  Energi  Terbarukan  untuk  Substitusi  BBM,”  Kementerian  Koordinator  Bidang Perekonomian  (2021).  https://www.ekon.go.id/publikasi/detail/3087/pengembangan-energi-terbarukan-
-1,0E+09 -8,0E+08 -6,0E+08 -4,0E+08 -2,0E+08 0,0E+00 2,0E+08 4,0E+08 0 2 4 6 8 10 12 14 16
Tahun Ke-
untuk-substitusi-bbm.
[4] M.S.  Boedoyo,  “Prospek  Pemanfaatan  Bioethanol  Sebagai  Pengganti  BBM  di  Indonesia,” Pros. Peluncuran  Buku  Outlook  Energi  Indones.  2014  Semin.  Bersama  BPPT  Dan  BKK-PII .  55–63  (2015). https://www.researchgate.net/publication/276412634_Prospek_Pemanfaatan_Bioethanol_Sebagai_Peng ganti_BBM_di_Indonesia.
[5] A.A. Sari, D. Putri, Ary Mauliva Hada Dahnum, D. Burhani, D. Mansur, Perkembangan Bioetanol G2: Teknologi dan Perspektif, LIPI Press, Jakarta, 2019.
[6] P.  Sementa,  B.M.  Vaglieco,  F.  Catapano,  “Thermodynamic  and  optical  characterizations  of  a  high performance GDI engine operating in homogeneous and stratified charge mixture conditions fueled with gasoline and bio-ethanol,” Fuel . 96 204–219 (2012). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2011.12.068.
[7] D. Turner, H. Xu, R.F. Cracknell, V. Natarajan, X. Chen, “Combustion performance of bio-ethanol at various  blend  ratios  in  a  gasoline  direct  injection  engine,” Fuel .  90  1999–2006  (2011). https://doi.org/10.1016/j.fuel.2010.12.025.
[8] I.G. Wiratmaja, E. Elisa, “Kajian Peluang Pemanfaatan Bioetanol Sebagai Bahan Bakar Utama Kendaraan Masa  Depan  Di  Indonesia,” J. Pendidik. Tek. Mesin Undiksha . 8 1–8 (2020). https://doi.org/10.23887/jptm.v8i1.27298.
[9] Cipto, F. Sariman, D. Parenden, “Korosi pada Tangki Bahan Bakar yang Disebabkan oleh Penggunaan Bahan Bakar Premium bercampur Bioethanol,” J. MJEME . 1 25–29 (2018).
[10] S.K.  Wahono,  V.T.  Rosyida,  C.  Darsih,  D.  Pratiwi,  A.  Frediansyah,  Hernawan,  “Optimization  of Simultaneous Saccharification and Fermentation Incubation Time Using Cellulose Enzyme for Sugarcane Bagasse  on  the  Second-generation  Bioethanol  Production  Technology,” Energy  Procedia .  65  331–336 (2015). https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.01.061.
[11] W.  Zhang,  A.  Geng,  “Improved  ethanol  production  by  a  xylosefermenting  recombinant  yeast  strain constructed through a modified genome shuffling method,” Biotechnol. Biofuels . 5 1–11 (2012).
[12] G.  Kunjana,  “LIPI:  Perlu  Peta  Jalan  Konkret  Capai  Target  E5,”  Investor.id  (2018). https://investor.id/archive/lipi-perlu-peta-jalan-konkret-capai-target-e5.
[13] H.  Wulansari,  “Ethanol  Dilemma,” Pertamina .  1  (2019).  https://www.pertamina.com/id/news- room/market-insight/ethanol-dilemma.
[14] R.N. Suryana, T. Sarianti, Feryanto, “KELAYAKAN INDUSTRI KECIL BIOETANOL BERBAHAN BAKU MOLASES DI JAWA TENGAH,” J. Manaj. Agribisnis . 9 127–136 (2012).
[15] R. Turton, R.C. Bailie, W.B. Whiting, J.A. Shaeiwitz, D. Bhattacharyya, Analysis, Synthesis, and Design of  Chemical  Processes,  4th  ed.,  Prentice  Hall,  New  York,  2012.  https://doi.org/10.1002/1521- 3773(20010316)40:6<9823::AID-ANIE9823>3.3.CO;2-C.