Abstrak -  Etanol  merupakan  salah  satu  bahan  kimia  yang memiliki peranan penting dalam kehidupan manusia misalnya digunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol. Akan tetapi  etanol  yang  dapat  dimanfaatkan  sebagai  campuran bahan  bakar  harus  mempunyai grade sebesar  99,5-100% volume, grade tersebut mutlak karena jika berkadar di bawah 90%,  mesin  tidak  dapat  menyala  karena  kandungan  airnya terlampau  tinggi.  Bioetanol  dengan  kadar  kemurnian  95% masih layak dimanfaatkan sebagai bahan bakar motor. Hanya saja,  dengan  kadar  kemurnian  itu  perlu  penambahan  zat antikorosif pada tangki bahan bakar agar tidak menimbulkan karat.  Salah  satu  bahan  baku  yang  dimanfaatkan  untuk produksi  bioetanol  adalah  sorghum  karena  memiliki  kadar glukosa  yang  cukup  tinggi.  Bioetanol  dapat  diperoleh  dengan proses  fermentasi  yang  melibatkan  mikroorganisme.  Pra desain pabrik bioetanol dari batang sorghum ini menggunakan proses fermentasi. Batang sorghum digiling dalam roll mill dan ditambahkan  air  sehingga  menghasilkan  nira.  Adapun mikroorganisme  yang  digunakan  adalah Saccharomyces cereviceae. Bakteri ini mampu mengurai gula tanpa kehadiran oksigen  dan  menghasilkan  etanol  dan  karbondioksida. Konsumsi  premium  pada  2017  diperkirakan  sebesar 63.052.915  kL/tahun. Proses  pembuatan  bioetanol  ini berlangsung  secara  kontinyu,  24  jam/hari  dan  330  hari/tahun dengan  perencanaan  sebagai  berikut,  Kapasitas  produksi  : 355.916,41  kL/tahun,  Bahan  baku  :  5.000.000  ton/tahun. Pabrik  bioetanol  ini  akan  didirikan  di  Sukoharjo  pada  tahun 2017. Berdasarkan analisa ekonomi yang dilakukan, diperoleh hasil  sebagai  berikut:  Internal  Rate  of  Return  :  36  %    per tahun, Pay Out Time : 4.09  tahun, dan BEP : 25.13 %.
Kata kunci – bioethanol, shorgum, bahan bakar

## I. PENDAHULUAN
alah  satu  jenis  bahan  bakar  nabati  yang  sudah  lama dikembangkan  untuk  menggantikan  BBM  adalah bioetanol (etil alkohol) yang dibuat dari biomassa (tanaman) melalui proses biologi (enzimatik dan fermentasi). Bioetanol dapat dengan mudah diproduksi dari tanaman-tanaman yang mengandung  gula,[1].  Diantaranya  tetes  tebu,  nira  bergula, sagu,  jagung  dan  singkong.  Selain  itu  sampah  juga  dapat digunakan  menghasilkan  etanol.  Dari  berbagai  jenis tanaman  yang  dapat  dijadikan  sebagai  sumber  bahan  baku bioetanol,  salah  satu  diantaranya  yang  paling  potensial dikembangkan  di  Indonesia  adalah  tanaman  sorgum  manis ( Sweet  Sorghum ).  Tanaman  sorgum  memiliki  keunggulan tahan terhadap kekeringan dibanding jenis tanaman serealia lainnya[2].
Etanol  atau  etil  alkohol  merupakan  senyawa  organik
yang  terdiri  dari  karbon,  hidrogen,  oksigen  dengan  rumus molekul  CH 3 CH 2 OH  dan  merupakan  derivat  senyawa hidrokarbon,  yang  mempunyai  gugus  hidroksil  sehingga dapat  dioksidasi  atau  esterifikasi.  Penggunaan  alkohol sebagai bahan bakar mulai diteliti dan diimplementasikan di USA dan Brazil sejak terjadinya  krisis bahan bakar fosil di kedua  negara  tersebut  pada  tahun  1970-an.  Brazil  tercatat sebagai  salah  satu  negara  yang  memiliki  keseriusan  tinggi dalam  implementasi  bahan  bakar  alkohol  untuk  keperluan kendaraan  bermotor  dengan  tingkat  penggunaan  bahan bakar  etanol  saat  ini  mencapai  40%  secara  nasional.  Di USA,  bahan  bakar  relatif  murah,  E85,  yang  mengandung etanol 85% semakin populer di masyarakat.
Pertumbuhan  industri  etanol  di  Indonesia  khususnya yang berasal dari bahan-bahan terbarukan diperkirakan akan mengalami  pertumbuhan  yang  pesat  seiring  dengan pertumbuhan  kebutuhan  akan  etanol  sebagai  bahan  bakar alternatif.  Etanol  dimanfaatkan  sebagai  bahan  campuran bensin  dengan  komposisi  10%  etanol  atau  yang  disebut dengan  gasohol  E-10.  Hal  ini  juga  didukung  oleh ketersediaan,  harga,  dan  dampak  lingkungan  pada penggunaan bahan bakar fosil.
Rata-rata  luas  tanam  dan  produktivitas  sorgum  pada beberapa daerah sentra produksi sorgum di Indonesia cukup bervariasi,  variasi  tersebut  disebabkan  oleh  perbedaan agroekologi serta teknologi budi daya yang diterapkan oleh petani,  terutama  varietas  dan  pupuk.  Perusahaan  sorgum terbesar di Indonesia terdapat di Jawa Tengah, disusul oleh Jawa Timur, DI Yogyakarta, serta NTB dan NTT,[1].
Tabel 1. Rata-rata Luas Tanaman dan Produktivitas Sorgum di Indonesia
Berdasarkan data persebaran sorghum , pabrik bioetanol ini  sesuai  didirikan  di  Sukoharjo,  Provinsi  Jawa  Tengah. Dikarenakan  tersedianya  bahan  baku,  terdapat  suplai  air yang cukup memadai serta dekat dengan sarana transportasi.
Prospek sorghum di Indonesia dapat dijadikan komoditas andalan mengingat sorghum bisa dikembangkan searah dan sejalan  dengan  upaya  peningkatan  produktivitas  lahan kosong  yang  jumlahnya  sangat  luas  terdapat  di  negeri  ini. Selain  utntuk  bahan  baku  pembuatan  bioetanol,  sorghum

## Pra Desain Pabrik Bioetanol Dari Nira Batang Sorghum
Fredi Susanto, Kurniawan Candra, dan Arief Widjaja Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : arief_w@chem-eng.its.ac.id
S
Tempat/tahun Luas tanam (ha) Produksi (t) Produktivitas (t/ha) Jawa Tengah Jawa Timur DI Yogya NTB NTT 15.309 5.963 1.813 30 26 17.350 10.522 670 54 39 1,13 1,76 0,37 1,8 1,5
juga  bisa  dimanfaatkan  bijinya  menjadi  tepung  untuk menggantikan  tepung  beras  atau  terigu  sebagai  bahan pangan.  Biji  sorghum  juga  bisa  menggantikan  jagung  yang banyak digunakan sebagai bahan baku dalam industi pakan ternak.  Daun  sorghum  dapat  dimanfaatkan  sebagai  hijauan pakan  ternak.  Selain  itu  ternyata  ampas  batang  sorghum ( bagasse )  yang  telah  diambil  niranya  dapat  dimanfaatkan seratnya  sebagai  bahan  baku  pulp  dalam  industri  kertas. Dalam  hal  ini  pengembangan  tanaman  sorghum  akan mendukung  program  pemerintah  dalam  rangka  ketahanan pangan (program swasembada pangan) dan energi (program desa  mandiri  energi),  selain  itu  juga  mendukung pengembangan  industri  lainnya  yaitu  penggemukan  sapi (swasembada daging) dan industri pulp (kertas).
Tabel 2.  Spesifikasi Etanol
Proof  adalah  kandungan  alkohol  yang  dibuat  dengan cara  mengukur  spesifik  gravitasi  dengan  hidrometer  pada temperatur  standar  15,5 o C.  Sebagai  contoh,  190 o proof mengandung 95 % alkohol dan 200 o proof mengandung 100 % alkohol,[2].

## II. URAIAN PROSES
Berdasarkan  tipe  –  tipe  proses,  pemilihan  proses  yang digunakan  untuk  pembuatan  bioetanol  dari  nira  batang sorgum  antara  lain  :  Tahap  fermentasi  dengan  bahan  baku gula (molases) dan Tahap Purifikasi (Distilasi azeotrop dan Dehidrasi dengan Molecular sieve ),[3-5].
Proses fermentasi pada  Pra  desain pabrik bioetanol dari batang sorghum ini. Pada awalnya, Batang sorghum digiling dalam roll mill dan ditambahkan air sehingga menghasilkan nira. Kemudian nira tersebut difilter, dan diasamkan dengan menggunakan  H 2 SO 4 ,  kemudian  disterilisasi  sebelum difermentasi  di  fermentor  selama  36  jam.  Adapun mikroorganisme  yang  digunakan  adalah Saccharomyces cereviceae. Bakteri  ini  mampu  mengurai  gula  tanpa kehadiran  oksigen  dan  menghasilkan  etanol  dan karbondioksida.  Setelah  dari  fermentor  nira  yang  sudah difermentasi  dinetralkan  pH  nya  menggunakan  NH 4 OH  di tangki  netralisasi.  Dari  tangki  netralisasi  nira  dipompakan melewati  preheater  sebelum  masuk  ke  kolom  distilasi. Tahap  terakhir  dalam  proses  produksi  etanol  adalah  proses pemurnian  agar  mencapai  kemurnian  yang  diharapkan. Pemurnian  dilakukan  dengan  menggunakan  kolom  distilasi sebanyak  2  jenis.  Pada  proses  distilasi  yang  pertama diperoleh kadar etanol sebesar 51% dan pada distilasi yang kedua  diperoleh  kadar  95%.  Dari  kolom  distilasi  2  larutan didinginkan  menggunakan  cooler  untuk  didapatkan  suhu
32 o C  agar  sesuai  dengan  suhu  proses  dehidrasi  dengan menggunakan Molecular  Sieve yang  diinginkan.  Proses dehidrasi  dilakukan  ntuk  mendapat  kadar  etanol  99,5%. Etanol  99,5%  yang  dihasilkan  kemudian  disimpan  dalam tangki penampung,[6]-[7].
Berikut  ini  adalah  gambar  1  yang  menunjukkan flowsheet proses dari pabrik ini.
PHP Antifoam H 2 SO 4 Nutrient (DAP) (Urea dan NH 4 (H 2 PO 4 ) Amonium Hidroksida Udara Refrigerated Cooling Water 33 CWD Ke pengolahan limbah SC Feed Sorghum F-111 J-113 H-121
M-120 L-127 R-211
L-217 R-210 L-221 F-220
L-222 H-223 E-311 D-310 C-110 F-124 L-126 D-320
D-330 a/b/c
L-226 F-225 E-312 L-321 E-314 E-322 E-325 F-334 31 30 1 30 7 28 1 30 4 1 30 5 1 78 38 9 22 21 18 24 19 23 F-212 L-215 V-331 1 30 3 11 16 32 12 30 17 34 1 36 J-114 C-112 R-212 L-216 L-324 2 13 120 E-213 6 14 32 15 1 32 27 29 189 35 189 Urea Biomass 20 26 25 CO2 E-332 J-224 1 1 1 1 1 1 1 1 12 99,68 37 1 120 F-214 F-313 F-323 39 1 32 E-333 8 1 30 10 30 30 1 30 32 95,25 40 1 32 Fermentor 1 12 32 32 1 WP S CW CW F-122 Gambar 1. Process Flow Diagram

## III. MATERIAL BALANCE
Berikut  merupakan  hasil  perhitungan  dari  material balance pabrik bioethanol dari nira batang sorghum dimana kapasitas feed sebesar 5.000.000 ton/tahun dan produk yang dihasilkan  adalah  bioethanol  sebesar  355.916,41  kL/tahun, [8]-[11].

## IV. ANALISA EKONOMI
Dari hasil perhitungan pada  neraca  ekonomi didapatkan Total Cost Investment pabrik ini sebesar  Rp 5,608,489,018,109 dengan  bunga  12%  per  tahun.  Selain  itu,  diperoleh  IRR sebesar  36  %  dan  BEP  sebesar  25,13  %  dimana pengembalian  modalnya  selama  4,09    tahun.  Umur  dari pabrik  ini  diperkirakan  selama  10  tahun  dengan  masa periode  pembangunannya  selama  3  tahun  di  mana  operasi pabrik ini 330 hari/tahun., [12].

## V. KESIMPULAN/RINGKASAN
Berdasarkan analisa ekonomi dengan metode discounted cash  flow terhadap  factor  ekonomi  pra  desain  pabrik Bioethanol  dari  Nira  Sorghum  ini,  maka  diperoleh  hasil sebagai berikut :
1.   Laju Pengembalian Modal (Rate Of Return ) sebesar  36 %  per  tahun.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  ROR  yang diperoleh lebih besar dibandingkan dengan nilai I untuk
Spesifikasi 190  proof 200  proof
 Spesific gravity , 60/60 o F (maks.)
 Kemurnian, % wt (min.)
 Bahan  tidak  menguap, mg/100 mL (maks.)
 Kelarutan dengan air
 Bau
 Warna, (maks.)  Air, % berat (maks.) 0,816 92,42 2,5 larut semua tidak ada bau asing - 7,58 0,79421 100 2,5 larut semua -
pinjaman  modal  pada  bank  dengan  tingkat  bunga  12  % sehingga pabrik layak didirikan.
2.   Waktu  pengembalian  modal  ( Pay  Out  Time )  pabrik  ini adalah 4.09 tahun.
3.  Titik impas ( Break Even Point ) adalah 25.13 %.
Dari  hasil  evaluasi  secara  teknis  dan  ekonomis,  pabrik Bioetanol  dari  Nira  Batang  Sorghum  ini  sudah  memenuhi syarat  untuk  dilanjutkan  ke  tingkat  perencanaan.  Dari  segi ekonomi, pra rencana ini telah layak didirikan dengan masa konstruksi 3 tahun dan umur pabrik 10 tahun.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada  Prof.  Dr.  Ir. Arief Widjaja, M.Eng atas bimbingan dan saran yang telah diberikan selama ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Handbook  of  Energy  &  Economic  Statistic  of  Indonesia,  Pusdatin
ESDM, Jakarta (2012).
[2]  Perry,  Robert  H.  and  Don  Green.  “  Perry’s  Chemical  Engineer’s Handbook, 7 th Edition”. Mc Graw Hill Book Company , New York.
[3]  Brownell, Lloyd E. and Edwin H. Young.” Process Equipment design”. John Willey & Son, New York (1959).
[4]  Geankoplis,  Christie  John.”  Transport  Processes  And  separation process principles, 4 th edition. Prentie Hall of India , New Delhi (2003).
[5]  Mc Cabe, Warren L,. and Julia C. Smith.” Unit operation Of Chemical Engineering”. 4 th Edition”. Mc Graw Hill Book Company, New York (1985).
[6]  Seader,  J.D,  Henley,  Ernest  J.  “  Separation  Process  Principle  2 th
Edition”. John Willey & Son : New York (2006).
[7]  Smith,  J.M.,  Van  Ness,  H.C.,  Abbott  ,  M.M.  “  Introduction  to Chemical  Engineering  Thermodynamics,  7 th Edition’,  Mc  Grawhill
Book Company. Singapore (2005)
[8]  Vilbrandt.  D,  “Chemical  Engineering  Plant  Design”,  4 th edition
McGraw Hill Book Company (1959)
[9]  Himmelblau.  D,  “Basic  Principles  and  Calculations  in  Chemical Engineering”, International Edition (2003).
[10]  Ludwig.  E,  “Design  for  Chemical  and  Petrochemical  Plants”,  Gull Publishing Houston, Texas (1947).
[11]  Ulrich,  Gael  D.”A  Guide  to  Chemichal  Engineering  Process  Design and Economic’, John Willey & Son : Canada (1984)
[12]  Klaus.  D.  Timmerhaus  and  Ronald.  E.W,  “Plant  Design  and Economics  for  Chemical  Engineering”,  5 th International  Edition McGraw Hill Book Company (2003).