Volume 14  No.2 Juli 2022 ISSN : 2085 – 1669 e-ISSN : 2460 – 0288 Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/jurtek Email :  jurnalteknologi@umj.ac.id

## U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## PERANCANGAN REAKTOR UNTUK PRODUKSI BIODIESEL GENERASI 2 DARI BIOMASA SAWIT
Maharani Dewi Solikhah 1,* , Adi Prismantoko 2 , Adinda Prawitasari 3 , Bina Restituta Barus 4 , Agus Kismanto 5
1) Balai Teknologi Bahan Bakar dan Rekayasa Disain, Badan pengkajian dan Penerapan Teknologi, Gedung 480 Kawasan PUSPIPTEK Tangerang Selatan 15314
* Email: maharani.dewi@bppt.go.id
Diterima: 28 Juli 2021 Direvisi: 13 November 2021 Disetujui: 27 Januari 2022

## ABSTRAK
Indonesia  merupakan  negara  yang  kaya  akan  biomasa,  akan  tetapi  belum  termanfaatkan,  antara  lain biomasa sawit yang berupa tandan kosong maupun pelepah sawit. Biomasa tersebut dapat dikonversi menjadi  biohidrokarbon  melalui  proses  pirolisis  yang  menghasilkan  bio-oil  dan  dilanjutkan  dengan proses  up-grading  untuk  meningkatkan  kualitas.  Upgrading  Bio-oil  menjadi  biohidrokarbon  dapat dilakukan  melalui  berbagai  proses  produksi,  antara  lain  proses  hydrothermal.  Bio-oil  dari  biomasa sawit maupun kayu-kayuan berbeda dari minyak diesel, antara lain memiliki kandungan air tinggi(11- 50%),  memiliki  keasaman  tinggi,  serta  viskositas  yang  tinggi  (>  40  cP).  Berdasarkan  karakteristik tersebut,  proses  hidrotermal  memiliki  keunggulan  yaitu  mampu  beroperasi  dengan  bahan  baku  yang memiliki  kandungan  air  tinggi.  Kondisi  operasi  proses  hidrotermal  berada  300  –  400 o C,  150  –  200 bar.  Untuk  itu,  dilakukan  perancangan  reactor  upgrading  bio-oil  menggunakan  proses  hidrotermal untuk beroperasi pada suhu 420 o C dan tekanan hingga 220 bar.
Kata Kunci: upgrading bio-oil, perancangan reactor, biomasa sawit.

## ABSTRACT
Indonesia has abundance of biomass that underutilized, including oil palm biomass in such as empty fruit  bunches  and  palm  fronds.  The  biomass  can  be  converted  into  biohydrocarbons  through  a pyrolysis process that produces bio-oil and followed by an up-grading process to improve its quality. Upgrading  Bio-oil  into  biohydrocarbons  can  be  conducted  through  various  production  processes, including hydrothermal processes. Bio-oil has different chacateristic compared to diesel fuel. Bio-oil has  a  high  water  content  (11-50%),  high  acidity,  and  high  viscosity  (>  40  cP).  Based  on  these characteristics,  the  hydrothermal  process  has  the  advantage  of  being  able  to  operate  with  raw materials  that  have  a  high  water content.  The operating  conditions  of  the  hydrothermal  process  are 300  –  400 o C,  150  –  200  bar.  For  this  reason,  a  bio-oil  upgrading  reactor  was  designed  using  a hydrothermal process to operate at a temperature of 420 oC and a pressure of up to 220 bar.
Keywords: upgrading bio-oil, reactor design, oil palm biomass.

## PENDAHULUAN
Biomassa  merupakan  sumber  energi terbesar  keempat  di  dunia  dan  khususnya menjadi  sumber  energi  yang  menarik  bagi banyak negara karena ketersediaan dan
keberlanjutannya.  Sumber  utama  biomassa berasal  dari  sektor  pertanian,  kehutanan,  dan perkebunan  dengan  pemanfaatan  utamanya sebagai  umpan  untuk  pembangkit  listrik. Biomassa menghasilkan sumber energi
terbarukan  yang  dinilai  berdampak  positif  bagi lingkungan,  ekonomi,  dan  ketahanan  energi suatu negara (Bridgwater & Peacocke, 2000).
Salah  satu  sumber  biomassa  yang tersedia secara luas di kawasan Asia Tenggara, khususnya  Indonesia  adalah  kelapa  sawit. Eksplorasi  utama  kelapa  sawit  adalah  minyak sawit,  sedangkan  sisanya  dinyatakan  sebagai limbah  yang  terdiri  dari  tandan  kosong  kelapa sawit  (TKKS),  serat/fiber,  cangkang,  pelepah, dan  batang.  Pertumbuhan  industri  kelapa  sawit di  Indonesia  menunjukkan  perkembangan yang signifikan.  Pada  tahun  2018,  produksi  crude palm oil (CPO) Indonesia mencapai 42,04 juta
ton  dengan  angka  ekspor  mencapai  74%  dari total  produksi  (Sitanggang,  2018).  Secara morfologi,  sebuah  pohon  kelapa  sawit  terdiri dari  tiga  komponen  biomassa  utama  yaitu pelepah  sawit  (10,4  ton/ha/tahun)  atau  15 ton/ha/tahun  termasuk  daun  dan  lidi,  tandan buah  segar/TBS  (25  ton/ha/tahun),  dan  batang (75 ton/ha/tahun). Pabrik kelapa sawit mengolah  TBS  dan  menghasilkan  sejumlah limbah  biomassa  yaitu  tandan  kosong  kelapa sawit/TKKS  (21%),  cangkang  (6,4%),  serabut (14,4%), ampas (2,7%), dan limbah cair berupa palm oil mill effluent /POME (29,2%) (Sulaiman, 2013). Keseluruhan potensi
biomassa  kelapa  sawit  ini  digambarkan  pada Gambar 1.
Pelepah sawit merupakan hasil sampingan  dari  proses  pemanenan  TBS. Adapun  siklus  pemangkasan  dilakukan  setiap
14 hari dengan pemotongan tiga pelepah setiap pohonnya  yang  rata-rata  beratnya  mencapai  10 kg  (Devendra,  1990).  Apabila  setiap  hektar ditanam  144  pohon,  maka  setiap  14  hari  akan diperoleh  ±  4.320  kg  pelepah  atau  8.640 kg/bulan/ha  dengan  kandungan  kering  sebuah pelepah  sekitar  35%  sehingga  jumlah  bahan kering  pelepah/bulan/ha  sebesar  3.024  kg. Dalam  pemanfaatannya,  pelepah  sawit  biasa digunakan  sebagai  pakan  ternak  dan  pupuk kompos  untuk  memenuhi  nutrisi  pepohonan sawit di area perkebunan. Namun, pemanfaatan pelepah  sebagai  sumber  energi  belum  banyak dilakukan mengingat adanya tuntutan pelepah
harus kembali ke lahan.
Sebagai  salah  satu  limbah  biomassa, pelepah sawit dinilai prospektif untuk dikonversi  menjadi  sumber  energi  terbarukan. Secara umum, komponen utama suatu biomassa terdiri  dari  tiga  yaitu  selulosa,  hemiselulosa, dan  lignin.  Gambar  1  menunjukkan  tempat ketiga  komponen  tersebut  di  pada  suatu tanaman.
Selulosa  memiliki  komposisi  umum C 6 H 10 O 5 dengan  n  =  500-4000,  hemiselulosa memiliki komposisi umum C 5 H 8 O 4 dengan n = 50-200, sedangkan lignin memiliki cabang yang panjang,  polimer  mononuklear  aromatik  dan umumnya  berikatan  untuk  menggabungkan serat  selulosa  dan  hemiselulosa  sehingga membentuk  gugus  lignoselulosa  (Vassilev, Baxter,  K.  Andersen,  &  G.  Vassileva,  2010). Berikut  disampaikan  komposisi  kimia  dari
Gambar 1 . Potensi Biomassa dalam Industri Kelapa Sawit
Jurnal Teknologi 14 (2) pp 197-212 © 2022
komponen  yang  terkandung  dalam  suatu pelepah sawit berbasis kering (Kausar, 2012).
Tabel 1 . Komposisi Kimia Pelepah Sawit Komponen Komposisi (%) Selulosa 35,88 Hemiselulosa 26,47 Lignin 18,90 Ekstraktif 9,05 Air 9,70

## 1. Produksi Bio-oil dari Biomassa
Proses  konversi  biomassa  dapat  dilakukan dengan tiga metode yaitu pembakaran, gasifikasi,  dan  pirolisis.  Namun,  di  antara ketiganya  pirolisis  dinilai  sebagai  teknologi terbaik  karena  produk  yang  dihasilkan  terdiri dari bio-crude  oil (BCO) sebagai gas terkondensasi, gas sintetik (gas tidak terkondensasi seperti CO 2 , H 2 ), dan arang (bio- char) (Seith, 2009).
Selanjutnya  akan  dibahas  mengenai  dua metode  pirolisis  yang  telah  umum  digunakan dalam  produksi  bio-oil  di  dunia.  Dalam  proses konversi  via  rute  pirolisis,  konversi  biomassa menjadi BCO dapat dihasilkan melalui dua rute utama  yaitu  pirolisa  cepat  ( flash/fast  pyrolysis ) dan liquifaksi hidrotermal ( hydrothermal liquefaction /HTL).
1.1. Pirolisis Cepat ( Fast Pyrolysis ) Fast pyrolysis merupakan proses dekomposisi  termal  dari  komponen  organik tanpa adanya kehadiran oksigen didalam proses pada suhu 350–600 o C. Proses ini mensyaratkan bahan  baku  biomassa  yang  relatif  kering  atau dibatasi  kelembaban  tertentu.  Proses  ini menghasilkan  sejumlah  produk  yaitu  uap organik,  gas  (CO 2 ,  H 2 O,  CO,  dll)  dan  padatan berupa  char  atau  arang.  Padatan  dalam  produk pirolisis disebut arang yang umumnya mengandung  komponen  karbon  (C),  hidrogen (H),  oksigen  (O)  dengan  sedikit  unsur  logam. Komponen cair yang dihasilkan merupakan uap organik terkondensasi (BCO)
yang mengandung  asam  karboksilat,  alkohol,  keton, aldehid,  hidrokarbon,  dan  senyawa  lainnya.
Sedangkan  gas  yang  dihasilkan  mengandung H 2 ,  CO,  CO 2 ,  CH 4 ,  dan  lainnya.  Jumlah  dari masing-masing  produk  pirolisis  ini  sangat dipengaruhi oleh kondisi operasi yang diterima dalam  perlakuan  termasuk  temperatur  operasi, panas  reaksi,  dan  waktu  tinggal  dalam  reaktor (Benanti,  Freda,  Lorefice,  Braccio,  &  Sharma, 2011).
Tabel  2 .  Perbandingan  Temperatur  dan  Waktu Proses Pirolisis terhadap Komposisi Produk Proses Produk (dalam %) Cair Gas Arang Pirolisis Cepat Temperatur: 400-600 o C Waktu tinggal: < 2 detik 75 12 13 Pirolisis Menengah
Temperatur: 500 o C Waktu  tinggal:  sedang  (5- 10 menit) 50 25 25 Pirolisis Lambat Temperatur: 350-400 o C Waktu tinggal: > 10 menit 30 35 35

## Sumber: (Meiga Setyo Winanti, 2011)
Beberapa  faktor  yang  mempengaruhi  hasil proses pirolisis antara lain:
a. Temperatur pirolisis, peningkatan temperatur dapat meningkatkan kesempurnaan proses dekomposisi
biomassa.
b. Waktu  pirolisis,  peningkatan  waktu  reaksi dapat meningkatkan persentase produk cair dan  gas,  sebaliknya  menurunkan  produk padat. Waktu proses berkaitan dengan jenis dan kuantitas biomassa yang diproses.
c. Humiditas/kadar  air,  tingginya  kadar  air dapat  menyebabkan  timbulnya  uap  air dalam  proses  pirolisis  yang  mengakibatkan ketidakmampuan  tar  untuk  mengembun  di dalam pendingin, mengakibatkan peningkatan  waktu  yang  digunakan  untuk proses pemanasan.
d. Ukuran umpan biomassa, hal ini berkorelasi dengan  tujuan  pemakaian,  persyaratan  alat pyrolyzer,  dan  target  hasil  arang  (Meiga Setyo Winanti, 2011).
Fast pyrolysis untuk produksi BCO telah dikembangkan  sejak  awal  eksperimen  pada
tahun  1970-an.  Beberapa  reaktor  dan  proses pirolisis telah dikembangkan dan fast pyrolysis terbukti paling menjanjikan untuk menghasilkan  produk  bio-oil,  kimia,  dan produk turunan. Sejak tahun 1990-an, beberapa organisasi  penelitian  berhasil  mengembangkan pabrik  fast  pyrolysis  skala  besar.  Bridgewater dan  Peacoacke  secara  intensif  melakukan review  terhadap  komponen  kunci  dari  fast pyrolysis  dan  hasil  produk  liquid,  serta mendeskripsikan  sistem  reaksi  utama  dan proses  yang  telah  berlangsung  selama  hampir 20 tahun.
Gambar 2 . Alur Reaksi Fast Pyrolysis Biomassa
Dengan fast pyrolysis, molekul biomassa berukuran  kecil  dikonversi  menjadi  produk minyak  melalui  reaksi  homogen  pada  fasa  gas. Sejumlah  mekanisme  pirolisis  juga  telah diteliti, seperti model Broido-Shafizadeh. Review  yang  lebih  komprehensif  mengenai myriad  models  untuk  menjelaskan  reaksi pirolisis  biomassa  dilakukan  oleh  Blasi  et.al, yang  mereview  sejumlah  mekanisme  semi- global yang dikenal sebagai weight low kinetics dan  species  selectivity.  Model  pirolisis  partikel single  sederhana  ditampilkan  pada  gambar  2.3. Biomassa dipanaskan secara cepat tanpa udara, terevaporasi  dan  secara  cepat  dikondensasi mienjadi bio-oil. Produk utama, bio-oil diperoleh  dan  menghasilkan  yield  hingga  80% dari  bahan  baku  kering,  bersamaan  dengan  by- product arang dan gas.
Saat  ini,  Venderbosch  dan  Prins  sedang mereview  teknologi  fast  pyrolysis  termasuk tantangan ke depannya meliputi (1) pengembangan reaktor dan proses pirolisis yang reliable,  (2)  demonstrasi  pemanfaatan  minyak pirolisis  di  boiler,  dan  (3)  pengembangan
teknologi  untuk  produksi  bahan  kimia  dan biofuel dari minyak pirolisis.
1.2. Hydrothermal Liquefaction (HTL)
Berbeda  dengan  fast  pyrolysis  yang memerlukan  umpan  biomassa  dalam  kondisi kering,  HTL  justru  lebih  fleksibel  atau  toleran terhadap  biomassa  yang  memiliki  kadar kelembaban  tinggi..  HTL  pada  awalnya digunakan untuk mengkonversi batubara menjadi  bahan  bakar  minyak,  namun  sekarang aplikasinya  digunakan  lebih  meluas  termasuk biomassa  kayu,  limbah  pertanian,  limbah organik,  dan  tanaman  akuatik  seperti  alga. Tidak  seperti  fast  pyrolysis,  perkembangan teknologi  HTL  belum  banyak  dieksplor sehingga  data  yang  diketahui  mengenai  proses ini relatif minim, namun teknologi mengedapankan hal baru dalam proses konversi limbah menjadi bahan bakar.
HTL dikenal juga dengan istilah likuifaksi langsung,
upgrading hydrothermal/pyrolysis ,  depolimerisasi,  dan solvolysis.  HTL  merupakan  reaksi  biomassa dalam  air  pada  temperatur  dan  tekanan  tinggi dengan  atau  tanpa  bantuan  katalis,  yang bertujuan  untuk  menjaga  air  pada  kondisi superkritikal.  Penggunaan  air  sebagai  solven meniadakan  proses  pengeringan  biomassa  dan menghindari  terjadinya  reaksi-reaksi  samping pada  temperatur  rendah.  Produk  utama  HTL adalah  bio-oil,  dengan  produk  samping  ( by- product )  berupa  residu  padatan,  bio-char,  dan air  yang  terkandung  dalam  komponen  organik terlarut.
Jurnal Teknologi 14 (2) pp 197-212 © 2022
Proses  HTL  terjadi  pada  media  air  yang tergolong  reaksi  bertahap  kompleks  termasuk solvolysis, dehidrasi, dekarboksilasi, dan hidrogenasi dari kelompok fungsional.
Dekomposisi  selulosa  dipelajari  oleh  Minowa et.al,  pengaruh  penambahan  katalis  natrium karbonat,  pengurangan  katalis  nikel,  dan ketiadaan  katalis  pada  dekomposisi  selulosa pada  air  panas  terkompresi.  Tim  peneliti mengungkapkan  bahwa  hidrolisis  memegang peran penting dalam pembentukan glukosa/oligomer,  yang  dapat  dengan  cepat terdekomposisi  menjadi  produk  liquid  non- glukosa,  arang  dan  gas.  Dalam  kondisi  tanpa katalis,  arang  dan  gas  terproduksi  sebagai intermediate  di  antara  minyak.  Kehadiran katalis  alkali  justru  menghalangi  pembentukan arang  karena  produk  minyak  yang  dihasilkan tergolong  stabil.  Lebih  lanjut,  pengurangan nikel  dapat  digunakan  untuk  aplikasi  reaksi steam  reforming  dari  produk  liquid  sebagai produk intermediate dan reaksi masinasi. Yield produk  liquid  dari  proses  konversi  hidrotermal berkisar  antara  7-70%,  tergantung  banyak faktor  termasuk  tipe  substrat,  temperatur, tekanan,  waktu  tinggal,  tipe  solven,  dan penggunaan katalis.
Gambar 3. Alur Reaksi HTL dari Selulosa
Perbandingan  karakteristik  dan  kajian teknis  kedua  proses  termokimia  tersebut  dapat dilihat pada tabel 3 di atas.

## 2. Bio-crude Oil (BCO)

## 2.1 Karakteristik Dasar BCO
Penampakan  BCO  adalah  coklat  tua, kental,  dan  berbau  asap.  Karakteristik  ini dihasilkan  dari  komposisi  kimia  minyak  yang secara  signifikan  berbeda  dari  minyak  turunan minyak bumi. BCO adalah campuran multikomponen  yang  terdiri  dari  molekul ukuran  berbeda  yang  berasal  terutama  dari reaksi  depolimerisasi  dan  fragmentasi  dari  tiga blok  bangunan  utama  biomassa  yaitu  selulosa, hemiselulosa,  dan  lignin.  Oleh  karena  itu, komposisi  unsur  bio-oil  lebih  menyerupai biomassa  daripada  minyak  petroleum.  BCO merupakan  campuran  kompleks  dari  ratusan senyawa  organik,  utamanya  terdiri  dari  asam,
Tabel 3 . Perbandingan Proses Fast Pyrolysis dan HTL untuk Produksi BCO
Metode Persyaratan kondisi Mekanisme reaksi/ deskripsi proses Kajian Teknis Kelebihan Kelemahan Fast pyrolysis  Temperatur (450- 500 o C);  Waktu tinggal singkat (~1s);
 Tekanan atmosferik;  Diperlukan
pengeringan  Molekul kecil dikonversi menjadi produk minyak melalui reaksi homogen pada fase gas  Yield produk mencapai 80%,  Biaya kapital rendah.  Kualitas bahan bakar rendah HTL  Temperatur rendah (300-400 o C);  Waktu tinggal panjang (0,2-1 jam);
 Tekanan tinggi (5-
20 MPa);  Tidak diperlukan
pengeringan  Terjadi pada fasa medium yang tergolong reaksi komplek bertahap  Kualitas bio-oil lebih tinggi (nilai kalor tinggi),  Kandungan kelembaban rendah.  Yield BCO rendah (20- 60%)
 Memerlukan alat
bertekanan tinggi  Biaya kapital tinggi
alkohol,  aldehid,  ester,  keton,  fenol,  dan oligomer  turunan  lignin.  Beberapa  senyawa  ini berhubungan  langsung  dengan  senyawa  BCO yang tidak diinginkan. BCO dinilai menjanjikan untuk substitusi bahan bakar fosil, meningkatkan  nilai  tambah  produk  dan  secara simultan  berkontribusi  untuk  meningkatkan harga  jual  limbah  biomassa.  Eksistensi  BCO mulai  meningkat  sejak  dua  dekade  terakhir bersamaan dengan tumbuhnya industri biodiesel.  Dalam  industri  BCO,  dikenal  dua pemain besar yang menguasai pasar dunia yaitu BTG  Biomass  Technology  System  dan  Licella yang  masing-masing  mengembangkan  BCO dengan teknologi pirolisis cepat (fast pyrolysis) dan  hidrotermal,  serta  memanfaatkan  bahan baku  biomassa  yang  tersedia  di  Australia  dan Eropa,  seperti  kayu  pinus,  jagung,  tebu,  dan limbah pertanian lainnya.
Berikut ditampilkan perbandingan karakteristik  beberapa  BCO  yang  berasal  dari TKKS,  kotoran  manusia,  kayu,  dan  petroleum konvensional  (minyak  bakar/ heavy  petroleum fuel oil ).
Tabel  4. Perbandingan  Karakteristik  BCO  dari Beberapa Sumber Biomassa
Karakteristik TKKS Kayu Pinus Minyak Bakar ( petroleum based ) Kadar air (%-wt) 11,54 15-30 0,1 pH 2,8 2,5 - Specific gravity - 1,2 0,94 Analisis elemental C H O N 41,81 5,73 0,84 45,71 54-58 5,5-7,0 35-40 0-0,2 85 11 1,0 0,3 Kandungan abu 5,9 0-0,2 0,1 HHV (MJ/kg) 26,49 16-19 40 Viskositas  (50 o C, cP) - 49-100 180 Padatan (%-wt) - 0,2-1 1 Residu  Distilasi (%-wt) - Sd 50 1

## 2.2 Spesifikasi BCO berbasis Pelepah Sawit
Pemanfaatan  TKKS  sebagai  salah  satu sumber  biomassa  terkendala  pada  sifat  fisika dan  kimianya  yaitu  sifatnya  yang  liat  sehingga menyulitkan dalam proses penanganan, kandungan air dan kandungan logam alkali-nya yang  juga  tinggi  sehingga  dikhawatirkan membebani  proses  pretreatment.  Bahan  baku alternatif  yang  menjanjikan  adalah  pelapah sawit.  Tabel  7  menyajikan  perbandingan karakteristik  antara  BCO  berbasis  TKKS  dan pelepah.
Tabel 5 . Perbandingan Karakteristik BCO Berbahan TKKS dan Pelepah
Parameter Kelapa Sawit TKKS Pelepah Selulosa 23,83 36,67 Hemiselulosa 15,90 18,71 Lignin 39,51 27,38 Kandungan air (%- massa) 11,54 41,91 pH 2,8 3,1 Nilai kalor (HHV), (MJ/kg) 26,49 12,19 Sumber: (Solikhah et al., 2018) Sebagai kandidat biomassa yang
potensial, karakteristik pelepah sawit menjanjikan  karena  mengandung  senyawa selulosa  yang  tinggi.  Kandungan  selulosa berpengaruh  pada  kecepatan  pembentukan produk,  semakin  tinggi  kandungan  selulosa, maka  semakin  tinggi  kecepatan  pembentukan produknya (Song, Hu, Wang, & Chen, 2000).

## 2.3 Penggunaan BCO
Sebagai  bahan  bakar  cair  terbarukan, bio-oil  dapat  dengan  mudah  disimpan  dan ditransportasikan.  Dapat  pula  digunakan  untuk mensubstitusi  minyak  bahan  bakar  pada beragam  aplikasi  statis  seperti  boiler,  furnace, mesin diesel, dan turbin untuk generator listrik. Alternatif  lainnya,  bio-oil  dapat  digunakan sebagai bahan baku untuk produksi aditif, resin tipe  fenol-formaldehid, wood  flavor ,  dan lainnya. Berikut ini beberapa industri pengguna bio-oil, antara lain:
Jurnal Teknologi 14 (2) pp 197-212 © 2022
(1) Bahan bakar pada boiler/burner/ sistem furnace untuk menghasilkan panas
(2) Pembakaran  pada  mesin  diesel/  turbin
untuk menghasilkan daya/ power (3) Dapat  digunakan  sebagai  bahan  bakar transportasi setelah dilakukan upgrading (4) Produksi anhydro-sugar seperti levoglucosan,  yang  memiliki  potensi untuk  industry  farmasi,  surfaktan,  dan
polimer biodegradable,
(5) Dapat  digunakan  sebagai  asap  cair  dan wood flavor
(6) Produksi bahan kimia dan resin (seperti agrokimia,  pupuk,  asam,  dan  agen pengontrol emisi)
(7) Dapat  digunakan  untuk  membuat  aditif seperti bio-binder aspal.
Dengan potensi penggunaan bio-oil yang begitu besar,  perlu  dikaji  peningkatan  kualitas  bio-oil agar  memiliki  kualitas  sebagai  biohidrokarbon khususnya  dengan  spesifikasi  seperti  minyak diesel.  Perlu  pula  dilakukan  uji  coba  produksi upgrading bio-oil  dari  biomasa  sawit.  Untuk itu,  tulisan  ini  akan  membahas  perbandingan teknologi  untuk upgrading bio-oil,  melakukan kajian  karakteristik  bio-oil,  serta  menentukan teknologi  dan  kondisi  operasi  dalam  proses upgrading  bio-oil.  Dengan  demikian,  dapat dilakukan perancangan reaktor yang diperlukan untuk uji coba upgrading bio-oil.

## METODE PENELITIAN
Gambar  4  merupakan  diagram  alir  dari penelitian ini. Untuk dapat melakukan perancangan  reaktor  skala  laboratorium,  maka dilakukan hal-hal berikut Ini :
1. Pemilihan proses upgrading
BCO berdasarkan studi literatur. 2. Karakterisasi bio-oil yaitu dengan
parameter  kadar  air  (metode  Karl  Fischer), angka  asam  (metode  ASTM  D664),  dan kadar  sulfur  (metode  ASTM  D4294). Adapun  BCO  yang  digunakan  berbahan baku  dari  kayu  pinus  yang  diperoleh  dari BTG (BTG World, Enschede, The
Netherlands)
3. Perancangan  reactor  sesuai  dengan  kondisi operasi dan hasil karakterisasi bahan baku.
Gambar 4. Diagram Alir Penelitian
Penelitian
dilakukan dengan membandingkan  beberapa  literatur  mengenai proses upgrading BCO,  baik  kondisi  operasi maupun  mekanismenya.  Dengan  mengacu kepada  hasil  karakteristik  bio-oil  yang  telah diuji,  maka  dapat  ditentukan  proses upgrading BCO  yang  fisible.  Kemudian  dilakukan perancangan  reaktor upgrading BCO  seusai dengan karakteristik dan jenis proses yang telah ditentukan tersebut.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 1. Upgrading Bio-Oil
Upgrading  BCO  diperlukan,  agar  BCO tidak hanya dapat dikonsumsi oleh boiler, tetapi BCO  dapat  dipergunakan  untuk  pasar  yang lebih luas, misalnya untuk keperluan pembangkitan  listrik  melalui  teknologi  genset, mesin  diesel,  turbin,  mesin  stirling  ataupun
Mulai Studi Literatur Selesai Pemilihan Proses Karakterisasi Bio-oil Perancangan Reaktor Y N
keperluan  yang  lebih  luas  lagi,  misalnya sebagai  pengganti  BBM  untuk  kebutuhan transportasi. Kebutuhan akan BBM di Indonesia  khususnya  sektor  transportasi  terus meningkat yang mengakibatkan pembengkakan pada  subsidi  energi  pada  tahun  2014.  Sebagai bagian  dari  kebijakan  energi,  pemanfaatan biofuel  terus  ditingkatkan  secara  kualitas  dan jumlahnya.  Saat  ini  yang  dimaksud  dengan biofuel,  adalah  biodiesel  dapat  diproduksi  dari berbagai macam bahan baku diantaranya kelapa sawit,  canola,  jatropha,  maupun  alga,  diolah melalui teknologi esterifikasi atau transesterifikasi  yang  mereaksikannya  dengan methanol.  Sehingga  sifat  fisikanya  mendekati minyak  diesel.  Namun  demikian,  biodiesel mempunyai  karakteristik  tersendiri  sesuai dengan bahan baku maupun prosesnya.
Beberapa  metode upgrading telah diteliti  dan  diujicobakan  untuk  memperoleh upgrade  bio-oil  yang  potensial  untuk  beragam aplikasi  mesin.  Karakteristik,  perkembangan, keuntungan  dan  kerugiannya  diuraikan  sebagai berikut:

## 1.1. Hydrotreating
Secara  umum,  kandungan  hidrogen dalam  minyak  bumi  mempengaruhi  tingkat kualitas  produk  yang  dihasilkan.  Hal  ini  yang mendorong  adanya  unit  hidrogenasi  di  kilang. Hingga saat ini, proses hidrogenasi yang paling banyak digunakan untuk konversi minyak bumi dan  produk  minyak  bumi  adalah hydrotreating (HDT).  HDT  merupakan  proses  hidrogenasi sederhana  atau  non-destruktif  yang  digunakan dengan  tujuan  meningkatkan  kualitas  produk tanpa  perubahan  yang  berarti  dari  rentang  titik didih.  Hidrogenasi  tanpa  pemecahan  simultan digunakan  untuk  menjenuhkan  olefin  atau mengubah aromatik menjadi naftena. Di bawah tekanan atmosferik, olefin dihidrogenasi sekitar 500±1 o C.  Proses  ini  lazim  digunakan  pada kilang minyak bumi modern. Bio-oil memungkinkan  untuk  diproses  pada  kilang konvensional,  termasuk  pencampuran  dengan minyak mentah ( crude oil ). Kandungan oksigen dalam  bio-oil  dapat  dihilangkan  melalui  proses hidrogenasi,  dengan  menggunakan  katalis
sistem sulfida seperti CoMo/Al 2 O 3 dan NiMo/Al 2 O 3 .  Proses  HDT  memerlukan  kondisi operasi  yang  rendah,  namun  sayangnya  yield produk  bio-oil  yang  dihasilkan  relatif  rendah, dengan  produk  samping  berupa  arang,  kokas, dan  tar  yang  dapat  menyebabkan  penonaktifan katalis dan penyumbatan reaktor.

## 1.2. Hydrocracking
Dalam  industri  perminyakan,  proses hydrocracking dinilai kurang populer dibandingkan  HDT. Hydrocracking adalah proses termal yang berlandusung pada temperatur (4350±1 o C)  dan tekanan (100-2000 psi)  tinggi  dimana  proses cracking disertai dengan hidrogenasi. Produk akhir yang dihasilkan akan memiliki karakter atau kualitas yang jauh berbeda dengan produk awal. Proses ini tergolong kompleks sehingga memungkinkan  banyaknya  reaksi  yang  terjadi. Proses  ini  dibantu  dengan  katalis  berfungsi ganda  yaitu  katalis  silika-alumina  (zeolit)  yang berfungsi  untuk  melakukan  proses cracking , platinum  dan  tungsten  oksida  yang  berfungsi untuk mengkatalisasi reaksi, dan nikel berfungsi  untuk  melakukan  proses  hidrogenasi. Sejauh  ini,  alumina  merupakan  support  yang paling banyak digunakan. Hydrocracking adalah  metode  yang  paling  efektif  untuk meningkatkan persentase produk ringan, namun diperlukan temperatur dan tekanan yang sangat tinggi  untuk  menekan  produk  asam,  sehingga dianggap tidak ekonomis dan boros energi.

## 1.3. Fluida Superkritis ( Supercritical Fluid /SFC)
Suatu fluida dianggap superkritis ketika temperatur  dan  tekanannya  melebihi  titik kritisnya. Dalam perkembangannya, SFC digunakan  untuk  meningkatkan  hasil  dan kualitas  BCO  dengan  nilai  kalor  yang  lebih tinggi  dan  viskositas  yang  lebih  rendah.  Air adalah fluida superkritis yang paling murah dan umum  digunakan  dalam  proses  hidrotermal, namun  memiliki  kelemahan  seperti  yield  BCO yang  lebih  rendah  dan  viskositas  yang  lebih tinggi  karena  kandungan  oksigen  yang  tinggi. Untuk  meningkatkan  kualitas  minyak,  dapat
Jurnal Teknologi 14 (2) pp 197-212 © 2022
digunakan  pelarut  organik  seperti  etanol, butanol,  aseton,  2-propanol,  n-heksanol,  1,4- dioksan,  dan  metanol,  serta  gliserol.  Semua pelarut ini menunjukkan dampak yang signifikan  terhadap  hasil  dan  kualitas  bio-oil yang  dihasilkan.  Kelebihan  proses  SFC  ini adalah dapat berlangsung pada temperatur yang relaif  rendah,  prosesnya  ramah  lingkungan, namun  harga  pelarut  yang  dinilai  berbiaya tinggi untuk aplikasi skala besar.

## 1.4. Esterifikasi/Penambahan Solven
Pelarut  polar  seperti  metanol,  etanol, dan  furfural  telah  umum  digunakan  untuk menghomogenisasi  dan  menurunkan  viskositas minyak  biomassa,  serta  dapat  meningkatkan nilai kalor. Penambahan pelarut dapat mengurangi  viskositas  minyak  melalui  tiga mekanisme berikut: (1) pengenceran fisik tanpa mempengaruhi laju reaksi kimia, (2) mengurangi  laju  reaksi  dengan  pengenceran molekuler atau dengan mengubah mikrostruktur minyak, dan (3) reaksi kimia antara pelarut dan komponen minyak yang mencegah pertumbuhan  rantai  lebih  lanjut.  Penambahan solven  dapat  dilakukan  saat  sebelum  maupun sesudah proses pirolisis. Keuntungan proses ini antara lain menurunkan viskositas dan keasaman  bio-oil,  meningkatkan  volatilitas  dan nilai kalor, serta kemudahan proses pencampuran dengan minyak petroleum.
Katalis  yang  umum  dipakai  pada  proses upgrading  bio-oil adalah  katalis  heterogen, termasuk  katalis  asam  padat,  basa  padat,  cair ionik, HZSM-5, dan aluminium silikat.

## 1.5. Emulsifikasi
Bio-oil  memiliki  kecenderungan  tidak larut  dengan  bahan  bakar  hidrokarbon.  Namun dengan  bantuan  surfaktan,  bio-oil  dapat mengemulsi dengan minyak petroleum.
Beberapa  hal  yang  perlu  diperhatikan  dalam proses  emulsi  bio-oil  dalam  minyak  petroleum adalah dosis surfaktan, rasio bio-oil dan minyak petroleum, intensitas pengadukan (dalam satuan rpm),  waktu  pencampuran,  dan  temperatur pengemulsi. Perkembangan penelitian menghasilkan  teknik  homogenisasi  tekanan
tinggi  ( high-pressure  homogenization /HPH) untuk  meningkatkan  sifat  fisika  dan  kimia  dari bio-oil  berbasis switchgrass . Kelebihan  proses ini ditunjukkan dengan penurunan angka asam, viskositas,  dan  kadar  air  dibandingkan  dengan bio-oil awal, selain itu menghasilkan karakteristik  pengapian  yang  baik,  namun  nilai kalor,  angka  setana,  dan  tingkat  korosivitas belum  memuaskan.  Kelemahan  proses  ini adalah  tingginya  kebutuhan  energi  untuk produksi,  juga  pemilihan  material  pompa  dan injektor  mesin  harus  menyesuaikan  sifat  dan karakteristik bio-oil yang dihasilkan.

## 1.6. Steam Reforming
Istilah  ‘reforming’  mengacu  pada proses  konversi  termal  fraksi  minyak  bumi menjadi  produk  yang  lebih  volatil  dengan angka  oktana  yang  lebih  tinggi  dan  mewakili reaksi simultan seperti perengkahan, dehidrogenasi, dan isomerisasi. Reforming juga mengacu  pada  konversi  gas  hidrokarbon  dan senyawa  organik  yang  diuapkan  menjadi  gas yang  mengandung hidrogen seperti gas sintetik yang  merupakan  campuran  karbon  monoksida dan  hidrogen. Fast  pyrolysis yang  diikuti dengan steam  reforming katalitik  dan shift conversion dari fraksi spesifik untuk memperoleh  gas  hidrogen  dari  bio-oil  dinilai merupakan  cara  efektif  untuk upgrading BCO. Katalis  berbasis  nikel  (Ni)  menunjukkan aktivitas yang baik dalam memproses BCO.

## 1.7. Ekstraksi Kimia dari BCO
Ada  banyak  zat  yang  dapat  diekstraksi dari  BCO,  di  antaranya  (1)  fenol  yang  dapat digunakan  dalam  industri  resin,  asam  organik volatil,  nitrogen  herocycles,  dan  n-alkana,  (2) triacetonamine  (TAA)  yang  mencapai  hasil 27,9%  dan  kemurnian  hingga  80,4%,  (3)  aspal dan  bio-binder  aspal  dari  hasil  proses hidrotermal  bio-oil  untuk  mengganti  aspal berbasis minyak bumi.

## 1.8. Katalitik Hidrotermal
a. Liquifaksi Hidrotermal
Liquifaksi  hidrotermal  biomasa  dapat menghasilkan  BCO  dengan    memberikan
perlakuan  suhu  dan  tekanan  tinggi  dengan adanya pelarut berupa air.
b. Katalis untuk Proses Hidrotermal ZSM-5 merupakan salah satu jenis zeolit yang  pertama  kali  dibuat  oleh  divisi  katalis Mobil  Oil  Corporation  pada  tahun  1972 (Weitkamp  &  Puppe,  2013).  Hasil  yang didapatkan  berupa  padatan  dengan  diameter pori kisaran 5 angstrom dan perbandingan Si/Al sebagai  parameter  kristal  zeolit  selalu  di  atas  5 sehingga disebut secara lengkap sebagai ZSM-5 (Kokotailo,  1980).  ZSM-5  merupakan  keluarga dari  zeolit  dengan  jenis  struktur  MFI  yang mempunyai  sifat  fisik  dan  kimia  sangat dipengaruhi  oleh  berbagai  keadaan  antara  lain faktor  kisi  dan  faktor  pori.  ZSM-5  secara  luas digunakan  dalam  industri  petroleum  sebagai katalis  pemecah  fluida  karena  keberadaan  sisi asam  pada  permukaannya.  ZSM-5  dapat digunakan  dalam  bentuk  H-nya  atau  dalam bentuk  yang  telah  ditukar  dengan  ion  logam lain  seperti  nikel  atau  seng.  Dalam  komunitas katalis,  ada  banyak  ide  besar  yang  menarik pada  zeolit  nanokristal  karena  kemampuannya mengembangkan  aktifitas  katalis  sehingga meningkatkan luas permukaan dan menurunkan jarak  difusi  molekul.  Beberapa  kelompok  telah dibandingkan aktifitas katalitiknya yaitu ZSM-5 nanokristal dengan ukuran partikel 20  – 50 nm dan  ZSM-5  mikrokristal,  pada  reaksi  penataan ulang  epoksida . Hasil  penelitian  menunjukkan bahwa zeolit nanokristal menghasilkan konversi yang  lebih  besar  dibanding  zeolit  mikrokristal. (Kang  et  al.,  2009)  menunjukkan  bahwa material  mikropori  –  mesopori  dibentuk  dari lembaran  ultra  tipis  dari  ZSM-5  yang memperlihatkan pengembangan aktifitas katalitik  untuk  konversi  metanol  menjadi bensin.  Material  komposit  ini  juga  lebih  tahan terhadap deaktivasi yang terjadi karena deposisi arang.  (Firoozi,  Baghalha,  &  Asadi,  2009) menunjukkan bahwa penggunaan ZSM-5 nanokristal  menghasilkan  konversi  yang  lebih tinggi  dibanding  ZSM-5  mikrokristal  pada reaksi  metanol  menjadi  propilen.  Akibat diameter  pori  zeolit  ZSM-5  relatif  kecil,difusi dari  produk  dan  reaktan  dengan  ukuran  kristal
yang  lebih  besar  menjadi  lambat.  Perbedaan pendekatan telah membawa pada perkembangan  tampilan  dari  zeolit  ZSM-5. Salah satu pendekatannya yaitu dengan percobaan  kristal  zeolit  yang  lebih  besar  yang diperlakukan  dalam  asam  atau  basa  untuk membentuk mesopori dengan pelepasan kerangka  atom-atom.  Bahan  mesopori  telah menarik  banyak  perhatian,  terutama  sebagai katalis,  karena  peningkatan  transfer  massa reaktan  dan  produk  ke  sisi  aktif  terutama  pada ZSM-5 (Petushkov, Yoon, & Larsen, 2011). (do Nascimento, Angélica, Da Costa, Zamian, & da Rocha  Filho,  2011)  di  dalam  penelitiannya menjelaskan  bahwa  reaksi  esterifikasi  pada umumnya membutuhkan katalis asam. Penggunaan  katalis  heterogen  lebih  banyak diaplikasikan di industri karena dapat direcovery yang akhirnya dapat menekan biaya pengeluaran. Keasaman katalis sangat berpengaruh pada reaksi esterifikasi. Keasaman pada  katalis  yang  tinggi  dapat  meningkatkan konversi  produk.  Akhir-akhir  ini  diketahui bahwa  ZSM-5  merupakan  katalis  asam  terbaik untuk  reaksi  esterifikasi  asam  asetat  dengan benzil alkohol karena menghasilkan selektivitas yang  tinggi  dan  tidak  menghasilkan  produk samping lain yang tidak diinginkan (Kirumakki, Nagaraju,  &  Narayanan,  2004).  Pori  ZSM-5 merupakan  jaringan  mikropori  yang  seragam sehingga  dapat  menampung  molekul  secara selektif  dan  memainkan  peran  penting  dalam aplikasi  katalis.  Pori  yang  kecil  dari  bahan mikropori  terlalu  kecil  bagi  molekul  besar, sehingga  sulit  untuk  menghasilkan  alkil  ester sebagai bahan baku biodesel. Peneliti melakukan  modifikasi  pori  zeolit  dengan ukuran  meso.  Mesopori  digunakan  untuk memecahkan  keterbatasan  difusi  molekul  dan pengubahan molekul yang besar (Cheng, Wang, Gilbert,  Fan,  &  Huber,  2012).  Pada  penelitian sebelumnya  yang  telah  dilakukan  (Prasetyoko, Purnamasari,  &  Hartanto,  2011),  pada  reaksi esterifikasi  minyak  jelantah  menggunakan katalis  ZSM-5  mesopori  dengan  variasi  rasio Si/Al  dan  variasi  waktu  aging  didapatkan konversi  ALB  sekitar  93  %  untuk  ZSM-5
Jurnal Teknologi 14 (2) pp 197-212 © 2022
dengan  rasio  Si/Al  =  20  dan  waktu  aging  24 jam.  ZSM-5  dengan  rasio  Si/Al  =  20  ini menghasilkan  konversi  paling  tinggi  karena memiliki jumlah asam Brønsted paling banyak. Sedangkan pada penelitian (Sundaryono, Handayani, & Budiman, 2015) yang mereaksikan  ALB  dengan  katalis  ZSM-5 mesopori  yang  disintesis  dengan  metode sintesis prekursor zeolit nanokluster, menghasilkan  konversi  ALB  sebesar  95,44  %. Oleh  karena  hasil  konversi  dari  penelitian  ini yang  tinggi,  peneliti  mencoba  mensintesis ZSM-5  mesopori  dengan  metode  sintesis prekursor  zeolit  nanokluster  yang  diuji  pada reaksi  esterifikasi  dengan  reaktan  berupa  asam lemak stearin kelapa sawit.

## 1.9. Co-processing pada Fluid Catalytic Cracking
Berdasarkan  penetilian  yang  dilakukan oleh  Pinho,  et.al.,  Bio-oil  dapat  diproses bersama  dengan  Vacuum  Gas  Oil  (co- processing)  dalam  proses  Fluid  Catalytic Cracking  (FCC)  (de  Rezende  Pinho  et  al., 2017).  Pengujian  tersebut dilakukan  di  fasilitas milik  PETROBRAS  di  FCC  Unit  berkapasitas 200  kg/jam  pada  campuran  hingga  10%,  serta dapat  menghasilkan  produk  fraksi  bensin maupun  disel  seperti  jika  menggunakan  100% VGO.  Hasil  tersebut  menunjukkan  bahwa  bio- oil  dari  biomasa  sawit  pun  memiliki  potensi untuk  dapat  diproses  melalui  co-processing pada unit FCC. Akan tetapi, dengan kandungan air  yang  tinggi  membatasi  volume  campuran dalam co-processing.
Tabel 6. Rangkuman Metode Upgrading Bio-Oil Metode Upgrading Kondisi Perlakuan Mekanisme Reaksi (Deskripsi Proses) Kelayakan Teknologi Keunggulan Kelamahan Hydrotreating/ Hydrofining Kondisi rendah (~500 o C, tekanan
rendah)
Diperlukan gas H 2 /CO Katalis (CoMo, NiMo, HDS, HZSM-5) Hidrogenasi tanpa cracking simultan
(mengeliminasi N, O, S sebagai NH 3 , H 2 O dan H 2 S) Rute proses lebih murah, telah dikomersialisasi Pembentukan coking tinggi (8- 25%) Kualitas bio-oil rendah Hydrocracking/Hydr ogenolysis/Catalytic Cracking Kondisi sedang (> 350 o C, 100-2000 Psi)
Diperlukan gas H 2 /CO atau donor solven H 2 Katalis (Ni/Al 2 O 3, Al 2 O 3 .TiO 2 ) Hidrogenasi dengan cracking simultan Destruktif (menghasilkan produk berberat molekul rendah) Meningkatkan jumlah produk ringan Memerlukan peralatan yang komplit, berbiaya tinggi, resiko deaktivasi katalis, dan penyumbatan reaktor Sub-/Super-Critical Fluid Kondisi rendah Digunakan solven organik (mis. alkohol, aseton, etil asetat, gliserol) Reaksi berlangsung melalui keunikan sifat transportasi: difusivitas pada gas, densitas pada cairan, serta material tak terlarutkan pada gas maupun cairan Yield bio-oil tinggi Kualitas bio-oil tinggi (kandungan O 2 dan viskositas rendah) Harga solven mahal Penambahan Solven Kondisi rendah Digunakan solven polar (air, metanol, etanol, furfural) Mengurangi viskositas minyak melalui 3 mekanisme: (1) Dilusi fisis (2) Dilusi molekular atau mengganti mikrostruktur minyak Reaksi kimia seperti esterifikasi dan asetisasi Praktis Biaya solven relatif murah Kualitas bio-oil lebih baik Mekanisme penambahan solven belum dijelaskan dengan rinci Emulsifikasi Kondisi rendah Kombinasi dengan Mudah dalam Proses produksi
Tabel 6. Rangkuman Metode Upgrading Bio-Oil
Metode Upgrading Kondisi Perlakuan Mekanisme Reaksi (Deskripsi Proses) Kelayakan Teknologi Keunggulan Kelamahan Diperlukan surfaktan minyak petroleum. Meningkatkan kelarutan bio-oil dalam minyak petroleum dengan penambahan surfaktan. pengoperasian Tidak korosif memerlukan suplai energi yang besar Steam Reforming Temperatur tinggi (800-900 o C) Katalis (mis. Ni) Catalytic steam reforming + water-gas shift Menghasilkan H 2 sebagai sumber energi bersih Kompleks Memerlukan reaktor tunak, depandable , dan pengembangan secara simultan Ekstraksi Kimia Kondisi rendah Ekstraksi solven, distilasi atau modifikasi kimia Nilai tambah dari hasil ekstraksi bahan kimia Biaya teknik separasi dan refining tergolong tinggi Hydrothermal conversion Kondisi sedang (350 o C, 150 – 200 bar) Kalatis berbasis zeolite, misalnya ZSM-5 Reaksi katalitik dengan pelarut air. Tidak perlu penghilangan air di bahan baku Masih memerlukan eksplorasi untuk skala besar

## 2. Karakteristik Bio-Oil
Bio-oil  yang  akan  digunakan  dalam  uji coba  reactor  adalah  bio-oil  yang  berasal  dari kayu pinus dan memiliki karakteristik lignoselulosa  yang  menyerupai  biomasa  sawit. Adapun  hasil  uji  karakteristik  dari  bio-oil  ini terdapat  pada  Table  7  berikut.  Berdasarkan tabel tersebut, bio-oil ini memiliki kadar air dan keasaman  yang  tinggi.  Hal  ini  sesuai  dengan penelitian sebelumnya, yang menyatakan kandungan  air  bio-oil  melebihi  11%  (Solikhah et  al.,  2018).  Namun  apabila  dibandingkan dengan  standar  mutu  minyak  diesel,  maka keasaman  dan  kadar  airnya  jauh  melebihi spesifikasi yang disyaratkan.
Tabel 7 . Hasil Uji Karakteristik Bio-oil Parameter Satuan Nilai Metode Angka asam total mg KOH/g 63.97 ASTM  D 664 Kadar air %mass 21.5 Karl Fischer Sulfur ppm 51.93 ASTM D4294 3. Perancangan Reaktor Upgrading Bio-Oil skala laboratorium
Kandungan air yang tinggi dalam bio-oil menjadi  kendala  dalam  berbagai  proses up- grading bio-oil . Berdasarkan penelitian oleh de Rezende  Pinho  et  al.  (2017),  karakteristik  bio- oil  tersebut  menyebabkan  penggunaan  bio-oil dalam  proses fluid  catalytic  cracking terbatas dalam 10 % co-processing dengan Vacuum Gas Oil .  Proses  penghilangan  air  ini  memerlukan biaya  yang  tidak  sedikit.  Hal  ini  dapat membatasi produksi biohidrokarbon dari biomasa.
Di  lain  pihak,  berdasarkan  Tabel  6, proses  hydrothermal  merupakan  proses  yang toleran  terhadap  jumlah  air  yang  tinggi  dalam bio-oil.  Prosesnya  pun  dapat  terjadi  pada kondisi  sedang  yaitu  pada suhu  350 o C  dengan tekanan  150  –  200  bar.    Proses upgrading ini memerlukan  katalis  yang  dicampurkan  dengan bio-oil  dan  air  sehingga  memerlukan  sistem pengaduk.  Untuk  dapat  mengetahui  kelayakan proses upgrading bio-oil ini, diperlukan reaktor serba  guna  yang  tahan  asam  dan  berpengaduk agar  mampu  digunakan  dalam  optimasi  proses hydrothermal.  Oleh  karena  itu,  dirancang reactor dengan spesifikasi seperti pada Tabel 8.
Jurnal Teknologi 14 (2) pp 197-212 © 2022
Adapun  gambar  detil  dari  reaktor  tersebut terdapat pada Gambar 5.
Tabel 8. Spesifikasi Reaktor Skala Laboratorium Parameter Kondisi Suhu operasi 400 o C Suhu maksimal 420 o C Tekanan operasi 200 bar Tekanan maksimal 220 bar Putaran pengaduk 0 – 1500 rpm Volume 1 liter Asesories :
 Tempat feeding bahan baku
 Gas inlet
 Pressure indicator
 Pressure relief valve
 Temperature indicator and controller
 Condenser
 Receiving tank
 Reflux line
 Sampling port
 Drain Venting
 Double mechanical seal/anti leak connection
 Control panel
 Gas detector
Gambar 5. Rancangan Reaktor skala Laboratorium untuk Upgrading Bio-Oil

## KESIMPULAN
Upgrading  Bio-oil  menjadi  biohidrokarbon dapat  dilakukan  melalui  berbagai  proses produksi, antara lain proses hydrothermal. Bio- oil  dari  biomasa  sawit  maupun  kayu-kayuan berbeda  dari  minyak  diesel,  antara  lain memiliki  kandungan  air  tinggi  (11-50%), memiliki keasaman tinggi, serta viskositas yang tinggi  (>  40  cP).  Berdasarkan  karakteristik tersebut, proses hidrotermal memiliki
keunggulan  yaitu  mampu  beroperasi  dengan bahan  baku  yang  memiliki  kandungan  air tinggi.  Kondisi  operasi  proses  hidrotermal berada 300 – 400 o C, 150 – 200 bar. Untuk itu, dilakukan  perancangan  reactor  upgrading  bio- oil  menggunakan  proses  hidrotermal  untuk beroperasi  pada  suhu  420 o C  dan  tekanan hingga 220 bar.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  menyampaikan  ucapan  terima  kasih kepada  Kemenristekdikti  atas  dukungannya dalam  penelitian  ini  melalui  Program  Insentif Sistem Inovasi Nasional (InSINas) 2019.

## DAFTAR PUSTAKA
Benanti,  E.,  Freda,  C.,  Lorefice,  V.,  Braccio,
G., & Sharma, V. K. (2011). Simulation  of  olive  pits  pyrolysis  in  a rotary  kiln  plant. Thermal  science,
15 (1), 145-158.
Bridgwater,  A.,  &  Peacocke,  G.  (2000).  Fast pyrolysis processes for biomass.
Renewable  and  Sustainable  Energy Reviews, 4 (1), 1-73.
Cheng, Y. T., Wang, Z., Gilbert, C. J., Fan, W., &  Huber,  G.  W.  (2012).  Production  of p ‐ xylene  from  biomass  by  catalytic fast  pyrolysis  using  ZSM ‐ 5  catalysts with reduced pore openings. Angewandte Chemie International
Edition, 51 (44), 11097-11100.
de  Rezende  Pinho,  A.,  de  Almeida,  M.  B.,
Mendes,  F.  L.,  Casavechia,  L.  C., Talmadge,  M.  S.,  Kinchin,  C.  M.,  & Chum,  H.  L.  (2017).  Fast  pyrolysis  oil from  pinewood  chips  co-processing with vacuum gas oil in an FCC unit for second  generation  fuel  production. Fuel, 188 , 462-473.
Devendra,  C.  (1990). Roughage  resources  for feeding  in  the  ASEAN  region. Paper presented  at  the  The  First  Asean Workshop  on  Tech  Animal  Feed Production Utility Food. do  Nascimento,  L.  A.  S.,  Angélica,  R.  S.,  Da Costa, C. E., Zamian, J. R., & da Rocha Filho, G. N. (2011). Comparative study between  catalysts  for  esterification prepared  from  kaolins. Applied  Clay Science, 51 (3), 267-273.
Firoozi, M., Baghalha, M., & Asadi, M. (2009).
The  effect  of  micro  and  nano  particle sizes  of  H-ZSM-5  on  the  selectivity  of MTP reaction. Catalysis Communications, 10 (12), 1582-1585.
Kang, N. Y., Song, B. S., Lee, C. W., Choi, W. C., Yoon, K. B., & Park, Y.-K. (2009). The  effect  of  Na2SO4  salt  on  the synthesis  of  ZSM-5  by  template  free crystallization  method. Microporous
and  Mesoporous  Materials,  118 (1-3), 361-372.
Kausar,  H.  (2012).  Physical,  chemical  and biological changes during the composting  of  oil  palm  frond. African Journal  of  Microbiology  Research,
6 (19), 4084-4089.
Kirumakki,  S.  R.,  Nagaraju,  N.,  &  Narayanan, S.  (2004).  A  comparative  esterification of benzyl alcohol with acetic acid over zeolites  Hβ,  HY  and  HZSM5. Applied Catalysis A: General, 273 (1-2), 1-9.
Kokotailo,  G.  T.  (1980).  Crystalline  zeolite product  constituting  ZSM-5/ZSM-11 intermediates. In: Google Patents.
Meiga Setyo Winanti, D. M. H. (2011). Pabrik Bio-oil dari Jerami Padi dengan Proses Pirolisis  Cepat  Teknologi  Dynamotive. (Non-Degree  Text),  Institut  Teknologi
Sepuluh November, Surabaya. Retrieved from http://digilib.its.ac.id/ITS-NonDegree- 3100011044328-/16893 (3100011044328)
Petushkov,  A.,  Yoon,  S.,  &  Larsen,  S.  C.
(2011). Synthesis of hierarchical nanocrystalline  ZSM-5  with  controlled particle size and mesoporosity.
Microporous and Mesoporous
Materials, 137 (1-3), 92-100.
Prasetyoko, D., Purnamasari, I., & Hartanto, D.
(2011). Esterifikasi asam lemak stearin kelapa  sawit  menggunakan  katalis  H- ZSM-5 mesopori yang disintesis dengan  metode  nanoprekursor. Paper presented  at  the  Seminar  Nasional Zeolit VII.
Seith,  S.  M.  (2009). Analysis  of  Bio-Oil  from Palm  Oil  Wastes  through  Batch
Pyrolysis Process. (Bachelor in Chemical Engineering), Malaysia Pahang, Malaysia.
Sitanggang,  T.  (2018). Indonesia  Palm  Oil Supply  and  Demand .  Retrieved  from Nusa Dua, Bali:
Solikhah,  M.,  Pratiwi,  F.,  Heryana,  Y.,
Wimada, A., Karuana, F.,
Raksodewanto,  A.,  &  Kismanto,  A. (2018). Characterization  of  bio-oil from  fast  pyrolysis  of  palm  frond  and empty  fruit  bunch. Paper  presented  at the  IOP  conference  series:  Materials science and engineering.
Jurnal Teknologi 14 (2) pp 197-212 © 2022
Song, C., Hu, H., Wang, G., & Chen, G. (2000). Liquefaction  of  biomas  with  water  in sub–and  supercritical  states. Scientific Research  Fund  For  Doctoral  Award Unit .
Sulaiman,  N.  A.  a.  F.  (2013).  The  Oil  Palm Wastes in Malaysia.  In Biomass  Now - Sustainable Growth and Use . Sundaryono, A., Handayani, D., & Budiman, S. W.  T.  (2015).  Perengkahan  katalitik metil  ester  dari  minyak  limbah  cair pabrik  minyak  kelapa  sawit  dengan katalis  Cr/Mo/HZA  dan  Ni/Mo/HZA. Journal  of  Agroindustrial  Technology, 25 (1).
Vassilev, S., Baxter, D., K. Andersen, L., & G. Vassileva,  C.  (2010).  An  overview  of the  chemical  composition  of  biomass.
Fuel, 89 , 913-933. doi:10.1016/j.fuel.2009.10.022
Weitkamp,  J.,  &  Puppe,  L.  (2013). Catalysis
and zeolites: fundamentals and applications : Springer Science &
Business Media.