Bahan bakar etanol di Brasil

Brasil adalah negara dengan produksi bahan bakar etanol kedua terbesar di dunia, sekaligus pengekspor terbesar bahan bakar etanol. Brasil dan Amerika Serikat memimpin dalam jumlah produksi bahan bakar etanol. Kedua negara ini memproduksi 87.8% produksi etanol industri dunia pada tahun 2010. Pada tahun 2010, Brasil memproduksi 26,2 miliar liter (6,92 miliar galon AS) bahan bakar etanol, 30,1% dari jumlah etanol dunia yang digunakan untuk bahan bakar.
Brasil dianggap sebagai negara yang pertama kali memberlakukan ekonomi bahan bakar bio secara berkelanjutan serta dianggap juga sebagai pemimpin industri bahan bakar bio. Negara ini dijadikan model bagi beberapa negara lain, dan etanol dari gula yang dihasilkan negara ini merupakan model bahan bakar alternatif paling sukses sampai saat ini. Hanya, beberapa penulis menganggap bahwa suksesnya etanol di Brasil itu disebabkan karena teknologi pertaniannya yang maju, disertai dengan luas lahan yang besar, sehingga program yang ada di Brasil ini hanya cocok dipraktikkan di beberapa negara tropis di Amerika Latin, Karibia, dan Afrika
Program bahan bakar etanol di Brasil yang sudah berjalan selama 30 tahun berasal dari teknologi pertanian gula paling efisien di dunia., Mereka menggunakan peralatan yang modern dan tebu yang murah sebagai bahan mentah, selain itu ampas tebu juga digunakan untuk menghasilkan panas dan tenaga, yang akhirnya menghasilkan harga yang sangat kompetitif, dengan hasil yang sepadan. Pada tahun 2010, Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat menetapkan etanol gula tebu di Brasil sebagai bahan bakar bio paling maju karena mereka dapat mereduksi 61% dari total siklus hidup emisi gas rumah kaca.
Saat ini, tidak ada lagi kendaraan kecil di Brasil yang hanya menggunakan bahan bakar bensin saja. Sejak tahun 1976, pemerintah mewajibkan semua mobil di Brasil harus bisa menggunakan bahan bakar campuran etanol dengan bensin, yang besarannya beragam, mulai dari 10% sampai 22%. Mobil-mobil dengan mesin bensin biasa harus dikonfigurasi kembali, tetapi hanya minor saja. Tahun 1993, pemerintah mewajibkan campuran etanol dalam bahan bakar dinaikkan menjadi 22% (E22). Pada tahun 2003, batasan ini ditetapkan menjadi minimum 20% dan maksimumm 25%. Sejak tanggal 1 Juli 2007, peraturannya diubah lagi menjadi 25% etanol dan 75% bensin. Kemudian, pada bulan April 2011, batasan bawahnya diubah menjadi 18%, disebabkan karena jumlah persediaan etanol berkurang dan harganya tinggi.
Industri mobil di Brasil mengembangkan kendaraan bahan bakar fleksibel yang dapat menggunakan campuran etanol beragam, antara 20-25% (E20-25) sampai yang memakai bahan bakar etanol saja (E100). Mulai diperkenalkan pada tahun 2003, kendaraan berbahan bakar fleksibel ini laris di pasaran. Pada tahun 2009, mobil berbahan bakar fleksibel mencatatkan pangsa pasar 92.3% dari seluruh penjualan mobil dan truk kecil baru.

Teknologi pertanian

Sebuah aspek penting dalam pengembangan industri etanol di Brasil adalah investasi penelitian dan pengembangan di pertanian oleh pihak pemerintah maupun pihak swasta. EMBRAPA, perusahaan negara yang menangani penelitian di bidang pertanian, bersamaan dengan penelitian yang dikembangkan oleh institut dan universitas setempat menjadikan Brasil adalah salah satu negara inovator bidang bioteknologi dan agronomi. Teknologi agrikultural untuk tanaman tebu mereka adalah yang paling efisien di dunia. Berbagai macam usaha telah dilakukan untuk berkonsetrasi meningkatkan efisiensi pada input dan proses sehingga bisa mengoptimalkan hasil yang diperoleh. Hasilnya adalah hasil etanol yang didapat semakin meningkat dalam 29 tahun, dari sebelumnya 2,024 liter per hektar pada tahun 1975 menjadi 5,917 liter per hektar pada tahun 2004, sehingga ada peningkatan produktivitas kira-kira 3.77% per tahunnya. Pengembangan bioteknologi di Brasil termasuk dengan pengembangan varietas lain dari tebu yang bisa menghasilkan lebih banyak energi. Peningkatan juga terjadi pada hasil tebu yang diperoleh, dari 95 kg/hektar menjadi 140 kg/hektar dalam kurun waktu 1977 sampai 2004. Inovasi di proses industri meningkatkan hasil ekstraksi tebu dalam jangka waktu 1977 sampai 2003. Peningkatan rata-ratanya adalah 0.3%; beberapa tempat pengolahan telah mencapai efisiensi ekstraksi sebesar 98%.
Penelitian bioteknologi dan pengembangan genetik telah membawa pengembangan strain baru yang lebih tahan terhadap penyakit, bakteri, atau hama, juga lebih tahan terhadap gangguan perubahan lingkungan. Nantinya, hal ini bisa membawa kemajuan bagi perluasan lahan tanaman tebu di negara ini. Pada tahun 2008, ada lebih dari 500 jenis varietas tebu yang ditanam di Brasil. Di antarasemua varietas itu, sekitar 51 di antaranya ditemukan dalam 10 tahun terakhir ini. 4 program penelitian, 2 privat dan 2 publik, didedikasikan untuk pengembangan genetik yang lebih jauh. Sejak pertengahan 1990-an, laboratorium bioteknologi Brasil telah mengembangkan varietas transgenik, tetapi belum untuk tujuan komersial. Identifikasi dari 40.000 gen gula diselesaikan tahun 2003 dan ada beberapa grup penelitian yang memperdalam genom, masih pada tahap eksperimen, tetapi hasil komersialnya diperkirakan akan selesai dalam waktu 5 tahun.

Proses produksi

Sukrosa yang diesktrak dari tebu hanya mengandung 30% energi kimia yang dipunyai oleh sebuah tanaman dewasa; 35% lagi ada di daun-daun dan batangnya, yang dibuang selama panen, dan 35%nya lagi ada di material (bagasse) yang dibuang setelah proses penekanan. Kebanyakan proses pengolahan tebu di Brasil berlangsung secara terintegrasi, sehingga produksi gula, proses pengolahan etanol, dan listrik yang didapat dari produk sampingan. Tahap-tahap produksi gula dan etanol pada skala besar di antaranya adalah penggilingan, produksi listrik, fermentasi, distilasi etanol, dan dehidrasi.

Penggilingan dan penyulingan

Setelah dipanen, biasanya tebu akan diangkut dengan truk semi trailer. Setelah melalui kontrol kualitas maka tebu akan dicuci, dipotong, kemudian diparut dengan pisau. Setelah itu kemudian bahan baku ini akan diekstrak untuk memperoleh semacam jus (disebut garapa di Brasil) mengandung 10-15% sukrosa, dan bagasse, residu serat. Target utama dari proses penggilingan adalah untuk mengekstrak sukrosa dari tebu sebanyak mungkin, dan juga memproduksi bagasse dengan uap sesedikit mungkin, karena nantinya bagasse ini akan dibakar, sehingga pabrik ini nantinya akan memenuhi kebutuhan energi sendiri dan mengaliri listriknya secara mandiri.
Jus tebu atau garapa ini kemudian disaring dan diberi tambahan bahan kimia dan kemudian dipasteurisasi. Sebelum evaporasi, jus ini disaring lagi, dan menghasilkan vinasse, cairan yang kaya akan bahan organik. Hasil semacam sirup dari evaporasi kemudian dipresipitasi oleh kristalisasi yang nantinya akan menghasilkan campuran kristal bening dan molasses. Pemusing digunakan untuk memisahkan gula dari molasses, dan kristal akan dicuci dengan penambahan uap dan dikeringkan dengan semburan udara. Ketika pendinginan, kristal gula terpisah dari sirup. Dari tahap ini, proses penyulingan gula dilanjutkan untuk memproduksi kelas gula yang berbeda-beda, molasses sendiri akan diproses untuk menghasilkan etanol.

Fermentasi, distilasi, dan dehidrasi

Molasses akan diproses sehingga menjadi molasses steril yang bebas kotoran, siap untuk difermentasi. Dalam proses fermentasi gula akan berubah menjadi etanol dengan penambahan khamir. Waktu fermentasi sangatlah beragam, dari 4 sampai 12 jam dan akan menghasilkan cairan yang mengandung alkohol 5-7% dari total volume (°GL), disebut sebagai wine fermentasi. Khamir kemudian dipisahkan dari wine menggunakan pemusing. Setelah dilakukan pemanasan, nanti hasilnya berupa etanol hidrat dengan konsentrasi etanol sekitar 96%. Konsentrasi ini merupakan konsentrasi tertinggi yang bisa diperolej melalui distilasi azeotropik, kandungan airnya sendiri bisa mencapai angka 4,9% dari volume. Etanol hidrat ini hanya boleh digunakan pada kendaraan berbahan bakar etanol saja atau yang fleksibel. Proses ini biasanya akan diteruskan yaitu proses dehidrasi. Proses ini biasanya dilakukan dengan penambahan zat kimia, sehingga konsentrasi etanol bisa naik sampai 99% dan disebut etanol anhidrat. Etanol anhidrat ini baru bisa digunakan sebagai bahan bakar campuran bensin.

Harga dan efeknya pada konsumsi minyak bumi

Kebanyakan mobil yang ada di Brasil beroperasi menggunakan bahan bakar (etanol E100) atau gasohol (E25 blend), karena campuran etanol anhidrat 25% merupakan bahan bakar standar di Brasil. Sejak tahun 2003, muncullah kendaraan bahan bakar fleksibel yang dapat beroperasi dengan menggunakan campuran bensin dan etanol berapapun. Mobil-mobil ini memiliki sensor elektronik yang dapat mendeteksi bahan bakar apa yang dipakai, dan dapat mengatur pembakaran mesin agar sesuai. Adanya mobil ini memungkinkan penggunanya memakai bahan bakar yang paling murah. Penjualan kendaraan bahan bakar fleksibel mencapai angka 9,3 juta unit pada bulan September 2009, 39% dari jumlah kendaraan bahan bakar bensin yang ada. Pada pertengahan tahun 2010 sudah ada 70 model kendaraan bahan bakar fleksibel yang ada di pasar dan produksi sampai Desember 2010 telah mencapai angka 12,5 juta unit termasuk dengan 500.000 motor bahan bakar fleksibel.
Karena bahan bakar etanol memiliki kandungan energi yang lebih rendah, maka kendaraan bahan bakar fleksibel yang memakai bahan bakar ini juga hanya dapat menempuh jarak yang lebih kecil. Tapi, hal ini diimbangi dengan harga etanol yang juga lebih rendah 25-30% per galonnya dari harga bensin. Maka, para konsumen di Brasil pun biasanya mendapatkan saran dari media untuk mengisi kendaraan mereka dengan bahan bakar etanol hanya ketika harga etanol lebih murah 30% dari harga bensin. Hal ini disebabkan karena harga etanol di negara it juga sangat berfluktuatif, tergantung dari hasil panen tanaman tebu tahun itu.
Sejak tahun 2005, harga etanol di Brasil menjadi sangat kompetitif karena tidak lagi diberikan subsidi oleh pemerintah, meskipun sebenarnya harga bensin juga konstan sejak pertengahan tahun 2005, di waktu ketika harga minyak dunia hanya 60 dolar AS per barrel. Bensin di Brasil sebenarnya memiliki pajak yang sangat tinggi, sekitar 54%, sedangkan pajak bahan bakar etanol jauh lebih rendah, hanya sekitar 12% sampai 30% tergantung dari negara bagiannya. Sampai bulan Oktober 2008, harga rata-rata untuk bahan bakar bensin E25 adalah 4,39 dolar AS per galon sedangkan harga rata-rata untuk etanol adalah 2,69 dolar AS per galon. Perbedaan harga yang mencolok ini menyebabkan konsumsi etanol meningkat, dan di akhir Juli 2008, ketika harga minyak mentah di pasa dunia melonjak drastis dan nilai tukar real Brasil dengan dolar AS mencapai titik terendah, rata-rata harga ritel bensin di Brasil mencapai 6 dolar AS per galonnya. Rasio harga bensin dengan etanol jauh di atas 30% pada periode ini di hampir semua negara bagian, kecuali di negara bagian yang jauh dari sentra produksi etanol dan di bulan-bulan ketika panen tebu sedikit. Menurut pada produsen Brasil, etanol akan tetap kompetitif di pasar Brasil ketika harga minyak mentah tidak sampai jatuh di bawah 30 dolar AS per barel.
Pada tahun 2008, konsumsi seluruh bahan bakar etanol di Brasil, telah melampaui konsumsi bensin di negara itu, dengan volume sekitar 27.000 meter kubik per harinya. Di bulan Februari 2008, kombinasi antara konsumsi etanol hidrat dan etanol anhidrat telah melewati 50% konsumsi bensin yang dibutuhkan untuk menjalankan armada itu sendiri. Jumlah konsumsi etanol bulanan untuk etanol anhidrat (yang dipakai untuk bahan bakar E25) dan etanol hidrat (yang dipakai untuk E100) mencapai 1.432 miliar liter, sedangkan konsumsi bensin sendiri adalah 1.411 miliar liter. Meskipun jika dilihat sekilas volume penjualan etanol sudah lebih besar daripada bensin, tetapi jika dilihat dari energi yang dihasilkan, maka etanol hanya menyumbang 17,6% dari total konsumsi energi di negara itu, sedangkan bensin menyumbang 23,3% dan diesel menyumbangkan 49.2%.
Untuk pertama kalinya sejak tahun 2003, penjualan etanol turun 8,5% pada tahun 2010 jika dibandingkan dengan tahun 2009. Total konsumsi etanol hidrat dan anhidrat di negara itu turun 2,9% sedangkan konsumsi bensin malah meningkat 17,5%. Volume total penjualan etanol pun menjadi 22,2 miliar liter, jika dibandingkan dengan konsumsi bensin yang 22,7 miliar liter. Berkurangnya konsumsi etanol hidrat ini disebabkan karena harga gula yang mahal di pasar dunia, mencapai harga tertingginya dalam 30 tahun pada tahun 2010. Tingginya harga gula ini menyebabkan pabrik-pabrik pengolahan tebu menjadi lebih banyak memproduksi gula daripada memproduksi etanol, sehingga pasokan etanol pun berkurang dan harga E100 pun meningkat, yang ujung-ujungnya harga bahan bakar etanol ini menjadi tidak kompetitif. Faktor lainnya yang berkontribusi terhadap perubahan ini adalah impor kendaraan berbahan bakar bensin yang meningkat pada tahun 2010.