MINYAK BUMI

MINYAK BUMI

LATAR BELAKANG

          Minyak bumi memiliki pean penting dalam kehidupan kita. Ia digunakan untuk bahan baka dan bahan baku industri kimia. Kendaraan bermotor yang lalu lalang di jalan menggunakan bahan bakara hasil olahan minyak bumi. Minyak bumi dan turunannya digunakan untuk membuat obay-obatna, pupuk, pelengkapan makan, plastik, bahan bangunan, cat, pakaian, dan untuk pembangkit listrik.

Oleh karena itu, dalam laporan ini akan dibahas lengkap segala sesuatu yang bekaitan denagn minyak bumi.

Pengertian Minyak Bumi

         Minyak bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin petrus – karang dan oleum – minyak), dijuluki juga sebagai emas hitam, adalah cairan kental, coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak Bumi. Minyak bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagaihidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya.

Teori Pembentukan Minyak Bumi

        Membahas identifikasi minyak bumi tidak dapat lepas dari bahasan teori pembentukan minyak bumi dan kondisi pembentukannya yang membuat suatu minyak bumi menjadi spesifik dan tidak sama antara suatu minyak bumi dengan minyak bumi lainnya. Berikut ini akan dibahas 2 teori pembentukan minyak bumi.

Teori Biogenesis (Organik)

Macquir (Prancis, 1758) merupakan orang pertama yang pertama kali mengemukakan pendapat bahwa minyak bumi berasal darri umbuh-tumbuhan. Kemudian M.W Lamanosow (Rusia, 1763) juga mengemukakan hal yang sama. Pendapat di atas juga didukun oleh sarjana lain seperti, Nem Beery, Engler, Bruk, bearl, Hofer. Meeka mengatakan bahwa ”minyak dan gas bumi berasal dari organisme laut yan telah mati berjuta-juta tahun yang lalu dan membentuk sebuah lapisan dalam perut bumi.”

Teori Abiogenesis (Anorganik)

Barthelot (1866) mengemukakan di dalam minyak bumi terdapat logam alkali, yang dalam keadaan bebas dengan temperatur tingi akan bersentuhan denagn C02 membentuk asitilena. Kemudian Mendeleyev (1877) mengemukakan bahwa minyak bumi tebentuk akibat adanya pengauh kerja uap pada kabida-karbida logam di dalm bumi. Yang lebih ekstrim lagi adalah pernyataan beberapa ahli yang mengemukakan bahwa minyak bumi mulai terbentuk sejak zamn prasejarah, jauh sebelum bumi terbentuk dan besamaan dengan proses terbentuknya bumi.pernyataan itu berdasar fakta ditemukannya material hidrokarbon dalam beberapa batuan meteor dan di atmosfir bebeapa planet lain.

Komponen Minyak Bumi

       Minyak bumi hasil ekplorasi (pengeboran) masih berupa minyak mentah atau crude oil. Minyak mentah ini mengandung berbagai zat kimia berwujud gas, cair, dan padat. Komponen utama minyak bumi adalah senyawa hidrokarbon, baik alifatik, alisiklik, maupun aromatik. Kadar unsur karbon dalam minyak bumi dapat mencapai 50%-85%, sedangkan sisanya merupakan campuran unsur hydrogen dan unsur-unsur lain. Misalnya, nitrogen (0-0,5%), belerang (0-6%), dan oksigen (0-3,5%).

1. Senyawa hidokarbon alifatik rantai lurus

Senyawa hidokabon alifatik rantai luus biasa disebut alkana atau normal parafin. Senyawa ini banyak terdapat dalam gas alam dan minyak bumi yang memiliki antai karbon pendek. Contoh: Etana Propana

Senyawa hidrokarbon bentuk siklik

Senyawa hidrokarbon siklik merupakan snyawa hidrokarbon golongan sikloalkana atau sikloparafin. Senyawa hidrokarbon ini memiliki rumus molekul sama dengan alkena., tetapi tidak memiliki ikatan rangkap dua dan membentuk dtruktur cinicin. Dalam minyak bumi, antarmolekul siklik tersebut kadag-kadanag bergabung membentuk suatu molekul yang terdii atas beberapa senyawa siklik.

Senyawa Hidrokarbon Alifatik Rantai Bercabang

Senyawa golongan isoalkana atau isoparafin. Jumlah senyawa hidrokarbon ini tidak sebanyak senyawa hidrokarbon alifatik rantai lurus dan senyawa hidrokarbon bentuk siklik.

Senyawa Hidrokarbon Aromatik

Senyawa hidrokarbon aromatik merupakan senyawa hidrokarbon yang berbentuk siklik segienam, berikatan rangkap dua selang-seling, dan merupakan senyawa hidrokarbon tak jenuh. Pada umumnya, senyawa hidrokarbon aromatik ini terdapat dalam minyak bumi yang memiliki jumlah atom C besar.

Minyak bumi ditemukan bersama-sama dengan gas alam. Minyak bumi yang telah dipisahkan dari gas alam disebut juga minyak mentah (crude oil). Minyak mentah dapat dibedakan menjadi:

1. Minyak mentah ringan (light crude oil) yang mengandung kadar logam dan belerang rendah, berwarna terang dan bersifat encer (viskositas rendah).
2. Minyak mentah berat (heavy crude oil) yang mengandung kadar logam dan belerang tinggi, memiliki viskositas tinggi sehingga harus dipanaskan agar meleleh.

PENGOLAHAN MINYAK BUMI

Minyak bumi biasanya berada 3-4 km di bawah permukaan. Minyak bumi diperoleh dengan membuat sumu bor. Minyak mentah yang diperoleh ditampunga dalam kapal tanker atau dialirkan melalui pipa ke stasiun tangki atau ke kilang minyak.

Minyak mentah (crude oil) bebentuk caian kental hitam dan berbau tidak sedap. Minyak mentah belum dapat digunakan sebagai bahan baka maupun keperluan lainnya, tetapi haus diolah terlebih dahulu. Minyak mentah mengandung sekitar 500 jenis hidrokarbon denagn jumlah atom C-1 hingga 50. Pengolahan minyak bumi dilakukan melalui distilasi bertingkat, dimanaminyak mentah dipisahkan ke dalam kelompok-kelompok dengan rentang titik didih tertentu.

Pengolahan minyak bumi dimulai dengan memanaskan minyak mentah pada suhu 400oC, kemudian dialirkan ke dalam menara fraksionasi dimana akan tejadi pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih. Komponen yang titik didihnya lebih tinggi akan tetap berupa cairan dan turun ke bawah, sedangkan yang titik didihnya lebih rendah akan menguap dan naik ke bagian atas melalui sungkup-sungkup yang disebut sungkup gelembung.

Sementara itu, semakin ke ats, suhu semakin rendah, sehinga setiap kali komponen dengan titik didih lebih tinggi naik, akan mengembun dan terpisah, sedangkan komponen yang itik didihnya lebih rendah akan terus naik ke bagian atas yang lebih tinggi. Sehingga komponen yang mencapai puncak menara adalah komponen yang pada suhu kamar beupa gas. Komponen berupa gas tadi disebut gas proteleum. Melalui kompresi dan pendinginan, ga sproteleum dicairkan sehingga diperoleh LPG (Liquid Proteleum Gas)

Minyak mentah mengandung berbagai senyawa hidrokarbon dengan berbagai sifat fisiknya. Untuk memperoleh materi-materi yang berkualitas baik dan sesuai dengan kebutuhan, perlu dilakukan tahapan pengolahan minyak mentah yang meliputi proses distilasi, cracking, reforming, polimerisasi, treating, dan blending.

1. Distilasi

Distilasi atau penyulingan merupakan cara pemisahan campuran senyawa berdasarkan pada perbedaan titik didih komponen-komponen penyusun campuran tersebut. Meskipun komposisinya kompleks, terdapat cara mudah untuk memisahkan komponen-komponennya berdasarkan perbedaan nilai titik didihnya, yang disebut proses distilasi bertingkat. Destilasi merupakan pemisahan fraksi-fraksi minyak bumi berdasarkan perbedaan titik didihnya. 

Minyak bumi atau minyak mentah sebelum masuk kedalam kolom fraksinasi (kolom pemisah) terlebih dahulu dipanaskan dalam aliran pipa dalam furnace (tanur) sampai dengan suhu ± 350°C. Minyak mentah yang sudah dipanaskan tersebut kemudian masuk kedalam kolom fraksinasi pada bagian flash chamber (biasanya berada pada sepertiga bagian bawah kolom fraksinasi). Untuk menjaga suhu dan tekanan dalam kolom maka dibantu pemanasan dengan steam (uap air panas dan bertekanan tinggi)
Karena perbedaan titik didih setiap komponen hidrokarbon maka komponen-komponen tersebut akan terpisah dengan sendirinya, dimana hidrokarbon ringan akan berada dibagian atas kolom diikuti dengan fraksi yang lebih berat dibawahnya. Pada tray (sekat dalam kolom) komponen itu akan terkumpul sesuai fraksinya masing-masing.
Pada setiap tingkatan atau fraksi yang terkumpul kemudian dipompakan keluar kolom, didinginkan dalam bak pendingin, lalu ditampung dalam tanki produknya masing-masing. Produk ini belum bisa langsung dipakai, karena masih harus ditambahkan aditif (zat penambah).

Cracking

Cracking adalah penguraian (pemecahan) molekul-molekul senyawa hidrokarbon yang besar menjadi molekul-molekul senyawa yang lebih kecil. Terdapat dua cara proses cracking, yaitu :

Cara panas (thermal cracking), adalah proses cracking dengan menggunakan suhu tinggi serta tekanan rendah.

Cara katalis (catalytic cracking) adalah proses cracking dengan menggunakan bubuk katalis platina atau molybdenum oksida.

Reforming

Reforming adalah pengubahan bentuk molekul bensin yang bermutu kurang baik (rantai karbon lurus) menjadi bensin yang bermutu lebih baik (rantai karbon bercabang).

4. Polimerisasi

Polimerisasi adalah proses penggabungan molekul-molekul kecil menjadi molekul besar.

Treating

Treating adalah proses pemurnian minyak bumi dengan cara menghilangkan pengotor-pengotornya. Cara-cara proses treating sebagai berikut :

Copper sweetening dan doctor treating

Acid treatment

Desulfurizing (desulfurisasi)

Blending

Bensin merupakan contoh hasil minyak bumi yang banyak digunakan di dunia. Untuk memperoleh kualitas bensin yang baik dilakukan blending (pencampuran), terdapat sekitar 22 bahan pencampur (zat aditif) yang dapat ditambahkan ke dalam proses pengolahannya.

FRAKSI MINYAK BUMI

Senyawa hidrokarbon, terutama parafinik dan aromatik, mempunyai trayek didih masing-masing, dimana panjang rantai hidrokarbon berbanding lurus dengan titik didih dan densitasnya. Semakin panjang rantai hidrokarbon maka trayek didih dan densitasnya semakin besar. Jumlah atom karbon dalam rantai hidrokarbon bervariasi. Untuk dapat dipergunakan sebagai bahan bakar maka dikelompokkan menjadi beberapa fraksi atau tingkatan dengan urutan sederhana sebagai berikut:

Fraksi	Ukuran Molekul	Titik Didih (oC)	Kegunaan
Gas	C1 – C5	-160 – 30	Bahan bakar (LPG), sumber hidrogen
Petoleum eter	C5 – C7	30 – 90	Pelarut, binatu kimia (dry cleaning)
Bensin (gasoline)	C5 – C12	30 - 200	Bahan baka motor
Kerosin, minyak diesel/solar	C12 - C18	180 – 400	Baha bakar mesin diesel, bahan bakar industi, untuk cracking
Minyak pelumas	C16 ke atas	350 ke atas	Pelumas
Parafin	C20 ke atas	Za padat dengan titik cai rendah	Lilin dan lain-lain
aspal	C25 ke atas	residu	Baha bakar dan untuk pelapis jalan raya

BENSIN (PETROL atau GASOLINE)

Bensin adalah salah satu jenis bahan bakar minyak yang dimaksudkan untuk kendaraan bermoto roda dua, tiga, atau empat. Dewasa ini, tersedia 3 jenis bensin, yaitu premium, petamax, dan peamax plus. Ketiganya mempunyai mutu atau peformance yang berbeda. Adapun mutu bahan bakar bensin dikaitkan dengan jumlah ketukan (knocking) yang ditimbulkannya dan dinyatakn dengan nilai oktan. Semakin sedikit ketukannya, semakin baik mutunya, dan semakin tinggi nilai oktannya.

Ketukan adalah suatu perilaku yang kurang baik dari bahan baka, yaiu pembakaran menjadi terlalu dini sebelum piston berada pada posisi yang tepat. Ketukan menyebabkan mesin menggelitik, mengurangi efisiensi bahan bakar dan dapat merusak mesin.

Untuk menentukan nilai oktan, dietapkan dua jenis senyawa sebagai pembanding yaitu ”isooktana” dan n-hepatana. Kedua senyawa ini adalah dua diantara banyak macam senyawa yang tedapat dalam bensin. Isooktana menghasilkan ketukan palin sedikit dan dibei nilai oktan 100. sedangkan n-heptana menyebabkan keukan paling banyak.

Pertamax mempunyai nilai oktan 92, bearti mutu bahan bakar itu setara denagn campuran 92% isooktana dan 8% n-heptana. Premium mempunyai nilai oktan 88. sedangakan pertamax plus mempunyai nilai 94.

Bilangan oktan bensin dapat juga ditingkatkan dengan cara menambah zat aditif antiketukan, seperti TEL, MTBE, dan etanol.

1. Tetraethyl lead (TEL)

Salah satu anti ketukan yang hingga kini masih digunakan di negara kita adalah Tetraethyl lead (TEL, lead = timbel atau timah hitam) yang rurmus kimianya Pb(C2H5)4. Untuk mengubah Pb dari bentuk padat menjadi gas, pada bensin yang mengandung TEL ditambahkan zat aditif lain, yaitu etilen bromide (C2H2Br). Penambahan 2 – 3 mL zat ini ke dalam 1 galon bensin dapat menaikkan nilai oktan sebesar 15 poin.

2. Methyl Tertier Butyl Ether (MTBE)

Methyl Tertier Butyl Ether (MTBE) Senyawa MTBE memiliki bilangan oktan 118. Senyawa MTBE ini lebih aman dibandingkan TEL karena tidak mengandung logam timbel.
3. Etanol

Etanol dengan bilangan oktan 123 merupakan zat aditif yang dapat meningkatkan efisiensi pembakaran bensin. Etanol lebih unggul dibandingkan TEL dan MTBE karena tidak mencemari udara dengan logam timbel dan lebih mudah diuraikan oleh mikroorganisme.

KILANG MINYAK DI INDONESIA

Kilang minyak (oil refinery) adalah pabrik/fasilitas industri yang mengolah minyak mentah menjadi produk petroleum yang bisa langsung digunakan maupun produk-produk lain yang menjadi bahan baku bagi industri petrokimia.

Pertamina Unit Pengolahan I Pangkalan Brandan, Sumatera Utara (Kapasitas 5 ribu barel/hari). Kilang minyak pangkalan brandan sudah ditutup sejak awal tahun 2007

Pertamina Unit Pengolahan II Dumai/Sei Pakning, Riau (Kapasitas Kilang Dumai 127 ribu barel/hari, Kilang Sungai Pakning 50 ribu barel/hari)

Pertamina Unit Pengolahan III Plaju, Sumatera Selatan (Kapasitas 145 ribu barel/hari)

Pertamina Unit Pengolahan IV Cilacap (Kapasitas 348 ribu barel/hari)

Pertamina Unit Pengolahan V Balikpapan, Kalimantan Timur (Kapasitas 266 ribu barel/hari)

Pertamina Unit Pengolahan VI Balongan, Jawa Barat (Kapasitas 125 ribu barel/hari)

Pertamina Unit Pengolahan VII Sorong, Irian Jaya Barat (Kapasitas 10 ribu barel/hari)

Pusdiklat Migas Cepu, Jawa Tengah (Kapasitas 5 ribu barel/hari)

Semua kilang minyak di atas dioperasikan oleh Pertamina.

OPEC

OPEC (singkatan dari Organization of the Petroleum Exporting Countries; bahasa Indonesia: Organisasi Negara-negara Pengekspor Minyak Bumi) adalah organisasi yang bertujuan menegosiasikan masalah-masalah mengenai produksi, harga dan hak konsesi minyak bumi dengan perusahaan-perusahaan minyak. OPEC didirikan pada 14 September 1960 di Bagdad, Irak. Saat itu anggotanya hanya lima negara. Sejak tahun1965 markasnya bertempat di Wina, Austria.

Aljazair (1969)

Angola (1 Januari 2007)

Libya (Desember 1962)

Nigeria (Juli 1971)

Arab Saudi (negara pendiri, September 1960)

Iran (negara pendiri, September 1960)

Irak (negara pendiri, September 1960)

Kuwait (negara pendiri, September 1960)

Qatar (Desember 1961)

Uni Emirat Arab (November 1967)

Ekuador (1973–1993, kembali menjadi anggota sejak tahun 2007)

Venezuela (negara pendiri, September 1960)

Anggota yang keluar

Gabon (keanggotaan penuh dari 1975–1995)

Indonesia (anggota dari Desember 1962–Mei 2008)

Pada Mei 2008, Indonesia mengumumkan bahwa mereka telah mengajukan surat untuk keluar dari OPEC pada akhir 2008 mengingat Indonesia kini telah menjadi importir minyak (sejak 2003) atau net importer dan tidak mampu memenuhi kuota produksi yang telah ditetapkan.

Kemungkinan jadi anggota

Suriah, Sudan, dan Bolivia (ketiga negara ini sudah diundang oleh OPEC untuk bergabung) Brasil (ingin bergabung setelah ditemukan cadangan minyak yang besar di Atlantik)

I. PENCEMARAN AKIBAT PENGGUNAAN MINYAK BUMI

1. Pencemaran udara

Pencemaran udara berhubungan dengan pencemaran atmosfer bumi. Atmosfer merupakan lapisan udara yang menyelubungi bumi sampai ketinggian 300 km. Sumber pencemaran udara berasal dari kegiatan alami dan aktivitas manusia.

Pencemaran udara berhubungan dengan pencemaran atmosfer bumi. Atmosfer merupakan lapisan udara yang menyelubungi bumi sampai ketinggian 300 km. Sumber pencemaran udara berasal dari kegiatan alami dan aktivitas manusia.

Sumber pencemaran udara di setiap wilayah atau daerah berbeda-beda. Sumber pencemaran udara berasal dari kendaraan bermotor, kegiatan rumah tangga, dan industri.

No	Polutan	Dihasilkan dari
1	Karbon dioksida (CO2)	Pemakaian bahan bakar fosil (minyak bumi atau batubara), pembakaran gas alam dan hutan, respirasi, serta pembusukan.
2	Sulfur dioksida (SO2) nitrogen monoksida (NO)	Pemakaian bahan bakar fosil (minyak bumi atau batubara), misalnya gas buangan kendaraan.
3	Karbonmonoksida (CO)	Pemakaian bahan bakar fosil (minyak bumi atau batubara) dan gas buangan kendaraan bermotor yang pembakarannya tidak sempurna.
4	Kloro Fluoro Carbon (CFC)	Pendingin ruangan, lemari es, dan perlengkapan yang menggunakan penyemprot aerosol.

Dampak pencemaran udara dapat berskala mikro dan makro.

Pada skala mikro atau lokal, pencemaran udara berdampak pada kesehatan manusia. Misalnya, udara yang tercemar gas karbon monoksida (CO) jika dihirup seseorang akan menimbulkan keracunan, jika orang tersebut terlambat ditolong dapat mengakibatkan kematian. Dampak pencemaran udara berskala makro, misalnya fenomena hujan asam dalam skala regional, sedangkan dalam skala global adalah efek rumah kaca dan penipisan lapisan ozon.

Karbon dioksida (CO2)

Pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara, minyak, dan gas alam telah lama dilakukan untuk pemenuhan kebutuhan manusia terhadap energi. Misalnya untuk berbagai keperluan rumah tangga, industri, dan pertanian. Ketika bahan bakar minyak tersebut dibakar, karbon dioksida dilepaskan ke udara. Data yang diperoleh menunjukkan bahwa jumlah karbon dioksida yang dilepaskan ke udara terus mengalami peningkatan. Apakah dampak peningkatan CO2 terhadap lingkungan?

Karbon monoksida (CO)

Gas karbon monoksida (CO) merupakan gas yang tidak berbau, tidak berasa, dan tidak stabil. Karbon monoksida yang berada di kota besar sebagian besar berasal dari pembuangan gas kendaraan bermotor yang gas-gas pembakarannya tidak sempurna. Selain itu, karbon monoksida dapat berasal dari pembakaran bahan bakar fosil serta proses industri.

Karbon monoksida dalam tubuh manusia lebih cepat berikatan dengan hemoglobin daripada oksigen. Jika di udara terdapat karbon monoksida, oksigen akan kalah cepat berikatan dengan hemoglobin.

Beberapa orang akan menderita defisiensi oksigen dalam jaringan tubuhnya ketika haemoglobin darahnya berikatan dengan karbon monoksida sebesar 5%. Seorang perokok haemoglobin darahnya sering ditemukan mengandung karbon monoksida lebih dari 10%.

Defisiensi oksigen dalam tubuh dapat menyebabkan seseorang menderita sakit kepala dan pusing. Kandungan karbon monoksida yang mencapai 0.1.% di udara dapat mengganggu metabolisme tubuh organisme. Oleh karena itu, ketika memanaskan mesin kendaraan di dalam garasi sebaiknya pintu garasi dibuka agar gas CO yang terbentuk tidak terakumulasi di dalam ruangan dan terhirup.

Sulfur dioksida

Sulfur dioksida dilepaskan ke udara ketika terjadi pembakaran bahan bakar fosil dan pelelehan biji logam. Konsentrasi SO2 yang masih diijinkan ialah antara 0.3 sampai 1.0 mg m-3. Akan tetapi, di daerah yang dekat dengan industri berat, konsentrasi senyawa tersebut menjadi lebih tinggi, yaitu 3.000 mg m-3 .

Peningkatan konsentrasi sulfur di atmosfer dapat menyebabkan gangguan kesehatan pada manusia, terutama menyebabkan penyakit bronkitis, radang paru-paru (pneumonia), dan gagal jantung. Partikel-partikel ini biasanya sulit dibersihkan bila sudah mencapai alveoli sehingga menyebabkan iritasi dan mengganggu pertukaran gas.

Pencemaran sulfur (sulfur oksida) di sekitar daerah pencairan tembaga dapat menyebabkan kerusakan pada vegetasi hingga mencapai jarak beberapa kilometer jauhnya. Tumbuhan mengabsorbsi sulfur dioksida dari udara melalui stomata. Tingginya konsentrasi sulfur dioksida di udara seringkali menimbulkan kerusakan pada tanaman pertanian dan perkebunan.

Nitrogen oksida

Nitrogen oksida memainkan peranan penting di dalam penyusunan jelaga fotokimia. Nitrogen dioksida dihasilkan oleh gas buangan kendaraan bermotor. Peroksiasil nitrat yang dibentuk di dalam jelaga sering menyebabkan iritasi pada mata dan paru-paru. Selain itu, bahan polutan tersebut dapat merusak tumbuhan.

Hujan asam

Dua gas yang dihasilkan dari pembakaran mesin kendaraan serta pembangkit listrik tenaga disel dan batubara yang utama adalah sulfur dioksida (SO2) dan nitrogen dioksida (NO2). Gas yang dihasilkan tersebut bereaksi di udara membentuk asam yang jatuh ke bumi bersama dengan hujan dan salju. Misalnya, sulfur dioksida berreaksi dengan oksigen membentuk sulfur trioksida.

2 SO2 + O2 2 SO3

Sulfur trioksida kemudian bereaksi dengan uap air membentuk asam sulfat.

SO3 + H2O H2SO4

Uap air yang telah mengandung asam ini menjadi bagian dari awan yang akhirnya turun ke bumi sebagai hujan asam atau salju asam. Hujan asam dapat mengakibatkan kerusakan hutan, tanaman pertanian, dan perkebunan. Hujan asam juga akan mengakibatkan berkaratnya benda-benda yang terbuat dari logam, misalnya jembatan dan rel kereta api, serta rusaknya berbagai bangunan. Selain itu, hujan asam akan menyebabkan penurunan pH tanah, sungai, dan danau, sehingga mempengaruhi kehidupan organisme tanah, air, serta kesehatan manusia.

Efek rumah kaca (green house effect)

Efek rumah kaca merupakan gejala peningkatan suhu dipemukaan bumi yang terjadi karena meningkatnya kadar CO2 (karbon dioksida) di atmosfer. Gejala ini disebut efek rumah kaca karena diumpamakan dengan fenomena yang terjadi di dalam rumah kaca.

Pada rumah kaca, sinar matahari dapat dengan mudah masuk ke dalamnya. Sebagian sinar matahari tersebut digunakan oleh tumbuhan dan sebagian lagi dipantulkan kembali ke arah kaca.

Sinar yang dipantulkan ini tidak dapat keluar dari rumah kaca dan mengalami pemantulan berulang-ulang. Energi yang dihasilkan meningkatkan suhu rumah kaca sehingga rumah kaca menjadi panas.

Di bumi, radiasi panas yang berasal dari matahari ke bumi diumpamakan seperti menembus dinding kaca rumah kaca. Radiasi panas tersebut tidak diserap seluruhnya oleh bumi. Sebagian radiasi dipantulkan oleh benda-benda yang berada di permukaan bumi ke ruang angkasa. Radiasi panas yang dipantulkan kembali ke ruang angkasa merupakan radiasi infra merah. Sebagian radiasi infra merah tersebut dapat diserap oleh gas penyerap panas (disebut: gas rumah kaca). Gas penyerap panas yang paling penting di atmosfer adalah H2O dan CO2. Seperti kaca dalam rumah kaca, H2O dan CO2 tidak dapat menyerap seluruh radiasi infra merah sehingga sebagian radiasi tersebut dipantulkan kembali ke bumi. Keadaan inilah yang menyebabkan suhu di permukaan bumi meningkat atau yang disebut dengan pemanasan global (global warning).

Kenaikan suhu menyebabkan mencairnya gunung es di kutub utara dan selatan. Kondisi ini mengakibatkan naiknya permukaan air laut, sehingga menyebabkan berbagai kota dan wilayah pinggir laut akan tenggelam, sedangkan daerah yang kering menjadi semakin kering. Efek rumah kaca menimbulkan perubahan iklim, misalnya suhu bumi meningkat rata-rata 3°C sampai 4°C pada abad ke-21, kekeringan atau curah hujan yang tinggi di berbagai tempat dapat mempengaruhi produktivitas budidaya pertanian, peternakan, perikanan, dan kehidupan manusia.

Penipisan lapisan ozon

Lapisan ozon (O3) adalah lapisan gas yang menyelimuti bumi pada ketinggian ± 30 km diatas bumi. Lapisan ozon terdapat pada lapisan atmosfer yang disebut stratosfer. Lapisan ozon ini berfungsi menahan 99% radiasi sinar Ultra violet (UV) yang dipancarkan ke matahari.

Gas CFC (Chloro Fluoro Carbon) yang berasal dari produk aerosol (gas penyemprot), mesin pendingin dan proses pembuatan plastik atau karet busa, jika sampai ke lapisan stratosfer akan berikatan dengan ozon. CFC yang berikatan dengan ozon menyebabkan terurainya molekul ozon sehingga terjadi kerusakan lapisan ozon, berupa penipisan lapisan ozon.

Penipisan lapisan ozon di beberapa tempat telah membentuk lubang seperti di atas Antartika dan kutub Utara. Lubang ini akan mengurangi fungsi lapisan ozon sebagai penahan sinar UV. Sinar UV yang sampai ke bumi akan menyebakan kerusakan pada kehidupan di bumi. Kerusakan tersebut antara lain gangguan pada rantai makanan di laut, serta kerusakan tanaman budidaya pertanian, perkebunan, serta mempengaruhi kesehatan manusia.

Radiasi

Makhluk hidup sudah lama menjadi objek dari bermacammacam bentuk radiasi. Misalnya, radiasi matahari yang mengandung sinar ultraviolet dan gelombang infra merah. Selain berasal dari matahari, radiasi dapat juga berasal dari luar angkasa, berupa sinar kosmis dan mineral-mineral radioaktif dalam batubatuan. Akan tetapi bentuk radiasi akibat aktivitas manusia akan menimbulkan polusi.

Bentuk-bentuk radiasi berupa kegiatan uji coba bom nuklir dan penggunaan bom nuklir oleh manusia dapat berupa gelombang elektromagnetik dan partikel subatomik. Kedua macam bentuk radiasi tersebut dapat mengancam kehidupan makhluk hidup.

Dampak radiasi dapat dilihat pada tingkat genetik dan sel tubuh. Dampak genetik pada interfase menyebabkan terjadinya perubahan gen pada AND atau dikenal sebagai mutasi gen. Dampak somatik (sel tubuh) adalah seseorang memiliki otak yang lebih kecil daripada ukuran normal, cacat mental, dan gangguan fisik lainnya serta leukemia.

2. Pencemaran air

Pencemaran air meliputi pencemaran di perairan darat, seperti danau dan sungai, serta perairan laut. Sumber pencemaran air, misalnya pengerukan pasir, limbah rumah tangga, industri, pertanian, pelebaran sungai, pertambangan minyak lepas pantai, serta kebocoran kapal tanker pengangkut minyak.

Limbah rumah tangga

Limbah rumah tangga seperti deterjen, sampah organik, dan anorganik memberikan andil cukup besar dalam pencemaran air sungai, terutama di daerah perkotaan. Sungai yang tercemar deterjen, sampah organik dan anorganik yang mengandung miikroorganisme dapat menimbulkan penyakit, terutama bagi masyarakat yang mengunakan sungai sebagai sumber kehidupan sehari-hari. Proses penguraian sampah dan deterjen memerlukan oksigen sehingga kadar oksigen dalam air dapat berkurang. Jika kadar oskigen suatu perairaan turun sampai kurang dari 5 mg per liter, maka kehidupan biota air seperti ikan terancam.

Limbah pertanian

Kegiatan pertanian dapat menyebabkan pencemaran air terutama karena penggunaan pupuk buatan, pestisida, dan herbisida. Pencemaran air oleh pupuk, pestisida, dan herbisida dapat meracuni organisme air, seperti plankton, ikan, hewan yang meminum air tersebut dan juga manusia yang menggunakan air tersebut untuk kebutuhan sehari-hari. Residu pestisida seperti DDT yang terakumulasi dalam tubuh ikan dan biota lainnya dapat terbawa dalam rantai makanan ke tingkat trofil yang lebih tinggi, yaitu manusia.

Selain itu, masuknya pupuk pertanian, sampah, dan kotoran ke bendungan, danau, serta laut dapat menyebabkan meningkatnya zat-zat hara di perairan. Peningkatan tersebut mengakibatkan pertumbuhan ganggang atau enceng gondok menjadi pesat (blooming).

Pertumbuhan ganggang atau enceng gondok yang cepat dan kemudian mati membutuhkan banyak oksigen untuk menguraikannya. Kondisi ini mengakibatkan kurangnya oksigen dan mendorong terjadinya kehidupan organisme anaerob. Fenomena ini disebut sebagai eutrofikasi.

Limbah pertambangan

Pencemaran minyak di laut terutama disebabkan oleh limbah pertambangan minyak lepas pantai dan kebocoran kapal tanker yang mengangkut minyak. Setiap tahun diperkirakan jumlah kebocoran dan tumpahan minyak dari kapal tanker ke laut mencapai 3.9 juta ton sampai 6.6 juta ton. Tumpahan minyak merusak kehidupan di laut, diantaranya burung dan ikan. Minyak yang menempel pada bulu burung dan insang ikan mengakibatkan kematian hewan tersebut.

J. ENERGI ALTERNATIF

1. Biodiesel dari minyak kelapa

Bahan bakar minyak bumi (fosil) diperkirakan sekitar 60 tahun lagi akan habis. apabila dieksploitasi secara besar-besaran. Untuk memperlambat dan mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar minyak bumi tersebut salah satunya adalah dengan bahan bakar biodiesel yang bahan bakunya sangat besar untuk dikembangkan. Salah satu bahan baku yang bisa dijadikan biodiesel adalah minyak kelapa. dalam satu molekul minyak kelapa terdiri dari 1 unit gliserine dan sejumlah asam lemak.

Dan 3 (tiga) unit asam lemak dari rantai karbon panjang adalah triglyseride (lemak dan minyak). Komponen glycerine memiliki titik didih tinggi yang dapat melindungi minyak dari penguapan (volatilizing). Pada biodiesel, komponen asam lemak dari minyak dikonversikan ke elemen lain yang disebut ester. Glycerine dan asam lemak dipisahkan dengan proses esterifikasi. Minyak tumbuhan bereaksi dengan alkohal dan katalis, jika minyak tumbuhan adalah metanol dan kelapa, dan komponen reaktannya adalah alcohol maka akan dihasilkancoco metil ester. Coco metil ester adalah nama kimia dari coco biodiesel. . Tingkat keberhasilan dalam proses pembutan biodiesel dipengaruhi oleh putaran pengadukan, temperatur pemanasan dan kadar katalis serta kandungan air ketika pembuatan sodium metoksid.

Setelah diadakan pengujian mesin diesel dengan bahan bakar minyak vegetatif dan minyak diesel didapatkan bahwa dengan minyak vegetatif mempunyai efisiensi dan daya mesin yang lebih besar dibanding dengan minyak diesel, karena suhu gas buang yang dihasilkan lebih rendah namun terjadi penurunan kualitas nilai kalor rata-rata 2%. Dengan nilai kalor yang rata-rata lebih rendah 2%, tetapi minyak vegetatif mempunyai angka cetana yang jauh lebih tinggi (Angka cetana rata-rata minyak diesel 45, biodiesel 62 untuk yang berbasis kelapa sawit, 51 untuk jarak pagar dan 62,7 untuk yang berbasis kelapa sayur) akan didapat keterlambatan penyalaan yang lebih pendek bila dibandingkan dengan minyak diesel. Adanya keterlambatan penyalaan yang lebih pendek (ignition delay) daya yang dihasilkan besar dan efektif, maka akan dihasilkan unjuk kerja yang optimum. Pengujian viscositas minyak vegetatif yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti
menunjukkan bahwa viskositas minyak vegetatif lebih besar bila dibandingkan dengan
minyak diesel. Viskositas minyak vegetatif berkisar antara (2.3 – 6) cst dan (2.6 – 4.8).

Keuntungan dari biodiesel dari minyak kelapa.

1. Minyak biodiesel yang bersumber dari minyak kelapa dapat dibuat secara mudah dengan cara mereaksikan (mencampurkan) minyak kelapa dengan methanol dan katalis NaOH yang akan menghasilkan biodiesel dan gliserin.

2. Bahan bakar biodiesel minyak kelapa mempunyai potensi besar untuk diaplikasikan sebagai bahan bakar pengganti minyak diesel/solar. Flash point dari biodiesel kelapa lebih rendah dari pada solar. Nilai kalor bahan bakar biodiesel minyak kelapa setara dengan solar.

2. Gas alam

Gas alam seperti juga minyak bumi merupakan senyawa hidrokarbon (CnH2n+2) yang terdiri dari campuran beberapa macam gas hidrokarbon yang mudah terbakar dan non-hidrokarbon seperti N2, CO2, H2S dan gas mulia seperti He dan Ar, terdapat pula uap air dan pasir. Umumnya gas yang terbentuk sebagian besar dari metan CH4, dan dapat juga termasuk etan C2H6 dan propan C3H8. Gas alam yang didapat dari dalam sumur di bawah bumi, biasanya bergabung dengan minyak bumi. Gas ini disebut sebagai gas associated. Ada juga sumur yang khusus menghasilkan gas, sehingga gas yang dihasilkan disebut gas non-associated.

Meski secara jangka pendek, gas alam memang bisa menyelesaikan permasalahan tersebut, tetapi dalam jangka panjang, apa yang dialami oleh minyak bumi akan terjadi pada gas alam juga. Berdasarkan data dari Natural Gas Fundamentals, Institut Francais Du Petrole pada tahun 2002, cadangan terbukti (proved reserves) gas alam dunia ada sekitar 157703,109 m3. Jumlah cadangan ini, dengan tingkat konsumsi gas alam sekarang ini, hanya akan dapat bertahan selama beberapa puluh tahun saja.

Biogas

Biogas merupakan sebuah proses produksi gas bio dari material organik dengan bantuan bakteri. Proses degradasi material organik ini tanpa melibatkan oksigen disebut anaerobik digestion Gas yang dihasilkan sebagian besar (lebih 50 % ) berupa metana. material organik yang terkumpul pada digester (reaktor) akan diuraiakan menjadi dua tahap dengan bantuan dua jenis bakteri. Tahap pertama material orgranik akan didegradasi menjadi asam asam lemah dengan bantuan bakteri pembentuk asam. Bakteri ini akan menguraikan sampah pada tingkat hidrolisis dan asidifikasi. Hidrolisis yaitu penguraian senyawa kompleks atau senyawa rantai panjang seperti lemak, protein, karbohidrat menjadi senyawa yang sederhana. Sedangkan asifdifikasi yaitu pembentukan asam dari senyawa sederhana.

Setelah material organik berubah menjadi asam asam, maka tahap kedua dari proses anaerobik digestion adalah pembentukan gas metana dengan bantuan bakteri pembentuk metana seperti methanococus, methanosarcina, methano bacterium.

Perkembangan proses Anaerobik digestion telah berhasil pada banyak aplikasi. Proses ini memiliki kemampuan untuk mengolah sampah / limbah yang keberadaanya melimpah dan tidak bermanfaat menjadi produk yang lebih bernilai. Aplikasi anaerobik digestion telah berhasil pada pengolahan limbah industri, limbah pertanian limbah peternakan dan municipal solid waste (MSW).

Biogas sebagian besar mengandung gs metana (CH4) dan karbon dioksida (CO2), dan beberapa kandungan yang jumlahnya kecil diantaranya hydrogen sulfida (H2S) dan ammonia (NH3) serta hydrogen dan (H2), nitrogen yang kandungannya sangat kecil.

Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana (CH4). Semakin tinggi kandungan metana maka semakin besar kandungan energi (nilai kalor) pada biogas, dan sebaliknya semakin kecil kandungan metana semakin kecil nilai kalor. Kualitas biogas dapat ditingkatkan dengan memperlakukan beberapa parameter yaitu : Menghilangkan hidrogen sulphur, kandungan air dan karbon dioksida (CO2). Hidrogen sulphur mengandung racun dan zat yang menyebabkan korosi, bila biogas mengandung senyawa ini maka akan menyebabkan gas yang berbahaya sehingga konsentrasi yang di ijinkan maksimal 5 ppm. Bila gas dibakar maka hidrogen sulphur akan lebih berbahaya karena akan membentuk senyawa baru bersama-sama oksigen, yaitu sulphur dioksida /sulphur trioksida (SO2 / SO3). senyawa ini lebih beracun. Pada saat yang sama akan membentuk Sulphur acid (H2SO3) suatu senyawa yang lebih korosif. Parameter yang kedua adalah menghilangkan kandungan karbon dioksida yang memiliki tujuan untuk meningkatkan kualitas, sehingga gas dapat digunakan untuk bahan bakar kendaraan. Kandungan air dalam biogas akan menurunkan titik penyalaan biogas serta dapat menimbukan korosif.

Proses Industri Kimia

Etanol (Proses Industri Kimia)

INDUSTRI ALKOHOL (ETANOL)

I.         SEJARAH

Etanol telah digunakan manusia sejak zaman prasejarah sebagai bahan pemabuk dalam minuman beralkohol. Residu yang ditemukan pada peninggalan keramik yang berumur 9000 tahun dari China bagian utara menunjukkan bahwa minuman beralkohol telah digunakan oleh manusia prasejarah dari masa Neolitik.

Campuran dari (Bio)etanol yang mendekati kemrunian untuk pertama kali ditemukan oleh Kimiawan Muslim yang mengembangkan proses distilasi pada masa Kalifah Abbasid dengan peneliti yang terkenal waktu itu adalah Jabir ibn Hayyan (Geber), Al-Kindi (Alkindus) dan al-Razi (Rhazes). Catatan yang disusun oleh Jabir ibn Hayyan (721-815) menyebutkan bahwa uap dari wine yang mendidih mudah terbakar. Al-Kindi (801-873) dengan tegas menjelaskan tentang proses distilasi wine. Sedangkan (Bio)etanol absolut didapatkan pada tahun 1796 oleh Johann Tobias Lowitz, dengan menggunakan distilasi saringan arang.Antoine Lavoisier menggambarkan bahwa (Bio)etanol adalah senyawa yang terbentuk dari karbon, hidrogen dan oksigen. Pada tahun 1808 Nicolas-Théodore de Saussure dapat menentukan rumus kimia etanol. Limapuluh tahun kemudian (1858), Archibald Scott Couper menerbitkan rumus bangun etanol. Dengan demikian etanol adalah salah satu senyawa kimia yang pertama kali ditemukan rumus bangunnya. Etanol pertama kali dibuat secara sintetis pada tahu 1829 di Inggris oleh Henry Hennel dan S.G.Serullas di Perancis. Michael Faraday membuat etanol dengan menggunakan hidrasi katalis asam pada etilen pada tahun 1982 yang digunakan pada proses produksi etanol sintetis hingga saat ini.

Pada tahun 1840 etanol menjadi bahan bakar lampu di Amerika Serikat, pada tahun 1880-an Henry Ford membuat mobil quadrycycle dan sejak tahun 1908 mobil Ford model T telah dapat menggunakan (bio)etanol sebagai bahan bakarnya. Namun pada tahun 1920an bahan bakar dari petroleum yang harganya lebih murah telah menjadi dominan menyebabkan etanol kurang mendapatkan perhatian. Akhir-akhir ini, dengan meningkatnya harga minyak bumi, bioetanol kembali mendapatkan perhatian dan telah menjadi alternatif energi yang terus dikembangkan.

II.   DEFINISI

Etanol, disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol saja, adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Senyawa ini merupakan obat psikoaktif dan dapat ditemukan pada minuman beralkohol dan termometer modern. Etanol adalah salah satu obat rekreasi yang paling tua.

Etanol termasuk ke dalam alkohol rantai tunggal, dengan rumus kimia C₂H₅OH dan rumus empiris C2H6O. Ia merupakan isometer konstitusional dari dimetil eter. Etanol sering disingkat menjadi EtOH, dengan "Et" merupakan singkatan dari gugus etil (C₂H₅).

Etanol banyak digunakan sebagai pelarut berbagai bahan-bahan kimia yang ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia. Contohnya adalah pada parfum, perasa, pewarna makanan, dan obat-obatan. Dalam kimia, etanol adalah pelarut yang penting sekaligus sebagai stok umpan untuk sintesis senyawa kimia lainnya. Dalam sejarahnya etanol telah lama digunakan sebagai bahan bakar.

Ethanol merupakan senyawa yang tidak terdapat secara bebas di alam. Zat ini adalah golongan alkohol biasa atau alkohol primer yang dibuat dari glukosa atau jenis gula yang lain dengan jalan peragian.

Penggunaan alkohol antara lain :

      Sebagai minuman

      Sebagai bahan kimia dan pelarut

      Sebagai bahan bakar motor

      Digunakan dalam bidang farmasi

Alkohol sebagai minuman keras dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:

      Minuman yang tidak disuling, yaitu minuman yang hanya mengandung alkohol paling banyak 12%, contoh bir dan anggur.

      Minuman yang disuling, yaitu minuman yang mengandung alkohol kurang lebih 55%, contoh Whisky, arak, cognac 

Agar alkohol yang digunakan sebagai bahan bakar dan keperluan farmasi serta industri tidak diminum, maka ethanol dibuat tidak terminum dengan cara diberi methanol dan zat pewarna(denaturasi alkohol), misalnya alkohol yang dipakai sebagai spirtus bakar.

III.   KARAKTERISTIK BAHAN DAN PRODUK

Sifat-sifat:                                                                                          

§  Ethanol merupakan zat cair jernih dan dapat tercampur dengan air dalam semua perbandingan (bersifat missible)

§  Dapat melarutkan senyawa organik

Bahan baku untuk memproduksi ethanol dengan cara fermentasi dapat di produksi dari 3 macam karbohidrat, yaitu:

      Bahan-bahan yang mengandung gula atau disebut juga sustansi sakharin, rasanya manis seperti misalnya gula tebu, gula bit, molase (tetes), macam-macam sari buah-buahan dan lain-lain.

      Bahan yang mengandung pati, misalnya: padi-padian, jagung, gandum, kentang sorgum, malt, barley, ubi kayu dan lain-lain.

      Bahan-baha yang mengandung selulosa, misalnya: kayu, cairan buangan pabrik pulp dan kertas (waste sulfite liquor)

      Gas-gas hidrokarbon

Sumber bahan-bahan ini pada negara-negara penghasil alkohol berbeda-beda tergantung pada banyaknya bahan bahan yang dapat diperoleh pada negara-negara itu, misalnya:

Jerman             : bahan dasar kentang

Perancis           : bahan dasar gula bit

Swedia                        : bahan dasar sulfat pulp

Indonesia        : bahan dasar molase

IV.    BAHAN BAKU

1.      Substansi Sakharin

Pada umumnya sebagai media untuk produksi alkohol secara komersial pada industri fermentasi alkohol. Di Indonesia dipakai tetes (molase) yang bisadidapatkan setelah sakharosanya dikristalisasi dan disentrifuse dari sisi gula tebu.

Proses penguapan dan pengkristslsn ini biasanya dilakukan tiga kali sampai tetestidak lagi ekonomis untuk diperoleh. Sisa tetes/cairan ini disebut sebagai “black strap mollase” yang merupakan campuran kompleks yang mengandung sakharosa, gula invert, garam-garam dan bahan-bahan non gula. Disamping sakharosa, glukosa dan fruktosa yang dapat difermentasi, molase juga mengandung substansi-substansi pereduksi yang tidak dapat di fermentasi.

Bahan-bahan ini antara lain karamel yag terjadi karena pemanasan gula, melanoidin yang mengandung nitrogen dan terdapat pula hidroksi metil furfural, asam formiat dan lain-lain. Bahan yang tidak dapat difermentasi ini bisa mencapai 17% dalam black strap mollase, dan sebesar 5% dalamhigh test mollase.

Tetes (molase) bersifat asam, mempunyai pH 5,5-6,5 yang disebabkan oleh adanya asam-asam organik yang bebas.

Kualitas molase yang dihasilkan dari suatu industri gula dipengaruhi oleh cara pembersihan niranya. Bila kurang sempurna, maka kotoran banyak terdapat dalam molase. Warna molase pada umumnya berwarna coklat kemerahan. Hal ini disebabkan antara lain pigmen melanoidin, dekorasi thermal dan kimiawi dari komponen-komponen selain gula.

2.      Mikroba Frementasi

Dalam proses fermentasi alkohol digunakan ragi. Ragi ini dapat merubah glukosa menjadi alkohol dan gas CO₂. Ragi merupakan mikroorganisme bersel satu, tidak berklorofil dan termasuk golonganEumycetes. Dari golongan ini dikenal beberapa jenis, antara lain Saccharomyces anamensis, Schizosacharomyces pompe dan Saccharomyces cerevisiae. Masing-masing mempunyai kemampuan memproduksi alkohol yang berbeda.

Syarat-syarat yang diperlukan dalam memilih ragi untuk fermentasi adalah :

·         Cepat berkembang biak

·         Tahap terhadap alkohol tinggi

·         Tahan terhadap suhu tinggi

·         Mempunyai sifat yang stabil

·         Cepat mengadakan adaptasi terhadap media yang difermentasi

Untuk memperoleh jenis ragi yang mempunyai sifat-sifat seperti diatas, harus dilakukan percobaan-percobaan dalam laboratorium dengan teliti. Pada umumnya ragi yang dipakai untuk membuat alkohol adalah jenis Saccharomyces cerevisiae, yang mempunyai pertumbuhan sempurna pada suhu ± 30^oC dan pH 4,8.

Ragi menurut kegiatan selama fermentasi terbagi atas dua bagian, yaitu :

      Top Yeast (Ragi Atas)

Ragi yang aktif pada permukaan atas media, yang menghasilkan etanol dan CO₂ dengan segera. Jenis ini biasanya dijumpai pada industri alkohol dan anggur.

      Bottom Yeast (Ragi Bawah)

Ragi yang aktif pada bagian bawah. Biasanya industri penghasil bir yang menggunakan ragi bawah ini yang menghasilkan etanol sedikit dan membutuhkan waktu yang lama untuk kesempurnaan fermentasi. Dalam kondisi yang normal, ragi atas cenderung untuk berflokulasi dan memisahkan diri dari larutan, ketika fermentasi berjalan sudah sempurna. Strain ragi yang bervariasi itu berbeda dalam kemampuan berflokulasi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kehidupan ragi :

      Nutrisi

Dalam kegiatannya ragi memerlukan penambahan nutrisi untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan, misalnya :

      Unsur C           : ada pada karbohidrat

      Unsur N : untuk penambahan pupuk yang mengandung nitrogen. ZA, urea, amonia, pepton dan sebagainya.

      Unsur P : untuk penmbahan pupuk phosfat dari NPK, TSP, DSP.

      Mineral-mineral

      Vitamin-vitamin

      Keasaman (pH)

Untuk fermentasi alkohol, ragi memerlukan media suasana asam, yaitu antara pH 4,8-5,0. Pengaturan pH dilakukan dengan penambahan asam sulfat jika substratnya alkalis atau natrium bikarbonat jika substratnya asam.

      Temperatur

Temperatur optimum untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan adalah 28-30^oC.

Pada waktu fermentasi terjadi kenaikan panas karena reaksinya eksoterm. Untuk mencegah agar suhu fermentasi tidak naik, perlu pendinginan supaya dipertahankan tetap 28-30^oC.

      Udara

Fermentasi alkohol berlangsung secara anaerobik (tanpa udara), namun demikian udara diperlukan pada proses pembibitan sebelum fermentasi, untuk pengembangbiakan ragi sel.

V.       PROSES PRODUKSI ETANOL

Pada dasarnya ada 2 macam cara pembuatan etanol, yaitu:

·         Secara sintesis

·         Secara fermentasi

Secara sintesis, dilakukan dengan menggunakan reaksi elementer ( hidrasi katalitik etana), untuk mengubah bahan baku menjadi etanol. Adapun secara fermentasi, dilakukan dengan bantuan aktifitas mikroorganisme.

Dalam makalah ini, pembahasan akan lebih dititikberatkan pada proses produksi etanol dengan cara fermentasi.

Fermentasi bioetanol

Proses fermentasi etanol dapat dilakukan dengan menggunakan baha-bahan tertentu. Misalnya saja bahan yang mengandung gula seperti tetes ( molase), dan juga bahan- bahan yang mengandung pati seperti padi, jagung, ubi kayu, gandung dan lain-lain. Proses fermentasi dengan bahan yang berbeda tentu akan membutuhkan proses yang agak berbeda pula. Berikut adalah penjelasan mengenai proses produksi etanol dengan bahan molase dan bahan yang mengandung pati.

Proses produksi bioetanol dari tetes (molase)

1.      Pengolahan Tetes

Pengolahan tetes merupakan hal yang penting dalam pembuatan alcohol.Pengolahan ini dimaksudkan untuk mendapatkan kondisi yangoptimumkan untuk  pertumbuhan ragi dan untuk selanjutnya. Yang perlu disesuaikan dalam pengolahan ini adalah pH, konsentrasi gula dan pemakaian nutrisi.Tetes yan dihadapkan dari pabrik gula biasanya masih terlalu paket (85⁰Brix),oleh karena itu perlu diadakan pengenceran lebih dahulu untuk mendapatkankadar gula yang optimum (12⁰ Brix untuk pembibitan dan 24⁰ Brix padafermentasi).Pengaturan pH diatur dengan penambahan asam H₂SO₄ hingga dicapai pH 4 – 5.Meskipun tetes cukup mengandung zat sumber nitrogen namun sepertiammonium sulfat atau ammonium fosfat

2.       Tahap Penimbangan Tetes

Pada penimbangan tetes ini dipakai jenis timbangan cepat dengan kapasitas timbang tertentu, dilengkapi dengan alat pembuka dan penutup berupa katup buangan yang dioperasikan secara manual. Dan juga panel on-off pompa tetes yang yang diatur secara otomatis. Cara kerjanya dengan menimbang tetes yang dipompa dari gudang penyimpan tetes untuk setiap harinya.

3.       Tahap Pencampuran Tetes.

Tahap pencampuran tetes ini menggunakan tangki pencampur tetes dengan kapasitas tertentu yang dilengkapi pancaran uap air panas (steam), yang berfungsi sebagai pengaduk dan pemanas tetes. Cara kerjanya yaitu pertamatama air panas bersuhu 70o C dimasukkan ke dalam tangki pencampur tetes (mixing tank), kemudian disusul dengan tetes yang telah ditimbang. Setelah itu disirkulasi dengan menggunakan pompa hingga tetes dan air tercampur dengan baik. Pencampuran dianggap selesai dengan indikasi kepekatan mencapai 90o brix dan dipanskan dengan uap air panas (steam) sampai suhunya mencapai 90o C. Tujuan diberikannya air panas adalah untuk mempercepat proses pelarutan, sedangkan pemanasan dengan uap air panas (steam) adalah untuk sterilisasi larutan tetes. Setelah semua tercampur dengan baik ditambahkan asam sulfat (H2SO4) teknis dengan kepekatan 96,5 % sampai pH mencapai 4,5 - 5. Pemberian asam sulfat (H2SO4) ini bertujuan untuk mengendapkan garamgaram mineral di dalam tetes dan untuk memecah di-sakarida (sukrosa) didalam tetes menjadi monosakarida berupa senyawa d-glukosa dan d-fruktosa.

4.      Tahap pengendapan

Pada tahap pengendapan ini menggunakan tangki yang dilengkapi dengan pipa decanter. Pada tahap ini larutan tetes dengan kepekatan 40o brix dari tangki pencampur ditampung dalam tangki ini dan diendapkan selama 5 jam untuk mengendapkan kotoran-kotoran tetes (sludge), terutama endapan garam. Pengendapan ini bertujuan untuk mengurangi kerak yang terjadi pada mash column (kolom destilasi pertama). Setelah 5 jam, cairan tetes dipompa menuju tangki fermentor melalui decanter dan heat exchanger (HE). Heat exchanger ini berfungsi untuk menurunkan suhu sampai 30^oC sebagai syarat operasi fermentasi. Sedangkan cairan sisa yang berupa endapan kotoran-kotoran dan sebagian cairan tetes dipompa ke tangki pencuci endapan kotoran tetes (tangki sludge).

5.       Tahap Separator

Tangki Pencuci Endapan Kotoran Tetes.

Sisa cairan tetes sebanyak ± 5% volume dari tangki pengendap tetes yang berupa endapan kotoran-kotoran dipompa keluar dari tangki pengendap melalui pipa decanter untuk ditampung di tangki sludge hingga mencapai volume tertentu. Kemudian cairan tetes diendapkan hingga waktu tertentu untuk selanjutnya dipompa kembali ke tangki mixing. Tujuan pencucian kotoran tetes ini adalah untuk efisiensi bahan baku berupa tetes agar bahan baku dapat dipakai semaksimal mungkin tanpa harus membuang sebagian yang tersisa.

6.       Tahap Fermentasi

Proses fermentasi ini dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu tahap pembiakan ragi dan fermentasi.

Tahap pembiakan ragi

Tahap ini menggunakan tangki prefermentor yang dilengkapi pipa aliran udara dan pipa aliran air pendingin pada bagian luar dinding tangki. Tahap ini bertujuan untuk mengembangbiakkan ragi jenis saccharomyces cereviseae dengan menggunakan media tetes. Untuk pembuatan larutan ragi, mula-mula diawali dengan cara memasukkan air proses bersuhu 15o C dan tetes 40o brix dari tangki pengendap tetes ke dalam tangki seeding dan mencampurnya hingga mencapai kekentalan sekitar 12 - 13o brix yang disertai aliran udara dari blower dengan fungsi ganda yaitu untuk mempercepat tercampurnya tetes dengan air dan juga untuk konsumsi kebutuhan oksigen bagi ragi saccharomyces cereviseae yang berlangsung pada suasana aerob. Selain itu juga menjaga suhu tangki konstan pada 30o C dengan mengalirkan air pada dinding luar tangki. Jika tidak dijaga, maka ragi sedang dikembangbiakkan akan terganggu kelangsungan hidupnya dan kemudian akan mati. Kemudian memasukkan ragi roti (gist) yang telah dilarutkan dengan air secukupnya. Untuk nutrisinya, dimasukkan urea, diammonium phospat, dan ammonia. PHP juga ditambahkan ke

dalam larutan ini dengan tujuan untuk mempertahankan pH agar tetap konstan yaitu 4.5 – 5. Dari hasil campuran ini didapatkan biakan ragi. Pada Tangki pre-fermentor terdapat beberapa

reaksi yaitu: reaksi hidrolisa, reaksi penguraian urea serta reaksi pertumbuhan yeast. Asumsi pada reaksi hidrolisa adalah konversi yang terjadi 95%. Persamaan reaksi hidrolisa sebagai berikut: C12H22O11 +H2O             2C6H12O6

Persamaan reaksi pada 95% konversi proses penguraian urea adalah:

(NH2)2CO + H2O               2NH3 + H2O

Persamaan reaksi untuk pertumbuhan yeast adalah:

C6H12O6 + 3.198O2 + 0.316NH3             1.929CH1.703N0.171O0.459 +4.098CO2+ 4.813H2O  (∆Hr 298 = -855.7055 kcal/kg)

(Atkinson, hal 132)

Tahap ferementasi

Tahap ini menggunakan tangki fermentor dengan dilengkapi pipa aliran udara dan pipa aliran

air pendingin yang berasal dari air sungai untuk menjaga suhu fermentasi pada 30-32o C. Fermentasi ini bertujuan untuk mendapatkan alcohol dengan kadar 8,5 – 9 % atau lebih. Pertama-tama dimulai dengan sterilisasi tangki fermentor yamg masih kosong dengan uap

air panas (steam) sampai suhu 121o C lalu membiarkan suhu di dalam tangki turun sampai 30o C. Setelah itu memasukkan air proses dengan suhu 30o C, larutan tetes 40o brix, proses fermentasi ini berjalan secara aerob. Selanjutnya biakan ragi yang telah dibiakkan pada tangki pre-fermentor dipompa masuk ke tangki fermentor. Setelah itu, tetes 40o brix dipompa masuk ke tangki dan proses berlangsung selama 36 jam. Untuk pH larutan ini dijaga sekitar 4,5 - 5. Kemudian memasukkan ragi roti yang telah dilarutkan dengan air secukupnya dan yeast cream. Untuk nutrisinya, dimasukkan urea, ammonium, dan diammonium phospat. Sedangkan turkey red oil ditambahkan sebagai anti foam untuk mencegah pembentukan foam selama proses terjadi. Hal ini dilakukan selama 15 menit setelah persiapan media pada tangki fermentor selesai. Kemudian dimasukkan ke dalam 2 tangki fermentor pada waktu yang disesuaikan dengan jam awal fermentasi. Tahap fermentasi ini berlangsung selama 24 jam hingga kadar alkohol mencapai 8,5 - 9% dan kekentalan 6,5 - 7o brix. Setelah kadar alkohol sebesar 8,5 - 9% terpenuhi, larutan hasil fermentasi dipompa menuju separator untuk dipisahkan antara hasil fermentasi (cairan mash) dengan ragi (yeast cream). Separator ini menggunakan alat rotary vacuum filter yang merupakan alat dengan prinsip vacuum sehingga

ragi (yeast cream) dan cairan hasil fermentasi (cairan mash) yang memilliki perbedaan massa jenis dapat dipisahkan. Ragi yang didapatkan masih dalam konsentrasi yang tinggi. Dari hasil fermentasi tidak semuanya dipisahkan raginya, hanya sekitar 80-90% saja. Sisanya 10-20% tidak diambil raginya karena mengandung kotorankotoran sisa berupa endapan garam mineral. Hasil fermentasi yang telah dipisahkan ini langsung masuk ke tangki mash (mash tank). Dan selanjutnya didestilasi hingga menjadi alkohol prima (fine alkohol) dengan kadar mencapai 96,5%. Pada tahap fermentasi ini terjadi reaksi hidrolisa, dimana sukrosa diubah menjadi glukosa. Persamaan reaksi hidrolisa yaitu:

C12H22O11 +H2O             2C6H12O6

Sedangkan reaksi utama adalah reaksi fermentasi, dimana glukosa diubah menjadi etanol dan air. Persamaan reaksinya adalah:

C6H12O6             2 C2H5OH + 2CO2

Pada main fermenter selain terbentuk etanol, juga akan terbentuk produk samping. Hasil samping dalam persen berat (%gula) adalah sebagai berikut:

Asam asetat = 0,65%

Fusel Oil = 0,85%

Asetaldehid = 0,05%

(Prescot hal 128)

Reaksi samping yang terjadi pada main fermenter yaitu:

C6H12O6              C3H8O3 + CH3CHO + 2 CO2

C6H12O6 + H2O              2 C3H8O3 + CH3COOH + C2H5OH + 2CO2 (∆Hr 298 = -324.3860 kcal/kg)

Komponen pada fusel oil meliputi:

Propanol = 12,5 %

Isobutyl alcohol = 15 %

Amyl alcohol = 30 %

Isoamyl alcohol = 32,5 %

Etanol = 10 %

(Paturau hal 241)

7.  Tahap  Distilasi

Produk hasil fermentasi mengandung alkohol yang rendah, disebut bir (beer)dan sebab itu perlu di naikkan konsentrasinya dengan jalan distilasi bertingkat.Beer mengandung 8 – 10% alkohol.Maksud dan proses distilasi adalah untuk memisahkan etanol dari campuranetanol air. Untuk larutan yang terdiri dari komponen-komponen yang berbedanyata suhu didihnya, distilasi merupakan cara yang paling mudah dioperasikandan juga merupakan cara pemisahan yang secara thermal adalah efisien.Pada tekanan atmosfir, air mendidih pada 1000C dan etanol mendidih padasekitar 770C. perbedaan dalam titik didih inilah yang memungkinkan pemisahancampuran etanol air.Prinsip : Jika larutan campuran etanol air dipanaskan, maka akan lebih banyak molekul etanol menguap dari pada air. Jika uap-uap ini didinginkan(dikondensasi), maka konsentrasi etanol dalam cairan yang dikondensasikan ituakan lebih tinggi dari pada dalam larutan aslinya. Jika kondensat ini dipanaskan lagi dan kemudian dikondensasikan, maka konsentrasi etanol akan lebih tinggi lagi. Proses ini bisa diulangi terus, sampai sebagian besar dari etanol dikonsentrasikan dalam suatu fasa. Namun hal ini ada batasnya. Pada larutan 96% etanol, didapatkan suatu campuran dengan titik didih yang sama(azeotrop). Pada keadaan ini, jika larutan 95-96% alkohol ini dipanaskan, maka rasio molekul air dan etanol dalam kondensat akan teap konstan sama. Apabila kadar etanolnya sudah 95% dilakukan dehidrasi atau penghilangan air. Untuk menghilangkan air bisa menggunakan kapur tohor atau zeolit sintetis. Tambahkan kapur tohor pada etanol. Biarkan semalam. Setelah itu didistilasi lagi hingga kadar airnya kurang lebih 99.5%.

Fermentasi etanol dari bahan yang mengandung pati

Proses produksi etanol dari hasil pertanian yang mengandung pati ( seperti jagung, gandum, dan lain-lain) hampir sama dengan proses produksi etanol dengan bahan dasar molase. Namun, dalam proses fermentasi kali ini, pada tahap awal akan dibutuhkan proses tambahan yang tidak dilakukan pada fermentasi molase. Tahap tahap nya adalah sebagai berikut:

1.      Proses Gelatinasi

Dalam proses gelatinasi, bahan baku ubi kayu, ubi jalar, atau jagung dihancurkan dandicampur air sehingga menjadi bubur, yang diperkirakan mengandung pati 27-30 persen.Kemudian bubur pati tersebut dimasak atau dipanaskan selama 2 jam sehingga berbentuk gel. Proses gelatinasi tersebut dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu:Bubur pati dipanaskan sampai 130^oC selama 30 menit, kemudian didinginkan sampaimencapai temperatur 95^oC yang diperkirakan memerlukan waktu sekitar ¼ jam. Temperatur 95^oC tersebut dipertahankan selama sekitar 11/4 jam, sehingga total waktu yang dibutuhkan mencapai 2 jam. Bubur pati ditambah enzyme termamyl dipanaskan langsung sampai mencapai temperatur 130^oC selama 2 jam. Gelatinasi cara pertama, yaitu cara pemanasan bertahap mempunyai keuntungan , yaitu pada suhu 95⁰C aktifitas termamyl merupakan yang paling tertinggi, sehingga mengakibatkan yeast atau ragi cepat aktif. Pemanasan dengan suhu tinggi (130⁰C) pada cara pertama ini dimaksudkan untuk memecah granula pati, sehingga lebih mudah terjadi kontak dengan air enzyme. Perlakuan pada suhu tinggi tersebut juga dapat berfungsi untuk sterilisasi bahan, sehingga bahan tersebut tidak mudah terkontaminasi. Gelatinasi cara kedua, yaitu cara pemanasan langsung (gelatinasi dengan enzymetermamyl) pada temperature 130oC menghasilkan hasil yang kurang baik, karenamengurangi aktifitas yeast. Hal tersebut disebabkan gelatinasi dengan enzyme pada suhu130oC akan terbentuk tri-phenyl-furane yang mempunyai sifat racun terhadap yeast.Gelatinasi pada suhu tinggi tersebut juga akan berpengaruh terhadap penurunan aktifitastermamyl, karena aktifitas termamyl akan semakin menurun setelah melewati suhu 95oC(Wasito, 1981).

2.      Proses Saccharifikasi

Tahap sakarifikasi merupakan tahap pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhanayang dilakukan pada sebuah tabung pada rangkaian peralatan untuk produksi bioethanol.Saccharifikasi melibatkan proses sebagai berikut:

• Pendinginan bubur sampai suhu optimum enzim sakarifikasi bekerja

• Pengaturan pH optimum enzim• Penambahan enzim (glukoamilase) secara tepat

•Mempertahankan pH dan temperature pada rentang 50 sd 600C, sampai proses  saccharifikasi selesai (Dilakukan dengan pengetesan gula sederhana yang dihasilkan).

3. Fermentasi

Proses fermentasi akan berjalan beberapa jam setelah semua bahan dimasukkan ke dalam fermentor. Kalau anda menggunakan fermentor yang tembus padang (dari kaca misalnya), maka akan tampak gelembung-gelembung udara kecil-kecil dari dalam fermentor. Gelembung-gelembung udara ini adalah gas CO2 yang dihasilkan selama proses fermentasi. Kadang-kadang terdengar suara gemuruh selama proses fermentasi ini. Selama proses fermentasi ini usahakan agar suhu tidak melebihi 36oC dan pH nya dipertahankan 4.5 – 5. Proses fermentasi berjalan kurang lebih selama 66 jam atau kira-kira 2.5 hari. Salah satu tanda bahwa fermentasi sudah selesai adalah tidak terlihat lagi adanya gelembung-gelembung udara. Kadar etanol di dalam cairan fermentasi kurang lebih 7% – 10 %.

4. Distilasi dan Dehidrasi

Setelah proses fermentasi selesai, masukkan cairan fermentasi ke dalam evaporator atau boiler. Panaskan evaporator dan suhunya dipertahankan antara 79 – 81oC. Pada suhu ini etanol sudah menguap, tetapi air tidak menguap. Uap etanol dialirkan ke distilator. Bioetanol akan keluar dari pipa pengeluaran distilator. Distilasi pertama, biasanya kadar etanol masih di bawah 95%. Apabila kadar etanol masih di bawah 95%, distilasi perlu diulangi lagi (reflux) hingga kadar etanolnya 95%.Apabila kadar etanolnya sudah 95% dilakukan dehidrasi atau penghilangan air. Untuk menghilangkan air bisa menggunakan kapur tohor atau zeolit sintetis. Tambahkan kapur tohor pada etanol. Biarkan semalam. Setelah itu didistilasi lagi hingga kadar airnya kurang lebih 99.5%.

Gambar Peralatan

sumber: Fuel from Farms - A Guide to Small Scale Ethanol Production, Solar Energy Research Institute (SERI), 1617 Cole Boulevard, Golden, CO 80401. 

     VI.    Kegunaan bioetanol

Kegunaan ethanol/bioethanol (alkohol) berdasarkan literatur adalah sebagai berikut:

Menurut  Fessenden ( 1992) kegunaan ethanol adalah:

-          Digunakan dalam minuman keras.

-          Sebagai pelarut dan reagensia dalam laboratorium dan industri.

-          Sebagai bahan bakar.

Etanol mempunyai nilai kalor (Q) sebesar 12.800 Btu/lb. Sedangkan jika dicampur dengan gasoline dimana presentase 10% etanol dan 90% gasoline akan  menghasilkan produk dengan nama dagang Gashol dihasilkan kalor (Q) sebesar 112.000 Btu/gallon.

Menurut Austin ( 1984) kegunaan ethanol adalah:

-          Sebagai bahan industri kimia.

-          Sebagai bahan kecantikan dan kedokteran.

-          Sebagai pelarut dan untuk sintesis senyawa kimia lainnya.

-          Sebagai bahan baku (raw material) untuk membuat ratusan senyawa kimia lain, seperti asetaldehid, etil asetat, asam asetat, etilene dibromida, glycol, etil klorida, dan semua etil ester.

Menurut Uhlig (1998) kegunaan ethanol adalah :

-          Sebagai pelarut dalam pembuatan cat dan bahan-bahan komestik.

-          Diperdayakan  di  dalam perdagangan  domestik  sebagai  bahan bakar.

      VII.  LIMBAH DARI INDUSTRI BIOETANOL

Menurut Hammer dan Bastian (1989), lahan basah adalah habitat peralihan antara lahan darat dan air, jadi bukan merupakan habitat darat ataupun habitat air. Ekosistem lahan basah memiliki kemampuan alamiah untuk menghilangkan berbagai jenis limbah pada beberapa tingkat efisiensi (Nichols, 1983). Kemampuan ini terutama disebabkan karena adanya vegetasi yang berperan sebagai pengolah limbah. Seluruh perairan darat yang menjadi bagian dari lahan basah juga berfungsi sebagai penyimpan dan penangkap karbon. Lebih fantastis lagi, lahan basah juga merupakan penyangga dampak anomali cuaca dan iklim. Dengan demikian, potensi lahan basah di wilayah Indonesia sebagai gudang karbon sangat besar.
Menanggapi peristiwa kematian ribuan ikan disepanjang 70 km dari Mojokerto hingga Kota Surabaya, peristiwa itu terjadi akibat pencemaran yang disebabkan luberan limbah PT Aneka Kimia Nusantara. PT Aneka Kimia Nusantara (AKN) Desa Wates Magersari Mojokerto, adalah industri penghasil etanol termasuk penyumbang terbesar pencemaran organik tinggi di Kali Surabaya. Dapat dibayangkan untuk memproduksi satu liter etanol dihasilkan limbah 15 liter dari molase yang berwarna coklat, tergolong sebagai buangan paling korosif, BOD (Bio Oxygen Demand) dan COD (Chemical Oxygen Demand) yang tinggi, pH 3.5, suhu yang tinggi hingga mencapai 100oC yang dapat mencemari air tanah. Molase adalah sisa tetes dari tetes tebu yang telah diproses untuk menghasilkan gula pasir. Molase mengandung sekitar 45% sukrosa yang dapat difermentasikan menjadi alkohol. 1 kg sukrosa secara teoritis akan menghasilkan 0.644 liter alkohol absolut (anhidrida) yang hampir 100% murni. Secara matematis dengan 88% efisiensi fermentasi dan 98% distilasi akan dihasilkan 0.555 liter alkohol. BOD (Biochemical Oxygen Demand) adalah jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan oleh bakteri pengurai untuk menguraikan bahan pencemar organik dalam air. Nilai baku mutu BOD untuk air minum harus sama atau kurang dari 2 mg/l. COD(Chemimal Oxygen Demand) adalah jumlah oksigen terlarut yang dibutuhkan untuk menguraikan bahan pencemar organik dalam air dengan menggunakan oksidator kimia. Nilai baku mutu COD untuk air minum harus sama atau kurang dari 10 mg/lDi. Limbah PT Aneka Kimia Nusantara saat masuk keperairan Kali Surabaya awalnya dapat berperan sebagai bahan makanan yang diuraikan oleh mikroba, namun penguraian bahan organik ini membutuhkan oksigen terlarut dalam air yang lebih besar daripada jumlah oksigen yang dihasilkan dari proses fotosintesis. Sehingga menimbulkan dampak yang buruk bagi organisme perairan. Selain itu Limbah organik PT ANK menimbulkan empat perubahan yang mengganggu kestabilan ekosistem perairan tawar, yaitu : Pertama. Limbah organik yang mengandung padatan tersuspensi menghalangi penetrasi cahaya matahari ke dalam badan air sehingga menghambat proses fotosintesis. Kedua, endapan bahan organik yang mengendap akan mengubah tekstur substrat dan menimbulkan habitat yang tidak sesuai bagi biota endemik di perairan. Ketiga, terbentuknya amoniak yang memiliki toksisitas tinggi dan menimbulkan gangguan besar bagi organisme perairan serta berbau.  Keempat, bahan pencemar organik terdiri dari senyawa protein, karbohidrat, lemak dan asam nukleat akan meningkatkan tingginya konsentrasi bakteri dan mikroorganisme patogen. E Coli adalah bakteri umum dijumpai di badan-badan air yang berasal dari tinja manusia atau hewan berdarah panas serta air yang telah terkontaminasi oleh limbah organik. Peningkatan ini akan membawa dampak patogenik dimana bakteri dan virus terdapat dalam jumlah yang cukup banyak dan membahayakan kesehatan. Beberapa jenis bakteri air menimbulkan penyakit kolera, demam tifoid, disentri basiler, dan gastroenteritis. Virus juga terdapat di air termasul virus penyebab poliomyelitis, hepatitis infektif. Hewan parasit dalam air antara lain cacing gelang Ascaris dan cacing pita pada sapi dan babi. Semua jenis organisme ini terdapat dalam tinja yang terdapat pada saluran pembuangan domestik dan peternakan. Disamping pengenceran oleh air, sedimentasi ke dasar perairan dan penguraian oleh matahari juga merupakan faktor penting dalam penguraian senyawa organik di perairan. Penguraian oleh mikroba akan mengurangi kandungan oksigen terlarut dalam air, sehingga kandungan oksigen yang ada tidak mampu mendukung kehidupan organisme perairan seperti ikan dan organisme  lainnya. Untuk itulah ada upaya yang ditawarkan untuk mengatasi masalah ini yakni menggunakan tumbuhan timbul di perairan untuk pengolah limbah karena tumbuhan tersebut mengasimilasi senyawa organik dan anorganik dari limbah. Tumbuhan dengan tingkat pertumbuhan yang tinggi dan tajuk yang besar dapat menyimpan bermacam hara mineral. Pada media kerikil, pertumbuhan tanaman timbul dapat menurunkan konsentrasi hara mineral (Laksham, 1979; Finlayson dan Chick, 1983; Bowmer, 1987). Rizoma dan akar Phragmites australis Scirpus spp. berfungsi sebagai filtrasi dan pengendap senyawa hidrokarbon dan logam berat beracun. Tingkat konsentrasi logam berat dalam jaringan tanaman-tanaman tersebut adalah sebagai berikut: akar > rizoma > daun (Shutes et al., 1993). Tumbuhan mengapung seperti eceng gondok juga dapat menghilangkan hara dan logam berat dalam jumlah yang cukup signifikan (Reddy dan DeBusk, 1985).

     VIII.        PENANGANAN LIMBAH                                                   

·         Memekatkan limbah dengan evaporator. Kemudian mengabutkan limbah pekat ke dalam tanur pembakaran bersuhu 800°C sehingga bahan organik dalam limbah terbakar habis.
Abu hasil pembakaran itu ternyata mengandung kalium sehingga diolah menjadi pupuk

         Menggunakan limbah bioetanol sebagai bahan baku pupuk. Limbah etanol yang sering juga disebut dengan vinase atau distilet memiliki karakteristik yang khas. Limbah ini bisa dimanfaatkan dan diolah menjadi pupuk organik cair (POC). POC memiliki harga jual yang cukup tinggi sehingga bisa memberikan nilai tambah bagi industri etanol. Vinase diolah sedemikian rupa sehingga menjadi produk POC yang bisa menyuburkan tanaman.  Aplikasi POC ini bisa digunakan untuk semua jenis tanaman, semua komoditas, dan semua iklim atau tempat. Pemanfaatan POC bisa mengurangi atau pun mensubtitusi penggunaan pupuk kimia. POC dari limbah industri etanol ini tergolong pupuk organik, sehingga relatif lebih ramah lingkungan. Dalam skala nasional pepanfaatan POC ini bisa mengurangi konsumsi pupuk kimia dan mengemat anggaran negara. Jika dilihat dari sudut industri, pengolahan ini bisa memberi income tambahan bagi industri laiinya.POC yang dibuat juga harus dibuktukan terlebih dahulu sebelum dipakai dalam skala yang luas..Pengolahan limbah etanol menjadi POC cukup sederhana dan tidak terlalu rumit. POC bisa dibuat dengan biaya yang cukup murah dan tidak memerlukan peralatan yang rumit. Namun, proses pembuatannya memerlukan ketelitian, dan kehati-hatian. POC dari vinases bisa juga dikombinasikan dengan pupuk lain yang sudah beredar di pasaran, seperti pupuk hayati, atau POC.