Pra-Desain Pabrik Fraksinasi Lignoselulosa dengan Metode Steam Explosion

Muhammad Abdurrokhim Al Hafiizh, W. Widiyastuti, Tantular Nurtono

Abstract


Lignoselulosa merupakan bahan organik alami yang paling banyak terdapat di bumi namun selama ini hanya fraksi selulosa yang dimanfaatkan secara komersial. Hal ini tentu menjadi tantangan sekaligus kesempatan baik bagi industri sabut kelapa di Indonesia untuk melakukan diversifikasi produk samping selain mengekspor produk mentahnya saja, namun juga berpotensi menghasilkan produk intermediate yang lebih bernilai ekonomi secara komersial melalui teknologi biorefinery. Tingginya kandungan lignoselulosa dalam sabut kelapa menunjukkan adanya potensi lain yang lebih efektif dan efisien apabila dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pemanfaatan lignoselulosa yang terkandung dalam sabut kelapa untuk menjadikannya sebagai high value-added products. Struktur kokoh dalam lignoselulosa yang secara alami melindungi partikel serat dari gangguan lingkungan, termasuk dapat menahan beban mekanis yang tinggi bahkan resisten terhadap degradasi kimia maupun enzimatis oleh mikroorganisme membuat pengembangan teknologi biorefinery menghadapi banyak tantangan. Karena itu disusunlah studi pra-desain pabrik fraksinasi lignoselulosa dari sabut kelapa dengan metode steam explosion yang dikombinasikan dengan alkali-acid delignification process. Proses ini mempermudah tahap isolasi komponen-komponen penyusun lignoselulosa (selulosa, hemiselulosa dan lignin) sehingga memungkinkan untuk dapat dimurnikan sebagai high value-added products dari turunan komoditas kelapa. Setelah preliminary techno-economic analysis dilakukan, diperkirakan kebutuhan investasi untuk membangun pabrik dengan kapasitas olah 33.000ton sabut kelapa/tahun adalah Rp 1,01 triliun dengan Laju Pengembalian Modal (IRR) sebesar 19%. Dengan potensi penerimaan hasil penjualan Rp 600-700 miliar/tahun, diperkirakan Durasi Pengembalian Modal (POT) dapat dicapai selama 8-9 tahun pada Break Even Point di angka 40%. Rancangan ini memerlukan waktu konstruksi lancar 3-5 tahun dengan umur rencana pabrik selama 20 tahun.

Keywords


Biorefinery; Fraksinasi; Lignoselulosa; Steam Explosion

Full Text:

PDF

References


Stelte, Wolfgang. (2011). Steam Explosion for Biomass Pretreatment. Resultat Kontrakt (RK) Report. Centre for Renewable Energy and Transport. Danish Technological Institute.

https://www.teknologisk.dk/_root/media/52681_RK%20report%20steam%20explosion.pdf

Mason, W.H. (1926). Process and Apparatus for Disintegration of Wood and the like. US Patent: 1578609. https://patents.google.com/patent/US1578609A/en

Hendriks, A.T.W.M., & Zeeman, G. (2009). Pretreatments to Enhance the Digestibility of Lignocellulosic Biomass. Bioresource Technology. Vol.100, Issue 1, pg.10-18. DOI: 10.1016/j.biortech.2008.05.027

Mesfun et al. (2010). Integration of hot water extraction in biomass-based CHP plants-possibilities for green-chemicals and increased electricity production. Master's Thesis. Lulea University of Technology.

http://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:1016647/FULLTEXT01.pdf

Baral, Nawa Raj & Shah, Ajay. (2017). Comparative techno-economic analysis of steam explosion, dilute sulfuric acid, ammonia fiber explosion and biological pretreatments of corn stover. Bioresource Technology 2017. Epub 2017 Feb 20. PMID: 28242390.

DOI: 10.1016/j.biortech.2017.02.068

Pusdatin Kementerian Perdagangan Republik Indonesia. (2020).

Warta Ekspor Kementerian Perdagangan. (2017). Optimalisasi Bahan Baku Kelapa. Ditjen PEN/MJL/67/IX/2017. Publikasi Warta Ekspor

Sjöström, E. (1998). Kimia Kayu: Dasar-dasar dan Penggunaannya. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Pérez, J, Muňoz-Dorado, J., de la Rubia, T., dan Martínez, J. (2002). Biodegradation and Biological Treatments of Cellulose, Hemicellulose and Lignin: An Overview. Int. Microbiol., 5, 53-63.

DOI: 10.1007/s10123-002-0062-3

Jørgensen, H., Kristensen, J.B., dan Felby, C. (2007). Enzymatic Conversion of Lignocellulose into Fermentable Sugars: Challenges and Opportunities. Biofuels, Bioproducts & Biorefining, 1, 119-134.

DOI: 10.1002/bbb.4

Jang, J.H.; Lee, S.H.; Kim, N.H. (2014). Changes in the Dimensions of Lignocellulose Nanofibrils with Different Lignin Contents by Enzymatic Hydrolysis. DOI: 10.3390/polym12102201

Zoghlami, Aya & Paes, Gabriel. (2019). Lignocellulosic Biomass: Understanding Recalcitrance and Predicting Hydrolysis. National Center for Biotechnology Information. DOI: 10.3389/fchem.2019.00874

Sreekala, M.S., Kumaran, M.G., Joseph, S. et al. (2000). Oil Palm Fibre Reinforced Phenol Formaldehyde Composites: Influence of Fibre Surface Modifications on the Mechanical Performance. Applied Composite Materials 7, 295–329. https://doi.org/10.1023/A:1026534006291

Zahid, Anwar., Muhammad, Gulfraz., & Muhammad Irshad. (2014). Agro-industrial lignocellulosic biomass a key to unlock the future bio-energy: A brief review, Journal of Radiation Research and Applied Sciences. Volume 7, Issue 2. PG. 163-173.

DOI: https://doi.org/10.1016/j.jrras.2014.02.003

Harmsen, P.F.H., Huijgen, W., Bermudez, L., Bakker, R. (2010). Literature review of physical and chemical pretreatment processes for lignocellulosic biomass. Food & Biobased Research Report. ISBN 9789085857570

Frölander, Anders & Gudbrand, Rødsrud. (2011). Conversion of cellulose, hemicellulose and lignin into platform molecules: biotechnological approach. Borregaard Industries, Ltd., Norway.

DOI: 10.1515/9783110260281.141

Fengel, D. dan Wegener, G. (1984). Kayu: Kimia Ultrastruktur, Reaksi-reaksi. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Kuhad, R.C., Singh, A., dan Eriksson, K.E. (1997). Microorganisms and Enzymes Involved in The Degradation of Plant Fiber Cell Walls. Adv Biochem. Eng. Biotechnol., 57, 45- 125. DOI: 10.1007/BFb0102072

Palonen, Hetti. (2004). Role of Lignin in the Enzymatic Hydrolysis of Lignocellulose. VTT Publications 520. ESPOO 2004. VTT Technical Research Centre of Finland.

https://publications.vtt.fi/pdf/publications/2004/P520.pdf

Aguado, J, Serrano, D.P, Miguel, G.S., Castro, M.C., dan Madrid, S. (2006). Feedstock Recycling in A Two Step Thermo Catalytic Reaction System. Journal of Analytical and Applied Pyrolisis, 79, 415-423.

DOI: 10.1016/J.JAAP.2006.11.008

Boateng, A.A., Hicks, K.B., Flores, R.A., dan Gutsol, A. (2006). Pyrolisis of Hull Enriched Byproducts from The Saccharification of Hull Barley (Hordeum vulgare L.). Journal of Analytical and Applied Pyrolisis, 78, 95- 103. DOI: 10.1016/j.jaap.2006.05.004




DOI: http://dx.doi.org/10.12962/j2964710X.v3i1.17323

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Creative Commons License
Journal of Fundamentals and Applications of Chemical Engineering (JFAChE) by Direktorat Riset dan Pengabdian kepada Masyarakat (DRPM), Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS), Surabaya is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Based on a work at https://iptek.its.ac.id/index.php/jts.