Pembuatan Metanol Dari Bahan Baku Biomas
Seperti yang kita ketahui bahwa methanol dapat dihasilkan dari bahan baku biomas, seperti :
- Bahan-bahan yang mengandung hidrat arang dalam bentuk gula seperti tebu dan nipah
- Bahan-bahan yang mengandung hidrat arang dalam bentuk zat tepung (starch) seperti ubi jalar, kentang, dan sagu.
- Bahan-bahan selulosa yang mengandung arang dengan bentuk molekul yang lebih kompleks seperti kayu.
Banyak limbah-limbah pertanian yang tidak memiliki nilai ekonomis memiliki potensi untuk dikembangkan menjadi bioethanol sehingga memiliki potensi ekonomis yang tinggi dan mampu berperan sebagai diversivikasi bahan bioetanol. Salah satu bahan baku biomas yang akan dibahas pada makalah ini adalah jerami.
Proses Biologi (Fermentasi)
Sebelum membentuk methanol, pada proses anaerob bahan baku biomas tersebut akan didegradasikan menjadi metana dan karbon dioksida melalui tahap-tahap yang merupakan serangkaian kegiatan metabolic dari kelompok-kelompok mikroorganisme yang berbeda. Dalam proses ini dibagi menjadi 4 tahap, yaitu :
- Hidrolisis dan asidifikasi
Pada tahap ini, bakteri fermentative akan menghidrolisis substrat polimer seperti polisakarida, protein, dan lemak menjadi monomer-monomer gula, asam amino, dan peptide.
- Asidogenesis
Sedangkan pada tahap ini, hasil hidrolisis dari tahap sebelumnya akan difermentasikan menjadi asam lemak volatile (asam asetat, asam butirat, dan propionat), asam lemak rantai panjang, CO2, format, NH4+, HS-, H2, alcohol.
- Asetogenesis
Selanjutnya, bakteri asetogenik pereduksi proton akan menguraikan propionate, asam lemak rantai panjang, alcohol, beberapa asam amino dan senyawa aromatic menjadi H2, format, dan asetat.
- Metanogenesis
Pada tahap akhir ini melibatkan 2 kelompok metanogen yang berbeda yaitu, metanogen hidrogenotropik yang menggunakan H2 dan format dari reaksi sebelumnya untuk mereduksi CO2 menjadi CH4 dan metanogen asetotropik yang menguraikan asetat menjadi CO2 dan CH4.
Proses Pengkonversian/Pengubahan Menjadi Gas Sintetis
Campuran hidrokarbon dari hasil metagenosis, diubah/dikonversi menjadi gas sintetis yang umumnya terdiri dari CO, CO2, H2. Proses pengubahan/pengkorvensian ini terjadi oleh kukus (steam)dan dibantu oleh katalis nikel menurut reaksi berikut :
CH4 + H2O ? H2
CO + H2O ? CO 2 + H2
Kesetimbangan yang terjadi pada proses ini sangat tergantung pada :
? Tekanan
Kesetimbangan reaksi seformasi metana oleh steam akan bergeser ke kiri jika tekanan dinaikkan sehingga reformasi metana semakin berkurang. Akan tetapi, secara praktek akan lebih praktis jika digunakan tekanan tinggi karena tekanan tinggi akan menyebabkan temperature dinding pembuluh katalis meningkat.
? Temperatur
Kesetimbangan reaksi reformasi metana akan bergeser ke kanan dengan meningkatnya temperature karena reaksi endotermik menghasilkan lebih banyak CO2 dan H2. Dengan kata lain, pada tekanan dan perbandingan kukus/karbon konstan, kenaikan temperature akan menghasilkan konversi metana yang lebih besar.
?Perbandingan kukus/karbon
Pembentukan karbon sedapat mungkin dicegah karena dapat merusak katalis. Untuk mencegah pembentukan karbon, operasi sebaiknya dilaksanakan dengan kondisi kukus berlebih. Kelebihan kukus yang diberikan juga sebaiknya diatur seoptimum mungkin agar lebih ekonomis dan tidak memecah katalis.
Proses Sintesa Metanol
Pada proses ini menggunakan katalis Cu-ZnO. Katalis ini memiliki keaktifan sangat tinggi sehingga kecepatan reaksi tinggi pada temperature relative rendah 2250C. Katalis yang digunakan pada kilang methanol ini harus memiliki selektivitas sintesa methanol yang tinggi untuk memperkecil jumlah produk sampingan yang dihasilkan. Setelah proses ini terlewati , gas keluaran dari hasil reaksi sintesis methanol didinginkan dari 2250C menjadi 400C. Pendinginan ini bertujuan untuk memisahkan methanol mentah dari gas terlarut didalamnya
Proses Pemurnian Metanol
Kenaikan tekanan operasi akan menyebabkan bertambahnya gas terlarut dalam cairan. Untuk itu, oleh karena itu dilakukan penurunan tekanan agar gas-gas terlarut lepas. Sedangkan volatile impurities seperti dimetil eter, metil format, dan gas-gas inert terlarut dipisahkan dari methanol mentah. Setelah itu,methanol mentah dilakukan pemurnian pada kondisi 800C dan 1,5 bar. Pada kolom pemurnian ini, methanol akan menjadi produk atas dan air akan menjadi produk bawah. Air proses yang dihasilkan sebagai produk bawah ini akan dipompa menuju pemanas air proses. Uap yang menuju puncak kolom distilasi akan didinginkan oleh suatu kondensor dimana uap methanol akan dikondensasikan secara total menjadi cairan bersuhu 690C. Metanol terkondensasi ini selanjutnya didinginkan lagi hingga mencapai suhu 400C dan ditampung.
