OPTIMALISASI PRODUKSI BIODIESEL ALGA DI

OPTIMALISASI PRODUKSI BIODIESEL ALGA DI DANAU UI
SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF MASA KINI

BIDANG KEGIATAN:
PKM-GT

Diusulkan oleh:
Ramadhan Dipta Maula /0906638124/2009
Arma Adi Prasetya /1106053735/2011
Ilham Fatkhulhimam /0906638080/2009

UNIVERSITAS INDONESIA
DEPOK
2013

LEMBAR PENGESAHAN

1. Judul Kegiatan

: Optimalisasi Produksi Biodiesel Alga di
Danau UI Sebagai Energi Alternatif Masa

Kini

2. Bidang Kegiatan

: ( ) PKM-AI

(X) PKM-GT

3. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap
: Ramadhan Dipta Maula
b. NIM
: 0906638124
c. Jurusan
: Kimia
d. Universitas/Institut/Politeknik : Universitas Indonesia
e. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Griya Serdang Indah B4 no. 8, SerangBanten.
(085285365237)
f. Alamat email
: ramadhan.dipta@ui.ac.id

4. Anggota Pelaksana Kegiatan

: 3 orang

5. Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap dan Gelar
: Dr. Ir. A. Herry Cahyana
b. NIDN
: 19590705199603.1.002
c. Alamat Rumah dan No Tel./HP : Pesona Depok, Blok AJ no.3, Margonda
Raya 45. Depok 16424.
Depok, 7 Maret 2013
Menyetujui

(Dr. Kamarudin, M.Si)
NIP. 19701025 199802 1001

( Dr. Ir. A. Herry Cahyana )
NIDN. 0005075908

ii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur atas rahmat Allah sehingga kami dapat
menyelesaikan karya tulis kami tepat waktu. Banyak rintangan yang telah kami lalui
untuk menyelesaikan karya tulis ini, tetapi tetap tidak menyurutkan niat yang sudah
bulat untuk menyelesaikannya.
Banyak ide yang tercuat mulai dari masalah energi sampai ke masalah
lingkungan, dan akhirnya penulis kali ini memilih tema energi dan lingkungan. Tema
tersebut dipilih karena di kehidupan sehari-sehari kita sangat bergantung dengan
ketersediannya energi seperti bensin dan solar yang penting bagi angkutan umum dan
industri. Oleh sebab itu karya tulis ini memberikan suatu metode untuk menghasilkan
bahan bakar yang terbarukan juga ramah lingkungan.
Pada karya tulis ini yang kami kedepankan tidak hanya ide konsep sistem
namun juga beberapa masalah teknis. Tak ada gading yang tak retak, penulis sadar
kesempurnaan masih sangat jauh dari karya tulis ini. Oleh karena itu, penulis sangat
mengharapkan masukan berupa kritik dan saran untuk perbaikan karya tulis ini di
kemudian hari.
Akhir kata, penulis berharap agar karya tulis ini bermanfaat bagi semua pihak.

Depok, 7 Maret 2013

Penulis

iii

DAFTAR ISI
Lembar Judul --------------------------------------------------------------------------- i
Lembar Pengesahan ------------------------------------------------------------------- ii
Kata Pengantar ------------------------------------------------------------------------- iii
Daftar Isi -------------------------------------------------------------------------------- iv
Daftar Tabel dan Daftar Gambar ---------------------------------------------------- v
Ringkasan ------------------------------------------------------------------------------ vi

PENDAHULUAN
Perumusan Masalah ------------------------------------------------------------------- 1
Tujuan dan Manfaat Penulisan ------------------------------------------------------- 2

GAGASAN

Kondisi Energi di Indonesia Saat Ini ------------------------------------------------ 3
Solusi Terdahulu ----------------------------------------------------------------------- 4
Hal-hal yang Harus dioptimalkan untuk Produksi Biodiesel Alga ------------- 5
Pihak-Pihak yang Terkait ------------------------------------------------------------- 9
Langkah-Langkah Strategis untuk Mengaplikasikan Gagasan ------------------ 10

KESIMPULAN
Gagasan ------------------------------------------------------------------------------- 10
Teknik Implementasi ---------------------------------------------------------------- 10
Prediksi Hasil ------------------------------------------------------------------------- 10
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR RIWAYAT HIDUP

iv

DAFTAR TABEL
Tabel 1. Produksi Minyak dari Sumber Tanaman, Luas Tanah, dan persen Lahan
untuk dipanen untuk menggantikan Bahan Bakar Transportasi di Amerika Serikat
pada Biodiesel. ------------------------------------------------------------------------- 5
Tabel 2. Jenis kandungan Minyak dan kandungan Asam Lemak pada

minyak dari Alga. ---------------------------------------------------------------------- 6

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Danau Kenanga ----------------------------------------------------------- 3
Gambar 2. Biodiesel jenis B5 -------------------------------------------------------- 4
Gambar 3. Transesterifikasi dari trigliserida dengan alkohol ------------------- 4
Gambar 4. Produksi biodiesel secara enzimatis ---------------------------------- 4
Gambar 5. Sistem Raceaway Pond ------------------------------------------------- 7
Gambar 6. Sistem bioreaktor alga digabungkan dengan pembangkit listrik
berbahan baku fosil untuk menangkap karbon dioksida dan emisi lain untuk
produksi biodiesel. --------------------------------------------------------------------- 7
Gambar 7. Mekanisme reaksi transesterifikasi dengan katalis basa hidrotalsit .9

v

RINGKASAN
Kebutuhan energi dunia kini semakin tinggi. Sumber energi dari fosil kini
kian semakin sulit ditemukan. Penemuan sumur minyak pun semakin rendah. Hal
ini juga dialami oleh Indonesia. Di sisi lain konsumsi energi yang semakin tinggi
mengakibatkan pencemaran lingkungan semakin tinggi. Diperlukan upaya yang

menjadi jalan tengah antara usaha pemenuhan konsumsi energi dengan usaha
pelestarian lingkungan. Saat ini beberapa danau UI ditumbuhi alga hijau. Hal ini
bisa diketahui dari warna permukaan danau yang hijau.
Penulisan ini bertujuan untuk mendapatkan biodiesel dengan harga murah,
ramah lingkungan dan efektif sehingga didapatkan harga biodiesel yang
kompetitif. Produksi Biodiesel dari alga memiliki potensi sebagai solusi
permasalahan ini. Produktifitas alga dalam menghasilkan biodisel bisa sampai 19
kali lipat sawit, karena beberapa faktor. Perlu diketahui alga sangat efektif dalam
mengubah nutrisi dan karbon dioksida (CO2) dari air, dengan bantuan sinar
matahari hingga menjadi energi. Sebab proses penyerapan nutrisi, CO2 dan sinar
matahari pada alga, berlangsung sangat sederhana dan cepat. Dari alga tersebut
kita dapat memperoleh lipid yang ditransesterifikasi menjadi biodiesel. Biodiesel
berguna sebagai campuran solar. Sehingga konsumsi solar pun dapat berkurang
dengan penambahan biodiesel dari alga.
Metode penulisan bersumber data-data sekunder. Studi literatur dari
berbagai skripsi, jurnal, artikel di internet, dan buku teks yang berkaitan. Penulis
merekomendasikan pemerintah, UI, dan Pertamina mendukung penilitian tentang
biodiesel alga, sehingga dapat diterapkan oleh industri nasional. Pada akhirnya,
dapat kita simpulkan biodiesel alga dapat menjawab tantangan kebutuhan energi
nasional yang kian meningkat setiap tahunnya.

vi

1

JUDUL PROGRAM
OPTIMALISASI PRODUKSI BIODIESEL ALGA DI DANAU UI
SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF MASA KINI

PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Konsumsi energi Indonesia meningkat dengan pertumbuhan rata-rata
3,09% per tahun dari 2000 sampai 2010. Pemerintah telah menetapkan program
pembangunan ekonomi secara tidak biasa (non BAU) yang dijabarkan melalui
Program Masterplan Percepatan dan Perluasan Pembangunan Ekonomi Indonesia
(MP3EI) yang ditetapkan dalam Perpres 32 tahun 2011.
Motivasi terbesar dari pengembangan energi alternatif, khususnya
biodiesel diantaranya, (1) tingginya ketergantungan terhadap bahan bakar fosil,
(2) efek perubahan iklim yang semakin nyata, (3) meningkatnya harga minyak
dunia, (4) isu ketahanan dan keamanan energi, (5) Proyeksi pemanfaatan biodiesel

(B10) yang menjanjikan pada tahun 2030. (BPPT Outlook Energy 2012).

Grafik 1. Proyeksi Proyeksi total energi final menurut jenis bahan bakar

2

Grafik 2. Proyeksi pemanfaatan biodiesel (B10) dan bioetanol (E10) skenario dasar dan
MP3EI

Tujuan dan Manfaat
Penulisan ini memiliki tujuan untuk:
 Optimalisasi produksi biodiesel
 Mengetahui potensi biodiesel yang bersumber dari alga
 Tercapainya ketahanan energi nasional
 Mengurangi pencemaran lingkungan akibat penggunaan bahan bakar fosil
Adapun manfaat yang didapat
 Dihasilkannya biodiesel sebagai bahan bakar yang lebih ramah lingkungan
 Penggunaan alga sebagai bahan dasar dapat mengurangi laju deforestasi
hutan akibat dari penggunaan CPO sebagai bahan dasar pembuatan
biodiesel

 Penggunaan katalis padatan hidrotalsit dapat menggantikan peran katalis
asam dan basa yang tidak ramah lingkungan.

3
GAGASAN
Kondisi Energi Indonesia Saat Ini
Indonesia sebagai negara kepulauan dengan 2/3 wilayahnya adalah
lautan dengan garis pantai terpanjang di dunia, 80.791,42 km
(www.energi.lipi.go.id). Indonesia kaya akan sumber daya hayati perairan
yang melimpah baik dari jenis maupun jumlah, salah satunya adalah alga. Di
UI sendiri juga memiliki potensi alga yang bersumber dari 8 danau alami yang
ada. Salah satu indikator yang terlihat bahwa adanya alga di danau UI adalah
warna hijau yang tampak dari permukaan danau di UI. Danau-danau di UI
merupakan danau yang berfungsi untuk daerah resapan air . Terdapat 6 danau
di Kampus UI Depok, antara lain: Danau Kenanga yang berlokasi diantara
Gedung Rektorat Balairung dan Masjid UI, dibangun tahun 1992 dengan luas
28.000 m2. Danau Aghatis yang berlokasi diantara FMIPA dan Politeknik
Negeri Jakarta dibangun tahun 1995 dengan luas 20.000 m2. Danau Mahoni
yang terletak disebelah Utarda dan Selatan Kampus dibatasi oleh jalan utama
lingkar selatan (Sebelah timur FIB & PSI, sebelah Barat FE) dan dibangun

pada tahun 1996 dengan luas 45.000 m2. Danau Puspa yang berlokasi diantara
Danau Ulin dan Danau Mahoni, dibangun pada tahun 1995 dengan luas 20.000
m2. Danau Ulin yang berlokasi diantara Danau Puspa dan Danau Salam,
dibangun pada tahun 1998 dengan luas 72.000 m2. Danau Salam, lokasi
bersejajar sesuai aliran dari selatan ke utara sebagai bagian rangkaian Danau
Ulin dan Danau Puspa, dibangun pada tahun 1998 dengan luas 42.000 m2.

Gambar 1. Danau Kenanga
Saat ini Biodiesel sudah dijual di SPBU Pertamina dengan merek dagang
bio solar. Bio Solar adalah bahan bakar campuran untuk mesin diesel yang terdiri
dari minyak hayati non fosil ( bio fuel ) – sebesar 5 (lima) persen minyak kelapa
sawit atau CPO ( Crude Palm Oil ) yang telah dibentuk menjadi Fatty Acid

4
Methyl Ester (FAME) dan 95 persen solar murni bersubsidi. Selanjutnya bisa kita
sebut B5. Bahan bakar ini secara bertahap akan mengurangi peran solar.

Gambar 2. Biodiesel jenis B5

Solusi Terdahulu
Di Amerika Serikat, sudah dikembangkan biodiesel B10 dan B20. Bahkan
ada mesin yang didisain untuk bahan bakar B100. Pada umumnya katalis yang
digunakan adalah katalis basa

Gambar 3. Transesterifikasi dari trigliserida dengan alkohol
Untuk hasil yang lebih spesifik dapat digunakan biokatalis seperti lipase,
meski harganya masih mahal.

Gambar 4. Produksi biodiesel secara enzimatis
Tanpa teknik imobilisasi enzim, lipase tidak dapat digunakan berulang kali
dan aktivitas enzim akan menurun drastis. Merujuk pada Ramachandran
Sivaramakrishnan dan Karuppan Muthukumar (2012). “Diperlukan teknik
imobilisasi dengan suara ultra sebesar 30 kHz pada lipase agar penggunaan enzim
bisa berulang kali. Dan hasilnya aktivitas enzim lipase sedikit menurun setelah
lima kali penggunaan.”

5

Hal-hal yang Harus Dioptimalkan untuk Produksi Biodiesel Alga


Bahan Baku

Sebagai gambaran dari Foragri, dari tiap hektar lahan per tahun, biji lobak
akan menghasilkan biodisel 1.000 liter. Dari biji kubis (mustard) 1.300 liter.
Biji jarak 1.500 liter. Kelapa 2.200 liter. Dari sawit (CPO = Crude Palm Oil)
5.800 liter, dan dari algae antara 40.000 sd. 120.000 liter.
Tabel 1. Produksi Minyak dari Sumber Tanaman, Luas Tanah, dan persen Lahan untuk
dipanen untuk menggantikan Bahan Bakar Transportasi di Amerika Serikat pada Biodiesel.

6

Tabel 2. Jenis kandungan Minyak dan kandungan Asam Lemak pada minyak dari Alga.

.

Berdasarkan tabel di atas, alga dengan potensi minyak terbesar adalah
Schizochytrium spp. Dengan kandungan minyak sebesar 77 % berat.

7


Metode Produksi Alga
Kolam Alir (Raceaway Pond)

Gambar 5. Sistem Raceaway Pond (diadaptasi dari Drapcho dan Bruna,
2006)
Dari segi pembiayaan, raceaway pond lebih murah dibandingkan
dengan fotobioreaktor. Namun. Dari segi produktifitas alga yang
dihasilkan masih kalah dengan fotobioreaktor.
Fotobioreaktor

Gambar 6. Sistem bioreaktor alga digabungkan dengan pembangkit listrik
berbahan bakar fosil untuk menangkap karbon dioksida dan emisi
lain untuk produksi biodiesel.

Fotobioreaktor ini mampu mengontrol setiap proses yang terjadi
sehingga diperoleh biodiesel dalam skala besar. Namun, pembangunan
sistem ini akan lebih mahal dibandingkan raceaway pond system. Biarpun
begitu, kualitas dari biodiesel yang berkelanjutan harus menjadi
pertimbangan. Fotobioreaktor dengan kontrol yang ketat terhadap

8

lingkungan ternyata lebih baik dibandingkan sistem raceaway pond
Bahkan fotobioreaktor cocok dengan exhaust system dari pembangkit
listrik tenaga batu bara. Bioreaktor yang lain telah sukses memproduksi
lipid alga dengan persen yield lebih dari 50% persen berat.


Katalis

Katalis pada hakikatnya adalah zat yang ditambahkan untuk mempercepat
terbentuknya produk. Hal tersebut diakibatkan menurunnya energi aktivasi
akibat dari penambahan katalis. Energi aktivasi merupakan jumlah energi
yang dibutuhkan bagi reaktan untuk bereaksi. Semakin kecil energi aktivasi,
semakin cepat laju reaksi dalam pembentukan produk. Untuk menentukan
komposisi asam lemak dari alga, dilakukan proses hidrolisis intuk
membebaskan asam lemaknya dari trigliserida yang selanjutnya kita sebut
TGA, dan selanjutnya dilakukan proses transesterifikasi. Reaksi
transesterifikasi adalah suatu reaksi antara trigliserida dengan alkohol dan
dengan katalis, untuk menghasilkan gliserol dan metil ester asam lemak.
Faktor yang mempengaruhinya dalah waktu reaksi, suhu, jenis katalis,
kecepatan pengadukan dan perbandingan mol reaktan dan katalis. Katalis yang
kita gunakan di sini adalah katalis padatan alumina hidrotalsit .
Berdasarkan hasil penelitian Serlie, mahasiswi S1 kimia FMIPA UI
dengan judul “Aplikasi Katalis Heterogen Hidrotalsit dalam Pembuatan Metil
Ester sebagai alternatif Bahan Bakar Diesel”, didapatkan data bahwa
persentase metil ester tertinggi diperoleh pada katalis hidrotalsit dengan berat
2% berat yaitu sebesar 46,40%. Katalis ini digunakan sebagai alternatif katalis
yang ramah lingkungan dalam pembuatan metil ester. Pada umumnya
pembuatan metil ester membutuhkan katalis asam dan basa. Biasanya
menggunakan H2SO4 dan NaOH. Namun, katalis ini tidak ramah lingkungan
meski memang harganya yang murah di pasaran. Kelebihan dari katalis
heterogen seperti hidrotalsit adalah ramah lingkungan, mudah dipisahkan,
tidak korosif di dalam reaktor. Katalis ini tidak perlu dinetralisasi seperti
katalis homogen dan dapat digunakan lagi (Di Serio et al., 2008; Kaita et al.,
2002; Kawashima et al., 2009; Kovacheva et al.,2001; MacLeod et al., 2008;
Madje et al., 2004; Park et al., 2010; Suppes et al., 2004; Waghoo et al., 1999;
Xie & Li, 2006; Yan et al., 2008) di dalam Romero et al., 2010).
Katalis hidrotalsit adalah mineral lempung (clay) anionik yang memiliki
formula Mg6Al2(OH)16CO3•4H2O. Sebagai material basa katalis ini sering
digunakan sebagai prekursor katalis (Ziegler-Natta), katalis hidrogenasi atau
penukar ion, tidak beracun (Boach L., 1996). Keunggulan hidrotalsit lain
adalah memiliki oksida-oksida logam esensial dan atom logamnya terdispersi
homogen (Pirola B., et al., 2012); (Zhang-Bao Yong, et al., 2008); (Wang Q et
al., 2012).

9

Berikut adalah mekanisme reaksi transesterifikasi dengan menggunakan
katalis basa hidrotalsit.

Gambar 7. Mekanisme reaksi transesterifikasi dengan katalis basa hidrotalsit.

Pihak-Pihak yang Terkait
Guna mempercepat tercapainya ketahanan energi nasional, diperlukan
peran serta berbagai pihak. Diantaranya:
1. Pemerintah, Kementrian ESDM, dan Kemenristek
2. Pertamina
3. DRPM Universitas Indonesia

10

Langkah-Langkah Strategis untuk Mengimplementasikan Gagasan
Beberapa hal yang harus dilakukan adalah:
1. Melakukan riset yang mendalam antara peneliti dengan DRPM UI,
Fakultas MIPA, Fakultas Teknik, dan Fakultas Ekonomi. Guna
tercapainya penelitian yang matang dan menyeluruh dari berbagai aspek
selama 2-3 tahun.
2. Sumber alga dapat diperoleh di danau UI untuk didientifikasi jenisnya.
3. Dari hasil penelitian dibuatlah perencanaan pabrik biodiesel skala kecil
sehingga dapat diteliti dan dicermati efektifitasnya dalam menghasilkan
biodiesel.
4. Setelah dinilai bagus dan menguntungkan, pihak UI dapat bekerja sama
dengan Pertamina untuk membuat pilot plan dari pabrik biodiesel alga.

KESIMPULAN
Gagasan yang Diajukan
Dari pembahasan di atas, dapat disimpulkan bahwa biodiesel dari alga
merupakan jawaban dari krisis energi Indonesia. Alga memiliki potensi minyak
yang begitu besar. Selain itu, lahan yang digunakan untuk budidaya alga tidak
akan bersaing dengan tanaman pangan ataupun hutan. Dan alga dapat mengurangi
emisi karbon dari pabrik-pabrik dan kendaraan bermotor. Dengan semakin
besarnya penggunaan biodiesel, maka ketergantungan terhadap bahan bakar fosil
akan semakin rendah.

Teknik Implementasi yang Akan Dilakukan
Dalam proses implementasi biodiesel alga yang optimal memerlukan
teknik yang tepat. Untuk bahan baku biodiesel, kita menggunakan alga. Lebih
tepatnya jenis alga Schizochytrium spp . yang memiliki kandungan minyak paling
tinggi diantara alga-alga yang lain. Untuk tahap awal, selain mengandalkan alga
yang bersumber dari danau UI, peneliti dapat menggunakan metode raceaway
pond untuk memperoleh alga. Kemudian dilakukan transesterifikasi terhadap
minyak yang telah diekstrak dari alga dengan menggunakan metanol beserta
katalis basa hidrotalsit.
Prediksi Hasil yang Akan Diperoleh
Produk yang dihasilkan dengan penggunaan katalis hidrotalsit yang ramah
lingkungan adalah biodiesel dengan jumlah 46,40% dari persen berat (Serlie,
2002). Sedangkan dengan penerapan teknologi fotobioreaktor diperoleh lebih dari
50% berat. Biodiesel yang dihasilkan perlu dimurnikan sehingga didapat biodiesel
B100. B100 yang dihasilkan sangat berguna untuk campuran dari solar. Seperti

11
pada biosolar yang termasuk jenis B5. Dengan semakin besarnya produksi B100
ini, akan menstimulus para peneliti untuk meningkatkan jumlah biodiesel dalam
campuran solar. Seperti di Amerika yang sudah mampu membuat B20. Bila riset
berhasil dan dapat diaplikasikan oleh industri Indonesia, maka peluang
tercapainya ketahanan energi akan semakin besar.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. (2012). Outlook Energy Indonesia
2012. Jakarta: BPPT Press.
Demirbas, Ayhan. (2008). Biodiesel A Realistic Fuel Alternative for Diesel
Engines. London: Springer.
Drapco, C.M., Nhuan, N.P., & Walker, T.H. (2008). Biofuels Enginerring
Process Technology. United States of America: McGraw-Hill.
Serlie. (2002). Aplikasi Katalis Heterogen Hidrotalsit dalam Pembuatan Metil
Ester sebagai Alternatif Bahan Bakar Diesel. Depok.
Sivaramakrishnan, Ramachandran, & Muthukumar,Karuppan. (2012). Production
of Methyl Ester from Oedogonium sp. Oil Using Immobilized Isolated Novel
Bacillus sp. Lipase. Washington, DC: American Chemical Society
U.S. Departement of Energy. (2011). Biodiesel Basic. Washington DC: Author.
http://foragri.wordpress.com/2011/01/12/agroindustri-biodisel-dari-algae, diakses
pada tanggal 7 Maret 2013 pukul 05.54
http://www.ui.ac.id/id/campus/page/green-campus, diakses pada tanggal 27
Februari 2013 pukul 20.08 WIB.
gambar
http://makaramas.com/our-activities/profile-universitas-indonesia/, diakses pada
tanggal 27 Februari 2013 pukul 13.56 WIB.
http://pertamina.com/GasStation.aspx, diakses pada tanggal 27 Februari 2013
pukul 15.26 WIB.

DAFTAR RIWAYAT HIDUP
• Nama lengkap
• Tempat dan tanggal lahir
• Karya-karya ilmiah yang pernah dibuat

: Ramadhan Dipta Maula
: Lampung, 28 Maret 1991
: Biogas yang bersumber dari limbah
septic tank sebagai sumber energi
masyarakat
• Penghargaan-penghargaan ilmiah yang pernah diraih.
• Nama lengkap
• Tempat dan tanggal lahir
• Karya-karya ilmiah yang pernah dibuat

: Arma Adi Prasetya
: Gombong, 29 Juli 1993
: Optimalisasi Cangkang Telur
sebagai Bahan Membuat Semen.
• Penghargaan-penghargaan ilmiah yang pernah diraih.
• Nama lengkap
: Ilham Fatkhulhimam
• Tempat dan tanggal lahir
: Jakarta, 6 Oktober 1991
• Karya-karya ilmiah yang pernah dibuat
:
• Penghargaan-penghargaan ilmiah yang pernah diraih.