Bahan bakar alkohol

Meskipun saat ini bahan bakar fosil masih mendominasi sumber energi dunia, alkohol sudah digunakan sebagai bahan bakar oleh manusia sejak zaman lampau. Empat alkohol alifatik pertama, yaitu (metanol, etanol, propanol, dan butanol) adalah jenis alkohol yangsering digunakan sebagai bahan bakar karena alkohol-alkohol ini dapat disintesis secara kimia maupun biologi, dan karakteristik yang dimiliki membuat alkohol ini dapat dipakai pada mesin-mesin modern saat ini. Salah satu keuntungan yang dimiliki oleh keempat jenis alkohol ini adalah angka oktan yang tinggi. Angka oktan yang tinggi dapat membuat efisiensi bahan bakar meningkat sehingga dapat menutupi kepadatan energinya yang rendah (jika dibandingkan dengan bensin/diesel). Biobutanol merupakan salah satu bahan bakar yang paling menguntungkan karena kepadatan energinya hampir sama dengan bensin, dengan angka oktan yang masih 25% lebih tinggi dari bensin. Masalahnya adalah, saat ini biobutanol lebih susah diproduksi apabila dibandingkan dengan etanol atau metanol. Rumus kimia umum dari bahan bakar yang terbuat dari alkohol adalah C_nH_2n+1OH.

Kebanyakan metanol diproduksi dari gas alam, meskipun sebenarnya dapat juga diproduksi sari biomassa dengan proses yang hampir sama. Etanol pada umumnya diproduksi dari material biologis yang diproses melalui fermentasi. Bahan bakar yang diperoleh dari material-material biologis ini disebut dengan bioalkohol (misalnya bioethanol). Tidak ada perbedaan antara bahan bakar alkohol yang diproduksi dari material biologis maupun dari bahan kimia. Meskipun begitu, "etanol" yang diproduksi dari minyak bumi tidak bisa dianggap aman untuk dikonsumsi manusia karena masih mengandung 5% metanol, yang dapat menyebabkan kebutaan dan kematian. Campuran ini juga tidak bisa dipisahkan dengan distilasi biasa, karena mereka membentuk campuran azeotropik.

Metanol dan etanol

Etanol yang digunakan sebagai bahan bakar.

Metanol dan etanol, keduanya bisa didapatkan baik dari minyak bumi, biomassa, atau mungkin yang paling mudah, dari karbon dioksida dan air. Etanol secara umum diproduksi melalui fermentasi gula, dan metanol biasanya diproduksi dari fermentasi gas, tapi ada cara yang lebih modern untuk mendapatkan bahan bakar ini. Enzim dapat digunakan untuk memproduksi etanol dan metanol. Metanol adalah molekul yang paling sederhana, dan etanol dapat dibuat dari metanol. Di dunia industri, metanol dapat dibuat dari biomassa apapun, termasuk kotoran binatang, atau dari karbon dioksida dan air. Bisa juga didapatkan dari mengubah biomassa menjadi gas sintesis di gasifier. Kedua bahan bakar ini juga dapat diproduksi di laboratorium dengan menggunakan elektrolisis atau enzim.^[1]

Jika digunakan sebagai bahan bakar, etanol memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing bila dibandingkan dengan bahan bakar biasa seperti bensin dan diesel. Kedua bahan bakar alkohol ini membutuhkan rasio kompresi yang tinggi agar mesin bisa menyala. Kedua alkohol ini memiliki angka oktan yang tinggi, dengan angka oktan 109. (angka oktan bahan bakar Premium standar di Indonesia adalah 88).^[2] Bensin standar di Eropa memiliki angka oktan 95. Selain itu, kedua bahan bakar alkohol ini memiliki angka cetan yang rendah, sehingga cairan pembantu penyulut (ignition improver) seperti contohnya glikol harus ditambahkan ke dalam campuran bahan bakar ini sampai kandungannya mencapai 5%.

Ketika dipakai, bahan bakar alkohol ini dapat berpotensi mengurangi NOx, CO, HC dan partikulat lainnya. Sebua tes yang dilakukan pada Chevrolet Luminas berbahan bakar E85 menunjukkan bahwa NMHC^[3] berkurang 20-22%, NOx berkurang 25-32% dan CO berkurang 12-24% bila dibandingkan dengan pemakaian bensin.^[4] Emisi racun dari benzena dan 1,3 butadiena juga menurun, tapi emisi aldehida (misalnya asetaldehida).

Metanol dan etanol juga mengandung beberapa zat yang dapat dan tidak dapat larut.^[5] Misalnya adalah ion halida, yang merupakan zat yang dapat larut, mempunyai andil yang besar dalam membuat bahan bakar alkohol menjadi korosif. Ion halida bersifat korosif dengan 2 cara: secara kimia, ion ini akan menyerang lapisan film oksida pada logam sehingga logam tersebut keropos; cara yang kedua adalah ion ini juga meningkatkan konduktivitas bahan bakar. Konduktivitas listrik yang meningkat akan menyebabkan korosi pada sistem bahan bakar. Zat yang dapat bercampur seperti aluminium hidroksida misalnya, merupakan hasil produk korosi dari ion halida, dan zat akan menyumbat sistem bahan bakar.

Untuk menghindari korosi seperti ini, maka sistem bahan bakarnya harus diganti dengan material yang cocok, kawat listriknya harus diisolasi dan sensor bahan bakar harus yang bertipe pulse and hold. Tambahan lainnya, bahan bakar alkohol yang digunakan hanya mengandung zat-zat berbahaya ini dalam jumlah yang kecil.

Butanol dan Propanol

Propanol dan butanol dianggap lebih aman dan lebih mudah menguap jika dibandingkan dengan metanol. Butanol memiliki keuntungan yaitu titik nyalanya sebesar 35 °C, sehingga tidak mudah terbakar, tapi menjadi masalah jika digunakan pada suhu udara rendah.

Proses fermentasi untuk memproduksi propanol dan butanol agak susah dilakukan. Saat ini, organisme yang digunakan dalam pengkonversian ini, Clostridium acetobutylicum, menghasilkan bau yang sangat busuk sehingga proses fermentasi harus dilakukan pada pabrik fermentasi. Organisme ini juga akan mati ketika kandungan butanol mencapai 7%. Sebagai perbandingan, khamir akan mati jika kandungan etanol mencapai 14%. Beberapa jenis khamir lainnya dapat mentolerir konsentrasi etanol yang lebih tinggi - sehingga disebut khamir turbo yang masih dapat bertahan sampai kandungan etanolnya mencapai 16%.^[6] Kesimpulan yang didapat adalah jika khamir Saccharomyces biasa dapat dimodifikasi sehingga dapat lebih tahan terhadap etanol, maka pada suatu hari mungkin ilmuwan akan berhasil menghasilkan strain Clostridium tipe baru yang dapat bertahan dari butanol dengan konsentrasi lebih dari 7%. Jika hal ini dapat diterapkan, maka akan sangat berguna karena butanol memiliki kepadatan energi yang lebih besar daripada etanol. Ditambah lagi, serat yang biasanya dibuang dari tanaman gula, sekarang dapat digunakan untuk memproduksi butanol, dan hasil bahan bakarnya bisa ditingkatkan tanpa perlu menambah jumlah tanaman yang dihasilkan.

Lihat juga

Referensi

^ ENZYMATIC CONVERSION OF CARBON DIOXIDE TO METHANOL http://www.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/47_1_Orlando_03-02_0072.pdf
^ Owen, K., Coley., C.S. Weaver, "Automotive Fuels Reference Book", SAE International, ISBN 978-1-56091-589-8
^ Non-Methane HydroCarbons http://www.atmosphere.mpg.de/enid/EN__Compounds/NMHC_5rg.html
^ Kelly, K.J., Bailey, B.K., Coburn, T.C., Clark, W., Lissiuk, P. "Federal Test Procedure Emissions Test Results from Ethanol Variable-Fuel Vehicle Chevrolet Luminas", SAE Technical Paper 961092
^ Brinkman, N., Halsall, R., Jorgensen, S.W., & Kirwan, J.E., "The Development Of Improved Fuel Specifications for Methanol (M85) and Ethanol (Ed85), SAE Technical Paper 940764
^ "Make your own Fuel". Tripod.com. Diakses tanggal 22 May 2007.

Pranala luar

[1] ENZYMATIC CONVERSION OF CARBON DIOXIDE TO METHANOL http://www.anl.gov/PCS/acsfuel/preprint%20archive/Files/47_1_Orlando_03-02_0072.pdf

[2] Owen, K., Coley., C.S. Weaver, "Automotive Fuels Reference Book", SAE International, ISBN 978-1-56091-589-8

[3] Non-Methane HydroCarbons http://www.atmosphere.mpg.de/enid/EN__Compounds/NMHC_5rg.html

[4] Kelly, K.J., Bailey, B.K., Coburn, T.C., Clark, W., Lissiuk, P. "Federal Test Procedure Emissions Test Results from Ethanol Variable-Fuel Vehicle Chevrolet Luminas", SAE Technical Paper 961092

[5] Brinkman, N., Halsall, R., Jorgensen, S.W., & Kirwan, J.E., "The Development Of Improved Fuel Specifications for Methanol (M85) and Ethanol (Ed85), SAE Technical Paper 940764

[6] "Make your own Fuel". Tripod.com. Diakses tanggal 22 May 2007.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]