kiman siregar b2 01-s3-1-room b for ecobalance seminar_yokohama_22 nov 2012 edit 15

A Comparison of Life Cycle Inventory of Pre-harvest, Production of Crude Oil, and Biodiesel Production on Jatropha curcas and Palm Oil as

A Feedstock for Biodiesel in Indonesia by :

Kiman SIREGARArmansyah H.TAMBUNANAbdul K. IRWANTO

Soni S. WIRAWANTetsuya ARAKI

@Ecobalance International Conference, Yokohama, 22 November 2012

2

OOUTLINE :UTLINE :

1.1.IntroductionIntroduction2.2.MethodologyMethodology3.3.Result and DiscussionResult and Discussion4.4.ConclusionConclusion5.5.AcknowledgementAcknowledgement

INTRODUCTION Two important issues of biodiesel development : (1) Global warming (2) Energy security

Global warming issue can be analyzed by Life Cycle Assessment (LCA)

LCA can be used to ensure that environmental impact has been considered in decision making.

The result of LCA is highly influenced by the reliability and sufficiency of data inventory of the assessed objects

Accessibility of data for LCA in Indonesia still very limited and need to be improved

Palm oil is the main biodiesel feedstock in Indonesia, as aditional Jatropha curcas oil also consider as an alternative feedstock

OBJECTIVE

The purpose of this study is to perform and to compare life cycle inventory of biodiesel production

between palm oil and Jatropha curcas oil

METHODOLOGY

Research boundary

1. Land preparation2. Seedling3. Planting4. Fertilizing5. Protection6. Harvesting7. Palm oil mills/Oil extraction8. Biodiesel production

The main difference between those two feedstock is crude oil production Oil palm by milling on other ways Jatropha curcas by extraction

METHODOLOGY

Life Cycle Impact Assesment was conducted using the software released by MiLCA-JEMAI version 1.0.3.17

Point of interest for environmental impacts in this study : 1. Global warming potential (GWP), 100-year, IPCC,2007 (kg-CO2eq.)2. Acidification, DAF, LIME 2006 (kg-SO2eq.)3.Waste, landfill volume, LIME 2006 (m3)4.Eutrophication, EPMC, LIME 2006 (kg-PO4eq.)5.Energy consumption, HHV-fossil fuel (MJ)

The study was carried out in January 2011 – January 2012 at Laboratory of Heat and Mass Transfer, Department of Mechanical and Biosystem Engineering, Bogor Agricultural University

METHODOLOGY

1.Introduction -Background -Objective of my research

2.Methodology-Resource of

data -Boundary of

my research

3. Result and Discussion

-Goal and scope defenition

-Life cycle inventory

-Impact assesment

4.Conclusion

1.Primary data Data for oil palm plantation, harvesting and palm oil mills were collected

from PT. Perkebunan Nusantara VIII Unit Kebun Kertajaya Banjarsari Lebak Banten Indonesia. While, data for Jatropha curcas plantation, harvesting and oil extraction were collected from Pusat Induk Jarak Pagar Pakuwon Sukabumi West Java Indonesia

Catalytic transesterification experiment was conducted in a facility owned by Agency for Technology Assessment and Application of Indonesia (Capacity = 1 ton BDF/day)

2. Secondary data Scientific journal, Research report published by research institutions as follow ; Bogor

Agricultural University, Institute of Technology Bandung, Indonesian Oil Palm Research Institute, private company with core business in CPO/CJCO and biodiesel processing

Data Source

Restrictions and the assumption of this research

1. The functional unit (FU) of this study is 1 ton of Bio Diesel Fuel (BDF)

2. Transportation from seedling to plantation area and from plantation to palm oil mills and from palm oil mills to biodiesel plant were also considered

3. Oil palm will start to produce at the age of 30 months, but the production will be stable after 5 years. Jatropha curcas will start to produce at the age of 4 months

4. Productivity of oil palm used in this research is 22.33 tonnes per ha, eventhough the productivity range from 12 tonnes per ha by farmers to 32.67 tonnes per ha by private plantation

5. Productivity of Jatropha curcas used in this research is 5 tonnes per ha, eventhough the productivity range from 2 tonnes per ha by farmers to 8 tonnes per ha by private plantation

6. Life cycle of oil palm is about 25 years, while Jatropha curcas can reach 50 years. In this research life cycle of both oil palm and Jatropha curcas is assumed to be 25 years since the productivity of Jatropha curcas is not stable anymore after the age of 25 years

RESULT AND DISCUSSION

Materials and energy used at each activity to produce 1 ton BDF

Oil palm land preparation uses more pesticides than Jatropha curcasDiesel fuel is used for machinerry (tractor)Oil palm seedlings takes longer time (about 12 months), compared to Jatropha curcas (about 3 months), hence oil palm need more materials and energy

Input activities Input names UnitOil

PalmJatropha

curcasHerbicide kg 2.216 1.1964Diesel fuel L 0.675 0.011

(2) Seedling Fungicides kg 0.774 1.277Insecticides kg 0.053 0.057Fertilizer Meister kg 0.081 -chemical fertilizer Urea 0,2 % L 1.123 -organic fertilizer kg 3.400 12.503TSP/SP36 kg 0.107 -Muriate of Photash (K) kg 0.001 -Dolomite kg 0.002 -N-P-K-Mg (mixing) kg 0.618 -Electricity for Pump Water kWh 26.700 -Pesticides kg 0.183 -

Transportation Diesel fuel L 4.896 1.560

(1) Land preparation

Life Cycle Inventory (LCI)


At this sub process of planting, Jathropa curcas trees need more fertilizer compared to oil palms. It caused by Jathropa curcas trees need to be fertilized before planting and also there are more number of plants per hectare for Jathropa curcas (approximately at 2500 trees) than oil

palms (approx. 136 trees).



PalmJatropha

curcas(3) Planting TSP/SP36 kg 9.640 79.562

organic fertilizer kg 0.162 1591.238Rock Phosphate kg 1.217 -KCl - 15.912


1. Introduction

-Background -Objective of my research

2. Methodology

-Resource of data -Boundary of my research



-Impact assesment

4. Conclusion

The materials and energy utilization for oil palms are higher than Jatropha curcas trees due to inheritance nature of oil palms.



PalmJatropha

curcas(4) Fertilizing Urea kg 184.694 140.029for five years TSP/SP36 kg 74.645 445.547

Rock Phosphate (RP) kg 153.685 -Sulphate of Amonia (ZA) kg 45.633 -Muriate of Potash (K)/Kclkg 202.001 152.759Kieserite (MgSO4) kg 119.020 -HGF-B (HGF-Borate) kg 7.676 -CuSO4 kg 3.651 -ZnSO4 kg 1.582 -LSD kg 54.759 -organic fertilizer kg - 1591.238

(5) Protection Herbicides kg 2.658 2.728for five years Pesticides kg 1.916 2.955

Curater 3G + Dipterek 95 sp kg 1.205 -


1. Introduction


2. Methodology




-Impact assesment

4. Conclusion

At the stage of harvesting sub-process, the transport energy use for oil palms are higher than Jatropha curcas trees due to the difference of harvesting yield. The yield of oil palms is higher than yield of Jatropha curcas trees.

In the case of crude oil production, Jatropha curcas oil needs only electricity and diesel fuel for its process. On the other hand, palm oil mills need more materials and energy.



PalmJatropha

curcas(6) HarvestingTransportation Diesel fuel L 5.027 2.468

Electricity kWh 44.070 14.833Steam consumption kg 59.770 -Water consumption m3 0.852 -PAC kg 0.027 -Flokulon kg 0.00011 -Na OH kg 0.023 -H2SO4/HCl kg 0.023 -Tanin Consentrate kg 0.010 -Poly Perse BWT 302 kg 0.010 -Alkaly BWT 402 kg 0.009 -Shell consumption kg 28.746 -

Transportation Diesel fuel L 4.720 1.890

(7) Palm oil mills vs Oil extraction


At the stage of biodesel production sub-process, due to high average value of free fatty acids (FFA) in Jatropha curcas oils, it

needs esterification stage before trans-esterification. Consequently, Jatropha curcas oils needs more materials and energy.


Input activities Input names UnitPalm

oilJatropha

curcas

Biodiesel production ton - 1.000Esterification Methanol ton - 0.449

H2SO4 ton - 0.027Electricity kWh - 1.285

Trans-esterification Biodiesel production ton 1.000 -Methanol ton 0.269 -Electricity kWh 15.645 15.645NaOH ton 0.080 0.080Crude glycerol ton 0.082 0.082Water consumption L 1700.68 1719.180Diesel fuel for Boiler L 14 16

(8) Biodiesel production

Masukan massa dan energi untuk 1 ton BDF dari CPO & CJCOPembukaan lahan : kelapa sawit >

jarak pagar, solar digunakan untuk traktor

Pembibitan : kelapa sawit (12 bulan), jarak pagar (3 bulan), kelapa sawit > jarak pagar dalam input massa dan energi

Penanaman : jarak pagar lebih banyak membutuhkan pupuk dari kelapa sawit, karena pada jarak pagar dibutuhkan pemupukan di lubang tanam sebelum penanaman, jarak pagar (2500 pohon/ha) > kelapa sawit (136 pohon/ha)

Pemupukan : kelapa sawit > jarak pagar, karena sifat alami sawit yang membutuhkan banyak pupuk, khusunya N-P-K

HASIL DAN PEMBAHASAN : Life Cycle Inventory

Tahapan Proses Masukan Massa dan Energi StnKelapa Sawit

Jarak Pagar

Herbisida kg 1.216 0.919Minyak solar L 0.675 0.011

(2) Pembibitan Fungisida kg 0.774 1.277Insektisida kg 0.053 0.057Pupuk Meister kg 0.081 -Pupuk kimia Urea 0,2 % L 1.123 -Pupuk organik kg 3.400 12.503TSP/SP36 kg 0.107 -Muriate Photash (K) kg 0.001 -Dolomite kg 0.002 -N-P-K-Mg (campuran) kg 0.618 -Listrik untuk pompa air kWh 26.700 -Pestisida kg 0.183 -

Transportasi Minyak solar L 4.896 1.560(3) Penanaman TSP/SP36 kg 9.640 79.562

Pupuk organik kg 0.162 1591.24Rock Phosphate kg 1.217 -KCl - 15.912

(4) Pemupukan Urea kg 184.694 140.029Untuk 5 tahun TSP/SP36 kg 74.645 445.547

Rock Phosphate (RP) kg 153.685 -Sulphate of Amonia (ZA) kg 45.633 -Muriate Potash (K) kg 202.001 152.759Kieserite (MgSO4) kg 119.020 -HGF-B (HGF-Borate) kg 7.676 -CuSO4 kg 3.651 -ZnSO4 kg 1.582 -LSD kg 54.759 -Pupuk organik kg - 1291.23

(1) Pembukaan lahan

Masukan massa dan energi untuk 1 ton BDF dari CPO & CJCOProteksi & Pemanenan : kelapa

sawit > jarak pagar, solar digunakan untuk truk, hasil panen sawit > jarak pagar

PKS/ektraksi minyak : jarak pagar hanya butuh listrik & solar, sedangkan sawit lebih banyak material & energi

Pabrik biodiesel : karena nilai FFA pada CJCO tinggi, maka sebelum transesterifikasi dilakukan esterifikasi, sehingga material dan energi jarak pagar > kelapa sawit,

HASIL DAN PEMBAHASAN : Life Cycle Inventory

Tahapan Proses Masukan Massa dan Energi StnKelapa Sawit

Jarak Pagar

(5) Proteksi Herbisida kg 2.658 2.728Untuk 5 tahun Pestisida kg 3.155 1.816(6) PemanenanTransportasi Minyak solar L 5.027 2.468

Listrik kWh 44.070 14.833Konsumsi steam kg 59.770 -Konsumsi air m3 0.852 -PAC kg 0.027 -Flokulon kg 0.00011 -Na OH kg 0.023 -H2SO4/HCl kg 0.023 -Tanin Consentrate kg 0.010 -Poly Perse BWT 302 kg 0.010 -Alkaly BWT 402 kg 0.009 -Konsumsi cangkang (shell) kg 28.746 -

Transportasi Minyak solar L 4.720 1.890(8) Pabrik Biodiesel Methanol ton - 0.449Esterifikasi H2SO4 ton - 0.027Transesterifikasi Methanol ton 0.269 -

Listrik kWh 15.645 16.925NaOH ton 0.080 0.080Crude glycerol ton 0.082 0.082Konsumsi air L 1700.68 1719.18Minyak solar untuk Boiler L 14.00 16.00

(7) Pabrik kelapa sawit/Ekstraksi minyak mentah


Calculation for GWP of plants for the first 5 years of each sub-processes

15.52 29.14 11.71

1,408

159.35

1.7394.39

580.40

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Global Warming Potential

100-year GWP (IPCC,2007) of Palm OilLand preparationSeedling

Planting

Fertilizing

Protection

Harvesting

Palm oil millsBiodiesel production

kg-C

O2e

q./to

nB

DF

8.25 24.93

302.10

661.40

70.150.85 11.15

868.80

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Global Warming Potential

100-year GWP (IPCC,2007) of Jatropha curcas

Land preparationSeedling

Planting

Fertilizing

Protection

Harvesting

Palm oil millsBiodiesel production

kg-C

O2eq

./ton

The GWP value for oil palms is higher than Jatropha curcas in every stages except for planting and biodiesel production stages.

The most significant environmental impact based on GWP value is caused by fertilizing and biodiesel production stages both at oil palms and Jatropha curcas.

Life Cycle Impact Assessment (LCIA)


The energy consumption value for oil palms is higher than Jatropha curcas in every stages except for planting and biodiesel production stages.

The highest energy consumption for Jatropha curcas is at biodiesel production sub-process. Conversely, the highest energy consumption for oil palms is at fertilizing sub-process.

Calculation for energy consumption of plants for the first 5 years of each sub-processes

270 591 251

24,330

2,704.5224.8 1,447.0

16490.00

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Energy consumption

Energy consumption for Palm oil

Land preparation Seedling PlantingFertilizing Protection HarvestingPalm oil mills Biodiesel production

MJ/

ton

-BD

F

130 482

4,813

11,220

1,179.5 110.4 209.8

25950.00

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Energy consumption

Energy consumption for Jatropha curcas

Land preparation Seedling PlantingFertilizing Protection HarvestingExtraction oil Biodiesel production

MJ/

ton

-BD

F

RESULT AND DISCUSSION Total calculation for enviromental impact of plants for the first 5 years

Total environmental impact for GWP of oil palm is higher than Jatropha curcas except for acidification and waste stages.

The GWP emission for oil palm and Jatropha curcass are 2300.24 kg-CO2eq./ton-BDF and 1947.63 kg-CO2eq./ton-BDF, respectively

The energy consumption for oil palm and Jatropha curcas are 46307.60 MJ/ton-BDF and 44093.90 MJ/ton-BDF, respectively

2,3006.61 0.0175 0.00004

46307.60

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

Emvironmental Impact

Total environmental impact for Palm oil (5 years)

GWP-100(kg-CO2eq/ton-BDF) Acidification (kg-SO2e/ton-BDF)Waste,landfill volume (m3/ton-BDF) Eutropication (kg-PO4e/ton-BDF)Energy consumption (MJ/ton-BDF)

1,94814.11 0.0178 0.000002

44093.90

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000


Total environmental impact for Jatropha curcas (5 years)


0.00 0.00

34,272.8

18,219.3

1,871.5 1,109.40

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

Global warming potential (year of 0 to 6)

GWP for Palm oil (year of 0 to 6)

year to 0 year to 1 year to 2year to 3 year to 4 year to 5

kg-C

O2e

q./to

nB

DF

83,520.3

21,197.7

5,300.12,120.2 1,060.3 662.9

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

Global warming potential (year of 0 to 6)

GWP for Jatropha curcas (year of 0 to 6)

year to 0 year to 1 year to 2year to 3 year to 4 year to 5

kg-C

O2e

q./to

nB

DF

RESULT AND DISCUSSION The Calculation of GWP for oil palm and Jatropha curcas from 0 to 6th year

The GWP value of both oil palms and Jatropha curcas is decreasing after age 5 year and continue stable until age 25 year.

RESULT AND DISCUSSION Environmental impact on stable productivity years (5 to 25 year)

The GWP emission on stable productivity years for oil palm and Jatropha curcas are 1109.42 kg-CO2eq./ton-BDF and 662.85 kg-CO2eq./ton-BDF, respectively.

Sekiguchi assessment results showed that total CO2 emission was 0.46 CO2-kg/kg-FAME for SMV method and 0.79 CO2-kg/kg-FAME for alkali-catalyzed method (feedstock from Jatropha curcas) and 3.4 CO2-kg/kg-diesel for diesel oil.

1,109.42 2.73 0.006 0.00001

25468.13

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000


Environmental impact after stable productivity for Palm oil (year to 5)


662.85 1.18 0.002 0.0000001

18957.63

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

Emviromental Impact

Environmental impact after stable productivity for Jatropha curcas (year to 5)



1. Introduction


2. Methodology




-Impact assesment

4. Conclusion

CO2 emission reduction value of conventional diesel fuel

3.400

1.109

0.663

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Fuel source

CO2 emissions reduction value of the fossil fuel

Diesel oil BDF-Palm oil BDF-Jatropha curcas

kg-C

O2/

kg

67.37 % reduction

80.50 % reduction

after stable productivitybefore stable productivity

RESULT AND DISCUSSION Total CO2 emission reduction value of conventional diesel fuel

CONCLUSIONThe GWP emission before stable productivity years for oil palms and Jatropha curcas are 2300.24 kg-CO2eq./ton-BDF and 1947.63 kg-CO2eq./ton-BDF, respectively

The GWP emission on stable productivity years for oil palms and Jatropha curcas are 1109.42 kg-CO2eq./ton-BDF and 662.85 kg-CO2eq./ton-BDF, respectively.

The energy consumption before stable productivity years for oil palms and Jatropha curcas are 46307.60 MJ/ton-BDF and 44093.90 MJ/ton-BDF, respectively

The energy consumption on stable productivity years for oil palms and Jatropha curcas are 25468.13 MJ/ton-BDF and 18957.63 MJ/ton-BDF ,respectively.

In general, total environmental impact for biodiesel production of oil palms is higher than Jatropha curcas

ACKNOWLEDGEMENT

1. Introduction


2. Methodology




-Impact assesment

4. Conclusion

This research was supported by DGHE, Ministry of Education and Culture of Indonesia, under International Joint Research and

Publication Scheme (No.509/SP2H/PL/VII/2011) and JSPS-DGHE Bilateral Join Research Project

Thank you for your attention...

Arigatogozaimasu


1. Introduction


2. Methodology




-Impact assesment

4. Conclusion

CO2 emission reduction value of conventional diesel fuel

3.400

1.109

0.663

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

Fuel source

CO2 emissions reduction value of the fossil fuel

Diesel oil BDF-Palm oil BDF-Jatropha curcas

kg-C

O2/

kg

67.37 % reduction

80.50 % reduction

• Global warming potential, 100-year based (GWP100): GWP100 declared value caused by global warming potential emissions, within a period of 100 years. GWP100 expressed in units of kilograms of CO2 equivalent, which is the main greenhouse gas causing global warming. Value ekuivalensinya issued periodically by the International Panel on Climate Change (IPCC)

• Acidification: Acidification is the decrease in the soil and water pH due to the formation of H + ions (Wikipedia, 2011a and 2011b). Cation formation is caused by a reaction between compounds such as aluminum sulfate, nitrogen compounds from fertilizer, and permeation of ions of calcium, magnesium, potassium, and sodium in the soil. Potential acidification is expressed in units of kg SO2 equivalent.

• Eutrophication: eutrophication is the increase in the number of species followed by other species decline due to an increase in nitrate compounds and phosphates. Eutrophication in waters caused the decrease in the number of certain aquatic species due to the increased amount of phytoplankton resulting in increased competition for nutrients and difficulty of oxygen (hypoxia). This is actually happening on the mainland, such as the increasing number of weeds that followed reduced populations of other plants (Wikipedia, 2011c). Potential eutrophication due to emissions expressed in units of kg PO43-equivalent.

METHODOLOGY Research boundary

Cradle to gate for Jatropha curcas

Cradle to gate for Oil palm

Land preparation Planting Harvesting Palm oil

mills Biodiesel production

BDF

kernel

CPOFFB

shell

empty fruit bunches

fibers

Palm ready to harvest

Seeding

Land ready to planted

Seed

Fertilizing

Protectionfe

rtiliz

er

Pest

icid

es &

Her

bici

des

Emision (E) (E) (E) (E) (E)

(E) (E)

(E)

Energy (Electric, fuel fossil,

Mechanical.etc)

Tran

spor

tatio

n (T

) TT

Land preparation Planting Harvesting Oil

extraction Biodiesel

productionBDF

kernel

CJCOFruit

seeds

shell

empty branch

skin fruit

Jatropha ready to harvest

Seeding

Land of ready planted

seed

Fertilizing

Protection

ferti

lizer

Pest

icid

es &

Her

bisi

des

Emisi (E) (E) (E) (E) (E)

(E) (E)

(E)

T

TT


Mechanical,etc)

Energy (Electric, fuel fossil, Mechanical.etc)


Mechanical.etc)


Mechanical.etc)


Mechanical.etc)


Mechanical.etc)










Life Cycle Inventory (LCI) (Lanjutan...)

PABRIK KELAPA SAWIT

Pabrik Kelapa Sawit ( PKS ) Kertajaya dengan kapasitas olah terpasang 30 ton TBS per jam dan mulai beroperasi pada bulan April 1985 yang merupakan satu-satunya PKS milik PT. Perkebunan Nusantara VIII. Produksi TBS yang diolah berasal dari kebun-kebun : Kertajaya, Bojongdatar, Cisalak Baru, Cikasungka, Sukamaju, Ciater dan produksi TBS yang dihasilkan petani peserta PIRBUN maupun petani lainnya.

Untuk menunjang peningkatan produksi TBS yang dihasilkan dari Kebun seinduk dan plasma. Pada bulan Juli 2008 dimulai pembangunan peningkatan kapasitas olah menjadi 60 ton TBS per jam.

Loading Ramp Timbangan

Sterilizer

Tresher

Press CakeEmpty Bunch Hooper

Sand Trap

Vibrating Screen

Crude Oil tank

Settling Tank

CBC

Depericarper

Nut Hopper

Ripple Mill

Fibre Cyclone

Boi LER

Shell Bin

Oil

Oil

CrudeOil Cake To

Fuel

FuelShell l

T=130-130oC: P=2,8=3,0 Kg/Cm2

Sludge

Kernel Drier

LTDS I

Grading Drum

LTDS II

Penyimpanan

Transport

Transport

Oil Tank

Purifier

Vacum Drier

Storage Tank

Sludge Tank

Brush Strainer

Sand Cyclone

Separator

Decanting Basin

Deoiling Pond

T=90-950C

T=90-950C

T=90-950C

Oil Sludge

T=90-950C

Oil

Kernel

Kernel

Digester

T=90-95OC

T=90-95C, P=30-50 bar Empty bunch to Fruits to

T=90-950C

Fiber

Shell

T=Atas =70oCT=tengah=60oCT=bawah=50oC

T=90-95OC

T=90-95OC

T=40-450C

Land Aplication

Alur Proses PKS Kertajaya

Material Balance PKS Kebun Kertajaya :

17.817.110 kg100 %

15.941.681 kg 1.875.429 kg89,47 % 10,53 %

4.155.900 kg 11.785.781 kg23,325 % 66,149 %

1.260.686 kg 9.513.089 kg 1.012.006 kg7,08 % 53,39 % 5,68 %

50.427 kg 42.201 kg4 % 6.997.218 kg 2.515.871 kg 4,17 %

39,27 % 14,12 %38.703 kg 15.281 kg

3,07 % 1,51 %

1.483.841 kg 1.434.574 kg8,33 % 8,05 %

4.078.803 kg 721.623 kg22,89 % 4,05 %

288.843 kg 131.253 kg1,62 % 0,74 %

3.790.160 kg 590.370 kg21,27 % 3,31 %

Kernel

Kernel Losses

Kernel

CPO

Oil Losses

CPO

Rendemen Potensi (%)

Losses (%)

Rendemen Aktual (%)

Buah Gagal

TBS (Fresh Fruit Bunch)

Kadar Air

NOS

Kadar Air

NOS

Daging Buah Biji

Serabut

Tandan Kosong (Empty Bunch)

Tandan Buah Rebus

Brondol Murni

Air Condensate

Brondol Kotor

Kelopak Buah

Air

Materil Pengolahan di PKS Kebun Kertajaya :No Urain Unit Bulan Ini s/d Bulan ini Standar Keterangan I Data Produksi

1 Sortasi PanenBuah Sangat Mentah Fraksi 00 5,67 2,32 0,00Buah Mentah Fraksi 0 6,79 5,02 3,00Buah Kurang Matang Fraksi 1Buah Matang I Fraksi 2 74,11 80,44 85,00Buah Matang II Fraksi 3Buah Matang III Fraksi 4 8,07 8,08 10,00Buah Kelewat Matang Fraksi 5 5,36 4,15NSP (Nilai Sortasi Panen) :

- Kebun Inti/Seinduk 67,52 75,76 85,00 Minimum- Kebun Plasma 13,19 33,84 85,00 Minimum- NSP Gabungan 39,87 65,12 85,00 Minimum

Berondolan 4,65 6,99 12,00 Minimum2 Bahan Olah

a Sisa TBS bulan lalu kg 0 0b TBS diterima : kg

- TBS layak olah kg 17.817.110,00 71.526.630,00 - TBS kurang layak olah kg - - - Jumlah TBS diterima kg 17.817.110,00 71.526.630,00 * TBS dari kebun sendiri kg 1.546.780,00 6.283.850,00 * TBS dari kebun plasma kg 3.841.430,00 13.718.160,00 * TBS dari kebun seinduk kg 12.428.900,00 51.524.620,00

Jumlah diterima (b) kg 17.817.110,00 71.526.630,00 c Jumlah TBS (a + b) kg 17.817.110,00 71.526.630,00 d TBS klaim

* TBS Kebun sendiri kg 120.390,00 262.470,00 * TBS Kebun seinduk kg 1.445.650,00 2.835.690,00

Jumlah dikirim (d) kg 1.566.040,00 3.098.160,00 e TBS diolah

- Layak olah kg 17.817.110,00 71.526.630,00 - Kurang layak olah kg - -

Jumlah TBS diolah (e) kg 17.817.110,00 71.526.630,00 f Sisa TBS belum diolah di pabrik (e-d) kg 16.251.070,00 68.428.470,00

Lanjutan :

3 Hasil Olah dan Pengiriman a CPO/Minyak Sawit kg 3.790.160,00 14.898.450,00

* Rendemen % 21,27 20,83 22,00 * Stock CPO bulan lalu kg 799.820,00 2.000.290,00 * Selisih stoch opname/pengurasan kg 60,00 250,00 * Efisiensi pengutipan minyak % 92,92 92,78 93,00 * Pengiriman CPO kg 3.055.560,00 15.364.510,00 * Stock CPO (sisa belum dikirim) kg 1.534.480,00 1.534.480,00

b Kernel/Inti Sawit kg 590.370,00 2.524.240,00 * Rendemen % 3,50 3,53 4,00 * Stock Kernel bulan lalu kg 787.000,00 746.160,00 * Selisih stoch opname/pengurasan kg 90,00 870,00 * Efisiensi ekstraksi kernel (ektraksi) % 81,73 82,86 90,00 * Pengiriman Kernel kg 1.151.340,00 3.045.150,00 * Stock Kernel (sisa belum dikirim) kg 226.120,00 226.120,00

4 Pengolahan a Jumlah hari olah hari 30,00 119,00 b Jam tersedia Jam 601,05 2.462,45 c Jam pengolahan efektif Jam 563,10 2.317,40 d Jam berhenti/stagnasi Jam 28,15 102,55 e Jumlah jam pengnolahan Jam 591,25 2.420,35 f Kapasitas olah ril Ton/Jam 30,00 30,00 g Kapasitas terpasang Ton/Jam 30,00 30,00 h Kapasitas operasi (terpakai) Ton/Hari 594,00 601,00 i Efisiensi pabrik % 100,00 99,00 j Indeks produktivitas pabrik (IPP) - -

* Tinggi 93,95 94,02 85,00 * Sedang - 60 s.d 80* Rendah - 59,00

Lanjutan :

II MUTU HASIL JADI1 CPO/Minyak Sawit (MS)

a ALB (Buah Rebus) % 3,62 3,75 b ALB Minyak Sawit Produksi % 4,23 4,42 3,5 s.d 4,0c Kenaikan ALB % 0,61 0,67 0,30 d Kadari air Minyak Sawit di Oil Tank % 0,70 0,70 0,60 e Kadar air Minyak Sawit di Purifier % 0,40 0,39 0,45 f Kadar air Minyak Sawit di Produksi Akhir % 0,19 0,20 0,15 g Kadar kotoran Minyak Sawit Produksi % 0,020 0,021 0,02

2 Kernel (Inti Sawit)a Kadar air % 7,89 7,71 7,00 b Kadar kotoran % 10,32 11,53 6,00 c Kernel/Inti pecah % 26,27 28,18 15,00 d ALB % 1,03 1,05 2,00 e Kadar minyak kernel % 48,66 48,68 46,00

III KEHILANGAN DALAM PENGOLAHAN 1 Kehilangan minyak pada

a Fatpit (sample) % 0,41 0,41 0,42 b Serabut (sample) % 0,51 0,51 0,56 c Tandan Kosong (sample) % 0,53 0,53 0,55 d Buah ikut tandan kosong (sample) % 0,10 0,10 0,04 e Biji (sample) % 0,07 0,07 0,08 f Total kehilangan minyak terhadap TBS % 1,62 1,62 1,65

2 Kehilangan Kernel padaa Serabut (sample) % 0,20 0,20 0,18 b LTDS (sample) % 0,49 0,48 0,41 c Inti dalam Tandan Kosong (sample) % 0,05 0,05 0,01 d Jumlah kehilangan Kernel terhadap TBS % 0,74 0,73 0,60

IV TEKNIS OPERASIONAL 1 Tekanan Boiler atm 19,00 19,00 20 - 222 Tekanan Sterilizer atm 2,70 2,80 2,8 - 33 Temperatur Digester4 Temperatur CST5 Temperatur Oil Tank6 Temperatur di Sludge Tank7 Konsumsi uap/ ton TBS kg 501,00 511,00 600,00 8 Konsumsi air/ ton TBS9 Konsumsi listrik/ ton TBS kWh 13,00 14,00 15 - 17

10 Prestasi kerja per HK :- Terhadap TBS kg/HK 4.604,00 4.659,00 - Terhadap CPO + Kernel kg/HK 1.132,00 1.135,00

11 Pemakaian Bahan Kimia Saldo akhir (kg)- PAC gr/ton TBS 47,32 57,25 40 - 60 696,00 - Flokulon gr/ton TBS 0,20 0,20 0,2 - 0,4 1,50 - Na OH gr/ton TBS 40,41 43,18 26,67 - 53,33 660,00 - H2SO4/HCl gr/ton TBS 41,25 39,60 26,67 - 53,33 770,00 - Tanin Consentrate gr/ton TBS 16,89 18,47 13,33 - 33,33 957,00 - Poly Perse BWT 302 gr/ton TBS 16,89 18,47 13,33 - 33,33 992,00 - Alkaly BWT 402 gr/ton TBS 16,16 17,32 10,00 - 20,00 945,00

12 Pemakain cangkang kg/ton TBS 50,60 51,64 13 Pemakain Bakteri Aktivator kg/ton Limbah 14 BOD Limbah Cair ppm 37,50 15 COD Limbah Cair ppm 82,70

Nomor Uraian ALB % Kadar Air % Kadar Kotoran %

V STOCK PRODUKSI DI 1 CPO/Minyak Sawit Jumlah (kg)

a Tangki I 171.510,00 4,46 0,25 0,022 b Tangki II 50,59 5,65 0,30 0,028 c Tangki III 1.312.380,00 d Tangki IV 1.534.480,00 4,04 0,22 0,020

2 Kernel/Inti Sawit Jumlah (kg)a Pada Kernel Biji (Taksasi) 226.120,00 2,53 9,63 14,51 b Karung

3 Pengambilan Bulan ini a DO minyak sawit belum diambil kg 553,10

- Stock bebas minyak sawit (1 - 3a) kg 981,38 b DO inti sawit belum diambil kg 219,55

- Stock bebas inti sawit (2a - 3b) kg 6,57 c Jumlah pengambilan CPO kg 3.055.560,00 d Jumlah Pengambilan Kernel kg 1.151.340,00

Lanjutan :IV TEKNIS OPERASIONAL

1 Tekanan Boiler atm 19,00 19,00 20 - 222 Tekanan Sterilizer atm 2,70 2,80 2,8 - 33 Temperatur Digester oC 90,00 90,00 90 - 954 Temperatur CST oC 72,00 72,00 90 -955 Temperatur Oil Tank oC 85,00 81,00 90 -956 Temperatur di Sludge Tank oC 90,00 89,00 90 -957 Konsumsi uap/ ton TBS kg 501,00 511,00 600,00 8 Konsumsi air/ ton TBS m3 1,50 1,50 1,2 - 1,59 Konsumsi listrik/ ton TBS kWh 13,00 14,00 15 - 17

10 Prestasi kerja per HK :- Terhadap TBS kg/HK 4.604,00 4.659,00 - Terhadap CPO + Kernel kg/HK 1.132,00 1.135,00

11 Pemakaian Bahan Kimia Saldo akhir (kg)- PAC gr/ton TBS 47,32 57,25 40 - 60 696,00 - Flokulon gr/ton TBS 0,20 0,20 0,2 - 0,4 1,50 - Na OH gr/ton TBS 40,41 43,18 26,67 - 53,33 660,00 - H2SO4/HCl gr/ton TBS 41,25 39,60 26,67 - 53,33 770,00 - Tanin Consentrate gr/ton TBS 16,89 18,47 13,33 - 33,33 957,00 - Poly Perse BWT 302 gr/ton TBS 16,89 18,47 13,33 - 33,33 992,00 - Alkaly BWT 402 gr/ton TBS 16,16 17,32 10,00 - 20,00 945,00

12 Pemakain cangkang kg/ton TBS 50,60 51,64 13 Pemakain Bakteri Aktivator kg/ton Limbah 14 BOD Limbah Cair ppm 37,50 15 COD Limbah Cair ppm 82,70

Nomor Uraian ALB % Kadar Air % Kadar Kotoran %

V STOCK PRODUKSI DI 1 CPO/Minyak Sawit Jumlah (kg)

a Tangki I 171.510,00 4,46 0,25 0,022 b Tangki II 50,59 5,65 0,30 0,028 c Tangki III 1.312.380,00 d Tangki IV 1.534.480,00 4,04 0,22 0,020

2 Kernel/Inti Sawit Jumlah (kg)a Pada Kernel Biji (Taksasi) 226.120,00 2,53 9,63 14,51 b Karung

3 Pengambilan Bulan ini a DO minyak sawit belum diambil kg 553,10

- Stock bebas minyak sawit (1 - 3a) kg 981,38 b DO inti sawit belum diambil kg 219,55

- Stock bebas inti sawit (2a - 3b) kg 6,57 c Jumlah pengambilan CPO kg 3.055.560,00 d Jumlah Pengambilan Kernel kg 1.151.340,00

Biji Jarak Kering

Pemanasan dengan uap kering air 100 oC (Untuk mematikan enzim lipase dan membuat kulit biji lebih mudah

terbuka ketika digiling)

Menghancurkan kulit dan biji

Pemisahan kulit biji dan daging biji Kulit biji

Daging biji digiling

Pengempaan secara hidrolik (Alat kempa sederhana cukup dioperasikan dengan tangan dan dapat

menghasilkan 35-40% berat minyak dari daging bijinya)

Crude Jatropha Curcas Oil (CJCO) (Akan menghasilkan minyak yang sudah

bersih dan berwarna kuning emas)

Bungkil daging biji (Masih ada

kandungan minyak sekitar 5% dari berat bungkil daging biji)

DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN CJCO

KOHMinyak CPO/CJCO FFA <2%

Pemanasan

Metanol

Pencampuran Transesterifikasi

Separasi

Crude Biodiesel kasar

Purifikasi

Gliserol Recovery

Metanol

Biodiesel

Diagram alir proses pembuatan biodiesel satu tahap (Transesterifikasi)

Purifikasi

Refined Gliserol

Sludge

Recovery Metanol

Diagram alir proses pembuatan biodiesel dua tahap

H2SO4

Minyak CPO/CJCO FFA >2%

Pemanasan

Metanol

Pencampuran Esterifikasi

Separasi

Transesterifikasi Metanol

Recovery

Metanol

KOH Metanol

Pencampuran

Separasi

Crude Biodiesel

Purifikasi

Gliserol

Biodiesel Refined Gliserol

Sludge

Recovery Metanol

Purifikasi

Ujian Prelim Life Cycle Impact Assessment (LCIA)

1. Metodologi LCA

2. Kerangka Metodologi LCA

3. Life Cycle Inventory (LCI)

4. Life Cycle Impact Assessment (LCIA)

5. Interpretation

@Kiman Siregar – TEPPASCA IPB, 2011

•EPS 2000 (Steen,1999)

•Eco-Indicator 99_ the endpoint level (Goedkoop & Spriensma,1999)

•Metode CML _the midpoint and the endpoint level (Heijung set al,1992)

•Metode CML _the midpoint approach, Guinee et al,2002)

•Metode EDIP (Hauchild & Wenzel, 998)

Analisis Dampak (Life Cycle Impact Assessment/LCIA)

1. Analisi Dampak Lingkungan : Emisi udara yang mengakibatkan pemanasan global (GWP), Acidification, Eutrophication, Human toxity, Limbah padat, Limbah cair

THC = (CH4 + Benzene + formalin + HCunspecified + HCnoCH 4)

Dimana: THC = total hidrokarbon ; CH4 = metana ; HCunspecified = hidrokarbon yang tidak spesifik ; HCnoCH4 = hidrokarbon selain metana

TPM = (PM10 + PMunspecified)

Dimana : TPM = total partikel; PM10 = partikel kurang dari 10 mikron; PMunspecified = partikel yang tidak spesifik ditentukan

• Global warming potential, 100-year based (GWP100) : GWP100 menyatakan nilai potensi pemanasan global yang disebabkan emisi, dalam jangka waktu 100 tahun. GWP100 dinyatakan dalam satuan kg CO2 ekuivalen, yang merupakan gas rumah kaca utama penyebab pemanasan global. Nilai ekuivalensinya dikeluarkan secara berkala oleh International Panel on Climate Change (IPCC)

• Acidification: Acidification adalah terjadinya penurunan pH pada tanah dan air akibat pembentukan ion H+ (Wikipedia, 2011a dan 2011b). Terbentuknya kation ini disebabkan oleh reaksi antara senyawa seperti aluminium sulfat, senyawa-senyawa nitrogen dari pupuk, dan perembesan ion-ion kalsium, magnesium, kalium, dan natrium ke dalam tanah. Potensi acidification dinyatakan dalam satuan kg SO2 ekuivalen.

• Eutrophication: Eutrophication adalah kenaikan jumlah spesies tertentu yang diikuti penurunan jumlah spesies lain akibat adanya peningkatan senyawa-senyawa nitrat dan fosfat. Eutrophication di perairan menyebabkan terjadinya penurunan jumlah spesies air tertentu akibat meningkatnya jumlah fitoplankton sehingga terjadi peningkatan persaingan untuk memperoleh nutrisi dan kesulitan memperoleh oksigen (hipoksia) . Ini sebenarnya juga terjadi di daratan, seperti bertambahnya jumlah ilalang yang diikuti berkurangnya populasi tanaman lain (Wikipedia, 2011c). Potensi eutrophication akibat emisi dinyatakan dalam satuan kg PO4

3- ekuivalen.


Sub-sitem proses produksi biodiesel secara katalis dengan bahan baku CPO/CJCO

(Keseimbangan Energi)

PREPARATION TRANSESTERIFICATION WASHING DRYING

DISTILLATION PURIFICATION

INPUT PROSES OUTPUT

BIODIESEL

GLYSEROL

MeOH

Oil (CPO/CJCO)

MeOH

NaOH

Energy balance : Energi_input = Energi_ proses + Energi_Output


2. Analisis Dampak Eksergi

outputstoredinput EnergiEnergiEnergi

outputinput EnergiEnergi

outputstoredgeneratedinput EntropiEntropiEntropiEntropi

outputgeneratedinput EntropiEntropiEntropi

Cengel (2005) analisis eksergi dilakukan dengan mengembangkan model keseimbangan eksergi berdasarkan model fisik sistem termal dengan memanfaatkan konsep Hukum I dan II Termodinamika Tertutup energi masuk sama dengan jumlah energi yang diserap (energy stored) dan energi yang keluar :

Asumsi pada kondisi steady, tidak ada energi yang diserap :

Persamaan keseimbangan entropi :

Asumsi pada kondisi steadi sehingga tidak ada entropi yang diserap (entropy stored)

2. Analisis Dampak Eksergi (lanjutan...)

lossesoutputconsumedinput ExergyExergyExergyExergy

Persamaan keseimbangan eksergi ini pada kondisi tidak steady. Eksergi yang dikonsumsi sebanding dengan produksi entropi pada suhu keseimbangan lingkungan.

generatedconsumed EntropixtemperaturalEnviromentExergy

Dalam konteks pengolahan biodiesel yang sedang dikaji ini diperoleh keseimbangan energinya sebagai berikut :

outputprosesinput EnergiEnergiEnergi


21 E

NaOHMeOH

E

CPO

E

input EnergiEnergiEnergiEnergiin

termalmekaniklistrikfosilnonfosilpr EnergiEnergiEnergiEnergiEnergiE

sisaoutettoutout E

sisaMeOHglyerol

E

biodiesel

E

output EnergiEnergiEnergiEnergi_arg_

_

proses

inputoutputR Energi

EnergiEnergiERasioEnergi

)(

input

output

ExergyExergy

ExergyRasio

• Produksi biodiesel, semaksimal mungkin dalam prosesnya memanfaatkan produk samping dari jarak pagar atau kelapa sawit sebagai bahan baku sumber energi prosesnya, sehingga pemborosan waste dapat dikurangi.

• Dalam James, A.D, dkk. (2006) menjelaskan bahwa jumlah energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan biodiesel, relatif terhadap kandungan energinya Proses ini dievaluasi dengan menggunakan metode keseimbangan energi bersih (NEB = Net Energy Balance) : Kandungan energi bahan bakar - Kandungan energi dari minyak bumi + fosil lainnya sebagai sumber energi yang digunakan selama seluruh siklus produks

• BBM = NEBs negatif, Seperti yang dinyatakan oleh hukum kedua termodinamika, di semua energi, jika energi tidak masuk atau meninggalkan sistem, potensi energi akan selalu kurang dari keadaan awal. Konversi minyak mentah menjadi bensin, Energi Bersih Rasio (NER) = energi keluaran bensin dibagi dengan input energi = < 1

• NEB & NER metode untuk mengevaluasi keberlanjutan biofuel sejak krisis energi tahun 1970-an (US Department of Energy, 1980 dalam James, A.D, dkk. (2006)).

• Dari hasil analisa Stout (1990) dalam James, A.D, dkk. (2006) menyebutkan bahwa nilai NEB biofuel positif, karena disamping energi terbarukan yang melekat pada bahan bakunya, juga ampasnya masih dapat digunakan sebagai sumber energi dalam proses pengolahannya, dan karena sebagian besar analis energi pertanian melihat energi matahari ditangkap oleh biomassa dengan bebas.



bbbb mxHHVE

Ebb : Energi masuk dari bahan bakar (kJ/s)HHV : Higher heating value (kJ/kg)mbb : Laju aliran bahan bakar (kg/s)

kgkJS

OHCHHV /400.9

8200.144950.33 2

2

C : Komposisi carbon dalam bahan bakarH2 : Komposisi hidrogen dalam bahan bakarO2 : Komposisi oksigen dalam bahan bakarS : Komposisi sulfur dalam bahan bakar

kgkJHOHHHVLHV /9400.2 22

H2 : Komposisi hidrogen dalam bahan bakarH2O : Komposisi uap air dalam bahan bakar

Nama Produk Nilai Heating Value (HV) ReferenceHHV LHV

CPO 39.74 MJ/kg 33.5 MJ/kg Demirbas, 200839.19 MJ/kg (HHVC); 39.11 MJ/kg (HHVM) Fassinou, et.al., 201039.4 MJ/kg (CV) Yusup, et al., 201039.2 MJ/kg (HC) Ndayishimiye,et.al, 201139.9 MJ/kg (HV) Ndayishimiye,et.al, 2011

CJCO 33 MJ/kg Singh & Padhli, 2009 di Marchetti, 201139.10 MJ/kg (HHVC); 39.00 MJ/kg (HHVM) Fassinou, et.al., 201035,58 MJ/kg (HV) Trubus, 2005 dalam Purba, 200739.23 MJ/kg (CV) Gui et.al, 2008 dalam Marchetti, 2011

BDF- CPO 39.837 MJ/kg 37.1 MJ/kg Benjumea, et.al.,200840.334 MJ/kg Wikepedia, 201041.24 MJ/kg Demirbas, 200839.8 MJ/kg (HV) Ndayishimiye,et.al, 2011

BDF- 5%_CPO 41.7 MJ/kg Benjumea, et.al.,200844.8 MJ/kg (HV) Ndayishimiye,et.al, 2011

BDF-10%_CPO 44.5 MJ/kg (HV) Ndayishimiye,et.al, 2011BDF- 20%_CPO 41.0 MJ/kg Benjumea, et.al.,2008

43.4 MJ/kg (HV) Ndayishimiye,et.al, 2011BDF-30%_CPO 40.5 MJ/kg Benjumea, et.al.,2008

41.5 MJ/kg (HV) Ndayishimiye,et.al, 2011BDF-CJCO 9423 kCal/ltr (Gross HV) Suhartana, et.al, 20..BDF-5%_CJCO 9271 kCal/ltr (Gross HV) Suhartana, et.al, 20..BDF-10%_CJCO 9275 kCal/ltr (Gross HV) Suhartana, et.al, 20..DF 44.8 MJ/kg Wikepedia, 2010

45.0 MJ/kg (HV) Ndayishimiye,et.al, 2011

HHV dan LHV untuk CPO, CJCO, BDF-CPO, BDF-CJCO, DF :

INTERPRETASI

Parameter (rencana...) CPO dan BIODIESEL

CJCO dan BIODIESEL

Diesel Fuel (Pembanding)

Energi & Exergy Input (MJ) ? ? *

Energi & Exergy Output (MJ) ? ? *

Energi & Exergy Proses (MJ) ? ? *

Rasio Energi/Rasio Exergi ? ? *

Acidification ? ? *

Eutropication ? ? *

Global Warming Potensial ? ? *Enviromental Impact Total ? ? *Exergetic Impact Total ? ? *

Kesimpulan-Rekomendasi-Laporan

51May 1, 2023

Biji jarak kering

Pengepresesan berulir

(sistem kontinyu)Minyak jarak

(30 - 35%)

Ampas/bungkil

CJCOMinyak jarak (8 - 10%)

Solvent Extraction(pelarut heksan/heptana) Ampas/bungkil

Destilasi Solvent

DIAGRAM ALIR PENGOLAHAN CJCO

• Siklus hidup penilaian (LCA) adalah alat manajemen lingkungan yang memungkinkan identifikasi dan kuantifikasi dampak lingkungan dari suatu produk, proses atau kegiatan dari 'cradle to grave = ayunan sampai liang kubur', atau dari ekstraksi bahan baku untuk pembuangan akhir sampah

• penggabungan pemikiran siklus hidup dalam berbagai standar pengelolaan lingkungan dan tindakan legislatif, termasuk Uni Eropa Eco-Manajemen dan Skema Audit = Eco-Management and Audit Schemes (EMAS) (EC, 1993), ISO 14000 sebagai Sistem Manajemen Lingkungan (EMS) (ISO, 1996) dan Petunjuk EC pada Pengendalian Pencemaran Pencegahan Terpadu = Directive on Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC) (EC, 1996).

UK Biodiesel LCABiodiesel vs Fossil-diesel• CO2 Emissions

– For each MJ of biodiesel produced 0.025Kg of CO2 is released. – For each MJ of fossil diesel produced 0.087Kg of CO2 is released.

• GHG Emissions – For each MJ of biodiesel produced 0.041Kg of GHG CO2 equivalent is

released.– For each MJ of fossil diesel produced 0.095Kg of GHG CO2 equivalent is

released. • Energy Requirements

– For each MJ of biodiesel produced 0.45 MJ is required. – For each MJ of fossil diesel produced 1.26 MJ is required.

1.Substituting 100% biodiesel (B100) for petroleum diesel in buses reduces the life cycle consumption of petroleum by 95%. When a 20% blend of biodiesel and petroleum diesel (B20) is used, the life cycle consumption of petroleum drops 19%.

2.Biodiesel yields 3.2 units of fuel product energy for every unit of fossil energy consumed in its life cycle. The production of B20 yields 0.98 units of fuel product energy for every unit of fossil energy consumed. By contrast, petroleum diesel’s life cycle yields only 0.83 units of fuel product energy per unit of fossil energy consumed. Such measures confirm the “renewable” nature of biodiesel.

3.Biodiesel reduces net emissions of CO2 by 78.45% compared to petroleum diesel. For B20, CO2 emissions from urban buses drop 15.66%.

4.The use of B100 in urban buses results in substantial reductions in life cycle emissions of total particulate matter, carbon monoxide and sulfur oxides (32%, 35% and 8% reductions, respectively, relative to petroleum diesel’s life cycle)

5.The use of B100 in urban buses increases life cycle emissions of NOx by 13.35%. Blending biodiesel with petroleum proportionately lowers NOx emission. B20 exhibits a 2.67% increase in life cycle emissions of NOx

From Sheehan, et al. (1998) “Life Cycle Inventory of Biodiesel and Petroleum Diesel for Use in an Urban Bus,” NREL/SR-580-24089 UC Category 1503

US Biodiesel LCA

Penurunan Emisi Udara Siklus Hidup untuk Skenario Area Chicago Biodiesel

Kuliah Kolokium TAHAPAN SIKLUS HIDUP

(cradle to grave)

(cradle to gate)


1. Metodologi LCA


3. Scope and Defenition


-Bank Data-5. Life Cycle

Impact Assessment (LCIA)

6. Interpretation

Langkah-langkah LCI• Persediaan analisis siklus hidup (LCI) melibatkan pengumpulan data beban lingkungan

yang diperlukan untuk memenuhi tujuan penelitian. Lingkungan beban (atau intervensi) ditentukan oleh bahan dan energi yang digunakan dalam sistem, emisi ke udara, limbah cair dan limbah padat yang dibuang ke lingkungan

• Karakterisasi terperinci sistem melibatkan disagregasi perusahaan menjadi beberapa antar-link subsistem. Beban lingkungan yang kemudian dihitung untuk setiap subsistem mengikuti Persamaan 1.

(1)

Dimana Bj adalah beban total dari sistem, bj, i adalah beban (atau intervensi) j dari proses atau subsistem i dan xi adalah aliran massa atau energi yang berkaitan dengan subsistem itu

PPs 700Topik Khusus TAHAPAN SIKLUS HIDUP

1. Metodologi LCA


3. Metode LCIA


-Bank Data-5. Life Cycle

Impact Assessment (LCIA)

6. Interpretation


•EPS 2000 (Steen,1999)•Eco-Indicator 99 (Goedkoop & Spriensma,2001)

•Metode CML (Heijing et al,1992; Guinee et al,2001

•Metode EDIP (Hauchild & Wenzel, 998)

9

Potensi ekonomi pohon jarak pagarMakin banyak produk samping (selain minyak/biodiesel, keekonomian budidaya

akan makin layak.

BAHAN BAKU BIOFUEL

• Pati dan gula etanol• Oil crops dan lemak hewan biodiesel• Amerika Serikat, yang merupakan produsen jagung

terbesar di dunia, membuat 98% etanol pati jagung. • Amerika Selatan & Tengah, dan Karibia gula

etanol• Brasil produsen gula terbesar di dunia tebu

etanol. India dan Australia tebu etanol• Uni Eropa (UE) bit gula, gandum, dan barley

etanol• Minyak-bantalan tanaman (oil-bearing crops), seperti

kedelai, rapeseed, canola, biji sawi, minyak kelapa sawit, minyak kelapa, kacang, dan bunga matahari biodiesel

• Rapeseed tumbuh di Eropa biodiesel di Uni Eropa• Amerika Serikat berasal dari kedelai dan jagung,

sehingga minyak kedelai telah menjadi bahan baku dominan yang digunakan dalam produksi biodiesel (Duffield et al., 1998)@Kiman Siregar – TEP

PASCA IPB, 2010

1. Latar Belakang

2. Bahan Baku Biofuel

3. Bio-Transportasi Bahan Bakar dan Aditif Bahan Bakar

4. Pasokan Biofuels

5. Masa Depan Pasokan Biofuels

6. Mengukur Keberlanjutan Biofuels

7. Ringkasan

PPs 700Topik Khusus

BIO-TRANSPORTASI BAHAN BAKAR DAN ADITIF BAHAN BAKAR

• Etanol yang paling banyak digunakan di Amerika Serikat dicampur dengan bensin dengan kisaran antara 5 dan 10% untuk meningkatkan kandungan oksigen dan / atau nilai oktan bahan bakar

• Biodiesel campuran digunakan di Uni Eropa, Jerman, Austria, dan Swedia biodiesel 100% = B100

• Perancis mendorong penggunaan B5• Biodiesel campuran yang paling populer di Italia

adalah B5• Biodiesel Amerika Serikat B20, tetapi

campuran yang lebih rendah, seperti B5, menjadi lebih populer

• Penggunaan tingkat yang lebih tinggi biofuel di kendaraan mungkin memerlukan modifikasi mesin ringan dan penanganan khusus dan sistem penyimpanan kadang-kadang diperlukan untuk mengakomodasi bahan bakar


1. Latar Belakang



4. Pasokan Biofuels



7. Ringkasan

PPs 700Topik Khusus

PASOKAN BIOFUELS

Pada tahun 2004, dunia menghasilkan 40,7 milyar liter ethanol. Brasil adalah etanol produser terbesar dengan sekitar 37% dari produksi dunia, diikuti oleh Amerika Serikat yang menghasilkan 32%

Proporsi produksi bahan bakar etanol dunia, 2004 (Licht (2004); Energi Informasi Administrasi (2005)@Kiman Siregar – TEP

PASCA IPB, 2010

1. Latar Belakang



4. Pasokan Biofuels



7. Ringkasan

PPs 700Topik Khusus

MASA DEPAN PASOKAN BIOFUELS• Meskipun pasokan dunia biofuel berkembang secara cepat,

biofuel hanya menyediakan fraksi bahan bakar transportasi kebutuhan dunia. Sebagai contoh, 12,87 milyar liter etanol yang diproduksi di Amerika Serikat pada 2004 hanya sekitar 2% dari bensin tahunan konsumsi (Federal Highway Administration, 2004).

• US etanol produksi yang diperlukan sekitar 38.360.000 metrik ton jagung atau sekitar 12% dari tanaman jagung 2004 (US Department Pertanian, 2005).

• Pasar etanol memiliki efek positif pada harga jagung, tapi sejauh ini produksi etanol belum cukup besar untuk memiliki pengaruh besar pada pasokan jagung.

• Studi menyimpulkan bahwa peningkatan produksi etanol, terutama dari jagung, untuk 18,92 milyar liter tidak akan menempatkan tekanan besar pada pasar pertanian (US Departemen Pertanian, 2000).

• Studi menyimpulkan bahwa pendapatan pertanian akan meningkat sebesar $ 2,9 miliar, dan diperkirakan bahwa harga jagung akan $ 12,60 per metrik ton pada tahun 2012 lebih tinggi daripada tidak adanya RFS


1. Latar Belakang



4. Pasokan Biofuels



7. Ringkasan

PPs 700Topik Khusus

MASA DEPAN PASOKAN BIOFUELS

• Produksi etanol dari jagung dapat menguntungkan sektor pertanian secara keseluruhan.

• Dengan asumsi tingkat pertumbuhan tahunan akan mendatar menjadi sekitar 5% produksi etanol akan mendekati 8 miliar galon pada tahun 2015, sekitar 5% dari konsumsi bensin AS. Hal ini akan membutuhkan hampir 25% dari produksi jagung tahunan

AS-etanol produksi jagung (Petani Jagung Nasional Assoc. (1992); Administrasi Informasi Energi (2005)@Kiman Siregar – TEP

PASCA IPB, 2010

1. Latar Belakang



4. Pasokan Biofuels



7. Ringkasan

PPs 700Topik Khusus

MENGUKUR KEBERLANJUTAN BIOFUEL

• Jumlah energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan biofuel, relatif terhadap kandungan energinya dievaluasi dengan menggunakan metode keseimbangan energi bersih (NEB = Net Energy Balance)

• Keseimbangan energi bersih = Kandungan energi bahan bakar - Kandungan energi dari minyak bumi + fosil lainnya sebagai sumber energi yang digunakan selama seluruh siklus produksi bahan bakar itu

• Semua bahan bakar minyak bumi NEBs negatif, karena ketika mengubah satu bentuk energi ke bentuk yang lebih berguna energi, proses transformasi menggunakan energi dari keadaan awal. Seperti yang dinyatakan oleh hukum kedua termodinamika, “di semua energi, jika energi tidak masuk atau meninggalkan sistem, potensi energi akan selalu kurang dari keadaan awal”

• Misalnya : Konversi minyak mentah menjadi bensin, Energi Bersih Rasio (NER) = energi keluaran bensin dibagi dengan input energi = < 1


1. Latar Belakang



4. Pasokan Biofuels



7. Ringkasan

PPs 700Topik Khusus

NEB (Net Energy Balance) & NER (Net Energy Ratio)

• NEB & NER telah menjadi metode yang populer untuk mengevaluasi keberlanjutan biofuel sejak krisis energi tahun 1970-an (US Department of Energy, 1980)

• Misalnya : mengubah minyak mentah menjadi bahan bakar transportasi, Hukum Kedua Termodinamika, selalu ada kehilangan energi. Dengan demikian, semua bahan bakar fosil memiliki keseimbangan energi negatif bersih (NEB), dimana NEB = (sebagai kandungan energi bahan bakar) – (kandungan energi minyak + sumber energi yang dibutuhkan untuk memproduksinya)

• Pengecualian untuk biofuel karena sebagian besar analis energi pertanian melihat energi matahari ditangkap oleh biomassa dengan bebas (Stout, 1990). Ketika energi surya tidak dimasukkan dalam perhitungan NEB, adalah mungkin untuk bahan bakar biomassa memiliki NEB positif.


1. Latar Belakang



4. Pasokan Biofuels



7. Ringkasan

PPs 700Topik Khusus


• Sehingga bahan bakar dengan NEB lebih tinggi dikatakan lebih hemat energi

• Pengukuran lain = untuk memperkirakan nilai energi bersih bahan bakar adalah Net Energy Ratio = NER, dimana NER adalah energi output dibagi dengan input energi. Sebuah bahan bakar dengan NER > 1 menunjukkan energi bersih keuntungan. Jika NER < 1 menunjukkan kehilangan energi bersih.

• NEB rendah nilai biofuel = efisiensi produksinya rendah = beban lingkungan yang lebih besar dan lebih besar konsumsi sumber daya untuk produksi bahan bakar.

• Dengan demikian, NEB dapat digunakan sebagai pendekatan pertama dalam mengukur kelestarian lingkungan dari biofuel yang diberikan.


1. Latar Belakang



4. Pasokan Biofuels



7. Ringkasan

PPs 700Topik Khusus


• Analisis biofuel telah maju dalam 15 tahun terakhir, peneliti dan praktisi mulai menyadari keterbatasan metode NEB. Telah ditemukan bahwa penggunaan energi mungkin tidak memiliki hubungan linier yang ketat dengan beban lingkungan. Sebagai contoh, petrokimia digunakan oleh petani untuk pemupukan sering memancarkan jumlah emisi oksida nitrogen yang signifikan

• Potensial gas rumah kaca, kebanyakan tidak akan disertakan dalam analisis NEB. Dengan demikian, dalam beberapa hal, NEB mungkin bukan indikator yang baik kelestarian lingkungan dari bahan bakar yang diberikan.

• Lingkungan keberlanjutan dari suatu bahan bakar harus dianalisis secara langsung dengan menggunakan metode seperti fuel cycle analysis (FCA).@Kiman Siregar – TEP

PASCA IPB, 2010

1. Latar Belakang



4. Pasokan Biofuels



7. Ringkasan

PPs 700Topik Khusus

MENGUKUR KEBERLANJUTAN BIOFUEL

• NER rata2 listrik total AS = sekitar 0,45

Rasio energi bersih dari sumber energi terbarukan dan fosil (Wang (2005)


1. Latar Belakang



4. Pasokan Biofuels



7. Ringkasan

PPs 700Topik Khusus

RINGKASAN

- Etanol dan biodiesel merupakan biofuel yang sukses secara komersial

- Brasil produsen terbesar di dunia (tebu) = etanol, USA (biji-bijian), produksi 2 negara ini pada 2004 = 40,7 milyar liter etanol

- USA dengan teknologi konversi bahan sellulosa , dapat menghasilkan 189 – 265 milyar ltr etanol/tahun (energi terbarukan)

- Biofuel : dapat meningkatkan kualitas lingkungan, menstabilkan global emisi Gas Ruma Kaca (GRK)

- Negara berkembang seperti Indonesia sangat berpotensi untuk mengembangkan biofuel


1. Latar Belakang



4. Pasokan Biofuels



7. Ringkasan

PPs 700Topik Khusus

• Sebuah daftar rinci dari input materi dan energi dilakukan dengan menggunakan data dari perusahaan-perusahaan lokal dan selesai menggunakan Ecoinvent 1,2 database

• Hasil menunjukkan bahwa tahap transesterifikasi menyebabkan 68% dari dampak lingkungan total. paracinput exergy utama uranium dan gas alam. Jika target yang ditetapkan oleh Rencana Energi terbarukan Spanyol dicapai, input exergy untuk memproduksi biodiesel akan berkurang sebesar 8% dalam sistem ini dan akibatnya dampak lingkungan dan masukan exergy dikurangi hingga 36% pada tahun 2010.

• Life cycle assessment (LCA) and exergetic life cycle assessment (ELCA) of the production of biodiesel from used cooking oil (UCO) (L. Talens Peiro, L. Lombardi, G. Villalba Me´ndez, X. Gabarrell i Durany (2010)

• Perubahan iklim ini jika tidak segera ditangani akan menimbulkan dampak-dampak yang merugikan bagi kehidupan umat manusia, seperti kenaikan permukaan laut yang membawa dampak luas bagi manusia, terutama bagi penduduk yang tinggal di dataran rendah, di daerah pantai yang padat penduduk di banyak negara dan di delta-delta sungai

• Salah satu perkiraan adalah bahwa sekitar tahun 2020 sejumlah penduduk dunia terancam bahaya kekeringan dan banjir. Negara-negara miskin akan menderita luar biasa akibat perubahan iklim, karena letak geografisnya dan kekurangan sumber alam untuk penyesuaian dengan perubahan dan melawan dampaknya dalam hal ini rusaknya produktivitas pangan dan ketersediaan air, meningkatnya wabah malaria, demam berdarah, dan diare. Oleh karena itu, demi kelangsungan hidup manusia kita harus segera berupaya mengurangi kegiatan yang mengeluarkan emisi gas rumah kaca guna menghambat laju terjadinya perubahan iklim.

• Emisi ke udara seperti CO2 mengancam kesehatan manusia, pada konsentrasi tinggi (toksisitas) di udara akan dapat menyebabkan pingsan dan kematian

Senyawa Emisi litrik PLN (kg/kWh)langsung tak langsung total

CO2 7.00E-01 1.90E-02 7.19E-01SO2 2.30E-03 1.00E-04 2.40E-03NOx 2.90E-03 9.10E-05 2.99E-03CO 9.40E-05 2.50E-05 1.19E-04CH4 1.50E-05 4.50E-03 4.52E-03

NMVOC 3.00E-05 6.90E-04 7.20E-04N2O 1.90E-05 3.60E-06 2.26E-05Pb 3.00E-08 1.00E-08 4.00E-08

•Faktor emisi sumber energi :

senyawaemisi solar

(mobile combustion)

emisi solar (stationary combustion)

emisi arang kayu

biomassa lainnya

(kg/kJ) (kg/kJ) (kg/kJ) (kg/kJ)CO2 7.41E-05 7.41E-05 1.12E-04 1.00E-04CH4 3.90E-09 1.00E-08 2.00E-07 3.00E-07N2O 3.90E-09 6.00E-10 1.00E-09 4.00E-09NOx 8.00E-07 1.90E-09 1.00E-07 1.00E-07CO 1.00E-06 4.00E-10 7.00E-06 5.00E-06NMVOC 2.00E-07 2.00E-07 1.00E-07 6.00E-07SO2 6.92E-08 6.92E-08 6.55E-08 variatif *

Pb 1.40E-03 0.00E-00 0.00E-00 0.00E-00(sumber : Houghton, et al.,1996 & Rypdal, et al., 2007 dalam Pramudita, D, dkk., 2011)

(sumber : Widiyanto, et al., 2003 dalam Pramudita, D, dkk., 2011)

SenyawaGWP100 ELU ODP Human

ToxicityFreshwater Ecotoxicity

Marine Ecotoxicity

Terrestrial Ecotoxicity

Photochemical

OxidationAcidification Eutrophication

kg CO2 ELU kg CFC-11 kg 1,4-dichlorobenzene kg etilen kg SO2 kg PO4

3-

CO21.00E+0

01.08E-01

0.00E+00

0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

CH42.50E+0

12.72E+00

0.00E+00

0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 6.00E-03 0.00E+00 0.00E+00

N2O2.98E+0

23.83E+01

0.00E+00

0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 2.70E-01

NOx0.00E+0

02.13E+00

0.00E+00

1.20E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 5.00E-01 1.30E-01

CO0.00E+0

03.31E-01

0.00E+00

0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 2.70E-02 0.00E+00 0.00E+00

NMVOC0.00E+0

00.00E+00

0.00E+00

0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

SO2 (SOx)0.00E+0

03.27E+00

0.00E+00

9.60E-02 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 4.80E-02 1.20E+00 0.00E+00

PM100.00E+0

03.60E+01

0.00E+00

8.20E-01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

Pb0.00E+0

02.91E+03

0.00E+00

4.67E+02 2.40E+00 7.05E+03 1.57E+01 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00

•Nilai ekuivalensi dampak-dampak lingkungan dari senyawa-senyawa emisi yang akan dikaji (dalam Pramudita, D, dkk., 2011) :

Properties Unit Methyl Ester (1)

Ethyl Ester (2)

Density at 15 oCKinematic viscosity at 30 oCFlash PointCetane NumberCarbon residuPhosphor (P) contentCalcium (Ca) contentMagnesium (Mg) contentFe content

g/cm3

mm2/s

oC-

%m/mppmppmppmppm

0.8794.8419151

0.0217.56.11.40.9

0.8865.5419059-

17.54.40.80.3

Tabel 2. Sifat-sifat minyak biodiesel dari CJCO (Wirawan, S.S.,2009)

(1)Foidl et al.,(1996), Gubitz et al., (1999)(2)Foidl et al., (1996)

ELCA (Exergetic Life Cycle Assessment) :

• Merupakan instrumen yang lebih tepat untuk mengukur masalah lingkungan dari penipisan sumber daya alam atau lebih tepat digunakan untuk menganalisa sistem kendali lingkungan (Cornelissen, R.L & Hirs, G.G,2002)

• Efisiensi yang menggunakan rasio eksergi dapat menentukan ketersediaan ukuran dari potensi perbaikan. Peningkatan efisiensi menyebabkan kerugian berkurang dan akibatnya mengurangi dampak lingkungan. Sehingga konsep ELCA akan lebih tepat untuk menganalisa dan memperbaiki dampak lingkungan, demi keberlanjutannya (Meester, B.D, et.al., 2008)

• ELCA menentukan penipisan sumber daya alam, sementara dampak lingkungan lainnya dihitung dengan LCA (Hajjaji, N.et al., 2001 ). Semakin tinggi kandungan eksergi, semakin jauh suatu sistem dari lingkungan referensi termodinamika. Eksergi juga kadang-kadang diukur dalam beberapa jenis eksergi, seperti : eksergi kinetik,eksergi potensial, eksergi fisik, eksergi kimia dan eksergi nuklir (Szargut, 2005)

• Eksergi menawarkan beberapa penambahan di LCA, misalnya sebagai seragam indikator total dampak lingkungan atau ketika melakukan penilaian perbaikan untuk mengidentifikasi kerugian nyata. ELCA dapat digunakan sebagai ukuran dari deplesi dan penggunaan kedua sumber daya energi dan material dalam rangka untuk menunjukkan dimana emisi yang besar dapat dicegah atau dipisahkan dan diubah menjadi limbah tidak berbahaya atau produk berguna (Wall G dan Gong M, 2001).

ELCA (Exergetic Life Cycle Assessment) : Defenisi/Uraian SumberMerupakan instrumen yang lebih tepat untuk mengukur masalah lingkungan dari penipisan sumber daya alam atau lebih tepat digunakan untuk menganalisa sistem kendali lingkungan

Cornelissen, R.L & Hirs, G.G,2002

Efisiensi yang menggunakan rasio eksergi dapat menentukan ketersediaan ukuran dari potensi perbaikan. Peningkatan efisiensi menyebabkan kerugian berkurang dan akibatnya mengurangi dampak lingkungan. Sehingga konsep ELCA akan lebih tepat untuk menganalisa dan memperbaiki dampak lingkungan, demi keberlanjutannya

Meester, B.D, et.al., 2008

ELCA menentukan penipisan sumber daya alam, sementara dampak lingkungan lainnya dihitung dengan LCA. Semakin tinggi kandungan eksergi, semakin jauh suatu sistem dari lingkungan referensi termodinamika

Hajjaji, N.et al., 2001

Eksergi menawarkan beberapa penambahan di LCA, misalnya sebagai seragam indikator total dampak lingkungan atau ketika melakukan penilaian perbaikan untuk mengidentifikasi kerugian nyata. ELCA dapat digunakan sebagai ukuran dari deplesi dan penggunaan kedua sumber daya energi dan material dalam rangka untuk menunjukkan dimana emisi yang besar dapat dicegah atau dipisahkan dan diubah menjadi limbah tidak berbahaya atau produk berguna

Wall G dan Gong M, 2001