Desain proses dehidrasi bioetanol menggunakan Zeolit molecular sieve dengan teknik Vacuum swing adsorption

Abstract

Bioetanol dihasilkan dengan cara fermentasi glukosa dengan mikroorganisme dan diikuti dengan distilasi. Proses distilasi dapat menghasilkan etanol teknis dengan konsentrasi ≤ 95%-v. Untuk mendapatkan Etanol derajat bahan bakar (konsentrasi ≥ 99,5%-v) diperlukan proses dehidrasi. Sudah banyak dikembangkan teknik dehidrasi bioetanol, namun masih belum efektif dan efisien. Oleh karena itu, desain proses dibutuhkan untuk meningkatkan sistem operasi yang lebih ramah pengguna dan produktif. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh desain proses dehidrasi bioetanol dengan teknik “Vacuum Swing Adsorption” (VSA) yang dapat menghasilkan etanol derajat bahan bakar (FGE) dan untuk mengatur kondisi optimum proses dehidrasi. Jenis Penyaring Molekuler Zeolit (ZMS) yang digunakan dalam penelitian ini adalah zeolit 3Å komersial dan zeolit alam dimodifikasi. Konsentrasi umpan etanol adalah 90 dan 95%-v. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dehidrasi bioetanol dengan VSA dapat meningkatkan kemurnian etanol dari 90 - 95%-v atau etanol teknis menjadi etanol derajat bahan bakar. Disimpulkan bahwa kondisi optimum untuk dehidrator VSA adalah pada tekanan vakum minimal 20 cm.Hg, konsentrasi umpan etanol 95%-v, dan temperatur 80oC. Waktu untuk pergantian kolom terjadi pada volume produksi 1,93 liter untuk ZMS komersial dan 1,63 liter untuk ZMS alam dimodifikasi. ZMS komersial lebih stabil pada tiga kali siklus adsorpsi-desorpsi dari ZMS alami dimodifikasi.

Bioethanol is produced by fermentation of glucose with microorganism and followed by distillation. Distillation process can produce technical grade ethanol with concentration of ≤ 95%-v. To get Fuel Grade Ethanol (degree of ≥99.5%-v) is required dehydration process. There are a lot of development on bioethanol dehydration techniques, however the productivity is still not efficient and effective. Therefore, a process design is need to improve the system operation for more user-friendly and productive. This research aims are to obtain design of dehydration process of bioethanol by Vacuum Swing Adsorption technique which can produce FGE and to set up optimum condition of dehydration process. The type of Zeolite Molecular Sieve applied in this study was commercial 3Å zeolite and modified natural zeolite. Furthermore, the concentration of ethanol feed for trial run was 90 and 95%-v. The result showed that the dehydration of bioethanol by VSA can increase ethanol purity from 90 to 95%-v or technical grade to fuel grade. It can be concluded that the optimum condition for VSA dehydrator is at minimum vacuum pressure of 20 cm.Hg, the ethanol feed concentration of 95%-v, and temperatur of 80oC. Time for swing at produce volume of 1.93 liter for commercial ZMS and 1.63 liter for modified natural ZMS. Commercial ZMS was more stable at three times adsorptiondesorption cycle than modified natural ZMS.