Proses peledakan steam (steam explosion)

Proses peledakan steam (tanpa katalis) telah digunakan sejak lama untuk menghidrolysis hemicellulose untuk memproduksi fiberboard di proses Masonite(13). Proses ini digambarkan oleh Andritz di Gambar 9. Perbandingan biomassa yang tidak diproses dan yang diproses lewat peledakan steam ditunjukkan di Gambar 10. Proses ini merupakan proses yang paling sering dipakai sebagai pengolahan awal biomassa (14).9

Gambar 9. Fasilitas Andritz untuk peledakan steam biomassa di proses pembuatan fiberboard bermassa jenis sedang (medium density fiberboard) dan bermassa jenis tinggi (high density fiberboard) (21)

10

Gambar 10. Gambar hasil peledakan steam biomassa (21)

Di proses ini, biomassa dikontakkan dengan steam bertekanan tinggi selama beberapa waktu. Setelah itu, steam dibuang secara cepat sehingga tekanannya menjadi rendah. Oleh karena proses penurunan tekanan secara cepat ini, struktur biomassa menjadi hancur(15). Di proses kontinu, campuran biomassa dan steam bertekanan tinggi ini dikirim ke vessel di bagian hilir yang bertekanan rendah(13).

Temperature dan tekanan operasi berada pada rentang 160 – 260oC dan 7 – 50 barg. Waktu tinggal sekitar 1 – 10 menit dengan konsentrasi padatan yang dapat mencapai 50wt% (14; 15; 16).

Pengolahan awal dengan peledakan steam ini akan menghancurkan struktur serat biomassa dan meningkatkan luas kontak sehingga dapat mempermudah enzym untuk mencernanya lebih lanjut (15; 17). Hemicellulose terdepolimerisasi pada temperatur tinggi (14) dan terhidrolisis oleh asam asetat dan asam lainnya yang terlepas selama proses peledakan steam ini (13). Proses hidrolisis ini menghasilkan oligomer, gula C5, dan produk2 hasil degradasi lainnya seperti furan dan turunannya (17).

Hasil riset lain telah menunjukkan bahwa pada temperature yang rendah dan waktu tinggal yang lebih lama, proses ini menurunkan produksi furan dan turunannya yang dapat menghambat laju fermentasi di langkah berikutnya (16).

Hanya sebagian kecil dari lignin yang terlarut di dalam kondensat steam. Sisanya terdistribusi pada permukaan fiber. Tergantung dari kondisi pengolahan awal ini, cellulose juga bisa terdegradasi sedikit (14).

Tidak ada data mengenai yield gula monomer dan lignin berdasarkan pengolahan awal ini saja. Hal ini disebabkan oleh karena semua penelitian tentang ini lebih diarahkan kepada pembuatan bioethanol. Sehingga hanya perbedaan yield bioethanol yang diukur.

Biomassa yang cocok untuk pengolahan awal peledakan steam ini adalah hardwood dan sisa-sisa pertanian. Tetapi bukan softwood (14; 16; 17).

Dikombinasikan dengan penambahan asam yang diencerkan, teknologi ini telah diaplikasikan secara komersial. Skala terbesar yang dilaporkan sekitar 900 ton biomassa per hari. Salah satu contohnya adalah di pabrik bioethanol POET -DSM dan Beta Renewables.

Ada juga beberapa aplikasi skala pilot di NREL, SEKAB di Swedia, ENEA di Italia, pabrik demo di Iogen di Kanada, dan seperti yang telah disebutkan, skala komersial di proses Masonite untuk produksi fiber board (16).

Keuntungan utama proses ini adalah tidak digunakannya bahan kimia tambahan. Meskipun jika asam konsentrasi rendah yang ditambahkan, jumlahnya sangatlah sedikit. Tidak ada biaya daur ulang atau lingkungan (16).

Kerugiannya adalah pembentukan senyawa furan dan turunannya (dari degradasi hemicelluloses) dan senyawa phenolic (dari lignin) yang dapat menghambat pertumbuhan yeast (15). Oleh karena itu, pencucian dengan air diperlukan untuk melarutkan produk2 penghambat ini sebelum dikirim ke unit fermentasi dengan yeast (14; 15; 16; 17). Akan tetapi, pencucian ini pun dapat juga melarutkan gula2 yang diperlukan di fermentasi tsb.

Pilihan penambahan asam yang diencerkan seperti H2SO4 atau SO2 (sekitar 0.5 – 3 wt%) dapat membantu menurunkan waktu tinggal dan temperatur. Akibatnya, produksi produk2 penghambat tersebut dapat diturunkan (14; 16; 15).

Leave a Comment