REVIEW II

Pemanfaatan Ampas Tebu, Tongkol Jagung, Ampas Dan Kulit Singkong Sebagai Bahan Baku Pembuatan Bioetanol

Shofwatunnisa (1112096000060)

Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta, Jl. Ir. H. Juanda No. 95 Ciputat 15412

Abstrak

Bioetanol berasal dari dua kata yaitu "bio" dan "etanol" yang berarti sejenis alkohol yang merupakan bahan kimia yang terbuat dari bahan baku tanaman yang mengandung pati, seperti ampas tebu, tongkol jagung, ampas dan kulit singkong. Tujuan dari penulisan ini adalah untuk membandingkan hasil yang diperoleh, serta menentukan bahan baku terbaik sebagai bahan baku pembuatan bioetanol berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya. Penelitian mengenai pembuatan bioetanol dari ampas tebu, tongkol jagung, ampas dan kulit singkong memiliki variabel yang berbeda dalam variasinya.  Perbandingan dilihat berdasarkan bahan baku yang menghasilkan kadar etanol paling tinggi. faktor-faktor yang mempengaruhi baik tidaknya kadar etanol yang dihasilkan adalah diantaranya, nutrisi (zat gizi), ragi, waktu fermentasi, keasaman (pH), temperatur, dan udara pada saat fermentasi. Dari hasil perbandingan, diketahui bahwa tongkol jagung merupakan bahan baku pembuatan bioetanol terbaik dibandingkan ampas tebu, ampas singkong dan ampas kulit singkong dengan kadar etanol tertinggi yaitu 5,66%.

Abstract

Bioethanol is derived from two words " bio " and " ethanol " which means a type of alcohol is a chemical that is made from raw materials containing starch crops , such as sugarcane bagasse , corn cobs , cassava pulp and skin . The purpose of this paper is to compare the results obtained , as well as determining the best raw materials as feedstock for bioethanol production based on research that has been done before . Research on the manufacture of bioethanol from sugarcane bagasse, corn cobs, cassava pulp and skin has different variables in the variation. Comparison views based on raw materials that result in the highest ethanol content. the factors that influence whether or not the levels of ethanol produced is such,  nutrients ( nutrients ), yeast, fermentation time, acidity (pH), temperature, and air during fermentation. From the comparison, it is known that corn cob is the best raw material for bioethanol production compared bagasse, cassava pulp and cassava peel waste with the highest ethanol content is 5.66 %.

1. PENDAHULUAN

            Bioetanol berasal dari dua kata yaitu "bio" dan "etanol" yang berarti sejenis alkohol yang merupakan bahan kimia yang terbuat dari bahan baku tanaman yang mengandung pati. Etanol merupakan senyawa alkohol yang mempunyai dua atom karbon (C₂H₅­OH). Rumus kimia umumnya adalah CnH₂n+OH. Karena merupakan senyawa alkohol, etanol memiliki beberapa sifat yaitu larutan yang tidak berwarna (jernih), berfase cair pada temperatur kamar, mudah menguap, serta mudah terbakar. (Wiratmaja dkk, 2011).

Bioetanol bersumber amilum yang berbentuk polisakarida dapat dihidrolisis menjadi glukosa melalui pemanasan, menggunakan katalis dan pemanfaatan enzim. Glukosa selanjutnya difermentasi menghasilkan etanol. Fermentasi etanol merupakan aktivitas penguraian gula (karbohidrat) menjadi senyawa etanol dengan mengeluarkan gas CO₂, fermentasi ini dilakukan dalam kondisi anaerob atau tanpa adanya oksigen. Umumnya, produksi bioetanol menggunakan mikroba Saccharomyces cerevisiae. Mikroba ini dapat digunakan untuk konversi gula menjadi etanol dengan kemampuan konversi yang baik (I Nyoman, 2011), tahan terhadap etanol kadar tinggi, tahan terhadap pH rendah, dan tahan terhadap temperatur tinggi (Suyandra, 2007).

Salah satu sumber hayati yang memiliki potensi besar sebagai bioetanol adalah berasal dari limbah yang dimanfaatkan menjadi produk yang memiliki nilai tambah (added value). Menurut Santoso (1998), limbah adalah suatu bahan yang terbuang dari suatu hasil aktivitas manusia atau proses alam dan belum mempunyai nilai ekonomi.

Penelitian yang dilakukan Feri susanto dkk (2012) adalah mengenai pemanfaatan ampas tebu sebagai limbah pabrik gula dalam pembuatan bioetanol. Penelitian mengenai pemanfaatan ampas dan kulit singkong sebagai  limbah yang dihasilkan oleh produksi industri tapioka untuk dikonversikan menjadi bioetanol dilakukan  oleh Juwita dan Susilowati (2007). Sementara Sumarsih dkk (2011) melakukan penelitian mengenai bioetanol yang dihasilkan oleh tongkol jagung. Limbah-limbah  yang dihasilkan diatas termasuk limbah biologis atau organik, karena ditimbulkan sebagai sisa dari produk yang merupakan bahan biologi atau organik. Oleh sebab itu, masih memiliki kandungan gizi terutama karbohidrat atau pati untuk kemudian diolah menjadi produk yang memiliki daya guna, yaitu bioetanol.

Secara garis besar penggunaan etanol adalah sebagai pelarut untuk zat organik maupun anorganik, bahan dasar industri asam cuka, ester, spirtus, asetaldehid, antiseptik dan sebagai bahan baku pembuatan eter dan etil ester, Etanol juga dapat digunakan sebagai campuran minuman dan dapat digunakan sebagai bahan bakar (gasohol) (Suyandra, 2007).

Penulis bertujuan untuk membandingkan hasil yang diperoleh, serta menentukan bahan baku terbaik sebagai bahan baku pembuatan bioetanol. Penelitian pembuatan bioetanol dari ampas tebu, tongkol jagung, ampas dan kulit singkong memiliki variabel yang berbeda dalam variasinya. Disamping itu, metode penelitian yang digunakan pun berbeda. Pembahasan  mengenai ketiga penelitian ini akan dibahas secara umum dan dibatasi pada ampas tebu, tongkol jagung, ampas dan kulit singkong yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan etanol.

2. PEMBAHASAN

 Pembuatan bioetanol dari ampas tebu

Pada penelitian pembuatan bioetanol dengan ampas tebu, variabel yang dianalisa adalah pengaruh penambahan ragi roti dan waktu fermentasi terhadap glukosa hasil hidrolisis selulosa ampas tebu dengan HCl 30% dalam pembuatan bioetanol. Jumlah ampas tebu yang digunakan sebayak  75 g ampas tebu yang telah halus. Ampas tebu mengandung selulosa sebesar 29,81%. Selulosa diisolasi dari ampas tebu yang kemudian dihidrolisis dengan HCl 30% untuk menghasilkan glukosa yang kemudian dianalisa dengan metode Nelson-Somogyi dan kadar gula reduksi yang diperolah dari hasil hidrolisis sebesar 9,15%. Fermentasi glukosa menggunakan ragi roti tanpa isolasi Saccharomyces cereviceae terlebih dahulu. Variasi penambahan ragi roti 1 gram, 2 gram dan 3 gram dengan lama waktu fermentasi 2 hari, 4 hari, 6 hari dan 8 hari. Kadar bioetanol dianalisa dengan titrasi volumetrik menggunakan metode oksidasi kalium dikromat. Dari hasil penelitian diperoleh bahwa kadar bioetanol tertinggi yaitu sebesar 5,12% pada penambahan ragi roti 2 gram dengan lama waktu fermentasi 6 hari. Pada hari ke enam mikroba berada pada fase eksponensial dan merupakan waktu paling optimum bagi mikroba untuk dapat menguraikan glukosa menjadi bioetanol. Pada fermentasi hari ke-8 dengan penambahan 3 gram ragi roti dihasilkan kadar bioetanol yaitu 3,41%. Pada hari ke delapan ini mikroba telah memasuki fase kematian yang dapat dilihat adanya serbuk putih diatas larutan fermentasi. Fase kematian ini disebabkan karena penurunan jumlah nutrisi sehingga mikroba tidak mampu mengubah substrat glukosa menjadi bioetanol akibatnya kadar bioetanol yang dihasilkan semakin menurun.

Pembuatan bioetanol dari tongkol jagung

 Tongkol jagung banyak mengandung hemiselulosa dan selulosa yang dapat dihidrolisis dan difermentasi menjadi bioetanol, tetapi lignin yang terkandung juga di dalamnya dapat menghambat proses hidrolisis sehingga perlu perlakuan awal untuk degradasi lignin tersebut. Masing-masing kandungannya pada tongkol jagung adalah Hemiselulosa 43,89 %, Selulosa 32,8 %, dan Lignin 12,975 %. Penelitian pembuatan bioetanol dari tongkol jagung ini bertujuan untuk menghasilkan bioetanol dengan  mendegradasi lignin yang lebih maksimal dengan cara mencampurkan antara proses enzimatis dan kimiawi sehingga dihasilkan bioetanol yang lebih banyak. Oleh sebab itu pada penelitian ini akan digunakan NH₄OH 15 %, H₂O₂ 7,5% , serta enzim lakase 7,5 % dan 15 % untuk proses perlakuaan awal terhadap substrat. Serbuk tongkol jagung yang digunakan adalah sebanyak 50 gram untuk masing-masing perlakuan. Berdasarkan hasil analisis, kandungan sisa lignin terendah dalam tongkol jagung adalah perlakuan awal menggunakan NH₄OH 15%. Enzim lakase pada penelitian ini mampu mendegradasi sebagian lignin pada substrat tetapi juga mampu mendegradasi sebagian hemiselulosa, sehingga kadar gula pereduksi dari substrat tersebut berkurang. Substrat tongkol jagung hasil perlakuan awal dengan kandungan lignin terendah yang akan dihidrolisis dengan enzim dan kemudian difermentasi. Substrat perlakuan awal NH₄OH 15% dihidrolisis dengan enzim selulase, xilanase, dan xilosa isomerase dalam rasio aktivitas enzim 1:1:1 selama 6 jam sehingga menghasilkan glukosa dan xilulosa. Hidrolisat dari proses hidrolisis enzim difermentasi dengan ragi Saccharomyces cereviceae selama 3 hari. Kadar hasil fermentasi yaitu etanol dihitung dengan metode Skoog yang berdasarkan pada berat jenis etanol tersebut. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kadar bioetanol hasil fermentasi sebesar 5,66 %.

Pembuatan bioetanol dari ampas dan kulit singkong

Penelitian mengenai pembuatan bioetanol dari ampas dan kulit singkong bertujuan untuk mengetahui seberapa besar ampas dan kulit singkong yang dapat dikonversikan menjadi etanol dengan menggunakan proses fermentasi. Dalam penelitian ini dilakukan variasi penambahan fermipan dan waktu fermentasi dengan menggunakan metode eksperimental. Ampas dari singkong dan kulit singkong yang digunakan masing-masing sebanyak 25 gram berupa tepung yakni limbah singkong yang telah dihaluskan. Pati dihidrolisis oleh enzym a-amilase, kemudian ditambahkan nutrient NPK sebanyak 5 gram untuk masing-masing sampel. Proses fermentasi dilakukan dengan fermipan yang divariasi beratnya yaitu 2 gram, 2.5 gram dan 3 gram.  Etanol yang dihasilkan tidak banyak. Hal ini disebabkan kandungan glukosa yang ada pada ampas dan kulit singkong sedikit .Glukosa yang dihasilkan dalam kulit singkong adalah 60 % dan ampas singkong sebesar 40%. Kadar bioetanol diketahui dengan melakukan analisa GC (Gas Chromatography). Berdasarkan hasil analisa GC, hasil yang maksimal diperoleh pada penambahan fermipan 2.5 gram. Sebab semakin banyak fermipan yang ditambahkan maka etanol yang terbentuk juga semakin banyak karena dengan semakin banyak ragi yang ditambahkan, maka bakteri yang mengurai glukosa menjadi etanol pun semakin banyak. Sedangkan pada penambahan 3 gram cenderung turun secara drastis. Hal ini disebabkan adanya ragi yang mati pada saat proses fermentasi berlangsung. Dan waktu optimum dalam proses fermentasi ini adalah pada hari ke-7, karena dengan semakin lama waktu, makin banyak glukosa yang terkonversi menjadi etanol. Sedangkan pada hari ke-9 produksi etanol cenderung menurun. Etanol yang dihasilkan dari kulit dan ampas singkong berkisar antara 0,1 – 0,7 gram dengan kadar 0,69%  pada ampas kulit singkong dan 0,48% pada ampas singkong. Sehingga diketahui bahwa ampas kulit singkong mengadung lebih banyak glukosa, sehingga kadar etanol yang dihasilkan lebih tinggi dari pada ampas singkong.

Tabel 1. Perbandingan hasil penelitian

Bahan baku	Jumlah Bahan	Kadar etanol
Ampas tebu	75 gram	5.12 %
Tongkol jagung	50 gram	5.66 %
Ampas singkong	25 gram	0.69 %
Ampas kulit singkong	25 gram	0.48 %

Dari tabel di atas, diketahui bahwa ampas tebu menghasilkan etanol dengan kadar 5,12%, tongkol jagung menghasilkan etanol dengan kadar 5,66%, ampas singkong menghasilkan etanol dengan kadar 0,69% dan ampas kulit singkong menghasilkan etanol dengan kadar 0,48%. Penelitian dilakukan dengan jumlah bahan, metode, dan perlakuan yang berbeda. Namun, menggunakan prinsip yang sama yaitu menggunakan proses hidrolisis dan proses fermentasi untuk dapat menghasilkan bioetanol. Jika ditinjau dari jumlah bahan yang digunakan, jumlah ampas dan kulit singkong yang digunakan lebih sedikit sehingga menghasilkan sedikit kadar etanol. Namun, tongkol jagung tetap memiliki kadar etanol lebih tinggi dari ampas tebu meskipun jumlah bahan yang digunakan lebih sedikit dari ampas tebu. Kadar etanol yang lebih tinggi pada tongkol jagung dapat disebabkan oleh adanya perlakuan khusus yakni pemecahan lignin sehingga dapat menghasilkan bioetanol dengan maksimum. Selain dari jumlah bahan, faktor-faktor yang mempengaruhi baik tidaknya kadar etanol yang dihasilkan adalah diantaranya, Nutrisi (zat gizi), jumlah ragi yang digunakan, waktu fermentasi, Keasaman (pH), Temperatur, dan Udara pada saat fermentasi.

3. KESIMPULAN

Tongkol jagung merupakan bahan baku pembuatan bioetanol terbaik dibandingkan ampas tebu, ampas singkong dan ampas kulit singkong dengan kadar etanol tertinggi yaitu 5,66%.

4. DAFTAR PUSTAKA

1.      Ardian, N.D., Endah, R.D., dan Sperisa, D., 2007, Pengaruh Kondisi Fermentasi terhadap Yield Etanol pada Pembuatan Bioetanol dari Pati Garut, J. Gema Teknik,2, pp.1

2.      Budi M., Sasongko, 2007, Prospek Pengembangan Ubi Kayu sebagai Bahan Baku Bioetanol Daerah Istimewa Yogyakarta.

3.      Fausa Okta Ananta Laksa, Ni Nyoman Tripuspaningsih, Sri Sumarsih. 2011. Pengaruh Enzim Lakase pada Perlakuan Awal Amonium Hidroksida dan Hidrogen Peroksida dalam Produksi Bioetanol dari Tongkol Jagung Program Studi S1 Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga

4.      I Nyoman W. P., I Gusti B. W., dan I Nyoman, S. W., 2011. Pembuatan Etanol Generasi Kedua Dengan Memanfaatkan Limbah Rumput Laut Eucheuma Cottonii Sebagai Bahan Baku. Kampus Bukit Jimbaran Bali.

5.      I Nyoman W. P., I Gusti B. W., dan I Nyoman, S. W., 2011, Proses Treatment dengan

Menggunakan NaOCl dan H₂SO₄ untuk Mempercepat Pembuatan Etanol dari Limbah

Rumput Laut Eucheuma Cottonii, jurnal imiah, 3, pp. 64-68.

6.      Juwita, A. A. dan Susilowati, Chirilla. 2007. Bioetanol dari ampas dan kulit singkong. Jurnal ilmiah. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang.

7.      Nurfiana F.,Umi, M., Vicki, C.J., dan Putra S., 2009, Pembuatan Bioethanol dari Biji Durian sebagai Energi Alternatif, Artikel Seminar Nasional V, SDM Teknologi Nuklir

Yogyakarta, ISSN 1978-0176.

8.      Susanto, Feri., Yusak, Yuniarti., dan Bulan , Rumondang. 2012. Pengaruh Penambahan Ragi Roti Dan Waktu Fermentasi Terhadap Glukosa Hasil Hidrolisis Selulosa ampas Tebu (Saccharum officanarum) Dengan HCl 30% Dalam Pembuatan Bioetanol. Jurnal ilmiah. Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

9.      Suyandra D. I., 2007, Pemanfaatan Hidrolisat Pati Sagu (Metroxylon, sp) sebagai Sumber Karbon pada Fermentasi Etanol oleh Saccharomyces cerevisiae, Skripsi,Fakultas Teknologi Pertanian, IPB.