REVIEW III

Review Pemurnian Bioethanol Menggunakan Destilasi, Zeolit Sintesis dan Batu Gamping

Taufiq Siahaan (1112096000052)

Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi

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

ABSTRAK

Telah dilakukan  penelitian mengenai  pemurnian bioetanol dengan metode destilasi dan adsorpsi dengan batch system. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan destilasi, Zeolit Sintesis (ZS) dan Batu Gamping (BG) sebagai agen untuk pemurnian bioethanol. Dalam penelitian ini, dilakukan pembuatan bioetanol dari singkong (Manihot Utilissima) yang dihidrolisis menggunakan Aspergillus niger dan difermentasi menggunakan ragi. Kadar bioethanol yang dapat dimurnikan dengan cara destilasi sebesar 76%, dengan cara penambahan zeolite sintesis sebesar 99% dan dengan cara penambahan batu gamping sebesar 99%.

PENDAHULUAN

Bio-ethanol dengan kadar antara 95% sampai 99,8% Bioetanol memang potensial dimanfaatkan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor, kemurnian 99,5% adalah Syarat itu mutlak karena jika berkadar di bawah 90%, mesin tidak bisa menyala karena kandungan airnya terlampau tinggi.

Sebetulnya bioetanol berkadar kemurnian 95% masih layak dimanfaatkan sebagai bahan bakar motor. Hanya saja, dengan kadar kemurnian itu perlu penambahan zat antikorosif pada tangki bahan bakar agar tidak menimbulkan karat. Sayangnya, saat ini banyak produsen yang menghasilkan bioetanol dengan kemurnian di bawah 95-99%.

Memurnikan bioetanol bisa dengan dua cara, yaitu kimia dan fisika. Cara kimia dengan menggunakan batu gamping. Sedangkan cara fisika ditempuh dengan proses penyerapan menggunakan zeolit sintetis dan destilasi.

Batu gamping adalah batu yang terbuat dari pengendapan cangkang kerang dan siput, foraminifera atau ganggang. Batu itu berwarna putih susu, abu-abu muda, abu-abu tua, cokelat, atau hitam, tergantung keberadaan mineral pengotornya. Mineral karbonat yang umum ditemukan berasosiasi dengan kapur adalah aragonit. Ia merupakan mineral metastable karena pada kurun waktu tertentu dapat berubah menjadi kalsit. Mineral lainnya siderit, ankarerit, dan magnesit, tapi ketiganya berjumlah sangat sedikit.

Zeolit sintetis berbeda dengan zeolit alam. Zeolit sintetis terbentuk setelah melalui rangkaian proses kimia. Namun, baik zeolit sintetis maupun zeolit alam berbahan dasar kelompok alumunium silikat yang terhidrasi logam alkali dan alkali tanah (terutama Na dan Ca). Struktur zeolit berbentuk seperti sarang lebah dan bersifat negatif. Sifat pori-porinya yang negatif bisa dinetralkan dengan penambahan ion positif seperti sodium.

Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini termasuk sebagai unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.

HASIL dan PEMBAHASAN

Pemurnian bioethanol menggunakan destilasi atau penyulingan air

Percobaan dengan menggunakan alat destilasi dilakukan dengan memasukan 1 liter air hasil fermentasi kedalam labu destilasi kemudian didestilasi selama 5 jam dan menghasilkan 200 ml destilat dengan kadar pemurnian 76%. Kadar pemurnian ini sangat jauh dari kelayakan untuk menjadi bahan bakar kendaraan bermotor yang membutuhkan kemurnian sebesar 99% sehingga cara ini tidak dapat diterapkan untuk membuat bioethanol dengan kadar 99%. Namu, cara ini sangat efisien untuk dilakukan dalam skala laboratorium untuk percobaan memurnikan ethanol. Cara ini juga sangat murah karena alat-alat destilasinya dapat dibuat dengan menggunakan barang-barang bekas yang sudah tidak terpakai.

Pemurnian bioethanol menggunakan zeolit sintesis

Percobaan dengan menggunakan zeolite sintesis yang telah digerus hingga halus ini dilakukan dengan memasukkan 7 liter bioethanol dengan penambahan 1kg zeolit sintesis. Percobaan ini diperkirakan memakan waktu selama seminggu dengan pengecekan berkala setiap harinya, namun pada hari kedua (setelah 48 jam) percobaan dihentikan dan didapatkan hasil 6,3 liter dengan kadar pemurniannya mencapai 99%. Cara ini sangat cocok diterapkan dalam industry dengan pengembangan cara yang lebih menguntungkan, sebab harga 1 kg zeolite sintesis sebesar Rp.100.000 dengan hasilkan 6,3 liter ethanol 99%. Jika 100 ribu hanya menghasilkan 6,3 liter saja, berarti bahan bakar bioethanol ini dimungkingkan dijual minimal 20 ribu perliter.

Pemurnian bioethanol menggunakan batu gamping

Percobaan dengan menggunakan batu gamping yang telah digerus hingga halus ini dilakukan dengan memasukkan 7 liter bioethanol dengan penambahan 2kg batu gamping. Percobaan ini diperkirakan memakan waktu selama seminggu dengan pengecekan berkala setiap harinya, namun pada hari keenam (setelah 144 jam) percobaan dihentikan dan didapatkan hasil 4,9 liter dengan kadar pemurniannya mencapai 99%. Cara ini merupakan cara yang cocok diterapkan baik dalam skala besar maupun skala kecil sebab harga yang dibutuhkan untuk membeli bahan baku 1kg batu gamping sebesar Rp.35.000. Cara ini memang lebih murah dibandingkan dengan menggunakan zeolite sintesis dan dapat diterapkan pula diindustry, namun waktu yang dibutuhkan untuk menghasilkan bioethanol dengan kadar 99% ini memakan hingga 6 hari mungkin lebih dan hasil yang diperolehnya pun hanya 4,9 liter dari 7 liter yang digunakan.

KESIMPULAN

Untuk membuat perbandingan antara ketiganya sangat sulit karena perlakuan anatara ketiganya berbeda-beda. Namun, masing-masing cara pemurnian memiliki nilai kelebihan dan kekurangan.

-          Destilasi cocok digunakan dalam skala kecil atau skala laboratorium

-          Zeolit sintesis cocok digunakan dalam skala besar atau skala industry

-          Batu gamping cocok digunakan dalam skala kecil maupun skala besar.

DAFTAR PUSTAKA

-          Atnas, P.W. 1999. Kimia Fisik Jilid 1. Jakarta : Erlangga

-          Fessenden dan Fessenden.1986. Kimia Organik 1. Jakarta : Erlangga

-          Http://www.anekailmu.com

-          Http://www.scribd.com

-          Http://www.wikipedia.com

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.

REVIEW 1

Review Pembuatan Bioetanol dari Limbah kulit kopi, kulit nanas, dan ampas sagu

Naufal Najmuddin (1112096000056)

 Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi

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

ABSTRAK

            Pada proses pengolahan biji kopi, akan menghasilkan 35% limbah kulit kopi yang merupakan sumber bahan organik berkadar selulosa dan tersedia melimpah di Indonesia, sehingga limbah kulit kopi dapat dimanfaatkan menjadi bioetanol. Sebagai energy alternatif pengganti Bahan Bakar Minyak (BBM), bioetanol memiliki kelebihan dibanding dengan BBM, diantaranya memiliki kandungan oksigen yang lebih tinggi (35%) sehingga terbakar lebih sempurna, bernilai oktan lebih tinggi (118) dan lebih ramah lingkungan karena mengandung emisi gas CO lebih rendah19–25%. Proses pembuatan bioetanol dilakukan dengan menghidrolisis kulit kopi menjadi glukosa menggunakan katalis H2SO4 dan HC. Sebuah penelitian mengenai bioetanol dari limbah produksi sagu oleh proses hidrolisis asam dan oleh berarti Sacharomyces cerevisiae dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui asam appropriate konsentrasi dan waktu pemanasan dalam proses hidrolisis limbah sagu dan untuk mengamati pengaruh waktu fermentasi terhadap perubahan pH menengah, jumlah sel, dan konsentrasi bioetanol. Hidrolisat yang dihasilkan dari hidrolisis diikuti oleh fermentasi. selama itu fermentasi ada penurunan pH medium dan meningkatkan jumlah sel. Optimum produksi etanol pada waktu fermentasi 4 hari dengan konsentrasi 7,7%. Dari proses fermentasi sari kulit nanas dengan Saccharomyces cerevisiae dan proses destilasi didapatkan kadar bioethanol tertinggi hanya sebesar 3,9%, dan dengan destilasi berulang selama tiga kali konsentrasi bioetanol tetap tidak meningkat, untuk itu diperlukan metode alternatif permunian lain yaitu dengan proses adsorpsi.

           

PENDAHULUAN

Seiring dengan ketersediaan energy di dunia yang semakin menipis sedangkan kebutuhan akan energi semakin hari semakin meningkat, hal ini mendorong peneliti untuk mencari sumber energy baru sebagai energi alternativ, salah satunya adalah bioetanol. Bioetanol memiliki kelebihan disbanding dengan BBM, diantaranya memiliki kandungan oksigen yang lebih tinggi (35%) sehingga terbakar lebih sempurna, bernilai oktan lebih tinggi (118) dan lebih ramah lingkungan karena mengandung emisi gas CO lebih rendah19–25% (Indartono Y., 2005). Selain itu bioetanol dapat diproduksi oleh mikroorganisme secara terus menerus. Produksi bioetanol di berbagai negara telah dilakukan dengan menggunakan bahan baku yang berasal dari hasil pertanian dan perkebunan (Sarjoko, 1991). Oleh karena itu dilakukan upaya mencari bahan baku alternatif lain dari sektor non pangan untuk pembuatan etanol. Bahan selulosa memiliki potensi sebagai bahan baku alternatif pembuatan etanol. Salah satu contohnya adalah limbah kulit kopi, kulit nanas, dan ampas sagu.

            Proses fermentasi gula hasil hidrolisis kulit kopi menjadi bioethanol menggunakan bakteri Zymomonasmobilis adalah bakteri yang berbentuk batang, termasuk dalam bakteri gram negatif, tidak membentuk spora, dan merupakan bakteri yang dapat bergerak(Lee, et al, 1979). Bakteri ini banyak digunakan di perusahaan bioetanol karena mempunyai kemampuan yang dapat melampaui ragi dalam beberapa aspek. Menurut Wijana, dkk (1991) kulit nanas mengandung 81,72 % air; 20,87 % serat kasar; 17,53 % karbohidrat; 4,41 % protein dan 13,65 % gula reduksi. Mengingat kandungan karbohidrat dan gula yang cukup tinggi tersebut maka kulit nanas memungkinkan untuk diman-faatkan sebagai bahan baku bioetanol. Dalam tahap pertama fermentasi glukosa  selalu terbentuk asam piruvat melalui jalur  Embden Meyerhof Parnas (EMP) atau glikolisis.  Piruvat tersebut diubah menjadi alkohol  melalui dua tahap yaitu pertama, piruvat  didekarboksilasi menjadi asetaldehid oleh  piruvat dekarboksilase dengan melibatkan tiamin pirofosfat dan tahap kedua asetaldehid  oleh alkohol dehidrogenase direduksi dengan  NADH2 menjadi alkohol

HASIL dan PEMBAHASAN

Pembuatan bioethanol dari limbah kulit kopi

Pengunaan katalis yang terbaik adalah pada konsentrasi katalis 20 % (v/v), Hal ini disebabkan karena pada konsentrasi 10 % terjadi degradasi glukosa yang terbentuk menjadi struktur kimia yang lain sehingga dapat menurunkan konversi reaksi. Sedangkan pada konsentrasi yang lebih tinggi yaitu 30 % terjadi proses pembakaran selulosa sehingga selulosa yang dirubah menjadi glukosa menjadi sedikit dan pada akhirnya glukosa yang dihasilkan juga sedikit. Katalis HCl menghasilkan glukosa lebih tinggi jika dibandingkan H2SO4. Hal ini diakibatkan H2SO4 bersifat membakar selulosa sedangkan HCl tidak, sehingga glukosa yang dihasilkan lebih sedikit. Penggunaanasam encer pada hidrolisis memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan asam pekat pada proses hidrolisis (Sukeksi, S), dan penggunaan asam pekat pada proses hidrolisis selulosa dilakukan pada temperatur 100 oC dan membutuhkan waktu reaksi antara 2-6 jam. Konsentrasi asam yang digunakan adalah 10–30%. Keuntungan dari penggunaan asam pekat ini adalah konversi gula yang dihasilkan tinggi, yaitu bisa mencapai konversi 90% (Badger, 2002). Namun pada penelitian kali ini hasil glukosa yang didapatkan tidak terlalu tinggi hal ini terjadi karena adanya lignin yang berada didalam kulit kopi. Lignin ini mengikat selulosa sehingga mengganggu berlangsungnya proses hidrolisis. Didalam limbah kulit kopi mengandung lignin sebanyak 7,63 % (BalaiPenelitian dan Konsultasi Industri (BPKI) Surabaya, 2011). Kondisi terbaik proses hidrolisis (katalis HCl dengan konsentrasi 20 % (v/v)) menghasilkan glukosa sebesar 10,04 %. Kondisi terbaik ini dipilih untuk proses fermentasi.

Pembuatan bioethanol dari kulit nanas

Dari hasil fermentasi kulit nanas (dengan kadar gula sebesar 8 %) didapatkan bioethanol dengan kemurnian sebesar 3,9%.Penggunaan zeolit pada kondisi sudah diaktivasi menunjukkan hasil pemurnian yang lebih tinggi dibandingkan dengan kondisi tidak diaktivasi. Adsorpsi terjadi pada permukaan pori membran. Partikel zeolit memiliki tiga tipe pori, yaitu macropore dan micropore (masing-masing dengan ukuran >50nm dan <2nm). Di antara keduanya terdapat mesopore. Macropore merupakan jalan masuk ke dalam partikel menuju micropore. Macropore tidak berkontribusi terhadap besarnya luas permukaan zeolit. Sebaliknya, micropore adalah penyebab besarnya luas permukaan zeolit. Micropore tersebut sebagian besar terbentuk selama proses aktivasi. Pada micropore inilah sebagian besar peristiwa adsorpsi terjadi. Air dalam bioetanol dapat teradsorbsi karena gaya tarik dari permukaan zeolit lebih besar dari pada gaya tarik yang menahan air tersebut untuk tetap larut dalam etanol. Dengan memanfaatkan sifat fisik dan kimia zeolit yaitu sifat hidrofilik dan ukuran pori < 0.44 nm, air dalam bioetanol dapat diserap secara sempurna dan pada akhirnya kemurniannya meningkat. Aktivasi menggunakan asam menyebabkan pembentukan struktur pori mesopori dan perubahan perbandingan Si/Al, yaitu perbandingan Si/Al meningkat karena pelepasan Al dari sturktur zeolit. Porositas partikel meberikan sifat adsorpsi zeolite yang tinggi. Perlakuan termal dapat menaikkan perbandingan Si/Al sehingga adsorpsi menjadi lebih efektif dan dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi.

Pembuatan bioethanol dari ampas sagu

Mikroba yag diisolasi dari fermipan memiliki  bentuk koloni yang hampir sama dengan  koloni Saccharomyces cerevisiae ATCC 19433  yang ada pada literatur. Proses hidrolisis dilakukan tiap variabel  konsentrasi asam sulfat dan asam klorida  (0,1;0,2; 0,3; 0,4; 0,5 N). Proses hidrolisis asam  dilakukan untuk mengubah selulosa dalam  ampas sagu menjadi gula reduksi. Kadar gula  reduksi (gr/l) yang didapat untuk tiap  variabel konsentrasi asam (N). Kadar gula reduksi terbanyak hasil hidrolisis  dicapai pada saat konsentrasi larutan 0,3 N.  Dalam proses hidrolisa gugus H+ dari asam  akan mengubah gugus serat dari ampas sagu  menjadi gugus radikal bebas. Gugus radikal  bebas serat yang kemudian akan berikatan  dengan gugus OH-  dari air dan bereaksi pada  suhu 120⁰C menghasilkan gula reduksi. Pada  saat konsentrasi larutan asam 0,2 N  kebutuhan H+ dari asam belum mencukupi  sehingga tidak banyak terbentuk gugus  radikal bebas dari ampas sagu dan gula  reduksi yang dihasilkan belum maksimal.  Namun jika dilakukan penambahan  konsentrasi larutan asam terlalu banyak justru  gula reduksi yang dihasilkan semakin  menurun. Penambahan konsentrasi larutan  asam akan terbentuk lebih banyak gugus  radikal bebas, tetapi penambahan konsentrasi  larutan asam menyebabkan semakin sedikit  air dalam komposisi larutan hidrolisa.  Sehingga kebutuhan OH-  sebagai pengikat  radikal bebas serat berkurang dan glukosa  yang dihasilkan semakin sedikit.(7)  Dengan  demikian konsentrasi asam yang paling  optimum saat reaksi hidrolisis untuk  menghidrolisa serat dari ampas sagu menjadi  gula reduksi yang terbanyak adalah 0,3 N baik  itu asam sulfat maupun asam klorida.  Dari proses hidrolisis dapat disimpulkan  bahwa asam sulfat dengan konsentrasi 0,3 N  memberikan hasil yang lebih baik daripada  asam klorida. Hidrolisat yang telah diatur pH nya mejadi  5,5, dilanjutkan pada proses fermentasi.  Konsentrasi etanol diukur menggunakan alat  GC-MS. Hasil konsentrasi etanol yang  diperoleh.

KESIMPULAN

Untuk membuat perbandingan antara ketiganya sangat sulit karena perlakuan anatara ketiganya berbeda-beda. Namun, masing-masing cara pembuatannya pun masing-masing mepunyai kelebihan dan kekurangan. Dan yang paling mudah cara pembuatannya itu dengan menggunakan limbah kulit kopi.

DAFTAR PUSTAKA

-          Fessenden dan Fessenden.1986. Kimia Organik 1. Jakarta : Erlangga

-          http://jurnalsain-unand.com/FilesJurnal/7367806596-Daniel%20de%20Idral.pdf

-          Http://www.scribd.com

-          Http://www.wikipedia.com