Produk Samping Fermentasi Etanol

Tabel 4 Komposisi onggok Parameter Komposisi Onggok a Onggok bk b Protein Kasar Karbohidrat Abu Serat Kasar Air Lemak Pati 2,2 51,8 2,4 10,8 - - - 0,48 - 0,71 7,3 13,96 1,62 0,29 Sumber: a Supriyati 2009, b Jenie et al. 1994 Vinasse merupakan produk samping proses produksi etanol yang berupa cairan sisa hasil destilasi. Satu liter produk etanol akan menghasilkan vinasse sebanyak 13 l 1:13. Berdasarkan angka perbandingan tersebut, semakin banyak etanol yang diproduksi akan semakin banyak vinasse yang dihasilkan. Jika vinasse ini tidak tertangani dengan baik maka di kemudian hari, produk samping ini akan menjadi masalah yang berdampak tidak baik bagi lingkungan Solihin 2008. Karakteristik vinasse dari bahan baku molases adalah mempunyai nilai pH sebesar 5; berat jenis 1,02 gl; C organik sebesar gKg d m; C anorganik sebesar 6,8 gKg d m; N organik sebesar 28 gKg d m; NH 4 — N sebesar 1,2 gKg d m Parnaudeau et al. 2007. Menurut Alfian 2008, vinasse yang dihasilkan dari proses pembuatan etanol di PT. PG. Rajawali II Unit PSA Palimanan mempunyai kadar COD sebesar 150.000-180.000 mgl, BOD sebesar 65.000 mgl, berwarna kuning kecoklatan, mengandung alkohol ± 0,02 dan tingkat keasaman rendah pH 3 hingga 4. Komposisi vinasse di PT. PG. Rajawali II Unit PSA Palimanan secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 5. Tabel 5 Komposisi vinasse Parameter Komposisi Mineral 29,0 Gula reduksi 11,0 Protein 9,0 Asam Volatil 1,5 Gum 21,0 Campuran Asam Laktat 4,5 Campuran Asam Organik Lain 1,5 Gliserol 5,5 Lilin, fenol, lignin, dll 17,0 Sumber: Alfian 2008 Vinasse jika dibuang langsung ke dalam lingkungan tanpa melakukan proses pengolahan terlebih dahulu akan mengakibatkan terjadinya pencemaran lingkungan. Hal ini ini dapat dilihat pada nilai baku mutu limbah cair bagi kegiatan industri etanol berdasarkan Surat Keputusan menteri Negara Lingkungan Hidup KEP 51-MENLH101995. Nilai baku mutu limbah cair industri etanol yang disajikan pada Tabel 6 mengisyaratkan perlu adanya pengolahan lebih lanjut dari limbah cair sebelum dibuang agar tidak terjadi pencemaran lingkungan MenLH 1995. Tabel 6 Baku mutu limbah cair untuk industri etanol Parameter Kadar Maksimum mgl Beban Pencemaran Maksimum kgton BOD 5 150 10,5 TSS 400 28,0 pH 6,0-9,0 Debit Limbah Maksimum 70 m 3 per ton produk pupuk etanol Catatan: 1. Kadar maksimum untuk setiap parameter pada tabel di atas dinyatakan dalam mg parameter per l air limbah. 2. Beban pencemaran maksimum untuk setiap parameter pada tabel di atas dinyatakan dalam kg parameter per ton produk pupuk urea MenLH 1995. 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Kerangka Pemikiran

Ubi kayu merupakan salah satu hasil pertanian dengan kandungan karbohidrat yang cukup tinggi sehingga berpotensi sebagai bahan baku pembuatan etanol. Penggunaan ubi kayu segar mempunyai kelebihan dibandingkan dengan penggunaan tepung ubi kayu, yaitu dapat memperpendek proses produksi etanol. Ubi kayu segar harus melalui proses hidrolisis untuk memecah komponen polisakarida menjadi gula-gula sederhana yang siap untuk digunakan sebagai sumber karbon yang akan diubah menjadi etanol oleh khamir. Proses hidrolisis yang digunakan adalah metode hidrolisis asam karena mempunyai kelebihan mampu menghidrolisis komponen pati dan serat secara bersamaan serta penanganannya yang mudah. Namun selama proses fermentasi etanol yang dihasilkan akan menghambat laju fermentasi sehingga tidak semua kandungan gula dapat dikonversi menjadi etanol. Sisa gula yang tidak terkonversi menjadi etanol akan tertinggal pada vinasse. Sebelum digunakan, vinasse harus diberi pretreatment. Proses pretreatment vinasse mempunyai tujuan untuk memperbaiki kualitas dari vinasse itu sendiri. Proses netralisasi selain bertujuan untuk menaikkan pH menjadi 4,5 juga dapat berfungsi untuk menurunkan kadar HMF Susmiati 2010, sedangkan sentrifugasi bertujuan untuk menghilangkan partikel kotoran dan kelebihan garam yang terbentuk setelah proses netralisasi. Potensi sumber nutrien dalam vinasse tersebut akan didaur ulang sehingga dapat dimanfaatkan kembali sebagai sumber gula dengan campuran substrat hidrolisat yang segar. Kerangka pemikiran selengkapnya tersaji secara skematik pada Gambar 5. FERMENTASI DESTILASI PRETREATMENT HIDROLISIS UBI KAYU ETANOL VINASSE Gambar 5 Kerangka pemikiran penelitian.

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan mulai bulan Februari 2010 hingga bulan Agustus 2010 yang dilaksanakan di Laboratorium SBRC Surfactant and Bioenergy Research Center, Laboratorium Bioindustri Departemen Teknologi Industri Pertanian Institut Pertanian Bogor dan laboratorium-laboratorium lainnya di lingkungan Departemen Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

3.3 Bahan dan Alat

3.3.1 Bahan

Bahan baku utama dalam penelitian ini adalah ubi kayu yang berasal dari Kabupaten Bogor, Jawa Barat. Mikroorganisme yang digunakan untuk fermentasi etanol adalah S. cerevisiae dalam bentuk dry baker yeast komersial. Bahan yang digunakan sebagai bahan tambahan untuk pertumbuhan mikroorganisme adalah pupuk NPK. Bahan kimia yang digunakan pada penelitian ini antara lain H 2 SO 4 pekat teknis, NH 4 OH 21, etanol 70 dan bahan kimia untuk analisis.

3.3.2 Alat

Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini antara lain peralatan gelas, spektrofotometer merk Hach, otoklaf, pH meter merk Beckman, vortex mixer, density meter DMA 4500 merk Anton Paar, refraktometer merk Atago tipe Master-53M dan seperangkat alat produksi bioetanol skala laboratorium. Pengolahan data menggunakan bantuan software Microsoft Office Excel versi 2007.

3.4 Metode Penelitian

Tahapan percobaan fermentasi untuk produksi etanol dengan melakukan proses daur ulang vinasse sebagai umpan balik dapat dibagi menjadi lima tahapan utama antara lain proses persiapan bahan baku, hidrolisis ubi kayu, fermentasi, persiapan vinasse dan proses daur ulang vinasse.

3.4.1 Persiapan Bahan Baku

Persiapan bahan baku utama penelitian yang berupa ubi kayu diawali dengan membuang bagian pangkal tanaman yang masih melekat dengan umbi karena umbi yang dipakai dalam penelitian ini dibeli dari petani dalam keadaan masih melekat utuh dengan batang bawah untuk menjaga kesegaran umbi ketika dibawa dari tempat panen ke laboratorium. Ubi kayu kemudian diproses lebih lanjut di Laboratorium SBRC IPB Baranangsiang untuk membersihkan kotoran dan tanah yang masih menempel di umbi dengan cara pencucian. Umbi ubi kayu yang telah bersih kemudian dikupas lapisan kulit arinya yang berwarna cokelat menggunakan pisau. Proses pengupasan selain untuk membersihkan kulit ari sekaligus juga berfungsi untuk menyortir umbi yang jelek, membuang bagian pangkal umbi yang mengandung kayu dan bagian akar yang masih menempel di umbi. Ubi kayu yang telah bersih kemudian dicuci dengan air untuk menghilangkan tanah dan kotoran yang masih menempel pada umbi. Ubi kayu yang telah bersih kemudian digiling hingga halus menggunakan mesin parut hingga menjadi bubur. Bubur ubi kayu kemudian dikarakterisasi sifat kimia antara lain komponen proksimat air, abu, lemak, protein, serat kasar dan karbohidrat by difference menurut metode AOAC 1995, pati dan komponen serat ADF, NDF, selulosa dan lignin menurut metode Van Soest 1963. Prosedur analisis secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 1.

3.4.2 Hidrolisis Asam

Metode hidrolisis yang digunakan merupakan hasil modifikasi metode hidrolisis yang dipergunakan oleh Susmiati 2010. Hasil hidrolisis tepung ubi kayu dengan total padatan substrat 30 dengan konsentrasi H 2 SO 4 0,4 M akan menjadi patokan bagi hasil hidrolisis bubur ubi kayu. Bubur ubi kayu dihidrolisis menggunakan larutan H 4 SO 4 0,4 M dengan total padatan substrat 30, 35, 20, 18 dan 15. Hasil hidrolisat kemudian diamati tingkat kesempurnaan proses hidrolisis berdasarkan warna hidrolisat yang merata dan tidak adanya gumpalan ubi kayu. Hasil hidrolisis bubur ubi kayu dengan total padatan substrat 18 dipilih karena menghasilkan total padatan terlarut hidrolisat tertinggi dan tidak adanya gumpalan ubi kayu yang di dalam hidrolisat. Bubur ubi kayu dengan