Jurnal Kimia Unand ISSN No. 2303-3401, Volume 2 Nomor 3, Agustus 2013
13
PRODUKSI BIOETANOL DARI AMPAS TEBU DENGAN METODA SIMULTAN SAKARIFIKASI DAN FERMENTASI
Cicy Irna, Elida Mardiah, dan Zulkarnain Chaidir
Laboratorium Biokimia Jurusan Kimia FMIPA, Universitas Andalas e-mail: cicyirna91gmail.com
Jurusan Kimia FMIPA Unand, Kampus Limau Manis, 25163
Abstract
Sugarcane bagasse is a very abundant and waste containing lignocellulose. Lignocellulosic biomass can be produced into bioethanol. This research aimed to increase the ethanol content of
sugarcane bagasses with pretreatment using a mixture of NaOH and NH
4
OH with simultaneous saccharification and fermentation SSF method. 10 g of sugarcane bagasses pretreated with a
mixture of NaOH and NH
4
OH with variations of soaking time. The optimum pretreatment in concentrations of 2 NaOH and NH
4
OH 10 in bagasse weight ratio with volume of solution 1:15. Saccharification sugarcane bagasses using cellulase enzymes from Aspergillus niger.
Cellulase enzymes tested for their ability to produce glucose from sugarcane bagasses with Somogy Nelson method. Saccharification process Production of bioethanol by SSF method using
cellulase from Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisae were isolated from fermipan. Ethanol concentration was determined by gas chromatography. Fermentation results obtained the
optimum concentration of 2,11 ethanol with 3 days of fermentation. Keywords : bioethanol, sugarcane bagasse, pretretament, SSF
I. Pendahuluan Saat ini bahan bakar fosil merupakan
sumber energi utama bahan bakar dunia. Dari tahun ke tahun kebutuhan bahan bakar
fosil semakin meningkat dan ketersediaan bahan bakar ini semakin berkurang karena
tidak dapat diperbaharui. Menurunnya persediaan sumber bahan bakar fosil di
dunia merupakan alasan diperlukannya sumber
energi alternatif.
Bioetanol merupakan salah satu energi alternatif yang
baik karena bahan baku produksinya mudah didapat.
1
Ampas tebu adalah bahan yang tepat digunakan untuk memproduksi etanol
karena mengandung
selulosa 50,
hemiselulosa 25
dan lignin
25. Kandungan selulosa yang cukup tinggi
merupakan suatu potensi dari ampas tebu untuk menjadi salah satu bahan untuk
memperoduksi bioetanol. Kesulitan yang dihadapi dalam proses degradasi selulosa
adalah susunan yang heterogen dari polisakarida yang terdapat pada dinding
sel. Hal ini disebabkan adanya lignin yang merupakan
salah satu
komponen lignoselulosa. Oleh karena itu diperlukan
adanya pretreatment.
2,3,4,5
Pretreatment bertujuan
untuk menghilangkan
lignin yang
mengikat selulosa. Tae Hyun Kim, dkk 2008
melakukan produksi bioetanol dari biji barley yang dipretreatment dengan metode
perendaman dalam
larutan amonia
NH
4
OH. Amonia adalah basa lemah yang mampu melepaskan lignin dan tidak
merusak karbohidrat, tetapi perendaman yang dilakukan dengan larutan amonia
membutuhkan waktu yang cukup lama. Perendaman pada suhu 30
o
C membutuhkan
Jurnal Kimia Unand ISSN No. 2303-3401, Volume 2 Nomor 3, Agustus 2013
14
waktu 1 minggu dan mencapai optimum pada 7 minggu. Pada suhu 75
o
C pelepasan optimum terjadi setelah dipretreatment
selama 72 jam hingga 144 jam
.
Ziyu Wang dkk
2010 melakukan
pretreatment terhadap
rumput-rumputan dengan
menggunakan NaOH. NaOH merupakan basa kuat yang mampu melepaskan lignin
dengan cepat. Pada konsentrasi di atas 2 dan suhu tinggi 121
o
C NaOH dapat mengakibatkan degradasi karbohidrat
3,6,7
. Bedasarkan penelitian Tae Hyun Kim 2008
dan Ziyu Wang, dkk 2010 maka dilakukan penelitian dengan menggunakan campuran
NaOH dengan NH
4
OH. Untuk memperoleh etanol
digunakan metoda
Simultan Sakarifikasi
dan Fermentasi
SSF. Keuntungan metoda ini ialah sakarifikasi
enzimatik dan fermentasi terjadi secara simultan. Glukosa yang dihasilkan dari
proses sakarifikasi langsung diubah menjadi etanol sehingga waktu yang dibutuhkan
untuk mendapatkan etanol lebih cepat daripada hidrolisis dan fermentasi secara
terpisah SHF. Sakarifikasi dilakukan dengan memakai
enzim selulase yang diproduksi oleh Aspergillus niger
, fermentasi menggunakan Saccharomyces
cereviciae
8,9
. Proses
konversi bahan lignoselulosa menjadi etanol dapat dilakukan dengan beberapa cara
yaitu : 1. Direct Microbial Conversion DMC
Direct Microbial Convertion
ialah metoda konversi biomassa selulosa menjadi etanol.
Enzim yang dibutuhkan dihasilkan dari mikroorganisme tunggal. Keuntungan dari
metoda ini ialah tidak diperlukan proses khusus untuk menghasilkan enzim selulase.
Dalam memproduksi enzim diperlukan konstribusi
yang signifikan
sehingga diperlukan
biaya tambahan
untuk melakukan hidrolisis enzimatik. Salah satu
mikroorganisme yang berpotensi ialah Fusarium oxysporum
memiliki potensi untuk mengubah tidak hanya D-xilosa, tetapi juga
selulosa menjadi etanol dengan proses satu langkah. Kerugian utama dari Fusarium
oxysporum adalah tingkat konversi menjadi
etanol lebih lambat daripada menggunakan ragi.
10
2. Separated Hydrolysis and Fermentation SHF
Proses Separate-Hydrolysis-Fermentation
SHF adalah proses pembuatan etanol dimana
tahap hidrolisis
dan tahap
fermentasi berlangsung terpisah. Bahan baku
yang mengandung
selulosa mengalami proses hidrolisis secara terpisah
dari proses fermentasi. Sesudah proses hidrolisis
selesai, dilanjutkan
proses fermentasi. Hal ini dimaksudkan untuk
memudahkan pengontrolan terhadap tiap tahap, agar tercapai hasil yang diinginkan.
Selain itu interaksi antar dua tahap bisa diminimalkan. Kelemahan dari metoda ini
ialah
memerlukan dua
reaktor dan
memerlukan waktu yang lama.
10
3. Simultaneous
Saccharification and
Fermentation SSF
Proses produksi etanol yang lebih baik ialah Simultan Sakarifikasi dan Fermentasi. Pada
metoda ini dilakukan kombinasi dari enzim selulase dan mikroba fermentasi dalam satu
reaktor. Hal ini memungkinkan proses satu langkah dalam meproduksi glukosa dan
fermentasi menjadi etanol. SSF ialah metoda yang baik untuk meningkatkan tingkat
keseluruhan selulosa untuk dikonversi menjadi etanol.
10
II. Metodologi Penelitian 2.1. Bahan kimia, peralatan dan instrumentasi