9 2.
Bahan yang mengadung pati misalnya: padi-padian, jagung, gandum,kentang sorgum, malt, barley, ubi kayu dan lain-lain.
3. Bahan-bahan yang mengandung selulosa, misalnya: kayu, jerami,
tongkoljagung, cairan buangan pabrik pulp dan kertas
waste sulfire liquor
[19]. Keuntungan penggunaan bioetanol, yaitu bahan bakar bioetanol memiliki nilai
oktan tinggi sehingga dapat digunakan sebagai bahan peningkat nilai oktan
octane enhancer
menggantikan penggunaan senyawa eter dan penggunaan TEL yang mengandung logam berat Pb sebagai
’anti
-knocking agent
’ yang memiliki dampak buruk terhadap lingkungan. Dengan nilai oktan tinggi, proses pembakaran menjadi
lebih sempurna dan emisi gas buang lebih baik [20].
2.4 HIDROLISIS SELULOSA
Pembuatan bahan-bahan lignosellulosa hingga menjadi etanol melalui empat proses utama:
pretreatment
hidrolisa, fermentasi, dan terakhir adalah pemisahan serta pemurnian produk etanol. Bahan-bahan lignosellulosa umumnya terdiri dari sellulosa,
hemisellulosa dan lignin. Selulosa secara alami diikat oleh hemiselulosa dan dilindungi oleh lignin. Adanya senyawa pengikat lignin inilah yang menyebabkan bahan-bahan
lignosellulosa sulit untuk dihidrolisa. Oleh sebab itu, proses
pretreatment
dan hidrolisa merupakan tahapan proses yang sangat penting yang dapat mempengaruhi perolehan
yield
etanol [21]. Proses
pretreatment
dilakukan untuk
mengkondisikan bahan-bahan
lignoselulosa baik dari segi struktur dan ukuran. Proses ini adakalanya dilaksanakan bersama-sama dengan proses hidrolisa, proses
pretreatment
yang sekaligus proses hidrolisa meliputi: perlakuan secara fisik, fisik-kimiawi, kimiawi dan enzimatik. Proses
ini bertujuan memecah ikatan lignin, menghilangkan kandungan lignin dan hemiselulosa, merusak struktur krital dari selulosa serta meningkatkan porositas bahan
[22].Metode praperlakuan fisik dapat dilakukan dengan pengecilan ukuran secara mekanik dengan dicacah, ditumbuk, atau digiling, dan radiasi berenergi tinggi. Metode
pengecilan ukuran bahan baku bertujuan untuk merusak kristalinitas , menurunkan
10 derajat polimerisasi, dan meningkatkan luas permukaan molekul sehingga proses
hidrolisis dapat berlangsung lebih cepat dan mudah [3]. Rusaknya struktur kristal selulosa akan mempermudah terurainya selulosa
menjadi glukosa. Selain itu, hemiselulosa turut terurai menjadi senyawa gula sederhana: glukosa, galaktosa, manosa, heksosa, pentosa, xilosa dan arabinosa.
Selanjutnya senyawa-senyawa gula sederhana tersebut yang akan difermentasi oleh mikroorganisme menghasilkan etanol [23].
Adabeberapa hidrolisa yaitu: 1. Hidrolisa murni, sebagai reaktan hanya air.
2. Hidrolisa dengan katalis larutan asam, bisaberupa asam encer atau asam pekat. 3. Hidrolisa dengan katalis larutan basa, bisaberupa basa encer atau basa pekat.
4. Hidrolisa dengan menggunakan katalis enzim. 5.
Alkali fussion
, dengan sedikit atau tanpa airpada temperatur tinggi. [24].
Di dalam metode hidrolisis asam, biomassa lignoselulosa dipaparkan dengan asam pada suhu dan tekanan tertentu selama waktu tertentu, dan menghasilkan
monomer gula dari polimer selulosa dan hemiselulosa. Beberapa asam yang umum digunakan untuk hidrolisis asam antara lain adalah asam sulfat H
2
SO
4
, asam perklorat, dan HCl.
Asam sulfat merupakan asam yang paling banyak diteliti dan dimanfaatkan untuk hidrolisis asam. Hidrolisis asam dapat dikelompokkan menjadi: hidrolisis asam
pekat dan hidrolisis asam encer [25]. Pada hidrolisis sempurna selulosa akan menghasilkan glukosa, sedangkan pada
hidrolisis parsial akan menghasilkan disakarida yang disebut selobiosa, yang dapat dihidrolisis lebih lanjut menjadi glukosa. Hidrolisis dapat dilakukan secara kimia
asam maupun enzimatik.Pada metode hidrolisis asam, biomassa lignoselulosa dihidrolisa oleh air dengan katalis asam kuat disertai pemanasan. Selama hidrolisis, air
akan terdisosiasi membentuk ion H
+
dan OH
-
yang dikatalisasi oleh asam pada suhu 80
o
C. Ion H
+
dari air ini akan memutuskan rantai polimer selulosa sehingga membentuk radikal bebas yang akhirnya akan bereaksi dengan ion OH
-
yang berasal dari air membentuk monomer-monomer glukosa[26].
11 Gambar 2.3 Hidrolisis Glukosa [10]
Faktor fator yang mempengaruhi hidrolisis selulosa, yaitu : 1. Suhu
Suhu mempengaruhi jalanya reaksi hidrolisis, terutama pada kecepatan reaksinya.Hidrolisis dari pati mengikuti persamaan reaksi orde satu dengan
kecepatan reaksiyang berbeda-beda untuk setiap jenis pati. Untuk kisaran suhu 90- 100 °C,kecepatan reaksi meningkat dua kali lebih cepat setiap kenaikan suhu 5
°C.Sedangkan secara keseluruhan, pada umumnya kecepatan reaksi hidrolisis akanmeningkat dua kali lebih cepat setiap kenaikan suhu 10 °C. Dengan
penggunaansuhu yang lebih tinggi, maka waktu reaksi dapat di minimalkan. Penggunaan suhutinggi juga dapat meminimalkan penggunaan katalisator sehingga
biayaoperasional lebih ekonomis. 2. Katalisator
Penggunaan katalisator pada reaksi hidrolisis dilakukan pertama kali olehBraconnot pada 1819. Beliau menghidrolisis linen selulosa menjadi gulafermentasi dengan
menggunakan asam sulfat pekat. Setelah itu ditemukan bahwaasam dapat digunakan sebagai katalisator untuk mempercepat reaksi hidrolisis.Katalisator yang biasa di
gunakan berupa asam, yaitu asam klorida, asam sulfat,asam sulfit, asam nitrat, atau yang lainnya. Makin banyak asam yang di pakaisebagai katalisator, makin cepat
jalannya reaksi hidrolisa. Penggunaan katalisatordengan konsentrasi kecil larutan encer lebih disukai karena akan memudahkanpencampuran sehingga reaksi dapat
berjalan merata dan efektif. Penggunaankonsentrasi katalisator yang kecil dapat mengurangi kecepatan reaksi. Namun halini dapat diatasi dengan menaikkan suhu
reaksi.
12 3. Waktu
Waktu reaksi mempengaruhi konversi yang dihasilkan. Semakin lama waktureaksi, maka semakin tinggi pula konversi yang di hasilkan. Hal ini disebabkanoleh
kesempatan zat reaktan untuk saling bertumbukan dan bereaksi semakinbesar, sehingga konversi yang di hasilkan semakin tinggi [27].
4. Konsentrasi katalisator
Pernambahan katalisator bertujuan untuk memperbesar kecepatan reaksi. Jika semakinbanyak jumlah katalisator yang dipakai makin cepat reaksi hidrolisis.
5. Kadar suspensi selulosa
Perbandingan antara air dan selulosa yang tepat akan membuat reaksi hidrolisis berjalan lebih cepat. Bila air berlebih maka tumbukan antara selulosa dan air akan
berkurang sehingga memperlambat jalannya reaksi [11]. 6.
Kecepatan Pengadukan Dengan adanya pengadukan dalam reaksi hidrolisis akan menambah
jumlahtumbukan antar zat pereaksi sehingga nilai frekuensi tumbukan A padapersamaaan Arrhenius bertambah besar.
Persamaan Arrhenius : k = A. e- E RT
2.1 dengan
k : konstanta kecepatan reaksi A : faktor frekuensi tumbukan
E : energi aktivasi R : konstanta gas
T : suhu absolut [28].
2.5 ANALISA GULA REDUKSI
