TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN

26 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini terlihat pada latar belakang yang diuraikan dan tujuan yang akan dicapai, yaitu untuk kepentingan negara akan sumber energi terbarukan, khususnya pemanfaatan limbah organik berbasis lignoselulosa untuk dikonversi menjadi etanol. Didasari bahwa Indonesia sebagai negara tropis, maka konversi sumber bahan baku berbasis lignoselulosa menjadi etanol sangat penting untuk dipelajari. Kondisi masyarakat Indonesia menunjukkan bahwa jenis bahan baku yang dalam waktu dekat yang cukup menjanjikan untuk diimplementasikan adalah limbah organik perkotaan, berupa sekam padi, tongkol jagung, ranting, daun, dan serbuk gergaji kayu, dengan cara hidrolisis dengan asam dan fermentasi dengan yeast. Penelitian ini akan memodelkan mekanisme hidrolisis lignoselulosa dengan asam encer menggunakan metode Monte Carlo. Hasil simulasi juga dibandingkan dengan hasil perhitungan menggunakan metode kinetika dan selanjutkan akan dioptimasi berdasar data percobaan dalam rangka mendapatkan parameter-parameter reaksinya. Oleh karena ini, kontribusi dan manfaat yang akan diberikan oleh hasil-hasil penelitian ini terhadap ilmu pengetahuan atau pembangunan antara lain: 1. Hasil kegiatan penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan, terutama dalam perhitungan konsentrasi gula hasil hidrolisis lignoselulosa menggunakan asam encer sebagai katalis pada kondisi non-isotermal menggunakan metode simulasi dengan Monte Carlo. Selain itu, hasil penelitian ini akan memberikan kajian fundamental yang sangat bermanfaat terhadap pemecahan masalah kinetika yang sulit dipecahkan karena membutuhkan penyelesaian persamaan diferensial derajad tinggi. 2. Penelitian ini menghasilkan program simulasi dengan Monte Carlo untuk menghitung konsentrasi gula hasil hidrolisis yang dapat diterapkan untuk semua jenis bahan baku dengan panjang rantai pada ikatan selulosanya yang besar. 27 m B hyd D C k dt dC = exp T R E A k hyd hyd hyd − =

BAB 4 METODE PENELITIAN

Kegiatan penelitian ini mencakup dua tahapan penting, yaitu menyusun program simulasi dengan komputer dan melakukan percobaan di laboratorium untuk mendapatkan data nyata. Program yang disusun terdiri dari tiga program. Program pertama merupakan program perhitungan konsentrasi gula hasil hidrolisis menggunakan metode kinetika yang diselesaikan dengan Runge-Kutta. Program kedua untuk perhitungan konsentrasi gula menggunakan metode simulasi dengan Monte Carlo. Program ketiga, melakukan optimasi parameter-parameter reaksi hidrolisis menggunakan Monte Carlo. Sementara itu, percobaan di laboratorium dikerjakan untuk mencari data konsentrasi gula hasil hidrolisis pada variasi bahan baku, waktu, dan suhu.

4.1. Menyusun Program

4.1.1. Program perhitungan konsentrasi gula menggunakan model kinetika disusun menggunakan persamaan-persamaan berikut. a. Persamaan neraca massa untuk gula: . 15 b. Konstanta reaksi, k hycd , dipengaruhi oleh suhu. Konstanta reaksi tersebut diekspresikan dengan persamaan Arrhenius Fogler, 1999, sebagaimana dalam persamaan: . 16 c. Hidrolisis dijalankan pada kondisi non-isotermis sehingga nilai suhu berubah selama hidrolisis, T = ft . 17 28 d. Persamaan diferensial 15 tersebut akan diselesaikan dengan menggunakan Runge-Kutta. e. Pemograman dilakukan menggunakan Fortran versi Salford Plato. 4.1.2. Program perhitungan konsentrasi gula menggunakan simulasi dengan Monte Carlo yang disusun menggunakan imaginasi berdasarkan mekanisme reaksi hidrolisis sebagai berikut: a. Reaksi hidrolisis disederhanakan sebagai reaksi depolimerisasi dari polimer gula menjadi polimer gula dengan panjang rantai yang lebih kecil dengan tujuan akhir menjadi monomer gula itu sendiri. Reaksi depolimerisasi tersebut dapat dituliskan sebagai berikut. … 18 … 19 … 20 . . … 21 Pada deretan persamaan reaksi di atas, symbol i adalah derajad poliemarisasi dari polimer gula. b. Berdasarkan mekanisme reaksi hidrolisis, bilangan random pertama digunakan untuk menentukan kapan terjadinya perpecahan rantai polimer. Nilai rata-rata interval waktu dihitung menggunakan formula di bawah ini: 22 c. Bilangan random kedua digunakan untuk menentukan rantai polimer yang mana yang pecah. d. Kedua bilangan random itu digunakan untuk menentukan probabilitas hidrolisis terjadi dan dihitung dengan formula berikut.