11 pembiakan bakteri berupa FeCl
3
.6H
2
O, CaCl
2
.H
2
O, CuSO
4
.5H
2
O, MnSO
4
.4H
2
O, ZnSO
4
.7H
2
O, NH
4 2
SO
4
, MgSO
4
.7H
2
O, Na
2
SO
4
, dan KH
2
PO
4
[18]. Persiapan media cair disterilkan terlebih dahulu sebelum kultur bakteri dimasukkan ke dalam
media. Kultur bakteri yang berupa agar, diambil dengan kawat ose yang telah disterilkan di atas api. Kultur dimasukkan ke dalam media cair yang kemudian
diinkubasi di dalam inkubator pada suhu 37
o
C selama 2 hari [18].
2.5 KLEBSIELLA PNEUMONIAE
Klebsiella pneumoniae pertama kali ditemukan oleh Carl Friedlander. Carl Friedlander adalah patologis dan mikrobiologis dari Jerman yang membantu
penemuan bakteri penyebab pneumonia pada tahun 1882. Carl Friedlander adalah orang yang pertama kali mengidentifikasi bakteri Klebsiella pneumoniae dari paru-
paru orang yang meninggal karena pneumonia. Karena jasanya, Klebsiella pneumoniae sering pula disebut bakteri Friedlander. Klebsiella pneumoniae bersifat
gram negatif, berbentuk batang pendek, fakultatif aerob, tidak mampu membuat spora, tidak bergerak dan mempunyai kapsul. Genus bakteri Klebsiella termasuk
bakteri famili dari Enterobacteriaceae, terdiri dari tiga spesies yaitu Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oaaenae, dan Klebsiella rhinoschleromatis.
Klebsiella pneumonia dapat memfermentasikan laktosa. Pada test dengan indol, Klebsiella pneumonia akan menunjukkan hasil negatif. Klebsiella pneumonia
dapat mereduksi nitrat. Klebsiella pneumonia banyak ditemukan di mulut, kulit, dan sal usus, namun habitat alami dari Klebsiella pneumoniae adalah di tanah [19].
Gambar 2.2 Bakteri Klebsiella
Pneumoniae [19]
2.6 SINTESIS 1,3 PROPANDIOL
Salah satu produk fermentasi tertua dari gliserol adalah 1,3-Propanadiol. 1,3- Propanadiol pertama kali diidentifikasi oleh Agustus Freund pada tahun 1881 dalam
fermentasi gliserol kultur campuran yang mengandung Clostridium pasteurianum sebagai organisme aktif [20]. 1,3-Propanadiol adalah senyawa antara serba guna
12 yang digunakan dalam sintesis heterosiklik. Karena adanya dua gugus hidroksil pada
posisi 1 dan 3, ditemuka nlah aplikasi dari 1,3-Propanadiol dalam produksi polimer, seperti poliester dan poliuretan. Pemanfaatan dari gliserol mentah untuk
memproduksi 1,3-propanadiol memberikan kesempatan adanya kemungkinan untuk memanfaatkan nilai gliserol dari limbah [20].
Fermentasi gliserol dengan mikroba menjadi alternatif dalam sintesis 1,3 propanadiol yang selanjutnya dapat disebut sebagai biosintesis. Proses biosintesis ini
perlu dikembangkan karena mudah ditangani dan biaya produksinya rendah. Fermentasi ini melibatkan dua reaksi enzimatik. Reaksi enzimatik pertama dikatalisis
oleh gliserol dehidratase untuk mengkonversi gliserol menjadi 3 hidroksi propionaldehid dan air. Reaksi enzimatik kedua yaitu 3 hidroksipropionaldehid
direduksi menjadi 1,3-propanadiol oleh propanadiol dehidrogenase.
Gambar 2.3 Biokonveksi Gliserol menjadi 1,3 Propandiol [20]
13 Gambar 2.4 Perombakan Gliserol menjadi 1,3 Propandiol [20]
Beberapa peneliti telah menggambarkan proses biologis ramah lingkungan untuk konversi sumber daya terbarukan, seperti gliserol, untuk 1,3-Propanadiol.
Mengingat hasil dan pemulihan produk, perlindungan lingkungan dan pembangunan berkelanjutan industri 1,3-Propanadiol, banyak perhatian telah dibayarkan kepada
produksi mikroba, baik menggunakan gliserol atau glukosa sebagai sumber karbon. 1,3-Propanadiol telah banyak digunakan sebagai bahan kimia penting dalam polimer,
kosmetik, makanan, obat-obatan dan dalam banyak industri berbasis aplikasi lain, namun penggunaannya dibatasi oleh biaya tinggi [21].
2.7 SEPERASI HASIL FERMENTASI
Proses fermentasi gliserol menjadi 1,3-Propanadiol menghasilkan produk yang masih bercampur, sehingga diperlukan metode untuk mengisolasi 1,3-
propanadiol dengan produk samping lainnya, antara lain air, asam asetat, metanol dan produk samping lainnya berupa padatan organik. Metode separasi yang dipakai
yaitu penambahan basa kemudian dievaporasi, distilasi dan ekstraksi pelarut, sedangkan padatan dan pengotor lainnya diambil dengan metode sentrifugasi.
Perbedaan titik didih yang cukup tinggi dari senyawa-senyawa hasil fermentasi, mengakibatkan pemisahan dapat dilakukan dengan metode distilasi.
Tabel 2.1 Daftar Beberapa Sifat Komponen Yang Terdapat pada Proses Fermentasi [13]
Nama Senyawa Rumus Kimia
Berat Molekul grmol
Titik Didih C
Etanol CH
3
CH
2
OH 46,07
78,50 Asam Formiat
HCO
2
H 46,03
100,7 Asam Asetat
CH
3
COOH 60,05
117,90 Asam Laktat
CH
3
CHOHCOOH 90,08
122 3-Hidroksi
Propinaldehid CHOCH
2
CH
2
OH 74,08
129,09
14 Asam Butirat
CH
3
CH
2
CHOOH 88,12
165,5 2-3 Butanadiol
CH
3
CHOHCHOHCH
3
90,12 178-182,5
1,3 Propanadiol HOCH
2
CH
2
CH
2
OH 76,11
213.5 Asam Suksinat
HO
2
CCH
2
CH
2
CO
2
H 118,09
235 Gliserol
HOCH
2
CHOHCH
2
OH 92,11
290 Secara garis besar, 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 di dinginkan kembali dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.
Berdasarkan tekanan operasi yang digunakan, distilasi dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu distilasi atmosferik, distilasi vakum, dan distilasi tekanan tinggi lebih
dari 1 atm. Distilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang ingin didistilasi tidak stabil, dengan pengertian dapat terdekomposisi sebelum atau mendekati titik
didihnya atau campuran yang memiliki titik didih di atas 150 C. Destilasi vakum
memisahkan dua kompenen yang titik didihnya sangat tinggi, motode yang digunakan adalah dengan menurunkan tekanan permukaan lebih rendah dari 1atm,
sehingga titik didihnya juga menjadi rendah, dalam prosesnya suhu yang digunakan untuk mendestilasinya tidak perlu terlalu tinggi. Destilasi vakum merupakan proses
pemisahkan dua kompenen yang titik didihnya sangat tinggi, metode yang digunakan adalah dengan menurunkan tekanan permukaan lebih rendah dari 1 atm dengan
tujuan untuk, mengindari terjadinya reaksi oksidasi pada komponen yang akan dipisahkan agar ikatan rangkap pada senyawa tidak putus.Sedangkan destilasi
atmosfer adalah proses pemisahan dua komponen berdasarkan perbedaan titik didihnya pada tekanan atmosfer [22].
Distilasi pada tekanan vakum dan atmosfer ini selain dapat menurunkan titik didih bahan dapat juga bertujuan untuk menghindari kerusakan komponen pada
proses pemisahan. Oleh karena itu, dalam penyulingan 1,3-Propandiol ini menggunakan cara destilasi vakum dan destilasi atmosferik untuk dapat
membandingkan hasil yang diperoleh dari kedua proses destilasi tersebut serta proses mana yang lebih efektif [22].
2.8 GAS KROMATOGRAFI
15 Gas kromatografi merupakan tehnik yang pertama kali diperkenalkan oleh
James dan Martin pada tahun 1952, teknik ini merupakan metode analisis kuntitatif dan kualitatif yang cepat untuk menganalisis komponen lipida volatil seperti
hidrokarbon, fatty acid, ester, sterol, dan senyawa lainnya. Penggunaan kromatografi dibedakan antara dua metode penggunaan. Pertama, kromatografi gas digunakan
sebagai alat untuk melakukan pemisahan. Penggunaan ini memerlukan pengubahan senyawa sampel menjadi senyawa volatil atau senyawa yang dapat di derivatisasi
untuk menghasilkan senyawa volatil. Kedua, kromatografi gas sebagai pelengkap untuk hasil analisis yang sempurna, dalam hal ini waktu dan volume retensi
digunakan untuk identifikasi senyawa, luas dan bobot peak sebagai informasi kuantitatifnya. Bagian dasar dari suatu kromatografi gas adalah tangki gas pembawa,
sistem injeksi sampel, kolom kromatografi, detektor, oven dan rekorder. Gas pembawa merupakan gas yang inert dan memiliki tingkat kemurnian
yang tinggi seperti helium, nitrogen dan hidrogen. Tangki gas pembawa dilengkapi dengan regulator aliran dan tekanan. Oven berfungsi mengontrol temperatur dalam
kolom kromatografi. Kolom kromatografi gas dapat berupa packed column atau capillary column. Detektor yang sering digunakan pada gas kromatografi adalah
flame ionization FID, thermal conductivity TCD, electron capture ECD, flame photometric FPD dan photoionization PID. Kromatografi gas adalah alat yang
digunakan untuk memisahkan senyawa dengan mengalirkan arus gas melalui fase diam. Bila fase diam berupa zat padat, maka disebut kromatografi gas padat KGP.
Bila fase diam berupa zat cair, maka disebut kromatografi gas cair KGC. Kromatografi menyangkut metode pemisahan yang didasarkan atau distribusi
diferensial komponen sampel diantara dua sampel. Kromatografi melibatkan dua fase, yaitu fase diam dan fase gerak. Fase diam biasanya berupa cairan yang terikat
pada permukaan, sedangkan fase gerak berupa eluen, pelarut atau gas pembawa inert. Gas chromatography GC memiliki prinsip kerja pemisahan antara gas dan lapisan
tipis cairan berdasarkan perbedaan jenis bahan [23]. 2.9 ANALISA EKONOMI
Crude gliserol sebagai produk hasil samping pembuatan biodiesel memiliki nilai ekonomis yang rendah karena mengandung impuritis seperti metanol, asam
lemak sebagai sabun dan garam. Produksi crude gliserol akan meningkat seiring
16 dengan meningkatnya produksi biodisel. Menurut laporan DitJen Migas 1998
kebutuhan bahan bakar diesel meningkat setiap tahunnya. Crude gliserol tidak dapat langsung dibuang ke lingkungan karena kandungan
bahan organiknya yang tinggi. Salah satu solusi untuk menangani jumlah produksi crude gliserol yang terus meningkat adalah menjadikannya ke dalam bentuk produk
yang lebih berharga. Salah satu produk nilai tambah tinggi yang dapat dengan mudah dibuat dari
gliserol adalah 1,3-Propanadiol. 1,3-Propanadiol banyak digunakan untuk berbagai produk seperti polimer, kosmetik, makanan, pelumas, dan obat-obatan. Produksi 1,3-
Propanadiol dengan bahan baku Crude Gliserol dilakukan dengan tahapan sebagai beikut:
1. Pemurnian Crude Gliserol
2. Pembiakan Bakteri Klebsiella Pneumonia
3. Fermentasi Gliserol
4. Distilasi
5. Analisa Hasil Fermentasi
Berikut merupakan rincian biaya pembuatan 1,3-Propanadiol dengan fermentasi gliserol menggunakan bakteri klebsiella pneumoniae yang telah dilakukan
selama penelitian dengan basis bahan baku crude gliserol 5 liter. 1.
Biaya pemurnian crude gliserol 5 ltr Rp 60.000,-
2. Pembiakkan Bakteri 1 L
Rp 25.000,- 3.
Fermentasi Rp 10.000,-
4. Distilasi
Rp 10.000,- 5.
Analisa Rp 250.000,-
Rp 355.000,- Pada proses pemurnian crude gliserol sebanyak 5 liter akan menghasilkan
gliserol murni sebanyak 1,8 L. Setiap fermentasi 50 ml gliserol diperkirakan akan menghasilkan 20 ml 1,3-Propanadiol. Sehingga, diperoleh hasil 1,3-Propanadiol hasil
fermentasi gliserol sebanyak 1,8 L diperoleh sekitar 720 ml 1,3-Propanadiol. Dari rincian biaya yang telah dilakukan di atas maka total biaya yang
diperlukan untuk produksi 1,3-Propanadiol dengan fermentasi gliserol adalah Rp 355.000,-
17 Harga 1,3 Propanadiol di pasaran, khususnya kota medan sekitar 4.000.000,-
L. Dengan demikian 1,3-Propanadiol untuk 1 ml memiliki harga 4.000,-ml. Oleh karena itu, hasil fermentasi 1,8 L gliserol memperoleh 1,3-Propanadiol sebesar 720
ml, sehingga harga jual hasil fermentasi gliserol menjadi 1,3 Propanadiol sebesar 2.880.000,-. Jika dibandingakn harga penjualan 1,3-Propanadiol dengan biaya
pengeluaran untuk menghasilkan 1,3-Propanadiol menghasilkan keuntungan yang besar.
Sehingga fermentasi gliserol menjadi 1,3-Propanadiol dengan menggunakan bakteri klebsiella pneumoniae layak dipertimbangkan.
18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI PENELITIAN
