Ubi Kayu Bioethanol Production from Cassava with Vinasse Recycle for Fermentation
kandungan patinya yang cukup tinggi; harga ubi kayu di saat panen raya seringkali sangat rendah sehingga dengan mengolahnya menjadi etanol
diharapkan harga ubi kayu menjadi lebih stabil; ubi kayu akan menguatkan security of supply bahan bakar berbasis kemasyarakatan; ubi kayu toleran
terhadap tanah dengan tingkat kesuburan rendah, mampu berproduksi baik pada lingkungan sub-optimal, dan mempunyai pertumbuhan yang relatif lebih baik
pada lingkungan sub-optimal dibandingkan dengan tanaman lain Prihandana et al. 2007.
Potensi pengembangan ubi kayu di Indonesia sangat besar karena produktivitasnya dari tahun ke tahun semakin meningkat seperti disajikan pada
Tabel 1.
Tabel 1 Perkembangan produksi ubi kayu di Indonesia
Tahun Luas Panen ha
Produksi ton Produktivitas kuha
2000 1.284.040
16.089.020 125,00
2001 1.317.912
17.054.648 129,41
2002 1.276.533
16.912.901 132,00
2003 1.244.543
18.523.810 149,00
2004 1.255.805
19.424.707 155,00
2005 1.213.460
19.321.183 159,00
2006 1.227.459
19.986.640 163,00
2007 1.201.481
19.988.058 166,36
2008 1.193.319
2
21.593.053
2
180,95
2
2009 1.194.181
1
21.786.691
1
182,44
1
Keterangan:
1
: angka ramalan I
2
: angka sementara Sumber: Departemen Pertanian 2009
Selama ini dikenal ada dua jenis ubi kayu, yaitu ubi kayu manis dan ubi kayu pahit. Kriteria manis dan pahit biasanya berdasarkan kadar asam sianida
HCN yang terkandung dalam umbi ubi kayu. Komposisi kimia tepung dan pati ubi kayu jenis pahit dan manis ternyata hampir sama, kecuali kadar serat dan
kadar abu pada tepung ubi kayu manis lebih tinggi dari tepung ubi kayu pahit Rattanachon et al. 2004. Umbi dari ubi kayu mempunyai kandungan karbohidrat
sekitar 32 hingga 35. Jenis polisakarida yang menyusun umbi ubi kayu antara
lain pati, selulosa dan hemiselulosa. Perbandingan kandungan kimia tepung ubi kayu tersaji pada Tabel 2.
Tabel 2 Komposisi kimia tepung ubi kayu dan ubi kayu segar Komponen
Komposisi bk Tepung Ubi Kayu
a
Ubi Kayu Segar
b
Air Abu
Lemak Protein
Karbohidrat by difference Serat kasar
Selulosa Hemiselulosa
Lignin
Pati 8,65 ± 0,10
2,55 ± 0,14 6,54 ± 0,02
1,81 ± 0,03
80,45 ± 0,23 2,69 ± 0,04
0,36 ± 0,01 1,88 ± 0,03
0,02 ± 0,01
62,54 ± 0,00 57,00
2,46 -
-
11,05
74,81
Sumber :
a
Arnata 2009,
b
Susmiati 2010
Karbohidrat yang terkandung dalam ubi kayu terdiri dari serat kasar dan pati. Serat kasar terdiri dari selulosa, hemiselulosa dan lignin yang berfungsi
sebagai penguat tekstur. Komponen karbohidrat merupakan bahan baku utama yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan etanol adalah pati yang
berfungsi sebagai sumber energi. Pati terdiri dari dua fraksi yaitu fraksi amilosa dan amilopektin. Fraksi
amilosa mempunyai struktur lurus dengan ikatan α-1,4-D-glikosida, sedangkan fraksi amilopektin
mempunyai struktur bercabang dengan ikatan α-1,6-D- glikosida sebanyak 4-5 dari berat total. Molekul-molekul glukosa di dalam
amilosa saling bergandengan melalui gugus glukopiranosa β-1,4. Hidrolisis amilosa menghasilkan maltosa di samping glukosa dan oligosakarida lainnya,
sedangkan pada amilopektin sebagian dari molekul-molekul glukosa di dalam rantai percabangannya saling berikatan melalui gugus α-1,6. Ikatan α-1,6 sangat
sukar diputuskan, terlebih jika dihidrolisis memakai katalisator asam. Struktur kimia amilosa dan amilopektin ditunjukkan pada Gambar 1.
Amilosa
Amilopektin
Gambar 1 Struktur kimia amilosa dan amilopektin dalam pati Zamora 2005.
Selulosa merupakan serat-serat panjang yang secara bersama-sama dengan hemiselulosa dan lignin membentuk struktur jaringan yang memperkuat dinding
sel tanaman. Selulosa terdiri atas sejumlah besar molekul glukosa nomor satu dengan gugus hidroksil C
4
dari molekul glukosa lainnya. Selulosa mempunyai struktur yang mirip dengan amilosa yaitu
merupakan polimer berantai lurus α- 1,4-D-glikosida namun berbeda pada jenis ikatan glikosidanya
yaitu β-1,4-D- glikosida. Selulosa jika dihidrolisis oleh enzim selobiase akan menghasilkan dua
molekul glukosa dari ujung rantai, sehingga dihasilkan selobiosa β-1,4-D-
glikosida Winarno 1992. Struktur kimia selulosa ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Struktur kimia selulosa Zamora 2005.
Hemiselulosa merupakan polimer dari sejumlah sakarida-sakarida yang berbeda-beda antara lain D-xilosa, L-arabinosa, D-galaktosa, D-glukosa dan D-
glukorunat. Susunan dari bahan-bahan tersebut dalam rantai hemiselulosa juga banyak bercabang karena gugus β-glukosida di dalam molekul yang satu dapat
berikatan dengan gugus hidroksil C
2
, C
3
atau C
4
dari molekul yang lain Tjokroadikoesoemo 1986. Hemiselulosa dihubungkan oleh ikatan kovalen
dengan lignin. Hemiselulosa relatif lebih mudah dihidrolisis dengan asam menjadi monomer yang mengandung glukosa, manosa, galaktosa, xilosa dan arabinosa.
Hemiselulosa mengikat lembar-lembar selulosa membentuk mikrofibril yang meningkatkan stabilitas dinding sel tanaman. Hemiselulosa juga berikatan silang
dengan lignin membentuk jaringan kompleks dan memberikan struktur yang kuat.