FERMENTASI GLISEROL HASIL SAMPING PABRIK BIODISEL MENJADI 1,3-PROPANADIOL DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI KLEBSIELLA PNEUMONIAE SKRIPSI

  

FERMENTASI GLISEROL HASIL SAMPING PABRIK

BIODISEL MENJADI 1,3-PROPANADIOL DENGAN

MENGGUNAKAN BAKTERI KLEBSIELLA

PNEUMONIAE

SKRIPSI

  

Oleh

100405032

JEKKY BAHAGIA G

  

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

SEPTEMBER 2014

  

FERMENTASI GLISEROL HASIL SAMPING PABRIK

BIODISEL MENJADI 1,3-PROPANADIOL DENGAN

MENGGUNAKAN BAKTERI KLEBSIELLA

PNEUMONIAE

SKRIPSI

  

Oleh

100405032

JEKKY BAHAGIA G

  

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN M ENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

SEPTEMBER 2014

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

  

FERMENTASI GLISEROL HASIL SAMPING PABRIK BIODISEL

MENJADI 1,3 PROPANADIOL DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI

KLEBSIELLA PNEUMONIA

  yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

  Medan, September 2014 Jekky Bahagia G

  NIM 100405032

  

PENGESAHAN

  Skripsi dengan judul:

  

FERMENTASI GLISEROL HASIL SAMPING PABRIK BIODISEL

MENJADI 1,3 PROPANADIOL DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI

KLEBSIELLA PNEUMONIA

  dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  Medan, September 2014 Mengetahui, Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing

  Ir. Renita Manurung, MT Dr. Ir. Dr.Ir. Fatimah, MT NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19640617 199403 2 001

  Dosen Penguji I, Dosen Penguji II,

  Ir. Bambang Trisakti, MT Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19660925 199103 1 003 NIP. 19681214 199702 2 002

  

PRAKATA

  Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Fermentasi Gliserol Hasil Samping Pabrik Biodiesel Menjadi 1,3-Propanadiol Dengan Menggunakan Bakteri Klebsiella Pneumonia”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Bioproses Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

  

Dr. Ir. Fatimah, MT

selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.

  Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.

  Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

  Medan, September 2014 Penulis, Jekky Bahagia G

  

DEDIKASI

  Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada : 1.

  Kedua orang tua penulis, S. Ginting dan S. Br. Simangunsong.

  2. Dewi Anggraini atas kerjasamanya selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

  3. Abangnda Bones dan Fian dan Adik Mendra yang selalu memberikan dukungan dan doanya.

  4. Kakak Dila dan Melva yang selalu mendukung dan memberikan doa buat penulis.

  5. Keponakan-keponakan tercinta (Nurah, Yosepin, Yohana, Piros, dan Axaria) buat kecerian kalian semua.

  6. Bibi, Kila, Paktengah, Maktengah, Bolang, Iting, dan semua keluarga besar penulis, penulis mengucapkan beribu-ribu terima kasih atas cinta, kasih sayang, dukungan dan doa yang telah kalian panjatkan buat penulis.

  7. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia stambuk 2010, terkhusus Deril Clinton, Margareth N, Popphy Prawati, Ruben Simanggunsong, Rap Leanon, Rika Silvia dan Jernika Simanggunsong yang telah memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.

  8. Sahabat-sahabat di Universitas Darma Agung, terkhusus Mety Karolina P, Novel Sihombing, Nova Banjarnahor, Susi Rinawati, Maria, Amos, dan Awalludin yang telah memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

  Nama : Jekky Bahagia G NIM : 100405032 Tempat, tanggal lahir : Torgamba, 26 November 1991 Nama orang tua : S. Ginting dan

  S. Br. Simangunsong Alamat orang tua : PKS 1 Torgamba, Kec. Torgamba, Kab. Labuhan Batu Selatan, Provinsi Sumatera Utara

  Asal Sekolah:

  • SD N 116881 Torgamba tahun 1997-2003
  • SMP Swasta Torgamba tahun 2003 – 2006
  • SMA Santo Yoseph Medan tahun 2006 – 2009

  Beasiswa yang diperoleh: Beasiswa PPA tahun 2011, 2012, 2013 Universitas Sumatera Utara Pengalaman Organisasi: 1.

  Sekretaris Umum Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2013/2014.

2. Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia FT USU tahun 2013-2014 modul Pembuatan Pulp dan Biodiesel.

  Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal: 1.

  Fermentation of Glycerol from Biodiesel Waste to 1,3-Propanadiol by Klebsiella Pneumoniaepada seminar

  th

  “5 SriwijayaInternasionalSeminar On Energy Enviromental Science

  th

  and Technology (SISEEST 5 ) 2014” yang akanberlangsung di Palembang, pada 10-11 September 2014.

2. Fermentation of Glycerol from Biodiesel Waste to 1,3-Propanadiol by

  EnterobacterAerogenespada seminar

  th

  “5 SriwijayaInternasionalSemonar On Energy Enviromental Science

  th

  and Technology (SISEEST 5 ) 2014” yang akanberlangsung di Palembang, pada 10-11 September 2014.

  

ABSTRAK

  Salah satu produk fermentasi tertuadarigliserol adalah 1,3-Propanadiol. Pada penelitian ini, 1,3 Propanadiol dihasilkan dari proses fermentasi gliserol dengan bantuan bakteri klebsiella pneumoniae dengan variasi volume bakteri 5, 7, dan 10 %, pada waktu fermentasi 1, 2 dan 3 hari, dengan suhu 25 dan 37

  C. Hasil fermentasi gliserol dianalisa dengan menggunakan kromatografi gas dengan kolom DB 5 HT untuk mengetahui kemurnian 1,3 Propanadiol yang dihasilkan berdasarkan larutan standart 1,3 Propanadiol. Crude gliserol memiliki warna coklat kemerahan, densitas 1,24 gr/ml, FFA 26,22 %, kadar air 2,64 %, kadar abu 11 % dan kemurnian sebesar 29,306 %, sedangkan hasil pemurnian crude gliserol menghasilkan gliserol dengan warna bening, densitas 1,2676 gr/ml, FFA 0,92 %, kadar air 1,265 %, kadar abu 6 % dan kemurnian sebesar 93,1924 %. Berdasarkan analisa kromatografi gas didapat rentang waktu 1,3-Propanadiol berada pada 4,846 menit. Konsentrasi 1,3- Propanadiol pada 1, 2 dan 3 hari yaitu 14,0963; 14,6330; dan 17,6093mol/ml. Konsentrasi 1,3 Propanadiol pada penambahan volume bakteri 5, 7, dan 10 % (v/v) yaitu 15,0952; 17,3287; dan 17,6093 mol/ml. Sedangkan konsentrasi 1,3-Propanadiol pada suhu 25 dan 37 C adalah 14,9892 dan 17,6093mol/ml. Kata kunci :Gliserol, klebsiellapneumoniae, 1,3-propanadiol, fermentasi

  ABSTRACT

  Oneof the oldestproductsofglycerolfermentation is 1,3-Propanediol. Inthis study, 1,3- Propanediol is producedby fermentation ofglycerolwhichis the result ofpurificationof crudeglycerolfrombiodiesel plants. Cruedglycerolandglycerolof purificationanalyzedthe content ofcompound. Glycerolis fermentedbyklebsiellapneumoniae. Glycerolis fermentedwiththe addition ofvarying thevolume ofbacteriais5,7, and10% (v/v), the fermentation timeis1, 2and3days, and

  o

  thefermentationtemperatureis 25and37

  C. The resultsoffermentationof glycerolwas analyzed usinggas chromatographywithcolumnDB5HTtoobtain apurityof1,3- Propanediol is generatedbased onretention timeofthe standard solution. Crudeglycerolhas areddishbrowncolor, density is1.24g/ml, free fatty acid is26.22%, moisture andash content are2.64 and 11%,and apurityis29.306%. Theresults ofthe purification ofcrudeglycerolhas aclear color,density is1.2676g/ml, free fatty acid is 0.92%, moisture andash content are1.265 and 6%,and apurityis93.1924%. Retentiontime of 1,3-Propanediol is 4.846minuteongas chromatographic analysis. The consentration of1,3-Propanediol at1, 2and3daysis14.0963; 14.6330; and17.6093mol/ml. The consentration of1,3-Propanedioltheaddition ofbacterialvolume5, 7, and10% (v/v) is15.0952; 17.3287; and17.6093 mol/ml.

  o Theconsentration of1,3-Propanediol at 25and37 Cis14.9892and17.6093mol/ml.

  Keywords : Glycerol, klebsiellapneumoniae, 1,3-propanediol, fermentation

DAFTAR ISI

  Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii

  PRAKATA iii

  DEDIKASI iv

  RIWAYAT HIDUP PENULIS v

  ABSTRAK vi

  ABSTRACT vii

  DAFTAR ISI viii

  DAFTAR GAMBAR xi

  DAFTAR TABEL xiii

  DAFTAR LAMPIRAN xiv

  DAFTAR SINGKATAN xv

  DAFTAR SIMBOL xvi

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1 LATAR BELAKANG

  1

  1.2 PERUMUSAN MASALAH

  3

  1.3 TUJUAN PENELITIAN

  4

  1.4 MANFAAT PENELITIAN

  4

  1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

  4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  6

  2.1 GLISEROL

  6

  2.2 PURIFIKASI GLISEROL

  7

  2.3FERMENTASI GLISEROL

  8

  2.4INOKULASI BAKTERI

  10

  2.5KLEBSIELLA PNEUMONIAE

  11

  2.6 SINTESIS 1,3 PROPANADIOL

  11

  2.7 SEPERASI HASIL FERMENTASI

  14

  2.8GAS KROMATOGRAFI

  15

  2.9ANALISA EKONOMI

  16 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  18

  3.1 LOKASI PENELITIAN

  3.5.1 PurifikasiGliserol

  23

  3.4.6 Penentuan Kadar Abu Gliserol

  23

  3.4.7 Pembuatan Media Pertumbuhan

  24

  3.4.8 PembuatanKulturStok

  24

  3.4.9 ProsedurPerhitunganJumlahBakteri

  24

  3.4.10 ProsedurFermentasi

  25

  3.4.11 Analisa 1,3 Propanadiol

  25

  26

  26

  23

  3.5.2 Penentuan Kadar Gliserol

  27

  3.5.3 Penentuan Kadar Free Fatty Acid (FFA) Gliserol

  28

  3.5.4 PenentuanDensitasGliserol

  29

  3.5.5 Penentuan Kadar Air Gliserol

  30

  3.5.6 Penentuan Kadar Abu Gliserol

  31

  3.5.7 Pembuatan Media Pertumbuhan

  32

  3.5.8 PembuatanKulturStok

  33

  3.4.5 Penentuan Kadar Air Gliserol

  3.4.4 PenentuanDensitasGliserol

  18

  3.2.5.2 BahanAnalisaDensitasGliserol

  3.2 BAHAN

  18

  3.2.1 Bahan Baku

  18

  3.2.2 BahanPurifikasiGliserol

  18

  3.2.3 BahanPembuatan Media KulturStok

  18

  3.2.4 Bahan Media PerhitunganJumlahBakteri Yang Tumbuh

  18

  3.2.5 BahanAnalisa

  19

  3.2.5.1 BahanAnalisa Kadar Air Gliserol

  19

  19

  21

  3.4 PROSEDUR PENELITIAN

  3.4.3 Penentuan Kadar Free Fatty Acid (FFA) Gliserol

  21

  3.4.2 Prosedur AnalisaGliserol

  21

  3.4.1 ProsedurPurifikasiGliserol

  21

  20

  3.2.5.3 BahanAnalisa Kadar Abu

  3.3 PERALATAN

  19

  3.2.5.5 AnalisaKromatografiGas

  19

  3.2.5.4 BahanAnalisaFree Fatty Acid (FFA) Gliserol

  19

3.5 FLOWCHART PENELITIAN

  3.5.9

  33 PerhitunganJumlahBakteri

  3.5.10

  34 FermentasiGliserol

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  35

  4.1 PEMURNIAN GLISEROL

  35

  4.2 ANALISA GLISEROL

  37

  4.3 FERMENTASI GLISEROL

  38

  4.3.1 KonversiGliserol

  39

  4.3.2 PengaruhWaktuFermentasiTerhadapKonsentrasi 1,3- PropanadiolTerbentuk

  41

  4.3.3 Pengaruh Volume InokulumBakteriTerhadapKonsentrasi 1,3- PropanadiolTerbentuk

  43

  4.3.4 PengaruhSuhuFermentasiTerhadapKonsentrasi 1,3- PropanadiolTerbentuk

  45 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  47

  5.1 KESIMPULAN

  47

  5.2 SARAN

  47 DAFTAR PUSTAKA

  48

  DAFTAR GAMBAR

  35 Gambar 4.2 Garam yang TerbentukSetelahPemanasan

  53 Gambar L1.2 HasilKromatografi GC GliserolMurni

  45 Gambar 4.12 HubunganSuhuFermentassiterhadap Kadar 1,3-Propanadiol 46 Gambar L1.1 HasilKromatografi GC CrudeGliserol

  C, 7 %

Gambar 4.11 Hasil GC dariFermentasiGliserol 3 hari, 37

  43 Gambar 4.10 Hubungan Volume Bakteriterhadap Kadar 1,3-Propanadiol 44

  C, 10 %

Gambar 4.9 Hasil GC dariFermentasiGliserol 2 hari, 37

  41 Gambar 4.8 HubunganWaktuFermentasiterhadap Kadar 1,3-Propanadiol 42

  40 Gambar 4.7 Kadar ResiduGliserolPenelitianJalansutram

  39 Gambar 4.6 Kadar Gliserolpada Proses FermentasiPadaSuhu 25 C maupun 37 C

  38 Gambar 4.5 Pengenceran Bakteri Klebsiella Pnemonia

  37 Gambar 4.4 KulturStokSebelumPembiakandanSesudahPembiakan

  36 Gambar 4.3 GliserolHasilPemurnian

  34 Gambar 4.1 Proses PengasamanCrudeGliseroldenganAsamSulfat

  Halaman Gambar 2.1Skema Proses Fermentasi

  33 Gambar 3.10 Flowchart FermentasiGliserol

  33 Gambar 3.9 Flowchart PerhitunganJumlahBakteri

  32 Gambar 3.8 Flowchart PembuatanKulturStok

  31 Gambar 3.7 Flowchart Pembuatan Media Pertumbuhan

  30 Gambar 3.6 Flowchart Penentuan Kadar Abu Gliserol

  29 Gambar 3.5 Flowchart Penentuan Kadar Air Gliserol

  28 Gambar 3.4 Flowchart PenentuanDensitasGliserol

  27 Gambar 3.3 Flowchart Penentuan Kadar FFA

  26 Gambar 3.2 Flowchart Penentuan Kadar Gliserol

  13 Gambar 3.1 Flowchart PurifikasiGliserol

  12 Gambar 2.4PerombakanGliserolmenjadi 1,3-Propandiol

  11 Gambar 2.3BiokonveksiGliserolmenjadi 1,3-Propandiol

  9 Gambar 2.2BakteriKlebsiella Pnemonia

  53 Gambar L1.3 HasilFermentasiGliserol 1 hari, 37 , 10%

  54 Gambar L1.4 HasilFermentasiGliserol 3 hari, 25 , 10%

  64 Gambar L3.7 Proses InokulasiBakteri

  66 Gambar L3.13 1,3-Propanadiol SetelahdanSebelum Proses Distilasi

  65 Gambar L3.12 Proses Distilasi

  65 Gambar L3.11 HasilTitrasiPenentuan Kadar Gliserol

  65 Gambar L3.10 PerhitunganJumlahKoloniDenganColoni Counter

  8

  65 Gambar L3.9 Pengenceran 10

  64 Gambar L3.8 PembiakanBakteriDalamWater Batch

  64 Gambar L3.6 Proses Sterilisasi Media Pertumbuhan

  54 Gambar L1.5 HasilFermentasiGliserol 2 hari, 37 , 10%

  64 Gambar L3.5 Autoclave

  63 Gambar L3.4 GliserolMurni

  63 Gambar L3.3 Garam Yang TerbentukPada Proses Pemurnian Crude Gliserol

  63 Gambar L3.2 HasilPenambahanAsamPhospat

  56 Gambar L3.1 CrudeGliserol

  56 Gambar L1.8 HasilFermentasiGliserol 3 hari, 37 , 7%

  55 Gambar L1.7 HasilFermentasiGliserol 3 hari, 37 , 10%

  55 Gambar L1.6 HasilFermentasiGliserol 3 hari, 37 , 5%

  66

  

DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 1.1 ProduksidanKonsumsiMinyak Diesel

  1 Tabel 1.2 Penelitian Yang Menggunakan Crude Gliserol sebagai Bahan Baku

  2 Tabel 1.3 Daftar Penelitian Pembuatan 1,3-Propanadiol Terdahulu

  3 Tabel 2.1 Daftar Beberapab Sifat Komponen Yang Terdapat pada Proses Fermentasi

  14 Tabel 3.1 Program Pengatur GC

  20 Tabel 4.1 Perbandingan Sifat Fisika Crude Gliserol dengan Gliserol Murni

  37 Tabel L1.1 Kadar Gliserol SetelahFermentasi

  56 Tabel L2.1 HasilTitrasiSampelHasilFermentasi

  61 Tabel L2.2Kemurnian 1,3-Propanadiol HasilFermentasi

  62 Tabel L2.1 Konsentrasi 1,3-Propanadiol HasilFermentasi

  63