PROSES FERMENTASI HIDROLISAT JERAMI PADI UNTUK MENGHASILKAN BIOETANOL

  PROSES FERMENTASI HIDROLISAT JERAMI PADI UNTUK MENGHASILKAN BIOETANOL Asyeni Miftahul Jannah Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya

  ABSTRAK Jerami Padi merupakan limbah pertanian yang selama ini masih belum banyak dimanfaatkan menjadi produk yang mempunyai nilai tambah. Jerami Padi yang termasuk biomassa mengandung lignoselulosa sangat dimungkinkan untuk dimanfaatkan menjadi sumber energi alternatif seperti bioetanol. Jerami padi mengandung bahan polisakarida (lebih kurang 39% selulosa dan 27,5% hemiselulosa), setelah jerami padi dihidrolisis menggunakan H

  4 , hidrolisat jerami padi tersebut difermentasi. Fermentasi merupakan kegiatan mikrobia pada bahan pangan sehingga dihasilkan produk yang dikehendaki . Mikroba yang umum digunakan adalah ragi roti (yeast). Selain ragi, faktor yang mempengaruhi proses fermentasi jerami padi menjadi bioetanol antara lain : suhu, pH, ketersediaan oksigen dan kadar gula.

2 SO

  Kata kunci: hidrolisis, fermentasi, ragi roti, ragi tape, bioetanol I.

   PENDAHULUAN

  Sebelumnya etanol dibuat dari gula, lalu beralih ke pati-patian. Tetapi karena berkopetensi dengan pangan dan pakan, maka etanol dari gula dan pati rasanya tidak memungkinkan lagi karena kebutuhan pangan dan pakan lebih penting. Banyak dugaan, terutama dari Eropa dan Amerika, menyebutkan bahwa konversi bahan pangan/pakan menjadi etanol menjadi salah satu penyebab naiknya harga-harga pangan dan pakan.

  Maka dari itu dicari sumber bahan baku alternatif dan yang paling potensial adalah biomassa lignoselulosa. Lignoselulosa dipilih karena tidak berkopetensi dengan pangan maupun pakan, tersedia melimpah, murah dan terbarukan.

  Sejak awal abad ke 18 penelitian tentang biokonversi lignoselulosa mulai dilakukan. Mulai aktif di tahun 70-an, dan semakin intens di abad 21 ini. Sebagai sumber daya alam yang terbarukan, akhir-akhir ini biomassa mendapatkan perhatian yang cukup serius untuk dijadikan bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar fosil. (isroi.wordpress.com)

  Kim and Dale (2004) menyebutkan bahwa rasio jerami/panen adalah 1.4 (berdasarkan pada berat kering massa). Artinya setiap produksi 1 ton akan menghasilkan jerami 1.4 ton. Misal produksi rata-rata beras di Jawa Barat adalah 6 ton maka jeraminya kurang lebih sebanyak 8.4 ton

  (berat kering). Moiorella (1985) menyebutkan bahwa setiap kg panen dapat menghasilkan antara 1-1.5 kg jerami padi. Data dari Moiorella rasanya lebih akurat. (isroi.wordpress.com)

  Data dari BPS menyebutkan bahwa produksi beras nasional pada tahun 2006 kurang lebih sebanyak 54.7 juta ton dari 11.9 juta ha sawah. Berdasarkan data dari Moiorella maka jumlah jerami diperkirakan mencapai 54.7 sampai 82.05 juta ton (OD) jumlah yang sangat besar. (isroi.wordpress.com)

  Potensi etanol dari jerami padi menurut Kim and Dale (2004) adalah sebesar 0.28 L/kg jerami. Sedangkan kalau dihitung dengan cara Badger (2002) adalah sebesar 0.20L/kg jerami. Dari data ini bisa diperkirakan berapa potensi etanol dari jerami padi di Indonesia, yaitu: berdasarkan perhitungan menurut Kim and Dale (2004) dengan menggunakan bahan baku jerami padi sebanyak 54,70 juta ton dapat menghasilkan etanol sebanyak 15,316 juta liter dan bahan baku jerami padi sebanyak 82,05 juta ton dapat menghasilkan etanol sebanyak 22,974 juta liter. Sedangkan perhitungan menurut Badger (2002) dengan menggunakan bahan baku jerami padi sebanyak 54,316 juta ton dapat menghasilkan etanol sebanyak 10,940 juta liter dan bahan baku jerami padi sebanyak 82,05 juta ton dapat menghasilkan etanol sebanyak 16,410 juta liter.

  (isroi.wordpress.com/2008/04/28) umbi. Alkohol yang dihasilkan dari proses fermentasi biasanya berkadar rendah. Untuk

II. PROSES BIOETHANOL mendapatkan alkohol dengan kadar yang

  Bioetanol (C H OH) adalah cairan lebih tinggi diperlukan proses pemurnian

  2

  5

  biokimia dari proses fermentasi gula dari sumber melalui penyulingan atau distilasi. Etanol karbohidrat menggunakan bantuan untuk keperluan industri dalam skala lebih mikroorganisme. Etanol atau Etil Alcohol (lebih besar dihasilkan dari fermentasi tetes, yaitu dikenal dengan alkohol, dengan rumus kimia hasil samping dalam industri gula tebu atau C H OH) adalah cairan tak berwarna dengan

  2

  5 gula bit.

  karakteristik antara lain mudah menguap, mudah

  2. Melalui sintesa kimia melalui reaksi gas terbakar, larut dalam air, tidak karsinogenik, dan etilen dan uap air dengan asam sebagai jika terjadi pencemaran tidak memberikan dampak katalis. Katalis yang dipakai misanya asam lingkungan yang signifikan. Penggunaan etanol fosfat. Asam sulfat dapat juga dipakai sebagai bahan bakar bernilai oktan tinggi atau sebagai katalis, namun dewasa ini sudah aditif peningkat bilangan oktan pada bahan bakar jarang dipakai. sebenarnya sudah dilakukan sejak abad 19. Mula- Seperti kita ketahui, etanol dikategorikan dalam 2 mula etanol digunakan untuk bahan bakar lampu kelompok utama : (Rama Prihandana, dkk, 2007) pada masa sebelum perang saudara di Amerika a

  Etanol 95 – 96 % v/v, disebut etanol Serikat. Kemudian pada tahun 1860 Nikolous Otto berhidrasi yang dibagi dalam : menggunakan bahan bakar etanol dalam

  1. Technical / raw spirit grade, mengembangkan mesin kendaraan dengan siklus digunakan untuk bahan bakar Otto. spiritus, desinfektan dan pelarut

  Etanol dan air membentuk larutan 2.

  Industrial grade, digunakan untuk azeotrop. Karena itu pemurnian etanol yang bahan baku industri dan pelarut. mengadung air dengan cara penyulingan bisa 3.

  Pot able grade, untuk minuman hanya mampu menghasilkan etanol dengan berkualitas tinggi. kemurnian 96%. Etanol murni (absolute) b

  Etanol > 99,5% v/v, digunakan untuk dihasilkan pertama kali pada tahun 1796 oleh bahan bakar. Jika dimurnikan lebih lanjut Johan Tobias Lowitz yaitu dengan cara menyaring dapat digunakan untuk keperluan farmasi alkohol hasil distilasi melalui arang. dan pelarut di laboratorium analisis.

  Pada tahun 1985 Brazil mengeluarkan Etanol ini disebut Fuel Grade Ethanol program pencampuran 20% bioetanol dengan (FGE) atau anhidrous ethanol (etanol bensin untuk menghemat 40% konsumsi bensin. anhidrat) atau etanol kering, yakni

  Kelebihan-kelebihan bioetanol dibandingkan ethanol yang bebas air atau hanya bensin: mengandung air minimal.

  1. Standar Nasional Indonesia (SNI) Bioetanol aman digunakan sebagai bahan

  Bioetanol Terdenaturasi yang disahkan dengan dibandingkan bensin. Nomor SNI DT 27-0001-2006, tanggal 27

  2. desember 2006.Penyusunan SNI Bioetanol Emisi hidrokarbon lebih sedikit.

  Kekurangan-kekurangan bioetanol dibandingkan terdenaturasi untuk gasohol dilakukan untuk bensin: memperhatikan standar sejenis yang telah berlaku 1. di negara-negara lain yang pemakaian Mesin dingin lebih sulit melakukan starter.

  2. bioetanolnya sudah luas dan mencapai tahap

  Bioetanol bereaksi dengan logam seperti magnesium dan aluminium. komersial. Dimana sfesifikasi nya dapat dilihat Sebagai alternatif digunakan campuran bioetanol pada tabel.1 dibawah ini: dengan bensin. Sebelum dicampur, bioetanol harus dimurnikan hingga 100%. Campuran ini

  Tabel. 1

  dikenal dengan sebutan gasohol. Sfesifikasi Standar Bioetanol (http://skadrongautama.blogspot.com)

  Terdenaturasi untuk Gasohol

  Etanol dapat dibuat dengan beberapa cara sebagai No Sifat Unit, Sfesifikasi’) berikut : Min/Maks

  1. Etanol untuk konsumsi umumnya

  1 Kadar %-v, min 99,4 (sebelum dihasilkan dengan proses fermentasi atau etanol denaturan)”) peragian bahan makanan yang mengandung

  94,0 (setelah pati atau karbohidrat, seperti beras dan denaturan)

  2 Kadar metanol Mg/l, maks

3 COOH

  10 Kadar getah (gum), dicuci

  Fermentasi berasal dari bahasa latin “Ferfere” yang berarti mendidihkan (Muljono

  2.3. FERMENTASI

  Hidrolisis asam pekat menghasilkan gula yang tinggi (90% dari hasil teoritik) dibandingkan dengan hidrolisis asam encer, dan dengan demikian akan menghasilkan ethanol yang lebih tinggi (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005). Hidrolisis asam encer dapat dilakukan pada suhu rendah. Namun demikian, konsentrasi asam yang digunakan sangat tinggi (30 – 70%).

  ), 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 (Taherzadeh & Karimi, yang sudah dikembangkan cukup lama. Braconnot di tahun 1819 pertama menemukan bahwa selulosa bisa dikonversi menjadi gula yang dapat difermentasi dengan menggunakan asam pekat (Sherrad and Kressman 1945 in (Taherzadeh & Karimi, 2007).

  4

  2 SO

  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

  Setelah melewati pretreatment, kemudian jerami padi dihidrolisis selama 30 menit. Hidrolisis meliputi proses pemecahan polisakarida di dalam biomassa lignoselulosa, yaitu selulosa dan hemiselulosa menjadi monomer gula penyusunnya. Hidrolisis sempurna selulosa menghasilkan glukosa, sedangkan hemiselulosa menghasilkan beberapa monomer gula pentose (C5) dan heksosa (C6). Hidrolisis dapat dilakukan secara kimia (asam) atau enzimatik.

  2.2. HIDROLISIS

  Gambar 1. Skema Tujuan Pretreatment Biomassa Lignoselulosa (Mosier, et al., 2005).

  Pretreatment biomassa lignoselulosa harus dilakukan untuk mendapatkan hasil yang tinggi dimana penting untuk pengembangan teknologi biokonversi dalam skala komersial (Mosier, et al., 2005). Pretreatment merupakan tahapan yang banyak memakan biaya dan berpengaruh besar terhadap biaya keseluruhan proses. Sebagai contoh pretreatment yang baik dapat mengurangi jumlah enzim yang digunakan dalam proses hidrolisis (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Coordinated development of leading biomass pretreatment technologies, 2005) (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Comparative sugar recovery data from laboratory scale application of leading pretreatment technologies to corn stover, 2005). Pretreatment dapat meningkatkan hasil gula yang diperoleh. Gula yang diperoleh tanpa pretreatment kurang dari 20%, sedangkan dengan pretreatment dapat meningkat menjadi 90% dari hasil teoritis (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005). Tujuan dari pretreatment adalah untuk membuka struktur lignoselulosa agar selulosa menjadi lebih mudah diakses oleh enzim yang memecah polymer polisakarida menjadi monomer gula. Tujuan pretreatment secara skematis ditunjukkan pada Gambar 1 di bawah ini.

  Mg/100 ml, maks 5,0 11 pH 6,5-9,0

  50

  300

  9 Kandungan belerang Mg/l, maks

  40

  8 Kadar ion klorida Mg/l, maks

  7 Tampakan Jernih dan terang, tidak ada endapan dan kotoran

  30

  Mg/l, maks

  6 Keasaman sebagai CH

  0,1

  5 Kadar tembaga Mg/kg, maks

  5

  2

  4 Kadar denaturan %-v, min %-v, maks

  3 Kadar air %-v, maks 1

2.1. PRETREATMENT

  cereviseae untuk mengoksidasi alkohol menjadi asam asetat digunakan bakteri Acetobacter.

  2

  Bila dilihat dari jenisnya, maka terdapat beberapa jenis mikroorganisme yang banyak digunakan dalam proses fermentasi diantaranya adalah khamir, kapang dan bakteri, tetapi tidak semua mikroorganisme tersebut dapat digunakan secara langsung masih diperlukan seleksi untuk menjamin berlangsungnya proses fermentasi. Pemilihan mikroorganisme biasanya didasarkan pada jenis substrat (bahan) yang digunakan sebagai medium, misalnya untuk menghasilkan bioetanol digunakan khamir Saccharomyces

  1. Ragi

  Proses fermentasi hidrolisat selulosa sama seperti proses fermentasi etanol pada ragi roti (yeast). Setelah hidrolisat difermentasi selama beberapa waktu, maka tahap berikutnya adalah purifikasi ethanol. Faktor-faktor yang mempengaruhi fermentasi :

  Beberapa faktor penting yang mempengaruhi hasil ethanol dan efisiensinya, yaitu (1) kondisi fisiologis inokulum mikroba yang ditambahkan ke dalam media, (2) kondisi lingkungan selama proses fermentasi berlangsung, dan (3) kualitas bahan media. Kondisi fisiologis (seed) tergantung pada kondisi pertumbuhan optimal yang spesifik bagi mikroba yang digunakan. Faktor lingkungan yang paling penting, yaitu pH dan suhu. Sedangkan faktor lain (1) buffer capacity, (2) tingkat kontaminasi di awal pertumbuhan, (3) kepekatan gula, (4) konsentrasi alkohol, (5) pemilihan strain khamir, (6) kebutuhan nutrisi bagi pertumbuhan khamir, dan (7) jumlah oksigen yang tersedia (Stark dalam Alico, 1982). (www.kapetseram.com)

  tidak cukup banyak untuk melakukan fermentasi secara bagus. Bahkan untuk mewujudkan kondisi aerob perlu diadakan aerasi sebentar supaya nantinya tidak banyak kehilangan hasil (Crueger, 1984).

  anaerob dimulai terlalu dini maka sel yang ada

  Pembentukan ethanol sistem batch, diawali dengan kondisi aerob kemudian dilanjutkan dengan kondisi anaerob. Jika kondisi

  Fermentasi merupakan kegiatan mikrobia pada bahan pangan sehingga dihasilkan produk yang dikehendaki. Mikrobia yang umumnya terlibat dalam fermentasi adalah bakteri, khamir, dan kapang. Contoh bakteri yang digunakan dalam fermentasi adalah Acetobacter Xuylinm pada pembuatan nata decoco, Acetobacter Aceti pada pembuatan asam asetat. Contoh khamir dalam fermentasi adalah Saccharomyces Cerevisiae dalam pembuatan alkohol sedangkan contoh kapang adalah Rhizopus sp pada pembuatan tempe, Monascus Purpureus pada pembuatan anggur dan sebagainya. Fermentasi dapat dilakukan menggunakan kultur murni ataupun alami serta dengan kultur tunggal ataupun kultur campuran. Fermentasi menggunakan kultur alami umumnya dilakukan pada proses fermentasi trodisional yang memanfaatkan mikroorganisme yang ada di lingkungan.

  6 O

  2 H

  2CO

  Judoamidjojo, Teknologi Fermentasi). Seiring perkembangan teknologi, definisi fermentasi meluas menjadi semua proses yang melibatkan mikroorganisme untuk menghasilkan suatu produk yang disebut metabolit primer dan sekunder dalam suatu lingkungan yang dikendalikan. Pada mulanya istilah fermentasi digunakan untuk menunjukan proses pengubahan glukosa menjadi etanol yang berlangsung secara anaerob. Namun, kemudian istilah fermentasi berkembang lagi menjadi seluruh perombakan senyawa organik yang dilakukan mikroorganisme.

  6 → 

  12 O

  6 H

  C

  tersebut dianggap sebagai pendorong dari berkembangnya biologi molekular. angka yang menunjukan bahwa proses fermentasi tunduk kepada hukum konservasi zat seperti pada reaksi-reaksi kimia biasa. Oleh J. L. Gay-Lussac (1810), (Encycl. Brit. Vol .9 1960) penelitian dilanjutkan dan disimpulkan bahwa persamaan fermentasi pembuatan Alkohol adalah:

  brewing (cara pembuatan bir). Ilmuan Carlsberg

  Penelitian yang dilakukan ilmuan Carlsberg (sebuah perusahaan bir) di Denmark semakin meningkatkan pengetahuan tentang ragi dan

  Ahli kimia Jerman, Eduard Buchner, pemenang Nobel Kimia tahun 1907, berhasil menjelaskan bahwa fermentasi sebenarnya diakibatkan oleh sekeresi dari ragi yang ia sebut sebagai zymase.

  bahwa fermentasi alkohol tidak terjadi tanpa adanya organisasi, pertumbuhan dan multiplikasi sel-sel secara simultan..... Jika ditanya, bagaimana proses kimia hingga mengakibatkan dekomposisi dari gula tersebut... Saya benar- benar tidak tahu" .

  Pasteur melakukan penelitian secara hati- hati dan menyimpulkan, "Saya berpendapat

  Ahli Kimia Perancis, Louis Pasteur adalah seorang zymologist pertama ketika di tahun 1857 mengkaitkan ragi dengan fermentasi. Ia mendefinisikan fermentasi sebagai "respirasi (pernafasan) tanpa udara".

• 2C

  Dari penelitian Elevri dan putra; 2006, Sel S. cerevisiae yang diamobilisasi adalah sel pada usia pertengahan fase log karena jumlah sel yang hidup optimal dan aktif mengkonversi substrat menjadi produk. Untuk mengetahui waktu pemanenan biomassa pada pertengahan fase log, pertumbuhan S. cerevisiae diamati sebagai fungsi waktu sehingga didapatkan kurva pertumbuhannya yang dapat dilihat pada gambar 2 dibawah ini:

• tumbuhan bersel 1 yang tergolong dalam keluarga cendawan. (http://id.wikipedia.org/wiki/) 1)

  4. Pengaruh pH

  Ketersediaaan oksigen harus diatur selama proses fermentasi. Hal ini berhubungan dengan sifat mikroorganisme yang digunakan. Contoh khamir dalam pembuatan anggur dan roti biasanya membutuhkan oksigen selama proses fermentasi berlangsung, sedangkan untuk bakteri- bakteri penghasil asam tidak membutuhkan oksigen selama proses fermentasi berlangsung.

  3. Oksigen

  pertumbuhan mikroorganisme penghasil asam akan lambat sehingga dapat terjadi pertumbuhan produk.

  C O

  Bila suhu kurang dari 20-30

  O C untuk pertumbuhan mikroorganisme.

  Suhu selama proses fermentasi sangat menentukan jenis mikroorganisme dominan yang akan tumbuh. Umumnya diperlukan suhu sekitar 20-30

  2. Suhu

  Gambar 2. Kurva Pertumbuhan S. Cerevisiae

  Ragi kering yang terbentuk butiran dan bubuk ini bisa membuat adonan roti menjadi mengembang, empuk dan mulur. Untuk pemakaiannya, ragi kering bentuknya butiran harus dicampur dengan air hangat dan gula agar terbentuk adonan biang sebelum dicampur dengan adonan tepung.

  Seleksi ini bertujuan untuk mendapatkan mikroorganisme yang mampu tumbuh dengan cepat dan mempunyai toleransi tinggi terhadap konsentrasi gula yang tinggi. Sehingga dapat menghasilkan kadar bioetanol yang dikehendaki. Kadar etanol dalam ubi kayu sebesar 95,9%, kadar etanol ini dapat tercapai dengan penambahan massa ragi (Saccharomyces cereviseae) sebesar 45 gr (Maryani; 2008).

  Ragi padat, selain dimanfaatkan untuk fermentasi pembuatan tapai terkadang juga untuk mengempukan ikan atau membuat pindang bandeng. Dalam penggunaannya, ragi padat harus dihaluskan sebelum ditaburkan dalam bahan lainnya. 2)

  Berbentuk bulat pipih, beraroma tajam dengan aroma alkohol yang sangat khas. Manfaat dan penggunaannya: 1)

  2) Ragi padat

  Ragi kering Berbentuk butiran kecil - kecil dan bubuk halus. Jenis ragi yang butirannya halus dan berwarna kecokelatan ini umumnya digunakan dalam pembuatan roti.

  Ragi dikenal sebagai bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur, dan minuman beralkohol lainnya. Ragi (yeast) merupakan semacam tumbuh

  dibuat dengan menambahkan bumbu-bumbu dan mikroorganisme lain sehingga tidak hanya khamir tapi ada juga beberapa jenis bakteri lain.

  saccharomyces cereviciae . Bedanya, ragi tapai

  Ada tiga jenis ragi yang umum dikenal, yaitu ragi tapai yang berbentuk padatan bulat pipih berwarna putih, ragi roti berbentuk butiran, dan ragi tempe berbentuk bubuk. Umumnya, mikroorganisme pada ragi dibiarkan tumbuh pada bahan pengisi berupa beras/tepung beras/bahan lain yang mengandung karbohidrat tinggi, kemudian dikeringkan. Ragi roti dan ragi tapai mengandung khamir yang sama, yaitu

  sebagainya..

  Endomycopsis , Saccharomyces , Hansenula anomala , Lactobacillus , Acetobacter , dan

  Ragi atau fermen merupakan zat yang menyebabkan fermentasi. Mikroorganisme yang digunakan di dalam ragi umumnya terdiri atas berbagai bakteri dan fungi (khamir dan kapang), yaitu Rhizopus, Aspergillus, Mucor, Amylomyces,

  Biasanya bakteri dapat tumbuh pada pH 4-8. khamir biasanya lebih senang dalam pH 3-6, kapang 3-7 dan sel-sel kariotik yang lebih tinggi 6,5-7,5. sebagai konsekuensinya maka pH dapat

5. Kadar Gula

  o

  2.4. PEMURNIAN

  Dalam pembuatan etanol dari jerami padi, pemurnian merupakan tahapan akhir proses. Distilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari

  beer (sebagian besar adalah air dan etanol) titik

  didih etanol murni adalah 78

  o

  C sedangkan air adalah 100

  o

  C (kondisi standar). Dengan memanaskan larutan pada suhu rentang 78-90

  C akan mengakibatkan sebagian besar etanol menguap. Proses distilasi akan meningkatkan kandungan ethanol hingga 95%. Sisa air yang masih ada dihilangkan dengan proses dehidrasi hingga kandungan ethanol mencapai 99.5%.

  Tidak terdapat kontaminan yang dapat meningkatkan persaingan dalam penggunaan substrat. Faktor-faktor yang dapat menyebabkan berhentinya pertumbuhan mikroba antara lain:

  Udara di distilasi menjadi komponen- komponen seperti oksigen untuk penggunaan medis dan helium untuk pengisi balon. Distilasi juga telah lama digunakan sejak lama untuk pemekatan alkohol dengan penerapan panas terhadap larutan hasil fermentasi untuk menghasilkan minuman suling. Distilasi dapat dilakukan dengan 2 macam cara yaitu: (Sudirman, 2007)

  1. Pembentukan uap dengan cara mendidihkan larutan yang akan diembunkan tanpa dikembalikan kekolaom distilasi.

  Beberapa spesies mikroba dari kelompok yeast/khamir, bakteri dan fungi dapat memfermentasi karbohidrat menjadi ethanol dalam kondisi bebas oksigen (Lynd, 1996). Mikroba melakukan fermentasi tersebut untuk mendapatkan energi dan untuk tumbuh. Berdasarkan reaksi kimia fermentasi, hasil maksimum teoritis dari setiap kg gula adalah 0.51 kg ethanol dan 0.49 kg CO2. Mekanisme pembentukan bioetanol dari jerami (C

  C, dan membutuhkan ketelitian agar tidak terkontaminasi oleh mikroba lain karena itu keseluruhan rangkaian proses harus dilakukan dengan kondisi bebas kontaminasi (Washito, 1981).

  yeast dan temperatur dijaga konstan pada 30

  Hidrolisat jerami padi yang bersifat asam didinginkan sampai suhu 30 C. Sebelum difermentasi ditambahkan NaOH terlebih dahulu agar pH nya mencapai sekitar 4-5, setelah ditambahkan NaOH larutan hidrolisat tersebut diletakkan pada fermentor kemudian ditambahkan

  Gula yang ditambahkan pada hidrolisat jerami padi bertujuan untuk memperoleh kadar etanol yang lebih tinggi, tetapi bila kadar gula terlalu tinggi maka aktifitas khamir dapat terhambat. Kadar gula yang optimum untuk aktifitas pertumbuhan khamir adalah 10 sampai 18 persen. (Iroi; 2008)

  digunakan untuk menjaga agar kontaminan minimal. Umpamanya fermentasi khamir pada pH 3 tidak akan terkontaminasi bakteri. (Muljono Judoamidjojo, Teknologi Fermentasi)

  1. Penyusutan konsentrasi nutrisi yang dibutuhkan dalam pertumbuhan mikroba karena habis terkonsumsi 2. Produk akhir metabolisme yang menghambat pertumbuhan mikroba karena terjadinya inhibisi dan represi.

• 4 2 , H 2 SO H O

  5 H

  5 H

  3C

  (www.risvank.com)

  6

  12 O

  6 H

  5

  10 O

  3C

• C

  c.

  n     → 

  )

  5

  10 O

  6 H

  2. Pembentukan uap dengan cara mendidihkan larutan yang akan dipisahkan dimana uap kemudian diembunkan dan dikembalikan sebagian kekolom agar terjadi kontak antara uap yang naik keatas dengan embun yang dikembalikan. Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat di didihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali kedalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.

  Tidak mengandung zat yang menghambat pertumbuhan sel d.

  digunakan sebagai sumber energi bagi sel saccharomycess cerevicea.

  10 O 5 → 

  2C

  5C

  2 H

  5 OH + 5CO

  2 C

  6 H

  12 O

  2 H

   Mengandung nutrisi yang dapat

  5 OH + 2CO

  2 Media yang digunakan didalam

  fermentasi harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:

  a.

   Mengandung nutrisi yang dibutuhkan

  bagi pertumbuhan sel saccharomycess cerevicea.

  b.

  6 → 

  Uap yang dikeluarkan dari campuran disebut uap bebas, kondensat yang jatuh sebagai destilat dan bagian cairan yang tidak menguap sebagai residu. Apabila yang diinginkan adalah bagian campuran yang tidak teruapkan dan bukan distilatnya, maka proses tersebut biasanya dinamakan evaporasi. Dalam hal ini seringkali bukan pemisahan sempurna yang dikehendaki melainkan peningkatan konsentrasi bahan- bahan yang terlarut dengan cara menguapkan sebagian pelarut.

  Jika suatu larutan yang terdiri dari dua buah larutan komponen yang cukup mudah menguap misalnya larutan benzene-toluene dididihkan, maka fase uap yang terbentuk akan mengandung komponen yang lebih mudah

  Gambar 3. destilasi vacum menguap dalam jumlah yang relative banyak dibandingkan dengan fase cair. Jika ada perbedaan

  2. 6. 2 Distilasi Atmosferik

  titik didih merupakan syarat utama supaya Distilasi pada umumnya dilakukan secara pemisahan dengan distilasi dapat dilakukan. kontinu atau tak kontinu. Pada tekanan normal

  Titik didih suatu cairan bergantung pada atau vakum. Pada distilasi atmosferik, yang paling tekanan. Apabila tekanan sekeliling meningkat, sering dilakukan adalah operasi tak kontinu. titik didih akan naik dan apabila tekanan sekeliling

  Dalam hal ini campuran yang akan dipisahkan berkurang, titik didih akann turun (sifat ini dimasukkan ke dalam alat penguap (umumnya alat dimanfaatkan pada penguapan pada kondisi penguap labu) dan dididihkan. vakum, misalnya pada distilasi vakum).

  Pendidihan terus dilangsungkan hingga sejumlah tertentu komponen yang mudah

  2. 6. 1 Distilasi vakum

  menguap terpisahkan. Selama pendidihan, fraksi Distilasi vakum terutama digunakan komponen yang mudah menguap dalam cairan untuk secara hati-hati, memisahkan campuran bertambah besar, sehingga komposisi distilat yang yang peka terhadap suhu. Dalam hal ini tekanan dihasilkan juga berubah terus. rendah (tekanan absolute) yang dipilih tergantung

  Peristiwa yang terjadi pada distilasi atmosferik pada titik didih yang diinginkan, namun pada adalah: (Sudirman,2007) instalasi teknik jarang yang kurang dari 1 mbar.

  1. Penguapan komponen yang mudah Pengoperasian sebuah instalasi sebuah menguap dari campuran dalam alat distilasi vakum dilihat dari segi peralatan (pompa penguap.

  2. Pengeluaran uap yang terbentuk melaui yang lebih besar) namun dari segi penggunaan sebuah pipa uap yang lebar dan kosong, energi, akan lebih mahal dari pada operasi dengan tanpa perpindahan panas dan perpindahan alat tekanan normal. Lagi pula kerena beda suhu massa yang disengaja atau dipaksakan, yang diizinkan lebih kecil, yang berarti laju yang dapat menyebabkan kondensat perpindahan panas lebih kecil, maka untuk mengalir kembali ke alat penguap. kerjanya lebih rendah.

  3. Tetes cairan yang sukar menguap yang Tekanan terendah yang mungkin dicapai ikut terbawa dalam uap dipisahkan dalam alat penguap (yang berarti titik didih yang dengan bantuan siklon dan disalurkan paling rendah) tidak hanya bergantung pada kembali ke dalam alat penguap. vakum maksimum yang dapat dihasilkan pompa 4.

  Kondensasi uap dalam sebuah kondenser. vakum, melainkan terutama tergantung pada 5.

  Pendinginan lanjut dari distilat panas kerugian tekanan di dalam kolom. Kerugian ini dalam sebuah alat pendingin. sedapat mungkin bernilai kecil, karena tekanan 6.

  Penampungan distilat dalam sebuah dalam alat penguap harus mengatasi kerugian bejana (penampung). tekanan dalam kolom. Adapun peralatan distilasi 7.

  Pengeluaran residu (secara pertaian atau vakum yang digunakan adalah terlihat pada kontinu) dari alat penguap. gambar 3 dibawah ini.

  8. Pendinginan lanjut dari residu yang dikeluarkan.

  6. Recorder (alat pencatat yang berfungsi untuk mencatat isyarat-isyarat)

  Indonesia sebagai Bahan Baku Bioetanol:JERAMI PADI. Online di

  Desember 2008 Isroi. 2008. Potensi Biomassa Lignoselulosa di

  Diakses 10 juli 2009. .................., Info Bioetanol. Oline di www.kapetseram.com. Diakses 27

  ................., 2009. Bioetanol Sebagai Energi Alternetif yang Kompetitif. Online di http://skadrongautama.blogspot.com.

  IV. DAFTAR PUSTAKA

  Jerami padi yang banyak dianggap masyarakat sebagai limbah pertanian ternyata dengan perlakuan khusus dapat dimanfaatkan sebagai bioetanol, yaitu energi alternatif dengan melibatkan bantuan mikroba ragi, sedangkan pada vakum pada kondisi suhu set point 50 C dan tekanan nya 200 mmHg. Perlakuan akhir pada proses ini adalah menganalisa produk bioetanol yang dihasilkan dengan menggunakan alat gas kromatografi.

  III. KESIMPULAN

  7. Recorder yang banyak digunakan pada saat ini disebut integrator yang mempunyai fasilitas yang lebih lengkap daripada recorder biasa.

  5. Detector. Untuk mendeteksi komponen- komponen yang keluar dari kolom. Detector ini akan mengirimkan isyarat listrik ke alat pencatat (recorder).

  9. Penampungan residu dalam sebuah bejana.

  4. Kolom, tempat terjadinya proses pemisahan komponen-komponen cuplikan. Kolom ini ditempatkan di dalam oven bersuhu tinggi, sehingga komponen- komponen cuplikan tetap berupa uap.

  3. Injection Port adalah cabang untuk memasukkan cuplikan dengan cara penyuntikan.

  2. Alat pengatur tekanan (regulator), regulator digunakan untuk mengatur tekanan gas-gas yang digunakan.

  1. Tangki gas pembawa. Gas yang bertindak sebagai fase gerak disebut juga gas pembawa atau carier gas. Gas pembawa yang biasa digunakan seperti helium (He), dan nitrogen (N).

  Campuran yang akan dipisahkan komponen-komponennya, dimasukkan ke dalam kolom yang mengandung fase diam. Dengan bantuan fase gerak, komponen- komponen campuran itu kemudian dibawa bergerak melalui fase diam didalam kolom. Perbedaan ataraksi dan afinitas antara komponen-komponen itu bergerak dengan kecepatan berbeda melalui kolom. Akibat adanya perbedaan kecepatan, komponen- komponen itu terpisah satu sama lain. GC terdiri dari :

  Gas kromatografi adalah suatu proses dimana suatu campuran menjadi komponen- komponennya oleh fase gas yang bergerak melewati suatu lapisan serapan (sorben) yang stasioner. Di dalam kromatografi diperlukan adanya dua fase yang tidak salaing bercampur, yaitu fase diam dan fase bergerak. Fase diam nya disini dapat berupa suatu zat padat yang ditempatkan di dalam suatu kolom atau dapat juga berupa cairan terserap (teradsorbsi) berupa lapisan yang tipis pada butir-butir halus suatu zat padat pendukung yang ditempatkan di dalam kolom. Fase geraknya dapat berupa gas (gas pembawa) atau cairan.

  Gambar 4 Peralatan distilasi atmosferik (//id.wikipedia.org/wiki/)

  Adapun Rangkaian Alat Distilasi Atmosferik dapat dilihat pada gambar 4 dibawah ini:

2.4. KROMATOGRAFI GAS

  http://isroi.wordpress.com. Diakses 06 juni 2009. Isroi. 2008. Topik Penelitian Bioethanol, Topik

  Penelitian Paling Hot Saat Ini. Online di http://isroi.wordpress.com/2008/11/16/. Diakses 06 juni 2009. Judoamidjojo, Muljono, Darwis, Abdul Aziz, dan

  Sa’id, Endang Gumbira. Teknologi Fermentasi. Rajawali Pers. Jakarta

  Maryani, 2007. Pembuatan Etanol dari Ubi Kayu (Cassava) secara Fermentasi. Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang.

  Prihandana, Rama, Noerwijayari K, Adinuari P G, Setiadi S, dan Hendroko R. 2007.

  Bioetanol Ubi Kayu Bahan Bakar Masa Depan. AgroMedia. Jakarta

  Wijaya, Prabu P. 2007. Pembuatan Bioetanol dari Nira Aren secara Fermentasi. Laporan Akhir tahun 2007. Politeknik Negeri Sriwijaya. Palembang.