Fermentasi Gliserol Hasil Samping Pabrik Biodiesel Menjadi 1,3-Propanadiol dengan Menggunakan Bakteri Enterobacter Aerogenes

BAB I
PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG
Residu gliserol dengan nama lain propana-1,2,3-triol merupakan satu-

satunya hasil samping dari proses produksi biodiesel dengan jumlahnya 10-12%
(b/b) dari produk [1]. Biodiesel merupakan hasil reaksi transesterifikasi minyak
nabati dengan metanol dalam suatu kondisi tekanan dan suhu tertentu dengan
menggunakan katalis basa. Reaksi transesterifikasi ini menghasilkan senyawa
ester metil asam lemak yang merupakan biodiesel itu sendiri dan crude gliserol
sebagai produk samping atau limbahnya [2].
Seiring meningkatnya produksi biodiesel, crude gliserol yang dihasilkan
akan semakin melimpah. Namun, crude gliserol yang dihasilkan melalui proses
ini memiliki nilai ekonomi yang rendah karena masih mengandung pengotorpengotor. Akibat masih ditemukannya pengotor dalam gliserol, dibutuhkan
pretreatment untuk mengolah gliserol yang bernilai ekonomi rendah menjadi
gliserol yang bernilai tinggi [2]. Menurut laporan DitJen Migas tahun 1998
kebutuhan bahan bakar diesel meningkat setiap tahunnya seperti disajikan pada
tabel 1.1 di bawah ini.

Tabel 1.1 Produksi dan Konsumsi Minyak Diesel [3]
Tahun
1994/1995
1995/1996
1996/1997
1997/1998
1998/1999

Minyak Diesel (juta liter)
Produksi
Konsumsi
11.866,2
16.342
13.465,1
17.621,5
14.345
19.706,2
15.673,9
22.092,1

16.208,9
22.423,4

Di lain pihak melimpahnya ketersediaan gliserol mengakibatkan turunnya
nilai jual bahan tersebut. Dengan demikian pemurnian crude gliserol hasil
samping produksi biodiesel, menjadi tidak ekonomis untuk dilakukan. Sementara
gliserol ini tidak bisa langsung dibuang ke lingkungan karena kandungan bahan
organiknya yang tinggi. Oleh karena itu, diperlukan suatu penelitian untuk
1
Universitas Sumatera Utara

mencari pengolahan crude gliserol menjadi produk lain yang lebih potensial
[2]. Berikut adalah daftar peneliti-peneliti yang telah mengolah crude gliserol
menjadi produk lain yang bermanfaat.

Tabel 1.2 Penelitian Yang Menggunakan Crude Gliserol sebagai Bahan Baku
Referensi/Judul
Fan, Xiaohun., et al. 2010
“Glycerol (Byproduct of Biodiesel
Production) As A Source for Fuels and

Chemicals – Mini Review”

Proses

Fermentasi

Drozdzynzka, et al. 2011
“Biotechnological Production of 1,3Propanediol From Crude Glycerol”

Fermentasi

Barbirato, et al. 1996
“3-Hydroxypropionaldehyde, An Inhibitory
Metabolite of Glycerol Fermentation to 1,3Propanadiol by Enterobacterial Species”
Saisaard, et al. 2011
“Micro-aerobic, Anaerobic and Two Stage
Condition for Ethanol Production by
Enterobacter Aerogenes from Biodiselderived Crude Glycerol”

Hasil

Bahan bakar
dan kimia

1,3 Propanadiol

Fermentasi

1,3 Propanadiol

Fermentasi

Ethanol

Salah satu produk nilai tambah tinggi yang dapat dengan mudah dibuat dari
gliserol adalah 1,3-propanadiol (1,3-PDO). 1,3-propanadiol dapat dibuat secara
bioteknologi dengan peroses fermentasi dengan memanfaatkan mikroorganisme.
Mikroba yang dapat mengkonversi gliserol menjadi 1,3-propanadiol pertama kali
diisolasi dan dikarakteristikan oleh Agustus Freund 1881 [4]. Sejak itu, banyak
mikroorganisme alami mampu menghasilkan 1,3-propanadiol. Beberapa peneliti
yang telah menggunakan mikroba untuk mengkonversi gliserol yang telah

dimurnikan atau crude gliserol menjadi 1,3-propanadiol yaitu dengan bakteri dari
kelas Klebsiella (Pakan dan Foster 1982, Menzel et al 1997, Yang et al 2007),
Citrobacter (Homann et al 1990, Pflugmacher dan Gottschalk 1994 , Daniel et al
1995), Enterobacter (Barbirato et al 1995) dan Clostridia (Forsberg 1987, Biebl et
al 1992). Beberapa Lactobacillus mampu menghasilkan 1,3-propanadiol dari
gliserol [4].
2
Universitas Sumatera Utara

1,3-Propanadiol memiliki berbagai aplikasi untuk produksi polimer,
kosmetik, makanan, pelumas, dan obat-obatan. 1,3-Propanadiol telah mendapat
perhatian komersial sebagai monomer penting untuk mensintesis jenis baru
poliester, polytrimethylene terephthalate (PTT), yang memiliki sifat yang sangat
baik untuk digunakan oleh industri tekstil dan serat.
Pembuatan 1,3 Propanadiol dengan bahan baku gliserol hasil samping
proses pembuatan biodisel pernah dilakukan beberapa orang, berikut hasil
penelitian yang telah dibuat

Tabel 1.3 Daftar Peneliti Terdahulu
Referensi /Judul

Pemurnian
Gliserol

Siregar, 2008
Biosintesis 1,3
Propanadiol dari
Gliserol (hasil
samping
biodisel)

Asam Sulfat

Forsberg, 1986
Pembuatan 1,3
Propanadiol dari
Gliserol

-

1.2

Bakteri

Fermentasi

Hasil

Enterobacter
aerogenes

Pada suhu
37 °C, pH =
6,8 dan
waktu
fermentasi
20 jam

31,13 %
Enterobacter

aerogenes
AD-H43 dan
26,06
Enterobacter
aerogenes
AY-2

Clostridium
acetobutilicum
dan
Clostridium
lainnya.

Pada
pH=6,5 dan
waktu
fermentasi
10 jam

61 % gliserol

terkonversi
menjadi 1,3
Propanadiol

PERUMUSAN MASALAH
Bahan baku pembuatan 1,3-Propanadiol yang akan dilakukan dalam

penelitian ini adalah berupa crude gliserol dari limbah biodiesel, yang tentunya
banyak mengandung impuritis. Sebelum proses fermentasi dilakukan, crude
gliserol tersebut terlebih dahulu dimurnikan dari impuritisnya. Pemurnian crude
gliserol dilakukan dengan menggunakan bahan kimia yaitu H3PO4 5 % dan
kemudian dinetralisasi dengan NaOH, dan dipanaskan hingga terbentuk garamgaram yang kemudian disaring untuk memisahkan garam yang terbentuk. Gliserol
lalu dibleaching dengan penambahan karbon aktif. 1,3-Propanadiol dapat dibuat
dengan cara fermentasi dengan menggunakan bantuan berbagai jenis bakteri.

3
Universitas Sumatera Utara

Hasil fermentasi gliserol tidak hanya menghasilkan senyawa 1,3 Propanadiol saja
akan tetapi juga menghasilkan senyawa lain seperti etanol, 2,3 Butanadiol dan

lainnya, oleh karena itu perlu dilakukan proses pemisahan dengan distilasi untuk
menghasilkan 1,3 propanadiol dengan konsentrasi yang tinggi.

1.3

TUJUAN PENELITIAN
1. Pemurnian crude gliserol hasil samping pabrik biodiesel dengan
menggunakan asam phospat.
2. Mendapat data kinetik dari senyawa 1,3-Propanadiol melalui proses
fermentasi

gliserol

dengan

menggunakan

bakteri

Enterobacter

aerogenes.

1.4

MANFAAT PENELITIAN
Hasil penelitian ini diharapkan bermanfaat untuk dapat meningkatkan nilai

ekonomis dari crude gliserol hasil samping proses pembuatan biodiesel.

1.5

RUANG LINGKUP PENELITIAN
Ruang lingkup penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bioproses Pusat

Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) yang terletak di Jalan Bridjen Katamso, Medan.
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain crude gliserol dari
hasil samping biodiesel, bakteri Enterobacter aerogenes, asam phospat, NaOH,
unsur makro, unsur mikro, etanol, indikator phenolthalen, bromthimol blue, etilen
glikol, dan aquadest. Peralatan yang digunakan adalah fermentor, alat distilasi dan
GC (Gas Chromatography). Penelitian ini dimulai dengan proses pemurnian
crude gliserol dengan menggunakan H3PO4 lalu dinetralkan dengan NaOH,
dipanaskan

untuk

memisahkan

garam-garam

yang terbentuk,

kemudian

dibleaching dengan karbon aktif dan penguapan air yang terdapat pada gliserol.
Gliserol

yang sudah murni difermentasi dengan menggunakan bakteri

Enterobacter aerogenes. Hasil fermentasi gliserol didistilasi untuk memisahkan
1,3-Propanadiol dari produk samping yang terbentuk. 1,3 Propanadiol yang
terbentuk dianalisa menggunakan GC (Gas Chromatography) untuk mengetahui
konsentrasi yang terbentuk.

4
Universitas Sumatera Utara

Variabel yang divariasikan dalam penelitian ini meliputi :
1. Rasio inokulum : substrat

: 0,05 ; 0,07 ; 0,1 (v/v)

2. Lama fermentasi

: 24, 48 dan 72 jam

3. Suhu Fermentasi

: 37 dan 25 0C

Sedangkan variabel tetapan yang digunakan dalam penelitian ini adalah :
1. Jenis bakteri : Enterobacter aerogenes
2. Jumlah gliserol yang digunakan dalam fermentasi : 50 ml
3. Konsentrasi gliserol
4. pH
Parameter yang dianalisa adalah:
1. Kadar gliserol sebelum dan sesudah purifikasi
2. Kadar air
3. Kadar abu
4. Kadar Free Fatty Acid (FFA)
5. Densitas gliserol
6. Konsentrasi 1,3-Propanadiol yang terbentuk.

5
Universitas Sumatera Utara