Pengaruh Suhu dan Volume Starter Dalam Pembuatan Bioetanol Dari Nira Aren (Arenga Pinnata Merr)

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 BIOETANOL
Bioetanol merupakan etanol yang dibuat dari tanaman [24]. Etanol dapat
dibuat dari bahan-bahan pertanian diantaranya bahan-bahan yang mengandung
turunan gula, mengandung pati dan mengandung selulosa melalui proses
fermentasi [25]. Fermentasi merupakan salah satu cara untuk mengkonversi
karbohidrat menjadi etanol dengan bantuan mikroorganisme [26].
Etanol disebut juga etil alkohol dengan rumus kimia C2H5OH merupakan
cairan kimia yang tak berwarna dengan karakteristik lainnya yaitu mudah
terbakar, mudah menguap, tidak karsinogenik dan jika terjadi pencemaran tidak
memberikan efek yang buruk terhadap lingkungan secara signifikan [27]. Etanol
dikategorikan menjadi 2 kelompok utama yaitu etanol 95-96 % v/v disebut etanol
hidrat digunakan untuk desinfektan, pelarut serta dijadikan minuman yang
berkualitas tinggi dan etanol >99,5 % disebut Ethanol Fuel Grade dan digunakan
sebagai bahan bakar [24]. Bioetanol 97 % belum dapat dikatakan FGE namun
dapat dijadikan bahan bakar mesin, serta bioetanol 95-99 % dapat dijadikan
sebagai bahan substitusi bensin atau premium dengan rasio bensin-bioetanol
90:10 dan dapat menghemat bahan bakar sebesar 12,5-29 % dibandingkan dengan
menggunakan bensin murni [28].
Bioetanol yang mudah menguap serta memiliki kalor bakar netto yang tinggi

yaitu kira-kira 2/3 dari kalor bakar netto bensin. Etanol juga sangat mudah larut di
dalam bensin dengan segala perbandingan sehingga menjadikan campuran
tersebut memiliki nilai oktan yang tinggi (angka oktan riset 109 dan angka oktan
motor 98) [29]. Oleh karena itu bioetanol dapat dijadikan alternatif sebagai
pengganti bahan bakar fosil [24]. Kelebihan bioetanol yaitu bersifat lebih ramah
lingkungan dan terbukti hemat dan efisien dalam proses pembakarannya [30].

7

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Sifat Kimia Etanol [31]
Sifat Fisika dan Sifat Kimia

Nilai

Berat molekul, g/mol

46,1


Titik beku, oC

-114,1

Titik didi normal, oC

78,32

Densitas, g/ml

0,7983

Viskositas (20 oC), mPas (Cp)

1,17

Panas penguapan normal, J/g

839,31


Panas pembakaran pada 25 oC, J/g

29676,6

Panas jenis pada 25 oC, J (g oC)

2,42

Nilai oktan

106-111

Wujud pada suhu kamar

Cair

Dicampur dengan natrium

Bereaksi


Kelarutan dalam air

Larut sempurna

Dapat terbakar

ya

2.2 NIRA AREN
Nira segar diperoleh dari tanaman aren (Arenga pinnata Merr) merupakan
minuman alami yang manis dan transparan. Nira diperoleh dengan menekan
ganggang dari tanaman aren tersebut. Kemudian puncak dari tangkai diiris sekitar
1-5 mm selama proses penyadapan. Pipa bambu digunakan untuk mengumpulkan
getah/nira [32]. Tangkai dapat diiris setiap hari dan disadap sekali atau dua kali
setiap hari selama periode aliran getah [14].
Nira yang transparan memiliki kandungan gula 100-144 g/kg dengan pH 7,07,4 [33]. Getah atau nira yang dikumpulkan dari pohon tanaman aren mengandung
sekitar 10-12 % total gula yang terdiri dari sukrosa, lebih sedikit gula tereduksi,
mineral lain dan vitamin [32]. Menurut Pontoh [13] nira segar megandung gula
13,9-14,9%, abu 0,04%, protein 0,2% dan kadar lemak 0,02%.Nira mengandung
sukrosa yang melimpah dan sisi kutubnya merupakan rantai asam amino

khususnya asparagin dan glutamin [34].
Nira merupakan minuman yang sangat manis dan non alkohol sebelum
fermentasi. Namun memiliki tenggang waktu yang sangat singkat dimana setelah

8

Universitas Sumatera Utara

4 jam terpapar suhu lingkungan, nira akan terfermentasi menjadi minuman
beralkohol yang disebut tuak [32].
Nira adalah salah satu produk tanaman aren (Arenga pinnata Merr) yang
bernilai ekonomis [35]. Dimana aren (Arenga pinnata Merr) dapat ditemukan
tumbuh liar di hutan primer dan sekunder di Asia tenggara. Aren dapat tumbuh
tinggi mencapai 12 meter dan memiliki batang yang tebal, berserat dan berbulu
yang ditutupi daun lebat berwarna putih dibagian bawah. Keseluruhan aren
tertutup oleh serat hitam yang disebut ijuk [36].

2.3 FERMENTASI
Fermentasi merupakan perubahan kimiawi dari senyawa-senyawa organik oleh
enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Mikroorganisme yang berperan

dalam proses fermentasi ini terutama dari golongan khamir (yeast), kapang (fungi)
dan bakteri [37].
Reaksi fermentasi glukosa menjadi bioetanol ditunjukkan oleh persamaan
reaksi di bawah ini:
C6H12O6

2C2H5OH + 2CO2

[38]

Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil fermentasi antara lain :
1. Nutrisi
Merupakan bahan baku yang mengandung nutrien seperti karbohidrat yang
menjadi sumber karbon dan nutrien lain seperti protein. Nutrien-nutrien ini
berfungsi sebagai penghasil energi bagi mikroba untuk menghasilkan produk
pada proses fermentasi.
2. Suhu
Suhu akan mempengaruhi lamanya fermentasi. Suhu akan disesuaikan dengan
kriteria mikroba yang digunakan. Jika suhu terlalu tinggi akan menyebabkan
mikroba mati sehingga proses fermentasi tidak akan berlangsung, sedangkan

jika suhu terlalu rendah maka fermentasi akan berlangsung lambat [39].
3. Derajat Keasaman (pH)
Sama halnya seperti suhu, maka pH juga harus dikontrol. pH substrat harus
disesuaikan

dengan

kisaran

pH

mikroba

yang

digunakan

untuk

pertumbuhannya. Biasanya bakteri tumbuh pada pH 4-8, khamir pH 3-6,


9

Universitas Sumatera Utara

kapang pada pH 3-7. Dengan mengontrol pH dapat meminimalkan
kontaminan [40].
4. Oksigen
Oksigen secara tidak langsung mempengaruhi fermentasi. Secara aerob maka
mikroba akan menghidrolisi gula menjadi air dan CO2, tetapi pada kondisi
anaerob gula akan diubah menjadi alkohol dan CO2.
5. Mikroba
Dalam fermentasi alkohol biasanya digunakan khamir karena khamir mampu
mengkonversi gula menjadi alkohol karena adanya enzim zimase [39]. Ada
beberapa jenis khamir yang digunakan seperti Saccharomyces cerevisiae [41],
dry yeast [42], G. thermoglucosidasius [43], dan sebagainya.

2.4 SACCHAROMYCES CEREVISIAE
Mikroorganisme yang paling banyak digunakan untuk memproduksi bioetanol
adalah ragi, khususnya Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae

sering dipilih untuk produksi etanol karena sangat baik dalam melakukan
fermentasi dan kemampuannya untuk tumbuh dengan cepat dibawah kondisi
anaerobik dan toleransi yang tinggi terhadap etanol [44].
Saccharomyces cerevisiae banyak diaplikasikan pada bioteknologi karena

memiliki fitur penting yaitu genomik DNA nya tidak mengandung intron, urutan
genom yang telah ditentukan dan teknologi fermentasi cukup berbeda [45].
Salah satu media untuk pertumbuhan mikroorganisme adalah nira. Nira aren
dapat mengalami fermentasi secara alami karena dari asalnya nira aren telah
membawa sel ragi yaitu Saccharomyces tuac, Dengan itu Saccharomyces sangat
aktif dalam mensintesa gula (glukosa) sehingga menghasilkan alkohol dan CO2
[46].

2.5 PUPUK MAJEMUK (NPK)
Pupuk manjemuk (NPK) merupakan pupuk anorganik untuk menggantikan
pupuk tunggal seperti urea, SP-36, dan KCl. Pupuk NPK sangat efisien dalam
meningkatkan unsur hara makro (N, P, dan K) [47].

10


Universitas Sumatera Utara

N, P, dan K merupakan unsur hara essensial bagi tanaman. Penyerapan salah
satu unsur ke dalam tubuh tanaman dipengaruhi oleh adanya kecukupan unsur
hara lainnya, misalnya nitrogen meningkatkan penyerapan posfor, sedangkan
kalium yang tidak tersedia dalam jumlah cukup juga mengakibatkan efisiensi
nitrogen dan posfor menjadi rendah [48]. Keuntungan pupuk NPK adalah:
1. Dapat dipergunakan dengan memperhitungkan kandungan zat hara sama
dengan pupuk tunggal.
2. Apabila tidak ada pupuk tunggal dapat diatasi dengan pupuk majemuk.
3. Penggunaannya sangat sederhana.
4. Pengangkutan dan penyimpanan pupuk ini menghemat waktu, ruangan
dan biaya.
5. Pupuk majemuk ini hampir seluruhnya larut dalam air, sehingga unsur
hara yang dikandungnya dapat segera diserap dan digunakan oleh tanaman
dengan efektif [47].
Pemberian pupuk ini bertujuan untuk menjaga ketersediaan nutrisi tanaman
agar tetap seimbang selama proses pertumbuhannya serta dapat merangsang
pertumbuhan tanaman [49]. Pemupukan NPK majemuk merupakan pemberian
unsur hara pada tanaman yang efisien dibanding dengan pemupukan tunggal.

Tergolong murah dibanding dengan pupuk tunggal [50], mudah dan cepat tersedia
[49].
2.6 POTENSI EKONOMI BIOETANOL DARI NIRA AREN
Indonesia memiliki potensi tanaman aren yang cukup besar. Sentra
pertanaman aren meliputi 14 provinsi dengan perkiraan total areal seluas 60.482
ha. Menurut Puslitbang Perkebunan Indonesia [51] Jumlah tanaman aren setiap
hektar rata-rata 156 pohon. Kalau yang berproduksi 50% dari populasi, maka
produksi nira 210.600 liter/ha/tahun dan rata-rata setiap 10 liter nira dapat
menghasilkan 3,5 liter etanol.
Penggunaan energi di Indonesia terus meningkat seiring dengan pertumbuhan
penduduk dan pemanfaatan energi yang kurang baik. Penggunaan bioetanol di
Indonesia diharapkan dapat memenuhi kebutuhan energi dalam negeri yang
semakin tinggi. Oleh karena itu, perlu dilakukan kajian mengenai potensi ekonomi
bioetanol dari nira aren. Dalam hal ini akan dilakukan kajian potensi ekonomi

11

Universitas Sumatera Utara

yang sederhana. Perlu diketahui harga bahan baku yang digunakan dalam
pembuatan bioetanol yang juga mempengaruhi harga jual bioetanol. Berikut harga
komersial bahan baku nira aren dan harga jual bioetanol.
Harga nira aren

= Rp. 13.333,-/liter

Harga bioetanol

= Rp. 35.750,-/liter

Terlihat perbedaan harga jual bahan baku dan bioetanol yang cukup tinggi tanpa
mengaitkan biaya produksi. Maka perlu dilakukan penelitian untuk ini agar dapat
meningkatkan nilai ekonomi dari nira aren tersebut.
Kebutuhan bahan bakar bioetanol dari bahan nabati yaitu nira aren akan
bersaing dengan kebutuhan pangan yaitu gula. Dimana 10-20 liter nira aren akan
menghasilkan gula 2-3 kg dengan kisaran harga Rp 15.000-20.000,-/kg [52].
Dilihat dari harga jual bioetanol dan gula merah, produksi bioetanol tampak lebih
menguntungkan. Namun saat ini kebutuhan gula dan kebutuhan bahan bakar
belum dapat memmenuhi kebutuhan konsumsi skala nasional [53,54], maka nira
aren dapat dijadikan alternatif untuk mencukupi/menopang kebutuhan pangan
maupun sebagai bahan bakar nabati.

12

Universitas Sumatera Utara