PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH PERTANIAN ( TEBU OFF GRADE ).
PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH PERTANIAN
( TEBU OFF GRADE )
DI SUSUN OLEH
Aprilia Dwi Ardiyani
NPM
0852010010
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” J ATIM
2013
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
FORMAT HALAMAN DEPAN
SKRIPSI
PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH PERTANIAN
( TEBU OFF GRADE )
Oleh :
APRILIA DWI ARDIYANI
0852010010
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN” JATIM
SURABAYA
2013
.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
SKRIPSI
PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH PERTANIAN
( TEBU OFF GRADE )
untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam memperoleh
Gelar Sarjana Teknik ( S-1)
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
Oleh :
APRILIA DWI ARDIYANI
0852010010
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN” JATIM
SURABAYA
2013
HALAMAN KE DUA HANYA UNTUK SKRIPSI
.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
SKRIPSI
PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH PERTANIAN
( TEBU OFF GRADE )
oleh :
APRILIA DWI ARDIYANI
NPM :0852010010
Telah dipertahankan dan diterima oleh Tim Penguji Skripsi
Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil & Perencanaan
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
Pada hari :
Menyetujui
Pembimbing
Penguji I
Dr, Ir EDI MULYADI, SU.
Ir. PUTU WESEN,MS.
NIP:19520920 198303 1 00 1
Penguji II
NIP:19551231 198503 1 002
Ir. DEWA GEDE OKAYADN
NIP:19571105 198503 1 00 1
Penguji III
Mengetahui
Ketua Program Studi
Dr. Ir. MUNAWAR ALI, MT
Ir. YAYOK SURYO P, MS
NIP:19600601 198703 1 001
NIP: 19600401 198803 1 00 1
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
Untuk memperoleh gelar sarjana (S1), tanggal :
Dekan Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan
Stempel
Ir. Naniek Ratni JAR, M.Kes
NIP . 19590729 198603 2 00 1
.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
CURRICULUM VITAE
Penelit i
Nama Lengkap
: Aprilia Dwi Ardiyani
NPM
: 0852010010
Tempat/ tanggal lahir
: Surabaya / 01 April 1990
Alamat
: Ngagel Madya 1A no 2 RT:08,
RW:04
Surabaya
Telp rumah
: 031 5015656
Nomor Hp.
: 085733319096
Email
: [email protected]
Pendidik an
No.
Nama Univ / Sekolah
Jurusan
Mulai
Dari
T.Lingkungan
2008
Keterangan
sampai
1
FTSP UPN”Veteran” Jatim
-2013
Lulus
2
SMA I PI EMS
I PA
2005 - 2008
Lulus
3
SMP GI KI 2
-
2002 - 2005
Lulus
4
SDN KERTAJAYA X/ 216
-
1996 - 2002
Lulus
Tugas Ak adem ik
No.
Kegiatan
1
Kuliah Lapangan
2
KKN
3
Kerja Praktek
4
PBPAB
5
SKRI PSI
Tempat/ Judul
Selesai tahun
PT. SI ER, PT. Multi Bintang I ndonesia,
PT. Sritex, DSDP Denpasar, Balai Konservasi
Mangrove Bali.
Desa Banjarsari, Kec Sumber Asih, Kab
Probolinggo
Studi Proses I nstalasi Pengolahan Air
Limbah, PT SI ER
Bangunan Pengolahan Air Buangan I ndustri
Pengalengan I kan
Pembuatan Bioetanol Dari Limbah Pertanian
(Tebu Off Grade)
2011
Or ang Tua
Nama
Alamat
Telp
Pekerjaan
Poedjo Soemanto
Ngagel Madya 1a no 2 RT: 01, RW:04.
Surabaya
081515233484
BUMN
.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2012
2012
2012
2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah S.W.T yang telah memberikan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi
dengan judul “ Pembuatan Bioetanol dari Limbah Pertanian ( tebu off grade) ” ini
dengan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan bagi setiap mahasiswa
Program Studi Teknik Lingkungan , Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan,
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur untuk mendapatkan
gelar sarjana.
Selama menyelesaikan skripsi ini, penyusun telah banyak memperoleh
bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, untuk itu pada kesempatan ini
penyusun ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Tuhan Yang Maha Esa, karena Berkat rahmat-Nya skripsi ini dapat
terselesaikan dengan lancar.
2. Ibu Ir. Naniek Ratni J.A.R., M.Kes selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil
Dan Perencanaan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa
Timur.
3. Bapak Dr.Ir. Munawar, MT selaku Ketua Program Studi Teknik
Lingkungan Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
i
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4. Bapak Dr.Ir. Edy Mulyadi, MT selaku dosen Pembimbing skripsi yang
telah membantu, mengarahkan dan membimbing hingga skripsi ini dapat
selesai dengan baik.
5. Bapak Dr.Ir. Edy Mulyadi, MT selaku dosen mata kuliah Metodologi
Penelitian.
6. Kedua Orang tua dan semua keluargaku terima kasih atas dukungan
material, doa serta supportnya.
7. Semua rekan-rekan di Teknik Lingkungan yang secara langsung maupun
tidak langsung telah membantu dan terus memberikan semangat hingga
terselesainya skripsi ini.
8. Makasi buat akang siro yang telah membantu skripsi ini, love u.
Penyusun menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan
skripsi ini, untuk itu saran dan kritik yang membangun akan penyusun terima
dengan senang hati. Akhir kata penyusun mengucapkan terima kasih dan mohon
maaf yang sebesar-besarnya apabila didalam penyusunan laporan ini terdapat
kata-kata yang kurang berkenan atau kurang dipahami.
Surabaya, 10 Maret 2013
Penyusun
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR………………………………………………..……....……i
DAFTAR ISI……………………………………………………………....….…..iii
DAFTAR TABEL …………………………………………………………........iv
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………........v
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang…………………………………………..........1
I.2 Rumusan Masalah..……………………………………….......2
I.3 Tujuan ..........…………………………………………...…...2
I.4 Manfaat ..................................................................................2
I.5 Ruang Lingkup ......................................................................2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Potensi Tebu ........................................................…………...3
II.2. Pemanfaatan Tebu Off Grade...….....……………….……....6
II.3. Tebu Off Grade Sebagai Sumber Bioetanol ..............……....7
II.4. Kelebihan Tebu Off Grade Sebagai Penghasil Bioetanol.....10
II.5. Pengertian Bioetanol..............................................................11
II.6. Kandungan Bioetanol ...........................................................12
II.7. Bioetanol Sebagai Bahan Bakar Nabati Non Pangan...........14
II.8. Fermentasi .............................................................................14
II.9. Hidrolisa.................................................................................16
II.10. Faktor Yang Mempengaruhi proses Fermentasi..................16
II.11. Mekanisme Pembuatan Bioetanol........................................17
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II.11.1. Persiapan Bahan Baku...............................17
II.11.2. Tahap Proses Pembuatan...........................17
II.11.3. Tahap Penambahan Ragi...........................18
II.11.4. Tahap Fermentasi......................................18
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
III.1. Alat Penelitian....... ………………………………..……….19
III.2. Bahan Penelitian.....………………………….……………..19
III.3. Variabel Penelitian...............................……………….........19
III.4. Parameter Penelitian..............................................................19
III.5. Prosedur Penelitian................................................................20
III.6. Rangkaian Alat Pembuatan Bioetanol..................................21
III.7. Kerangka Penelitian..............................................................22
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
IV.1. Uji Kadar Gula …………………………………………...23
IV.2. Uji Kadar Etanol....... ..…...……………………………….24
IV.3. Pengaruh Variasi Dosis.........................................................27
IV.4. Pengaruh Variasi Waktu Fermentasi....................................30
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. Kesimpulan………………………………………………….32
V.2. Saran………………………………………………………...32
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................34
LAMPIRAN..........................................................................................................
iv
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH PERTANIAN
( TEBU OFF GRADE )
ABSTRAK
Tebu off grade merupakan salah satu tumbuhan asli Indonesia yang dapat
dimanfaatkan sebagai bahan baku bioetanol. Penelitian pembuatan etanol berbahan
dasar tebu dilaksanakan skala laboratorium. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui
besarnya kandungan kadar etanol yang dihasilkan dari Tebu off grade.
Prosedur penelitian ini terdiri pemerasan Tebu off grade menjadi nira,
pemanasan (penggodokan) nira, proses fermentasi dengan penambahan ragi (yeast)
dan berlangsung selama 6 hari dengan volum nira Tebu off grade yang digunakan
adalah 5 liter. ragi 1 g sampai, 5 g, dengan waktu 2 hari, sampai 6 hari, yang
merupakan variable bebas dalam penelitian ini. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
pada skala laboratorium penggunaan nira Tebu off grade 5 liter dengan berat ragi 5 g,
dan waktu 4 hari menghasilkan kadar etanol terbaik sebesar 6,30 %.
Kata kunci : Tebu off grade, nira Tebu off grade , ragi, dan Bioetanol
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
UTILIZATION OF SAGO WASTE AS RAW
MATERIAL
FOR BIOETHANOL
ABSTRACT
Sago , an endemic plant of Indonesia, is potential for bio-ethanol base
material. Bioethanol can be producted from sago core, Research-based ethanol
manufacturing sago implemented using two types of enzymes, namely-amylase and
glucoamylase and raw materials such as starch, pith and fiber at the laboratory
scale. The purpose of this study was to determine the amount of content levels of
ethanol produced from sago waste.
The procedure of this study consists of the hydrolysis of the material with the
addition of the enzyme alpha amylase, saccharification process with the addition of
glucoamylase enzymes, fermentation by adding yeast and lasted for 5 days with heavy
use of sago waste is 1 kg, 2 kg and 3 kg which is a variable Variables in this study.
The results showed that on a laboratory scale using 100 gr enzyme alpha amylase, an
enzyme glucoamylase 100 gr and 100 gr yeast produces ethanol levels at least as
high as 1.110% for sago starch by weight of 1 kg.Keywords: Sago, Enzyme Alpha
amilase, Enzyme Gluco amilase, Bioethanol
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Peningkatan kebutuhan energi seiring dengan pertumbuhan jumlah
penduduk dan gaya hidupnya. Kondisi inilah yang memaksa dilakukannya
diversifikasi sumber energi agar dapat mengurangi beban pasokan energi fosil ( P
Partono 2012). Untuk itulah perlu dikembangkan bahan bakar alternatif dengan
memanfaatkan sumber bahan baku yang ada dan banyak terdapat di daerah
pertanian tebu . Limbah hasil pertanian tebu yang tidak bisa diolah oleh Pabrik
gula berupa sogolan bonggol, pucuk, sogolan dan tebu off grade (serasa tebu )
jumlahnya mencapai 50 %. Pemanfaatan tebu Off Grade sampai saat ini masih
belum optimal. Oleh karena itu, perlu dilakukan alternatif pengolahan tebu off
grade tersebut menjadi produk Bio Etanol yang mengacu pada “ kesederhanaan
proses “ dan “ Hemat Energi “ yang mampu di adopsi oleh masyarakat pedesaan.
Penggunaan etanol atau alkohol sangat luas dalam berbagai bidang
industri, seperti minuman, farmasi sampai pada otomotif. Dengan adanya krisis
energi, peran etanol sebagai sumber bioenergi menjadi lebih meningkat. Etanol
yang berkadar 50-80 % dapat dipakai sebagai bahan bakar pengganti minyak
tanah (mitanol). Dengan begitu terselip harapan, semoga bioetanol dapat menjadi
bahan bakar alternatif yang lebih murah dan ada kepastian untuk mudah didapat.
Bio etanol sangat menarik untuk dikembangkan, karena bahan bakunya sangat
mudah didapat dan masyarakat pun sudah akrab dengan sumber bahan bakunya
terutama tanaman tebu. Berkenaan dengan itu, penting untuk dikaji “ Produksi
1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2
Bio etanol dari tebu Off Grade dengan proses pemurnian satu Langkah sebagai
Energi Alternatif dalam Skala TTG ( Teknologi Tepat Guna )” merupakan
langkah untuk mengurangi masalah krisis energi terutama minyak tanah.
1.2
PERUMUSAN MASALAH
•
Prospek produksi Bioetanol berbasis limbah perkebunan tebu
•
Proses pemurnian kaldu fermentasi secara destilasi masih perlu di
optimalkan
1.3
TUJ UAN PENELITIAN
•
Untuk menghasilkan Bioetanol dari limbah pertanian tebu melalui proses
Hidrolisa dan enzimatis sebagai bakar terbaru dan ramah lingkungan
•
1.4
Menentukan kondisi proses fermentasi yang optimal
MANFAAT PENELITIAN
•
Memberi data teknik proses Bioetanol berbasis limbah pertanian tebu
•
Menghasilkan Bioetanol berkualitas Off Grade.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
II.1
Potensi Tebu
Salah satu jenis tanaman
yang telah lama dikenal dan di
budidayakan adalah tanaman Tebu. Tebu merupakan salah satu jenis
tanaman potensial di Indonesia untuk dijadikan sumber bahan baku
bioetanol yang diperlukan sebagai bahan bakar nabati. Bio Etanol sebagai
bahan bakar nabati memiliki sejumlah sifat yang positif dibandingkan
bahan bakar minyak dari segi lingkungan dan kesehatan manusia. Prospek
Pengembangan Bio-fuel sebagai Substitusi Bahan Bakar Minyak sangat
potensi di pedesaan.
Salah satu potensi yang relatif besar adalah pengembangan
bioetanol berbahan baku tebu. Dengan asumsi 80 liter bioetanol dapat
dihasilkan dari 1 ton tebu (data teknis di Brazil) dan produktivitas tebu
rata-rata 80 ton per ha, maka dari setiap ha lahan tebu dapat dihasilkan
6.400 liter etanol. Apabila etanol dari tebu dapat mensubstitusi 10% dari
kebutuhan gasoline pada tahun 2010 (33,4 milyar liter), maka target
tersebut bisa dicapai dengan pengembangan areal tebu seluas 522 ribu ha.
Dengan target subsitusi tersebut, jumlah gasoline yang dapat disubstitusi
sebesar 3.34 milyar liter atau lebih dari Rp 15 triliun.
Data survei menunjukkan ketersediaan lahan di luar Jawa yang
sesuai untuk tebu terdapat sekitar 750 ribu ha, disamping potensi arael
3
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
existing industry seluas 420 ribu ha (areal tebu Indonesia tahun
1993/1994). Konversi bahan baku tanaman yang mengandung pati atau
karbonhidrat dan tetes menjadi bio-ethanol ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Konversi Bahan Baku Tanaman Dan Tetes Menjadi
Bio-Ethanol
Bahan Baku
Kandungan
Konver
Perbandin
Gula
si
gan Bahan
(kg)
Bioeta
kabu dan
J enis
Kebutuhan
(kg)
Bioetanol
nol
(liter)
1000
250-300
166,6
6,5:1
1000
150-200
125
8:1
1000
600-700
200
5:1
Sagu
1000
120-160
90
12:1
Tetes
1000
500
250
4:1
Ubi
Kayu
Ubi
Jalar
Jagun
g
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5
Tebu sendiri mempunyai nama latin yaitu :
Klasifikasi Ilmiah
Kerajaan : Plantae
Divisi : Magnoliophyta
Kelas :Liliopsida
Ordo : Poales
Family : Poaceace
Genus : Saccharum .
Tebu off grade merupakan tebu yang tidak layak untuk memproduksi gula ,
di karnakan kandungan glukosa dalam tebu off grade ini sedikit dan sering sekali
di pabrik gula membuang tebu off grade tersebut. Tebu off grade sendiri
merupakan sisa tebangan tebu yang tidak dapat di pakai oleh pabrik gula karna
kandungan gulanya lebih sedikit . Tebu off grade memiliki 3 bagian yaitu : pucuk,
anakan, bonggol. Pucuk tebu digunakan sebagai hijauan makanan ternak
pengganti rumput gajah tanpa ada pengaruh negative pada ternak ruminansia.
Pucuk tebu meskipun pontensinya cukup besar, namun angka pemanfaatnya
relative sangat rendah (3,4%). Hal ini disebabkan
antara lain turunnya
palatabilitasnya yang besar apabila dikeringkan dengan matahari, sedangkan yang
diekspor
umumnya dikeringkan dengan matahari ,sedangkan yang di ekspor
umumnya dikeringkan dengan mesin pengering, sehingga tetap hijau dan bebau
manis. Dilihat dari potensi bahan kering ,maka pucuk tebu masih mampu
menghidupi sebanyak 377.860UT/tahun, sedangkan dengan kandungan PK 5,6 %
mampu mensuplai sebanyak 262.662 UT/tahun , dari kandungan TDN 54,1%
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
6
mampu menghidupi 448.361 UT/tahun (Rantan krisna 2009). Anakan tebu adalah
di gunakan untuk makan ternak sedangkan bonggol tidak di manfaatkan sama
sekali.
II.2
PEMANFAATAN TEBU OFF GRADE
Biomassa secara sempit didefinisikan sebagai bahan (material) yang berasal
dari tumbuhan terestrial (darat). Biomassa tumbuhan sebagian besar berupa
biomassa lignoselulosa yang nira tebu off grade. Nira tebu off grade merupakan
hasil samping industri pengolahan pati. Industri tebu off grade menghasilkan tiga
jenis limbah, yaitu ampas , pucuk-bonggol-anakan tebu off grade, dan nira.
Jumlah tebu off grade adalah ampas ( molassae) adalah sekitar 90% dan 5% gula
dan sisanya air.
Ampas tebu off grade dicampur dengan bahan makanan tambahan dan
digunakan sebagai makanan hewan. Pucuk yang kering (dalam bahasa J awa,
dadhok) adalah biomassa yang mempunyai nilai kalori cukup tinggi. Ibu-ibu di
pedesaan sering memakai dadhok itu sebagai bahan bakar untuk memasak selain
menghemat minyak tanah yang makin mahal, bahan bakar ini juga cepat panas.
Dalam konversi energi pabrik gula, pucuk dan juga ampas batang tebu digunakan
untuk bahan bakar boiler, yang uapnya digunakan untuk proses produksi dan
pembangkit listrik. Di beberapa daerah air perasan tebu sering dijadikan minuman
segar pelepas lelah, air perasan tebu cukup baik bagi kesehatan tubuh karena dapat
menambah glukosa.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
7
Kegunaan lain biomassa untuk memproduksi energi harus ditingkatkan jika
kita ingin mengurangi akibat pemanasan global dan dapat menyediakan energi
tinggi untuk menggantikan bahan bakar konvensional. Biomassa selalu menjadi
sumber energi utama untuk makhluk hidup dan diperkirakan berkontribusi 13%
dari pasokan energi dunia dan persentase yang lebih besar lagi bagi negara-negara
berkembang (Tsukahara dan Sawayama, 2005).
Tebu off grade selain dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan
etanol juga dapat digunakan sebagai bahan pangan dan berbagai keperluan lain.
Anakan tebu off grade dijadikan tambahan makanan hewan sedangkan ampas dari
tebu off grade dihasilkan sebagai hasil ikutan dari unit gilingan bisa diproses lebih
lanjut menjadi etanol, dengan menambah unit pretreatment dan sakarifikasi. Unit
pretreatment berfungsi untuk mendegradasi ampas menjadi komponen selulosa,
lignin, dan hemiselulosa. Dalam unit sakarifikasi, selulosa dihidrolisa menjadi
gula (glukosa) yang akan menjadi bahan baku fermentasi, selanjutnya didestilasi
menghasilkan etanol.
II.3. Tebu Off Grade Sebagai Sumber Bioetanol
Konsumsi minyak bumi (BBM) yang terus meningkat dan cadangan
minyak yang semakin menipis telah mendorong pengembangan dan pemanfaatan
bahan bakar nabati (BBN) sebagai bahan bakar alternatif. Salah satu contoh bahan
bakar alternatif yang saat ini mulai dikembangkan adalah bioetanol. Tebu
merupakan salah satu tumbuhan asli Indonesia yang dapat dimanfaatkan sebagai
bahan baku bioetanol. Secara alami tebu tersebar hampir di setiap pulau atau
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
8
kepulauan di Indonesia dengan luasan terbesar di Pulau Jawa. Keunggulan tebu off
grade sebagai bahan baku bioetanol ialah bahwa produktivitas tebu off grade
lebih tinggi dibanding komoditas penghasil lainnya. Salah satu potensi yang relatif
besar adalah pengembangan bioetanol berbahan baku tebu. Dengan asumsi 80
liter bioetanol dapat dihasilkan dari 1 ton tebu (data teknis di Brazil) dan
produktivitas ( tebu rata-rata 80 ton per ha, maka dari setiap ha lahan tebu dapat
dihasilkan 6.400 liter etanol ). Apabila etanol dari tebu dapat mensubstitusi 10%
dari kebutuhan gasoline pada tahun 2010 (33,4 milyar liter), maka target tersebut
bisa dicapai dengan pengembangan areal tebu seluas 522 ribu ha. Dengan target
subsitusi tersebut, jumlah gasoline yang dapat disubstitusi sebesar 3.34 milyar
liter atau lebih dari Rp 15 triliun. Data survey menunjukkan ketersediaan lahan di
luar Jawa yang sesuai untuk tebu terdapat sekitar 750 ribu ha, disamping potensi
arael existing industry seluas 420 ribu ha (areal tebu Indonesia tahun 1993/1994).
Bioetanol dapat digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga, sebagai
bahan bakar alternatif pengganti minyak tanah. Perbandingan penggunaan
bioetanol dengan minyak tanah adalah 1 : 3, dengan 21 perbandingan masa pakai
yang berbeda yaitu 1 liter minyak tanah dapat digunakan selama 2 jam, sedangkan
1 liter bioetanol dengan kadar 90 -95% dapat digunakan selama 15 jam. Bioetanol
sebagai bahan bakar kendaraan dapat digunakan dengan perbandingan 10%
bioetanol absolut: 90% bensin.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
9
Campuran ini biasa disebut Gasohol E10. Gasohol E-10 mampu
meningkatkan tenaga menjadi 41,23 kW dibandingkan dengan premium hanya
30,97 kW dan pertamax 40,09 kW. Etanol yang dihasilkan dari pati sagu memiliki
nilai oktan lebih tinggi 117 dibandingkan dengan premium, yang hanya
mempunyai nilai oktan sebesar 87 dan pertamax 93. Selain itu, konsumsi bahan
bakar lebih irit, hanya sekitar 30,39L/jam, dibandingkan premium 31,03 L/jam.
Molekul etanol yang dihasilkan mengandung oksigen dengan pembakar mesin
lebih sempurna sehingga mengurangi emisi gas buang. Selain itu, bioetanol
merupakan bahan bakar tidak beracun, tidak mengakumulasi gas karbondioksida
dan relatif kompatibel dengan mobil bensin atau diesel (Mursyidin, 2007).
Kelebihan bioetanol dibandingkan dengan bensin adalah bioetanol aman
digunakan sebagai bahan bakar, titik nyala etanol 3 kali lebih tinggi dibandingkan
bensin dan emisi hidrokarbon lebih sedikit (Chemiawan, 2007).
Dari data-data di atas dapat diketahui bahwa potensi tumbuhan tebu off
grade sangat tinggi, akan tetapi belum dimanfaatkan secara maksimal. Salah satu
peningkatan nilai tambah tebu off grade yaitu strelisasi menjadi gula yang
selanjutnya diproses lebih lanjut dijadikan etanol. Proses dapat dilakukan secara
kimia, biologi maupun dengan bantuan ragi ( yeast ). Pada penelitian ini telah
dilaksanakan pembuatan etanol dari tebu off grade dengan menggunakan satu
ragi ( yeast ) dengan dua macam teknik. Tujuan penelitian adalah untuk
mendapatkan jenis ragi yang efektif untuk memperoleh etanol dari monosakarida ,
sebagai bahan baku pembuatan etanol sebagai sumber energi terbarukan.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
10
Bioetanol merupakan salah satu bahan bakar nabati yang saat ini menjadi
primadona untuk mengggantikan minyak bumi. Minyak bumi saat ini harganya
semakin meningkat, selain kurang ramah lingkungan juga termasuk sumber daya
yang tidak dapat diperbaharui. Sementara bioetanol dapat diproduksi dari berbagai
bahan baku yang banyak terdapat di Indonesia, selain tebu sumber potensial sagu
antara lain singkong, aren, jambu mete, jagung dan lain-lain. Bioetanol dapat
dihasilkan dari hasil pertanian yang tidak layak/tidak bisa dikonsumsi, seperti dari
sampah / limbah pasar, limbah pabrik gula (tetes/mollases). Yang penting bahan
apapun yang mengandung karbohidrat dan gula, dapat diproses menjadi bioetanol.
Melalui proses fermentasi, distilasi, dan bahan-bahan tersebut dapat dikonversi
menjadi bahan bakar bioetanol.
Tebu off grade disebut juga monosakarida, karena unit monomernya
glukosa. Tebu off grade lebih murni karena kaya kandungan fruktosa, galaktosa,
dan senyawa lain, sehingga tebu off grade sangat cocok digunakan sebagai bahan
baku pembuatan etanol. Jumlah kandungan dalam tebu off grade ampas (
molassae) adalah sekitar 90% dan 5% gula dan sisa ny air.
II.4. Kelebihan Nira Tebu Off Grade Sebagai Penghasil Bioetanol
Pusat perhatian pengembangan sumber energi alternatif pada gula
terfermentasi dari monosakarida merupakan sumber karbohidrat terbarukan paling
besar yang diketahui. Bioetanol dalam cakupan industri produksi energi merujuk
pada bahan hayati yang dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar nabati
sehingga lebih ramah lingkungan.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
11
Potensi tebu off grade di Indonesia saat ini seluas dari data survei
menunjukkan ketersediaan lahan di luar Jawa yang sesuai untuk tebu terdapat
sekitar 750 ribu ha, disamping potensi arael existing industry seluas 420 ribu ha
(areal tebu Indonesia tahun 1993/1994) dan pemanfaatan tanaman tebu off grade
sejauh ini cenderung terfokus pada nira yang dihasilkannya. Pengolahan tebu off
grade menjadi nira hanya 16-28%. Hasil ikutan pengolahan berupa ampas sekitar
72% merupakan biomassa limbah tebu off grede hasil industri pengolahan tebu off
grade yang masih sangat kurang pemanfaatannya.
II.5. Pengertian Bioetanol
Bioetanol adalah cairan biokimia pada proses fermentasi gula dari sumber
karbohidrat dengan menggunakan bantuan mikroorganisme dilanjutkan dengan
proses distilasi. Sebagai bahan baku digunakan tanaman yang mengandung pati,
ligno selulosa dan sukrosa. Dalam perkembangannya produksi bio-etanol yang
paling banyak digunakan adalah metode fermentasi dan distilasi, dengan bahan
baku ubi kayu atau molase. Bio-etanol dapat digunakan sebagai pengganti bahan
bakar minyak (BBM) tergantung dari tingkat kemurniannya. Bio-etanol dengan
kadar 95-99% dapat dipakai sebagai bahan substitusi premium (bensin),
sedangkan kadar 40% dipakai sebagai bahan substitusi minyak tanah. Kebutuhan
bensin nasional saat ini mencapai 17,5 miliar liter/tahun, kurang lebih 30% dari
total kebutuhan, masih impor. Hal ini mengakibatkan permintaan bioetanol sangat
tinggi.
Dalam kurun waktu 2007-2010, pemerintah menargetkan mengganti 1,48
miliar liter bensin dengan bio-etanol sesuai dengan Peraturan Pemerintah
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
12
No.5/2006. Diperkirakan kebutuhan bio-etanol akan meningkat 10% pada tahun
20112015, dan 15% pada 2016-2025. Pada kurun pertama 2007-2010 selama 3
tahun pemerintah memerlukan rata-rata 30.833.000 liter bio-etanol/ bulan. Saat ini
bio-etanol baru dapat dipasok sebanyak 137.000 liter setiap bulannya (0,4%). Hal
ini berarti setiap bulan pemerintah kekurangan pasokan 30.696.000 liter bioetanol sebagai bahan bakar (Nurianti, 2007).
Program pemerintah tentang usaha Bahan Bakar Nabati (BBN) perlu
ditindak lanjuti untuk mengurangi ketergantungan pada BBM. Beberapa faktor
pendukung turut berkontribusi dalam penyediaan bio-etanol adalah sebagai
berikut
a. Bahan baku cukup dan telah tersedia,
b. Teknologi pembuatan bio-etanol relatif mudah dan tersedia,
c. Pasar dan keuntungan yang menjanjikan.
Ini berarti memberi peluang kerja pada masyarakat, dan menghemat
pengeluaran untuk pembelian bensin dan minyak tanah bagi rumah tangga, dan
transportasi umum. Skala usaha dalam industry bio-etanol dibedakan atas
a. Rumah tangga,
b. Menengah, dan
c. Besar.
II.6. Kandungan Bioetanol
Bioetanol adalah etanol yang. berasal dari sumber hayati. Bioetanol
bersumber dari karbohidrat yang potensial sebagai bahan baku seperti tebu, nira
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
13
sorgum, ubi kayu, garut, ubi jalar, sagu, jagung: jerami, bonggol jagung dan kayu.
Setelah melalui proses fermentasi, dihasilkan etanol.
Etanol adalah senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan
oksigen, sehingga dapat dilihat sebagai derivat senyawa hidrokarbon yang
mempunyai gugus hidroksil dengan rumus C2H5OH.
Etanol merupakan zat cair, tidak berwarna, berbau spesifik, mudah terbakar
dan menguap, dapat bercampur dalam air dengan segala perbandingan. Adapun
sifat fisik dan kimia dari etanol yaitu :
1. Sifat sifat fisik etanol terdiri dari :
a. Rumus molekul
: C2H5OH
b. BM
: 46,07 gram/mol
c. Titik didih pada 760 mmHg : 78,4°C
d. Titik beku
: - 112°C
e. Densitas
: 0, 789 gr/ml pada 20°C
f. Kelarutan
1) air
: sangat larut
2) eter
: sangat larut
2. Sifat kimia
Bahan Baku Glukosa
a. Dihasilkan dari fermentasi glukosa
C6H12O6 → 2 C
Glukosa
2H5OH
etanol
+ 2 CO2
karbondioksida
Bahan Baku Pati
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
14
b. Untuk minuman diperoleh dari peragian karbohidrat, ada dua tipe yaitu
tipe pertama mengubah karbohidratnya menjadi
glukosa kemudian
menjadi etanol,
II.7. Bioetanol Sebagai Bahan Bakar Nabati Non-Pangan
Bahan bakar nabati merupakan sumber energi alternatif dalam mengatasi
kebergantungan masyarakat pada bahan bakar minyak konvensional. Menurut
Wahyuni (2007), keberlanjutan penggunaan bahan bakar minyak konvensional
(fosil) sebagai sumber bahan bakar minyak (BBM) telah secara luas diketahui
tidak akan berlangsung lama lagi, karena diketahui jumlahnya yang semakin
berkurang di bumi ini dan juga kontribusinya dalam menyumbang produksi CO2
yang berpotensi sebagai kontaminan berbahaya dalam kehidupan manusia
maupun lingkungan. Namun, kompetisi bahan bakar nabati dengan pangan dan
pakan menjadi tantangan untuk menemukan alternatif sumber BBN non-pangan.
Bioetanol merupakan etanol yang berasal dari semua jenis biomassa yang
mengandung gula, pati, dan lignoselulosa sehingga memiliki potensi sebagai
pengganti BBM kovensional (Neves 2006). Akan tetapi, sumber bahan bakar
nabati yang berasal dari tanaman dapat berkompetisi dengan pangan dan pakan.
Oleh karena itu, pemanfaaatan limbah sebagai sumber BBN non-pangan penghasil
bietanol akan mengatasi masalah perdebatan tersebut karena tidak mengganggu
ketahanan pangan, tapi justru mendukung program ramah lingkungan.
II.8. Fermentasi
Fermentasi merupakan teknologi menggunakan mikroorganisme sebagai
pemeran utama dalam suatu proses. Fermentasi dapat terjadi karena adanya
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
15
aktivitas mikroba penyebab fermentasi pada substrat organik yang sesuai.
Terjadinya fermentasi dapat menyebabkan perubahan sifat bahan pangan sebagai
akibat pemecaha komponen – komponen bahan tersebut. Jika cara pengawetan
lain ditujukan untuk mengurangi jumlah mikroba, maka proses fementasi adalah
sebaliknya
yaitu
memperbanyak
jumlah
mikroba
dan
menggiatkan
metabolismenya, tetapi jenis mikroba yang digunakan sangat terbatas yaitu
disesuaikan dengan hasil akhir yang dikehendaki.
Proses fermentasi juga merupakan proses biokimia dimana terjadi
perubahan-perubahan atau reaksi-reaksi kimia dengan pertolongan jasad renik,
penyebab fermentasi tersebut bersentuhan dengan zat makanan yang sesuai
dengan pertumbuhannya. Akibat terjadinya fermentasi sebagian atau seluruhnya
akan berubah menjadi alkohol setelah beberapa waktu lamanya. Pati yang
terkandung dalam garut dapat diubah menjadi alkohol, melalui proses biologi dan
kimia (biokimia).
Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan tanpa
oksigen ( anaerobik ), Secara umum fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi
anaerobic, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan
fermentasi sebagai respirasi anaerobik dalam lingkungan dengan tanpa akseptor
elektron eksternal. Fermentasi oleh yeast, misalnya dapat menghasilkan etil
alkohol Sacharomyces cereviseae (etanol) dan CO melalui reaksi sebagai berikut:
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
16
II.9. Hidrolisis
Prinsip dari hidrolisis pati pada dasarnya adalah perubahan pati menjadi
Glukosa. Perubahan tersebut dapat dilakukan dengan berbagai metode, misalnya
secara enzimatis, kimiawi ataupun kombinasi keduanya. Dalam penelitian ini
menggunakan metode enzimatis, Enzim yang digunakan dalam proses hidrolisa
adalah enzim alfa amilase, sedangkan tahap sakarifikasi menggunakan enzim
glukoamilase. Berdasarkan penelitian sebelumnya, penggunaan enzim alfa
amilase pada tahap likuifikasi menghasilkan kadar etanol tertinggi. (Setyohadi,
2006).
II.10.
Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Proses Fer mentasi
Adapun faktor – faktor yang berpengaruh dalam proses fermentasi yaitu:
1. Keasaman (pH) pH 4,5 – 5,5 adalah pH optimal yang disukai bakteri
sacharomyces bekerja untuk mengurai glukosa menjadi lebih optimal.
2. Mikroorganisme
3. Suhu yakni Suhu fermentasi sangat menentukan
macam mikroba yang
dominan Pada suhu 10oC - 30oC terbentuk alkohol lebih banyak karena ragi
bekerja optimal pada suhu itu (Winarno, 1984).
4. Waktu yakni laju perbanyakan bakteri bervariasi menurut
spesies dan
kondisi pertumbuhannya. Pada kondisi optimal, sekali setiap 20 menit.
5. Makanan (nutrisi) yakni semua mikroorganisme memerlukan nutrient yang
menyediakan: Energi biasanya diperoleh dari subtansi yang mengandung
karbon. Nitrogen, Salah satu contoh sumber nitrogen yang dapat digunakan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
17
adalah urea. Mineral, mineral yang dipergunakan mikroorganisme
salah
satunya adalah asam phospat yang dapat diambil dari pupuk TSP.
II.11. Mekanisme Pembuatan Bioetanol
Teknologi produksi bioetanol berbasis nira tebu off grade sebagai bahan
baku, tetapi tidak menutup kemungkinan digunakannya biomassa yang lain,
terutama molase. Secara umum, produksi bioethanol ini mencakup 4 (empat)
rangkaian proses, yaitu: persiapan bahan baku, tahap liquefaction, Tahap
Sakarifikasi, Fermentasi,
II.11.1. Persiapan Bahan Baku
Bahan – bahan yang di perlukan dalam proses bioetanol antara lain :
a. pengambilan bahan ( pucuk tebu, anakan tebu, bonggol )
b. penggilingan bahan
c. pemanasan bahan
d. pendinginan bahan
e. penambahan ragi (sacharomyces )
II.11.2. Tahap Proses Pembuatan
a. Tebu digiling untuk mengeluarkan nira
b. Nira tebu di panaskan dalam suhu 80° C, guna nya umtuk mengawetkan
nira tidak berbau, dan juga untuk meningkatkan kandungan gula dan
mengurangi kadar air.
c. Proses pendinginan di lakukan selama ± 1jam sampai suhu 30 ºC,
gunanya untuk ketika menambahkan ragi supaya bakteri dalam ragi
tidak mati.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
18
II.11.3. Tahap Penambahan ragi
Ragi yang digunakan adalah ragi tape. Bahan aktif yang
terkandung dalam ragi tape yaitu: Saccharomyces cerevisiae (ragi tape)
yang dapat memfermentasi gula menjadi etanol. Kebutuhan ragi sebanyak
0,2 % dari kadar gula dalam larutan nira. Ragi dilarutkan dalam air hangat,
diaduk hingga sedikit berbusa lalu dimasukkan ke dalam fermentor
kemudian ditutup rapat.
II.11.4. Tahap Fer mentasi
Pada tahap ini, nira tebu off grade telah sampai pada titik telah
berubah menjadi gula sederhana (glukosa dan sebagian fruktosa) dimana
proses selanjutnya melibatkan penambahan ragi (yeast) agar dapat bekerja
pada suhu optimum. Proses fermentasi ini akan menghasilkan etanol dan
CO2. didalam tangki fermentasi bubur akan mengalami pendinginan pada
suhu optimum kisaran 28oC - 32oC, dan membutuhkan ketelitian agar
tidak terkontaminasi oleh mikroba lainnya. Karena itu keseluruhan
rangkaian proses dari liquefaction, sakarifikasi dan fermentasi haruslah
dilakukan pada kondisi bebas kontaminan. Kemudian ragi akan
menghasilkan etanol sampai kandungan etanol dalam tangki mencapai 8 12 % (biasa disebut dengan cairan beer), dan selanjutnya ragi tersebut
akan menjadi tidak aktif, karena kelebihan etanol akan berakibat racun
bagi ragi. (Soerawidjaja, 2008)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
III.1 Alat Penelitian :
1. Kompor
2. Panci Berkapasitas 30 liter
3. Bak Fermentasi Berkapasitas 6 liter
4. Alat Pengaduk dengan panjang 35 cm
5. Termometer
6. Timbangan
III.2 Bahan Penelitian :
1. Limbah tebu off grade 25 liter
2. Ragi 1 gr, 2 gr, 3 gr, 4 gr, 5 gr pada masing-masing bak fermentasi
III.3 Variabel Penelitian :
Berdasarkan beberapa variabel yang digunakan dalam penelitian ini
1. Variabel Bebas
a. Dosis Ragi 1g, 2g, 3g, 4g, 5g
b. Waktu fermentasi 2 hari, 3 hari, 4 hari, 5 hari dan 6 hari
2. Variabel Tetap
a. Nira tebu off grade 5 liter
III.4 Parameter Penelitian :
a. Kadar Gula
b. Kadar Etanol
19
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
III.5. Prosedur penelitian
Tebu merupakan salah satu sumber glukosa, glukosa merupakan senyawa
karbohidrat kompleks sebelum difermentasi, glukosa, karbohidrat yang
lebih sederhana. Untuk mengurai glukosa, perlu bantuan Ragi (yeast) dan
yang berperan mengurai glukosa atau gula sederhana. Setelah menjadi gula,
dan difermentasi menjadi etanol.
Adapun berikut langkah - langkah pembuatan bioetanol berbahan Sagu
yaitu:
1.
Tebu off grade ( anakan tebu , bonggol, pucuk ) di bersihkan dan di cuci
terlebih dahulu giling tebu off grade untuk diambil nira.
2.
Masukkan nira tebu off grade 25 liter ke dalam panci berkapasitas 30 liter.
Panaskan limbah tebu off grade hingga 80oC selama ±1 jam, kemudian
Aduk rebusan limbah tebu off grade sampai mendidih, tahap ini
merupakan tahap hidrolisa bahan.
3.
Dinginkan limbah tebu off grade yang telah mendidih, sampai batas
normal lalu ambil 5 liter nira tebu off grade ke mudian masukkan ke
dalam galon fermentasi dan tambahkan ragi 1gr, 2 gr, 3 gr, 4 gr 5 gr lalu
aduk secara merata pada masing- masing tangki, tahap ini merupakan
tahap sakarifikasi bahan.
4.
Tutup rapat tangki fermentasi untuk mencegah kontaminasi dan ragi
bekerja mengurai glukosa menjadi etanol lebih optimal. Fermentasi
berlangsung anaerob atau tidak membutuhkan oksigen. Agar fermentasi
optimal, jaga pH pada 4 - 5 ( asam ).
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5.
Pada waktu 2, 3, 4, 5, dan 6 hari, larutan tebu off grade menjadi 3 lapisan.
Lapisan terbawah berupa endapan, air dan etanol.
6.
Setelah 2, 3, 4, 5, dan 6, hari. Sedot 250 ml larutan etanol dengan selang
plastik dari bak fermentasi, lalu masukkan ke dalam botol sebagai sampel
untuk dilakukan analisa.
III.6. Rangkaian Alat Pembuatan Bioetanol
Gambar 3.1 : Gambar Alat
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
III.7. Kerangka Penelitian
J udul
PEMBUATAN BIOETANOL DARI TEBU OFF GRADE
Studi Literatur
Persiapan Alat dan Bahan
Persiapan Nira Tebu off grade
Pelaksanaan Penlitian
Uji Kadar Gula dan
Kadar Etanol
Analisa Hasil
Pembahasan Hasil
Kesimpulan dan Saran
Pembuatan Laporan
Gambar 3.2 : Bagan kerangka penelitian
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
IV.1 Uji Kadar Gula
Prinsip dari hidrolisis pati pada dasarnya adalah perubahan pati menjadi Glukosa.
Perubahan
tersebut dapat dilakukan dengan berbagai metode, misalnya secara enzimatis,
kimiawi ataupun kombinasi keduanya. Dalam penelitian ini menggunakan metode enzimatis,
Enzim yang digunakan dalam proses hidrolisa
adalah enzim alfa amilase, sedangkan tahap
sakarifikasi menggunakan enzim glukoamilase. Berdasarkan
penelitian sebelumnya,
penggunaan enzim alfa amilase pada tahap likuifikasi menghasilkan kadar etanol tertinggi.
(Setyohadi, 2006).
Untuk mengetahui kadar gula yang terkandung dalam tebu off grade , maka dilakukannya
proses hidrolisa dengan menambahkan air dan enzim alfa amilase kemudian dipanaskan sampai
suhu optimum ( 80oC ), yang bertujuan mengubah sruktur tebu off grade tersebut menjadi seperti
glukosa sederhana dan dingin kan sampai batas normal. dilanjutkan proses fermentasi dengan
penambahan ragi bertujuan agar merubah kadar glukosa menjadi etanol. (Soerawidjaja, 2008).
Sebelum mengetahui besarnya kadar etanol yang terkandung dalam limbah sagu,
diperlukannya uji kadar gula terlebih dahulu. Berikut ini adalah hasil analisa kadar gula yang
terkandung dalam limbah padat sagu seperti yang diuraikan pada tabel 4.1 :
23
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Tabel 4.1 Hasil kadar gula sebelum di panaskan
No
Bahan
Glukosa
1
Tebu
17,80 %
Sumber : Hasil penelitian ( 2012 )
Tabel 4.2 Hasil kadar gula sesudah di panaskan
No
Bahan
Glukosa
1
Tebu
17, 64 %
Tabel 4.1 menunjukkan pengaruh banyaknya kandungan glukosa dalam tebu off grade
yang dihasilkan, sedangkan dengan tabel 4.2 menunjukan kandungan glukosa menurun. Dari dua
hasil penelitian 2012 sama-sama bisa saja di jadikan bahan dasar bioetanol.
IV.2
Uji Kadar Etanol
Setelah mengetahui besarnya kadar glukosa yang terkandung dalam tebu off grade maka
dilakukan uji kadar etanol.
Tabel 4.3 Pengaruh variasi berat ragi terhadap persentase pembentukan alkohol
Ragi 1 g
Ragi 2 g
Ragi 3 g
Ragi 4 g
Ragi 5 g
2 hari
1,41 %
3,61 %
4,62 %
3,61 %
4,77 %
3 hari
1,48 %
2,09 %
3,19 %
4,40 %
4,25 %
4 hari
6,07 %
6,10 %
6,14 %
6,07 %
6,30 %
5 hari
5,81 %
5,70 %
5,92 %
5,58 %
5,55 %
6 hari
6,11 %
5,58 %
5,73 %
5,51 %
5,60 %
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Berikut ini pengaruh waktu fermentasi terhadap konsentrasi alkohol ( % ) di jelaskan pada
gambar 4.1
Gambar 4.1 Pengaruh lama fermentasi terhadap konsentrasi ( % )
Menyatakan bahwa dengan berat 5 liter nira tebu off grade dan berat ragi 1 gr yang digunakan
pada waktu fermentasi hari ke 1 sudah di ketahui kadar etanol, hal ini disebabkan karena kadar
glukosa yang dihasilkan oleh nira tebu off grade belum maksimal, sehingga pertumbuhan
bakteri cenderung terhambat karena kebutuhan nutrisi dari bakteri sacharomyces yang
terkandung dalam ragi belum terpenuhi sehingga menyebabkan bakteri sacharomyces
memerlukan penyesuaian terhadap lingkungan sekitar. Namun pada waktu fermentasi hari ke 2
tidak terjadi perubahan, tetapi tidak begitu signifikan, hal ini dikarenakan pada waktu fermentasi
hari ke 1 dan ke 2 masih terdapat bahan glukosa ( nira tebu off grade ) belum mengalami
perubahan struktur sehingga kerja dari bakteri sacharomyces belum optimal untuk merubah
glukosa menjadi etanol. Waktu fermentasi hari ke 3 terjadi perubahan yang signifikan karena
pada waktu fermentasi hari sebelumnya tidak terjadi pengurangan kadar glukosa ( reducing
sugar ), sehingga subsrat yang tersedia sebagai nutrisi sebanding dengan jumlah bakteri
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
sacharomyces maka kerja dari bakteri sacharomyces optimal menyebabkan etanol yang
terbentuk pun semakin banyak. Fermentasi hari ke 4 dan ke 5 terjadi penurunan mungkin di
sebabkan ada beberapa bakteri sacharomyces yang hidup atau pun mati .
Kemudian dengan penggunaan nira tebu off grade 5 liter dan ragi 2 g pada waktu
fermentasi hari ke 1 dan ke 2 sama seperti yang terjadi pada penggunaan nira tebu off grade 5
liter dan 1 g, namun pada waktu fermentasi hari ke 3, ke 4 dan ke 5 terjadi perubahan yang
begitu signifikan tetapi cenderung konstan dimana perolehan kadar etanol mengalami
peningkatan dikarenakan kandungan glukosa yang dihasilkan sesuai dengan jumlah bakteri
sacharomyces sehingga nutrisi dari bakteri sacharomyces terpenuhi maka kerja dari bakteri
menjadi optimal hal ini berdampak terhadap perolehan kadar etanol yang dihasilkan yaitu
mengalami peningkatan dibandingkan dengan fermentasi pada hari ke 1, dan pada waktu
fermentasi mencapai hari ke 5 dimana bahan nira off grade yang telah mengalami perubahan
menjadi monosakarida secara sempurna karena pengaruh dari lamanya waktu fermentasi maka
kandungan kadar etanol yang dihasilkan mengalami peningkatan yang sangat signifikan.
Kemudian dengan penggunaan berat nira tebu off grade 5 liter dan ragi 3 g pada waktu
fermentasi hari ke 1 kadar etanol keluar yang mana kandungan kadar glukosa pada berat nira
tebu off grade 5 liter pada awalnya telah memenuhi nutrisi yang diperlukan oleh bakteri
sacharomyces
sehingga kerja dari bakteri sacharomyces yang terkandung dalam ragi pun
optimal, hal ini berdampak terhadap kadar etanol yang dihasilkan. Namun pada waktu fermentasi
hari ke 5 kandungan kadar etanol yang dihasilkan cenderung mengalami penurunan
dibandingkan dengan berat nira tebu off grade 5 liter dan ragi 1 g dan 2 g pada hari yang sama
hal ini menunjukan bahwa sebenarnya kandungan kadar glukosa yang merupakan substrat bagi
bakteri sacharomyces yang dihasilkan dari nira tebu. Pada berat nira tebu off grade 5 liter dan 4
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
gr ragi, hari 1 keluar kadar etanol sama dengan berat ragi 1, 2, 3 g, sedangkan pada hari 2, 3, 4,
mununjukan signifikan tapi pada hari ke 5 menagalami penurunan yang tidak jauh sama dengan
ragi 1, 2, 3 g. Dan pada berat nira tebu off grade 5 liter dan ragi 5 g, hari 1 kadar etanol keluar
sama dengan menggunakan ragi 1, 2, 3, 4, dan hari ke 2, 3, 4, mengalami perubahan di sebabkan
beberapa bakteri sacharomyces mati dan hari ke 5 menunjukan kadar etanol yang sama dengan
mengunakan berat ragi 1 g, 2 g, 3 g, 4 g.
IV.3 Pengaruh Dosis Ter hadap Hasil
Tabel 4.4 Pengaruh variasi berat ragi terhadap persentase pembentukan alkohol.
Ragi 1 g
Ragi 2 g
Ragi 3 g
Ragi 4 g
Ragi 5 g
2 hari
1,41 %
3,61 %
4,62 %
3,61 %
4,77 %
3 hari
1,48 %
2,09 %
3,19 %
4,40 %
4,25 %
4 hari
6,07 %
6,10 %
6,14 %
6,07 %
6,30 %
5 hari
5,81 %
5,70 %
5,92 %
5,58 %
5,55 %
6 hari
6,11 %
5,58 %
5,73 %
5,51 %
5,60 %
Pengaruh kandungan bakteri sacharomycees terhadap konsentasi etanol di tunjukan pada gambar
4.2
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 4.2 Pengaruh berat ragi terhadap konsentrasi alkohol ( % )
Pengaruh dosis ragi 1 gr terhadap nira tebu off grade 5 liter pada 2 hari menunjukan
kadar etanol sebesar 1,41 %, pada dosis ragi 2 g mengalami peningkatan kadar etanol sebesar
3,61 %, peningkatan signifikan terjadi pada dosis ragi 3 g kadar etanol sebesar 4,62 %, kemudian
mengalami penurunan pada dosis ragi 4 g kadar etanol sebesar 3,61 % dan terjadi peningkatan
dosis ragi 5 gr kadar etanol nya sebesar 4,77 %. Dosis ragi 1 gr terhadap nira tebu off grade 5
liter pada 3 hri menunjukan kadar etanol sebesar 1,48 % jauh lebih rendah di bandingkan dengan
hari ke 2, pada dosis 2 g terhadap nira tebu off grade 5 liter kadar etanol nya sebesar 2,09%, hal
ini mungkin di sebabkan karna bakteri pada ragi ada yang mati, pada dosis ragi 3 g terhadap nira
tebu off grade 5 liter mengalami peningkatan kadar etanol ny sebesar 3, 19 % dan pada dosis 4 g
terhadap nira tebu off grade 5 liter terus mengalami peningkatan 4,40% dan terjadi sedikit
penurunan pada dosis 5 g mengalami sebesar 4,25 %. Hasil dosis 1 g ragi terhadap nira tebu off
grade 5 liter pada 4 hari kadar etanol sebesar 6,07 %, dosis 2 g ragi terhadap nira tebu off grade
5 liter kadar etanol meningkat sebesar 6,
( TEBU OFF GRADE )
DI SUSUN OLEH
Aprilia Dwi Ardiyani
NPM
0852010010
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” J ATIM
2013
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
FORMAT HALAMAN DEPAN
SKRIPSI
PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH PERTANIAN
( TEBU OFF GRADE )
Oleh :
APRILIA DWI ARDIYANI
0852010010
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN” JATIM
SURABAYA
2013
.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
SKRIPSI
PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH PERTANIAN
( TEBU OFF GRADE )
untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam memperoleh
Gelar Sarjana Teknik ( S-1)
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
Oleh :
APRILIA DWI ARDIYANI
0852010010
PROGRAM STUDI TEKNIK LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNIK SIPIL & PERENCANAAN
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “ VETERAN” JATIM
SURABAYA
2013
HALAMAN KE DUA HANYA UNTUK SKRIPSI
.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
SKRIPSI
PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH PERTANIAN
( TEBU OFF GRADE )
oleh :
APRILIA DWI ARDIYANI
NPM :0852010010
Telah dipertahankan dan diterima oleh Tim Penguji Skripsi
Program Studi Teknik Lingkungan, Fakultas Teknik Sipil & Perencanaan
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur
Pada hari :
Menyetujui
Pembimbing
Penguji I
Dr, Ir EDI MULYADI, SU.
Ir. PUTU WESEN,MS.
NIP:19520920 198303 1 00 1
Penguji II
NIP:19551231 198503 1 002
Ir. DEWA GEDE OKAYADN
NIP:19571105 198503 1 00 1
Penguji III
Mengetahui
Ketua Program Studi
Dr. Ir. MUNAWAR ALI, MT
Ir. YAYOK SURYO P, MS
NIP:19600601 198703 1 001
NIP: 19600401 198803 1 00 1
Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan
Untuk memperoleh gelar sarjana (S1), tanggal :
Dekan Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan
Stempel
Ir. Naniek Ratni JAR, M.Kes
NIP . 19590729 198603 2 00 1
.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
CURRICULUM VITAE
Penelit i
Nama Lengkap
: Aprilia Dwi Ardiyani
NPM
: 0852010010
Tempat/ tanggal lahir
: Surabaya / 01 April 1990
Alamat
: Ngagel Madya 1A no 2 RT:08,
RW:04
Surabaya
Telp rumah
: 031 5015656
Nomor Hp.
: 085733319096
: [email protected]
Pendidik an
No.
Nama Univ / Sekolah
Jurusan
Mulai
Dari
T.Lingkungan
2008
Keterangan
sampai
1
FTSP UPN”Veteran” Jatim
-2013
Lulus
2
SMA I PI EMS
I PA
2005 - 2008
Lulus
3
SMP GI KI 2
-
2002 - 2005
Lulus
4
SDN KERTAJAYA X/ 216
-
1996 - 2002
Lulus
Tugas Ak adem ik
No.
Kegiatan
1
Kuliah Lapangan
2
KKN
3
Kerja Praktek
4
PBPAB
5
SKRI PSI
Tempat/ Judul
Selesai tahun
PT. SI ER, PT. Multi Bintang I ndonesia,
PT. Sritex, DSDP Denpasar, Balai Konservasi
Mangrove Bali.
Desa Banjarsari, Kec Sumber Asih, Kab
Probolinggo
Studi Proses I nstalasi Pengolahan Air
Limbah, PT SI ER
Bangunan Pengolahan Air Buangan I ndustri
Pengalengan I kan
Pembuatan Bioetanol Dari Limbah Pertanian
(Tebu Off Grade)
2011
Or ang Tua
Nama
Alamat
Telp
Pekerjaan
Poedjo Soemanto
Ngagel Madya 1a no 2 RT: 01, RW:04.
Surabaya
081515233484
BUMN
.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2012
2012
2012
2013
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Allah S.W.T yang telah memberikan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan penulisan laporan skripsi
dengan judul “ Pembuatan Bioetanol dari Limbah Pertanian ( tebu off grade) ” ini
dengan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu persyaratan bagi setiap mahasiswa
Program Studi Teknik Lingkungan , Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan,
Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur untuk mendapatkan
gelar sarjana.
Selama menyelesaikan skripsi ini, penyusun telah banyak memperoleh
bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, untuk itu pada kesempatan ini
penyusun ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Tuhan Yang Maha Esa, karena Berkat rahmat-Nya skripsi ini dapat
terselesaikan dengan lancar.
2. Ibu Ir. Naniek Ratni J.A.R., M.Kes selaku Dekan Fakultas Teknik Sipil
Dan Perencanaan Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa
Timur.
3. Bapak Dr.Ir. Munawar, MT selaku Ketua Program Studi Teknik
Lingkungan Fakultas Teknik Sipil Dan Perencanaan Universitas
Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur.
i
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4. Bapak Dr.Ir. Edy Mulyadi, MT selaku dosen Pembimbing skripsi yang
telah membantu, mengarahkan dan membimbing hingga skripsi ini dapat
selesai dengan baik.
5. Bapak Dr.Ir. Edy Mulyadi, MT selaku dosen mata kuliah Metodologi
Penelitian.
6. Kedua Orang tua dan semua keluargaku terima kasih atas dukungan
material, doa serta supportnya.
7. Semua rekan-rekan di Teknik Lingkungan yang secara langsung maupun
tidak langsung telah membantu dan terus memberikan semangat hingga
terselesainya skripsi ini.
8. Makasi buat akang siro yang telah membantu skripsi ini, love u.
Penyusun menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan
skripsi ini, untuk itu saran dan kritik yang membangun akan penyusun terima
dengan senang hati. Akhir kata penyusun mengucapkan terima kasih dan mohon
maaf yang sebesar-besarnya apabila didalam penyusunan laporan ini terdapat
kata-kata yang kurang berkenan atau kurang dipahami.
Surabaya, 10 Maret 2013
Penyusun
ii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR………………………………………………..……....……i
DAFTAR ISI……………………………………………………………....….…..iii
DAFTAR TABEL …………………………………………………………........iv
DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………........v
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang…………………………………………..........1
I.2 Rumusan Masalah..……………………………………….......2
I.3 Tujuan ..........…………………………………………...…...2
I.4 Manfaat ..................................................................................2
I.5 Ruang Lingkup ......................................................................2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Potensi Tebu ........................................................…………...3
II.2. Pemanfaatan Tebu Off Grade...….....……………….……....6
II.3. Tebu Off Grade Sebagai Sumber Bioetanol ..............……....7
II.4. Kelebihan Tebu Off Grade Sebagai Penghasil Bioetanol.....10
II.5. Pengertian Bioetanol..............................................................11
II.6. Kandungan Bioetanol ...........................................................12
II.7. Bioetanol Sebagai Bahan Bakar Nabati Non Pangan...........14
II.8. Fermentasi .............................................................................14
II.9. Hidrolisa.................................................................................16
II.10. Faktor Yang Mempengaruhi proses Fermentasi..................16
II.11. Mekanisme Pembuatan Bioetanol........................................17
iii
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
II.11.1. Persiapan Bahan Baku...............................17
II.11.2. Tahap Proses Pembuatan...........................17
II.11.3. Tahap Penambahan Ragi...........................18
II.11.4. Tahap Fermentasi......................................18
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
III.1. Alat Penelitian....... ………………………………..……….19
III.2. Bahan Penelitian.....………………………….……………..19
III.3. Variabel Penelitian...............................……………….........19
III.4. Parameter Penelitian..............................................................19
III.5. Prosedur Penelitian................................................................20
III.6. Rangkaian Alat Pembuatan Bioetanol..................................21
III.7. Kerangka Penelitian..............................................................22
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
IV.1. Uji Kadar Gula …………………………………………...23
IV.2. Uji Kadar Etanol....... ..…...……………………………….24
IV.3. Pengaruh Variasi Dosis.........................................................27
IV.4. Pengaruh Variasi Waktu Fermentasi....................................30
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. Kesimpulan………………………………………………….32
V.2. Saran………………………………………………………...32
DAFTAR PUSTAKA............................................................................................34
LAMPIRAN..........................................................................................................
iv
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH PERTANIAN
( TEBU OFF GRADE )
ABSTRAK
Tebu off grade merupakan salah satu tumbuhan asli Indonesia yang dapat
dimanfaatkan sebagai bahan baku bioetanol. Penelitian pembuatan etanol berbahan
dasar tebu dilaksanakan skala laboratorium. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui
besarnya kandungan kadar etanol yang dihasilkan dari Tebu off grade.
Prosedur penelitian ini terdiri pemerasan Tebu off grade menjadi nira,
pemanasan (penggodokan) nira, proses fermentasi dengan penambahan ragi (yeast)
dan berlangsung selama 6 hari dengan volum nira Tebu off grade yang digunakan
adalah 5 liter. ragi 1 g sampai, 5 g, dengan waktu 2 hari, sampai 6 hari, yang
merupakan variable bebas dalam penelitian ini. Hasil penelitian menunjukkan bahwa
pada skala laboratorium penggunaan nira Tebu off grade 5 liter dengan berat ragi 5 g,
dan waktu 4 hari menghasilkan kadar etanol terbaik sebesar 6,30 %.
Kata kunci : Tebu off grade, nira Tebu off grade , ragi, dan Bioetanol
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
UTILIZATION OF SAGO WASTE AS RAW
MATERIAL
FOR BIOETHANOL
ABSTRACT
Sago , an endemic plant of Indonesia, is potential for bio-ethanol base
material. Bioethanol can be producted from sago core, Research-based ethanol
manufacturing sago implemented using two types of enzymes, namely-amylase and
glucoamylase and raw materials such as starch, pith and fiber at the laboratory
scale. The purpose of this study was to determine the amount of content levels of
ethanol produced from sago waste.
The procedure of this study consists of the hydrolysis of the material with the
addition of the enzyme alpha amylase, saccharification process with the addition of
glucoamylase enzymes, fermentation by adding yeast and lasted for 5 days with heavy
use of sago waste is 1 kg, 2 kg and 3 kg which is a variable Variables in this study.
The results showed that on a laboratory scale using 100 gr enzyme alpha amylase, an
enzyme glucoamylase 100 gr and 100 gr yeast produces ethanol levels at least as
high as 1.110% for sago starch by weight of 1 kg.Keywords: Sago, Enzyme Alpha
amilase, Enzyme Gluco amilase, Bioethanol
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Peningkatan kebutuhan energi seiring dengan pertumbuhan jumlah
penduduk dan gaya hidupnya. Kondisi inilah yang memaksa dilakukannya
diversifikasi sumber energi agar dapat mengurangi beban pasokan energi fosil ( P
Partono 2012). Untuk itulah perlu dikembangkan bahan bakar alternatif dengan
memanfaatkan sumber bahan baku yang ada dan banyak terdapat di daerah
pertanian tebu . Limbah hasil pertanian tebu yang tidak bisa diolah oleh Pabrik
gula berupa sogolan bonggol, pucuk, sogolan dan tebu off grade (serasa tebu )
jumlahnya mencapai 50 %. Pemanfaatan tebu Off Grade sampai saat ini masih
belum optimal. Oleh karena itu, perlu dilakukan alternatif pengolahan tebu off
grade tersebut menjadi produk Bio Etanol yang mengacu pada “ kesederhanaan
proses “ dan “ Hemat Energi “ yang mampu di adopsi oleh masyarakat pedesaan.
Penggunaan etanol atau alkohol sangat luas dalam berbagai bidang
industri, seperti minuman, farmasi sampai pada otomotif. Dengan adanya krisis
energi, peran etanol sebagai sumber bioenergi menjadi lebih meningkat. Etanol
yang berkadar 50-80 % dapat dipakai sebagai bahan bakar pengganti minyak
tanah (mitanol). Dengan begitu terselip harapan, semoga bioetanol dapat menjadi
bahan bakar alternatif yang lebih murah dan ada kepastian untuk mudah didapat.
Bio etanol sangat menarik untuk dikembangkan, karena bahan bakunya sangat
mudah didapat dan masyarakat pun sudah akrab dengan sumber bahan bakunya
terutama tanaman tebu. Berkenaan dengan itu, penting untuk dikaji “ Produksi
1
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
2
Bio etanol dari tebu Off Grade dengan proses pemurnian satu Langkah sebagai
Energi Alternatif dalam Skala TTG ( Teknologi Tepat Guna )” merupakan
langkah untuk mengurangi masalah krisis energi terutama minyak tanah.
1.2
PERUMUSAN MASALAH
•
Prospek produksi Bioetanol berbasis limbah perkebunan tebu
•
Proses pemurnian kaldu fermentasi secara destilasi masih perlu di
optimalkan
1.3
TUJ UAN PENELITIAN
•
Untuk menghasilkan Bioetanol dari limbah pertanian tebu melalui proses
Hidrolisa dan enzimatis sebagai bakar terbaru dan ramah lingkungan
•
1.4
Menentukan kondisi proses fermentasi yang optimal
MANFAAT PENELITIAN
•
Memberi data teknik proses Bioetanol berbasis limbah pertanian tebu
•
Menghasilkan Bioetanol berkualitas Off Grade.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
II.1
Potensi Tebu
Salah satu jenis tanaman
yang telah lama dikenal dan di
budidayakan adalah tanaman Tebu. Tebu merupakan salah satu jenis
tanaman potensial di Indonesia untuk dijadikan sumber bahan baku
bioetanol yang diperlukan sebagai bahan bakar nabati. Bio Etanol sebagai
bahan bakar nabati memiliki sejumlah sifat yang positif dibandingkan
bahan bakar minyak dari segi lingkungan dan kesehatan manusia. Prospek
Pengembangan Bio-fuel sebagai Substitusi Bahan Bakar Minyak sangat
potensi di pedesaan.
Salah satu potensi yang relatif besar adalah pengembangan
bioetanol berbahan baku tebu. Dengan asumsi 80 liter bioetanol dapat
dihasilkan dari 1 ton tebu (data teknis di Brazil) dan produktivitas tebu
rata-rata 80 ton per ha, maka dari setiap ha lahan tebu dapat dihasilkan
6.400 liter etanol. Apabila etanol dari tebu dapat mensubstitusi 10% dari
kebutuhan gasoline pada tahun 2010 (33,4 milyar liter), maka target
tersebut bisa dicapai dengan pengembangan areal tebu seluas 522 ribu ha.
Dengan target subsitusi tersebut, jumlah gasoline yang dapat disubstitusi
sebesar 3.34 milyar liter atau lebih dari Rp 15 triliun.
Data survei menunjukkan ketersediaan lahan di luar Jawa yang
sesuai untuk tebu terdapat sekitar 750 ribu ha, disamping potensi arael
3
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
4
existing industry seluas 420 ribu ha (areal tebu Indonesia tahun
1993/1994). Konversi bahan baku tanaman yang mengandung pati atau
karbonhidrat dan tetes menjadi bio-ethanol ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Konversi Bahan Baku Tanaman Dan Tetes Menjadi
Bio-Ethanol
Bahan Baku
Kandungan
Konver
Perbandin
Gula
si
gan Bahan
(kg)
Bioeta
kabu dan
J enis
Kebutuhan
(kg)
Bioetanol
nol
(liter)
1000
250-300
166,6
6,5:1
1000
150-200
125
8:1
1000
600-700
200
5:1
Sagu
1000
120-160
90
12:1
Tetes
1000
500
250
4:1
Ubi
Kayu
Ubi
Jalar
Jagun
g
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5
Tebu sendiri mempunyai nama latin yaitu :
Klasifikasi Ilmiah
Kerajaan : Plantae
Divisi : Magnoliophyta
Kelas :Liliopsida
Ordo : Poales
Family : Poaceace
Genus : Saccharum .
Tebu off grade merupakan tebu yang tidak layak untuk memproduksi gula ,
di karnakan kandungan glukosa dalam tebu off grade ini sedikit dan sering sekali
di pabrik gula membuang tebu off grade tersebut. Tebu off grade sendiri
merupakan sisa tebangan tebu yang tidak dapat di pakai oleh pabrik gula karna
kandungan gulanya lebih sedikit . Tebu off grade memiliki 3 bagian yaitu : pucuk,
anakan, bonggol. Pucuk tebu digunakan sebagai hijauan makanan ternak
pengganti rumput gajah tanpa ada pengaruh negative pada ternak ruminansia.
Pucuk tebu meskipun pontensinya cukup besar, namun angka pemanfaatnya
relative sangat rendah (3,4%). Hal ini disebabkan
antara lain turunnya
palatabilitasnya yang besar apabila dikeringkan dengan matahari, sedangkan yang
diekspor
umumnya dikeringkan dengan matahari ,sedangkan yang di ekspor
umumnya dikeringkan dengan mesin pengering, sehingga tetap hijau dan bebau
manis. Dilihat dari potensi bahan kering ,maka pucuk tebu masih mampu
menghidupi sebanyak 377.860UT/tahun, sedangkan dengan kandungan PK 5,6 %
mampu mensuplai sebanyak 262.662 UT/tahun , dari kandungan TDN 54,1%
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
6
mampu menghidupi 448.361 UT/tahun (Rantan krisna 2009). Anakan tebu adalah
di gunakan untuk makan ternak sedangkan bonggol tidak di manfaatkan sama
sekali.
II.2
PEMANFAATAN TEBU OFF GRADE
Biomassa secara sempit didefinisikan sebagai bahan (material) yang berasal
dari tumbuhan terestrial (darat). Biomassa tumbuhan sebagian besar berupa
biomassa lignoselulosa yang nira tebu off grade. Nira tebu off grade merupakan
hasil samping industri pengolahan pati. Industri tebu off grade menghasilkan tiga
jenis limbah, yaitu ampas , pucuk-bonggol-anakan tebu off grade, dan nira.
Jumlah tebu off grade adalah ampas ( molassae) adalah sekitar 90% dan 5% gula
dan sisanya air.
Ampas tebu off grade dicampur dengan bahan makanan tambahan dan
digunakan sebagai makanan hewan. Pucuk yang kering (dalam bahasa J awa,
dadhok) adalah biomassa yang mempunyai nilai kalori cukup tinggi. Ibu-ibu di
pedesaan sering memakai dadhok itu sebagai bahan bakar untuk memasak selain
menghemat minyak tanah yang makin mahal, bahan bakar ini juga cepat panas.
Dalam konversi energi pabrik gula, pucuk dan juga ampas batang tebu digunakan
untuk bahan bakar boiler, yang uapnya digunakan untuk proses produksi dan
pembangkit listrik. Di beberapa daerah air perasan tebu sering dijadikan minuman
segar pelepas lelah, air perasan tebu cukup baik bagi kesehatan tubuh karena dapat
menambah glukosa.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
7
Kegunaan lain biomassa untuk memproduksi energi harus ditingkatkan jika
kita ingin mengurangi akibat pemanasan global dan dapat menyediakan energi
tinggi untuk menggantikan bahan bakar konvensional. Biomassa selalu menjadi
sumber energi utama untuk makhluk hidup dan diperkirakan berkontribusi 13%
dari pasokan energi dunia dan persentase yang lebih besar lagi bagi negara-negara
berkembang (Tsukahara dan Sawayama, 2005).
Tebu off grade selain dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan
etanol juga dapat digunakan sebagai bahan pangan dan berbagai keperluan lain.
Anakan tebu off grade dijadikan tambahan makanan hewan sedangkan ampas dari
tebu off grade dihasilkan sebagai hasil ikutan dari unit gilingan bisa diproses lebih
lanjut menjadi etanol, dengan menambah unit pretreatment dan sakarifikasi. Unit
pretreatment berfungsi untuk mendegradasi ampas menjadi komponen selulosa,
lignin, dan hemiselulosa. Dalam unit sakarifikasi, selulosa dihidrolisa menjadi
gula (glukosa) yang akan menjadi bahan baku fermentasi, selanjutnya didestilasi
menghasilkan etanol.
II.3. Tebu Off Grade Sebagai Sumber Bioetanol
Konsumsi minyak bumi (BBM) yang terus meningkat dan cadangan
minyak yang semakin menipis telah mendorong pengembangan dan pemanfaatan
bahan bakar nabati (BBN) sebagai bahan bakar alternatif. Salah satu contoh bahan
bakar alternatif yang saat ini mulai dikembangkan adalah bioetanol. Tebu
merupakan salah satu tumbuhan asli Indonesia yang dapat dimanfaatkan sebagai
bahan baku bioetanol. Secara alami tebu tersebar hampir di setiap pulau atau
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
8
kepulauan di Indonesia dengan luasan terbesar di Pulau Jawa. Keunggulan tebu off
grade sebagai bahan baku bioetanol ialah bahwa produktivitas tebu off grade
lebih tinggi dibanding komoditas penghasil lainnya. Salah satu potensi yang relatif
besar adalah pengembangan bioetanol berbahan baku tebu. Dengan asumsi 80
liter bioetanol dapat dihasilkan dari 1 ton tebu (data teknis di Brazil) dan
produktivitas ( tebu rata-rata 80 ton per ha, maka dari setiap ha lahan tebu dapat
dihasilkan 6.400 liter etanol ). Apabila etanol dari tebu dapat mensubstitusi 10%
dari kebutuhan gasoline pada tahun 2010 (33,4 milyar liter), maka target tersebut
bisa dicapai dengan pengembangan areal tebu seluas 522 ribu ha. Dengan target
subsitusi tersebut, jumlah gasoline yang dapat disubstitusi sebesar 3.34 milyar
liter atau lebih dari Rp 15 triliun. Data survey menunjukkan ketersediaan lahan di
luar Jawa yang sesuai untuk tebu terdapat sekitar 750 ribu ha, disamping potensi
arael existing industry seluas 420 ribu ha (areal tebu Indonesia tahun 1993/1994).
Bioetanol dapat digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga, sebagai
bahan bakar alternatif pengganti minyak tanah. Perbandingan penggunaan
bioetanol dengan minyak tanah adalah 1 : 3, dengan 21 perbandingan masa pakai
yang berbeda yaitu 1 liter minyak tanah dapat digunakan selama 2 jam, sedangkan
1 liter bioetanol dengan kadar 90 -95% dapat digunakan selama 15 jam. Bioetanol
sebagai bahan bakar kendaraan dapat digunakan dengan perbandingan 10%
bioetanol absolut: 90% bensin.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
9
Campuran ini biasa disebut Gasohol E10. Gasohol E-10 mampu
meningkatkan tenaga menjadi 41,23 kW dibandingkan dengan premium hanya
30,97 kW dan pertamax 40,09 kW. Etanol yang dihasilkan dari pati sagu memiliki
nilai oktan lebih tinggi 117 dibandingkan dengan premium, yang hanya
mempunyai nilai oktan sebesar 87 dan pertamax 93. Selain itu, konsumsi bahan
bakar lebih irit, hanya sekitar 30,39L/jam, dibandingkan premium 31,03 L/jam.
Molekul etanol yang dihasilkan mengandung oksigen dengan pembakar mesin
lebih sempurna sehingga mengurangi emisi gas buang. Selain itu, bioetanol
merupakan bahan bakar tidak beracun, tidak mengakumulasi gas karbondioksida
dan relatif kompatibel dengan mobil bensin atau diesel (Mursyidin, 2007).
Kelebihan bioetanol dibandingkan dengan bensin adalah bioetanol aman
digunakan sebagai bahan bakar, titik nyala etanol 3 kali lebih tinggi dibandingkan
bensin dan emisi hidrokarbon lebih sedikit (Chemiawan, 2007).
Dari data-data di atas dapat diketahui bahwa potensi tumbuhan tebu off
grade sangat tinggi, akan tetapi belum dimanfaatkan secara maksimal. Salah satu
peningkatan nilai tambah tebu off grade yaitu strelisasi menjadi gula yang
selanjutnya diproses lebih lanjut dijadikan etanol. Proses dapat dilakukan secara
kimia, biologi maupun dengan bantuan ragi ( yeast ). Pada penelitian ini telah
dilaksanakan pembuatan etanol dari tebu off grade dengan menggunakan satu
ragi ( yeast ) dengan dua macam teknik. Tujuan penelitian adalah untuk
mendapatkan jenis ragi yang efektif untuk memperoleh etanol dari monosakarida ,
sebagai bahan baku pembuatan etanol sebagai sumber energi terbarukan.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
10
Bioetanol merupakan salah satu bahan bakar nabati yang saat ini menjadi
primadona untuk mengggantikan minyak bumi. Minyak bumi saat ini harganya
semakin meningkat, selain kurang ramah lingkungan juga termasuk sumber daya
yang tidak dapat diperbaharui. Sementara bioetanol dapat diproduksi dari berbagai
bahan baku yang banyak terdapat di Indonesia, selain tebu sumber potensial sagu
antara lain singkong, aren, jambu mete, jagung dan lain-lain. Bioetanol dapat
dihasilkan dari hasil pertanian yang tidak layak/tidak bisa dikonsumsi, seperti dari
sampah / limbah pasar, limbah pabrik gula (tetes/mollases). Yang penting bahan
apapun yang mengandung karbohidrat dan gula, dapat diproses menjadi bioetanol.
Melalui proses fermentasi, distilasi, dan bahan-bahan tersebut dapat dikonversi
menjadi bahan bakar bioetanol.
Tebu off grade disebut juga monosakarida, karena unit monomernya
glukosa. Tebu off grade lebih murni karena kaya kandungan fruktosa, galaktosa,
dan senyawa lain, sehingga tebu off grade sangat cocok digunakan sebagai bahan
baku pembuatan etanol. Jumlah kandungan dalam tebu off grade ampas (
molassae) adalah sekitar 90% dan 5% gula dan sisa ny air.
II.4. Kelebihan Nira Tebu Off Grade Sebagai Penghasil Bioetanol
Pusat perhatian pengembangan sumber energi alternatif pada gula
terfermentasi dari monosakarida merupakan sumber karbohidrat terbarukan paling
besar yang diketahui. Bioetanol dalam cakupan industri produksi energi merujuk
pada bahan hayati yang dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar nabati
sehingga lebih ramah lingkungan.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
11
Potensi tebu off grade di Indonesia saat ini seluas dari data survei
menunjukkan ketersediaan lahan di luar Jawa yang sesuai untuk tebu terdapat
sekitar 750 ribu ha, disamping potensi arael existing industry seluas 420 ribu ha
(areal tebu Indonesia tahun 1993/1994) dan pemanfaatan tanaman tebu off grade
sejauh ini cenderung terfokus pada nira yang dihasilkannya. Pengolahan tebu off
grade menjadi nira hanya 16-28%. Hasil ikutan pengolahan berupa ampas sekitar
72% merupakan biomassa limbah tebu off grede hasil industri pengolahan tebu off
grade yang masih sangat kurang pemanfaatannya.
II.5. Pengertian Bioetanol
Bioetanol adalah cairan biokimia pada proses fermentasi gula dari sumber
karbohidrat dengan menggunakan bantuan mikroorganisme dilanjutkan dengan
proses distilasi. Sebagai bahan baku digunakan tanaman yang mengandung pati,
ligno selulosa dan sukrosa. Dalam perkembangannya produksi bio-etanol yang
paling banyak digunakan adalah metode fermentasi dan distilasi, dengan bahan
baku ubi kayu atau molase. Bio-etanol dapat digunakan sebagai pengganti bahan
bakar minyak (BBM) tergantung dari tingkat kemurniannya. Bio-etanol dengan
kadar 95-99% dapat dipakai sebagai bahan substitusi premium (bensin),
sedangkan kadar 40% dipakai sebagai bahan substitusi minyak tanah. Kebutuhan
bensin nasional saat ini mencapai 17,5 miliar liter/tahun, kurang lebih 30% dari
total kebutuhan, masih impor. Hal ini mengakibatkan permintaan bioetanol sangat
tinggi.
Dalam kurun waktu 2007-2010, pemerintah menargetkan mengganti 1,48
miliar liter bensin dengan bio-etanol sesuai dengan Peraturan Pemerintah
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
12
No.5/2006. Diperkirakan kebutuhan bio-etanol akan meningkat 10% pada tahun
20112015, dan 15% pada 2016-2025. Pada kurun pertama 2007-2010 selama 3
tahun pemerintah memerlukan rata-rata 30.833.000 liter bio-etanol/ bulan. Saat ini
bio-etanol baru dapat dipasok sebanyak 137.000 liter setiap bulannya (0,4%). Hal
ini berarti setiap bulan pemerintah kekurangan pasokan 30.696.000 liter bioetanol sebagai bahan bakar (Nurianti, 2007).
Program pemerintah tentang usaha Bahan Bakar Nabati (BBN) perlu
ditindak lanjuti untuk mengurangi ketergantungan pada BBM. Beberapa faktor
pendukung turut berkontribusi dalam penyediaan bio-etanol adalah sebagai
berikut
a. Bahan baku cukup dan telah tersedia,
b. Teknologi pembuatan bio-etanol relatif mudah dan tersedia,
c. Pasar dan keuntungan yang menjanjikan.
Ini berarti memberi peluang kerja pada masyarakat, dan menghemat
pengeluaran untuk pembelian bensin dan minyak tanah bagi rumah tangga, dan
transportasi umum. Skala usaha dalam industry bio-etanol dibedakan atas
a. Rumah tangga,
b. Menengah, dan
c. Besar.
II.6. Kandungan Bioetanol
Bioetanol adalah etanol yang. berasal dari sumber hayati. Bioetanol
bersumber dari karbohidrat yang potensial sebagai bahan baku seperti tebu, nira
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
13
sorgum, ubi kayu, garut, ubi jalar, sagu, jagung: jerami, bonggol jagung dan kayu.
Setelah melalui proses fermentasi, dihasilkan etanol.
Etanol adalah senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan
oksigen, sehingga dapat dilihat sebagai derivat senyawa hidrokarbon yang
mempunyai gugus hidroksil dengan rumus C2H5OH.
Etanol merupakan zat cair, tidak berwarna, berbau spesifik, mudah terbakar
dan menguap, dapat bercampur dalam air dengan segala perbandingan. Adapun
sifat fisik dan kimia dari etanol yaitu :
1. Sifat sifat fisik etanol terdiri dari :
a. Rumus molekul
: C2H5OH
b. BM
: 46,07 gram/mol
c. Titik didih pada 760 mmHg : 78,4°C
d. Titik beku
: - 112°C
e. Densitas
: 0, 789 gr/ml pada 20°C
f. Kelarutan
1) air
: sangat larut
2) eter
: sangat larut
2. Sifat kimia
Bahan Baku Glukosa
a. Dihasilkan dari fermentasi glukosa
C6H12O6 → 2 C
Glukosa
2H5OH
etanol
+ 2 CO2
karbondioksida
Bahan Baku Pati
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
14
b. Untuk minuman diperoleh dari peragian karbohidrat, ada dua tipe yaitu
tipe pertama mengubah karbohidratnya menjadi
glukosa kemudian
menjadi etanol,
II.7. Bioetanol Sebagai Bahan Bakar Nabati Non-Pangan
Bahan bakar nabati merupakan sumber energi alternatif dalam mengatasi
kebergantungan masyarakat pada bahan bakar minyak konvensional. Menurut
Wahyuni (2007), keberlanjutan penggunaan bahan bakar minyak konvensional
(fosil) sebagai sumber bahan bakar minyak (BBM) telah secara luas diketahui
tidak akan berlangsung lama lagi, karena diketahui jumlahnya yang semakin
berkurang di bumi ini dan juga kontribusinya dalam menyumbang produksi CO2
yang berpotensi sebagai kontaminan berbahaya dalam kehidupan manusia
maupun lingkungan. Namun, kompetisi bahan bakar nabati dengan pangan dan
pakan menjadi tantangan untuk menemukan alternatif sumber BBN non-pangan.
Bioetanol merupakan etanol yang berasal dari semua jenis biomassa yang
mengandung gula, pati, dan lignoselulosa sehingga memiliki potensi sebagai
pengganti BBM kovensional (Neves 2006). Akan tetapi, sumber bahan bakar
nabati yang berasal dari tanaman dapat berkompetisi dengan pangan dan pakan.
Oleh karena itu, pemanfaaatan limbah sebagai sumber BBN non-pangan penghasil
bietanol akan mengatasi masalah perdebatan tersebut karena tidak mengganggu
ketahanan pangan, tapi justru mendukung program ramah lingkungan.
II.8. Fermentasi
Fermentasi merupakan teknologi menggunakan mikroorganisme sebagai
pemeran utama dalam suatu proses. Fermentasi dapat terjadi karena adanya
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
15
aktivitas mikroba penyebab fermentasi pada substrat organik yang sesuai.
Terjadinya fermentasi dapat menyebabkan perubahan sifat bahan pangan sebagai
akibat pemecaha komponen – komponen bahan tersebut. Jika cara pengawetan
lain ditujukan untuk mengurangi jumlah mikroba, maka proses fementasi adalah
sebaliknya
yaitu
memperbanyak
jumlah
mikroba
dan
menggiatkan
metabolismenya, tetapi jenis mikroba yang digunakan sangat terbatas yaitu
disesuaikan dengan hasil akhir yang dikehendaki.
Proses fermentasi juga merupakan proses biokimia dimana terjadi
perubahan-perubahan atau reaksi-reaksi kimia dengan pertolongan jasad renik,
penyebab fermentasi tersebut bersentuhan dengan zat makanan yang sesuai
dengan pertumbuhannya. Akibat terjadinya fermentasi sebagian atau seluruhnya
akan berubah menjadi alkohol setelah beberapa waktu lamanya. Pati yang
terkandung dalam garut dapat diubah menjadi alkohol, melalui proses biologi dan
kimia (biokimia).
Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan tanpa
oksigen ( anaerobik ), Secara umum fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi
anaerobic, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan
fermentasi sebagai respirasi anaerobik dalam lingkungan dengan tanpa akseptor
elektron eksternal. Fermentasi oleh yeast, misalnya dapat menghasilkan etil
alkohol Sacharomyces cereviseae (etanol) dan CO melalui reaksi sebagai berikut:
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
16
II.9. Hidrolisis
Prinsip dari hidrolisis pati pada dasarnya adalah perubahan pati menjadi
Glukosa. Perubahan tersebut dapat dilakukan dengan berbagai metode, misalnya
secara enzimatis, kimiawi ataupun kombinasi keduanya. Dalam penelitian ini
menggunakan metode enzimatis, Enzim yang digunakan dalam proses hidrolisa
adalah enzim alfa amilase, sedangkan tahap sakarifikasi menggunakan enzim
glukoamilase. Berdasarkan penelitian sebelumnya, penggunaan enzim alfa
amilase pada tahap likuifikasi menghasilkan kadar etanol tertinggi. (Setyohadi,
2006).
II.10.
Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Proses Fer mentasi
Adapun faktor – faktor yang berpengaruh dalam proses fermentasi yaitu:
1. Keasaman (pH) pH 4,5 – 5,5 adalah pH optimal yang disukai bakteri
sacharomyces bekerja untuk mengurai glukosa menjadi lebih optimal.
2. Mikroorganisme
3. Suhu yakni Suhu fermentasi sangat menentukan
macam mikroba yang
dominan Pada suhu 10oC - 30oC terbentuk alkohol lebih banyak karena ragi
bekerja optimal pada suhu itu (Winarno, 1984).
4. Waktu yakni laju perbanyakan bakteri bervariasi menurut
spesies dan
kondisi pertumbuhannya. Pada kondisi optimal, sekali setiap 20 menit.
5. Makanan (nutrisi) yakni semua mikroorganisme memerlukan nutrient yang
menyediakan: Energi biasanya diperoleh dari subtansi yang mengandung
karbon. Nitrogen, Salah satu contoh sumber nitrogen yang dapat digunakan
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
17
adalah urea. Mineral, mineral yang dipergunakan mikroorganisme
salah
satunya adalah asam phospat yang dapat diambil dari pupuk TSP.
II.11. Mekanisme Pembuatan Bioetanol
Teknologi produksi bioetanol berbasis nira tebu off grade sebagai bahan
baku, tetapi tidak menutup kemungkinan digunakannya biomassa yang lain,
terutama molase. Secara umum, produksi bioethanol ini mencakup 4 (empat)
rangkaian proses, yaitu: persiapan bahan baku, tahap liquefaction, Tahap
Sakarifikasi, Fermentasi,
II.11.1. Persiapan Bahan Baku
Bahan – bahan yang di perlukan dalam proses bioetanol antara lain :
a. pengambilan bahan ( pucuk tebu, anakan tebu, bonggol )
b. penggilingan bahan
c. pemanasan bahan
d. pendinginan bahan
e. penambahan ragi (sacharomyces )
II.11.2. Tahap Proses Pembuatan
a. Tebu digiling untuk mengeluarkan nira
b. Nira tebu di panaskan dalam suhu 80° C, guna nya umtuk mengawetkan
nira tidak berbau, dan juga untuk meningkatkan kandungan gula dan
mengurangi kadar air.
c. Proses pendinginan di lakukan selama ± 1jam sampai suhu 30 ºC,
gunanya untuk ketika menambahkan ragi supaya bakteri dalam ragi
tidak mati.
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
18
II.11.3. Tahap Penambahan ragi
Ragi yang digunakan adalah ragi tape. Bahan aktif yang
terkandung dalam ragi tape yaitu: Saccharomyces cerevisiae (ragi tape)
yang dapat memfermentasi gula menjadi etanol. Kebutuhan ragi sebanyak
0,2 % dari kadar gula dalam larutan nira. Ragi dilarutkan dalam air hangat,
diaduk hingga sedikit berbusa lalu dimasukkan ke dalam fermentor
kemudian ditutup rapat.
II.11.4. Tahap Fer mentasi
Pada tahap ini, nira tebu off grade telah sampai pada titik telah
berubah menjadi gula sederhana (glukosa dan sebagian fruktosa) dimana
proses selanjutnya melibatkan penambahan ragi (yeast) agar dapat bekerja
pada suhu optimum. Proses fermentasi ini akan menghasilkan etanol dan
CO2. didalam tangki fermentasi bubur akan mengalami pendinginan pada
suhu optimum kisaran 28oC - 32oC, dan membutuhkan ketelitian agar
tidak terkontaminasi oleh mikroba lainnya. Karena itu keseluruhan
rangkaian proses dari liquefaction, sakarifikasi dan fermentasi haruslah
dilakukan pada kondisi bebas kontaminan. Kemudian ragi akan
menghasilkan etanol sampai kandungan etanol dalam tangki mencapai 8 12 % (biasa disebut dengan cairan beer), dan selanjutnya ragi tersebut
akan menjadi tidak aktif, karena kelebihan etanol akan berakibat racun
bagi ragi. (Soerawidjaja, 2008)
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
III.1 Alat Penelitian :
1. Kompor
2. Panci Berkapasitas 30 liter
3. Bak Fermentasi Berkapasitas 6 liter
4. Alat Pengaduk dengan panjang 35 cm
5. Termometer
6. Timbangan
III.2 Bahan Penelitian :
1. Limbah tebu off grade 25 liter
2. Ragi 1 gr, 2 gr, 3 gr, 4 gr, 5 gr pada masing-masing bak fermentasi
III.3 Variabel Penelitian :
Berdasarkan beberapa variabel yang digunakan dalam penelitian ini
1. Variabel Bebas
a. Dosis Ragi 1g, 2g, 3g, 4g, 5g
b. Waktu fermentasi 2 hari, 3 hari, 4 hari, 5 hari dan 6 hari
2. Variabel Tetap
a. Nira tebu off grade 5 liter
III.4 Parameter Penelitian :
a. Kadar Gula
b. Kadar Etanol
19
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
III.5. Prosedur penelitian
Tebu merupakan salah satu sumber glukosa, glukosa merupakan senyawa
karbohidrat kompleks sebelum difermentasi, glukosa, karbohidrat yang
lebih sederhana. Untuk mengurai glukosa, perlu bantuan Ragi (yeast) dan
yang berperan mengurai glukosa atau gula sederhana. Setelah menjadi gula,
dan difermentasi menjadi etanol.
Adapun berikut langkah - langkah pembuatan bioetanol berbahan Sagu
yaitu:
1.
Tebu off grade ( anakan tebu , bonggol, pucuk ) di bersihkan dan di cuci
terlebih dahulu giling tebu off grade untuk diambil nira.
2.
Masukkan nira tebu off grade 25 liter ke dalam panci berkapasitas 30 liter.
Panaskan limbah tebu off grade hingga 80oC selama ±1 jam, kemudian
Aduk rebusan limbah tebu off grade sampai mendidih, tahap ini
merupakan tahap hidrolisa bahan.
3.
Dinginkan limbah tebu off grade yang telah mendidih, sampai batas
normal lalu ambil 5 liter nira tebu off grade ke mudian masukkan ke
dalam galon fermentasi dan tambahkan ragi 1gr, 2 gr, 3 gr, 4 gr 5 gr lalu
aduk secara merata pada masing- masing tangki, tahap ini merupakan
tahap sakarifikasi bahan.
4.
Tutup rapat tangki fermentasi untuk mencegah kontaminasi dan ragi
bekerja mengurai glukosa menjadi etanol lebih optimal. Fermentasi
berlangsung anaerob atau tidak membutuhkan oksigen. Agar fermentasi
optimal, jaga pH pada 4 - 5 ( asam ).
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
5.
Pada waktu 2, 3, 4, 5, dan 6 hari, larutan tebu off grade menjadi 3 lapisan.
Lapisan terbawah berupa endapan, air dan etanol.
6.
Setelah 2, 3, 4, 5, dan 6, hari. Sedot 250 ml larutan etanol dengan selang
plastik dari bak fermentasi, lalu masukkan ke dalam botol sebagai sampel
untuk dilakukan analisa.
III.6. Rangkaian Alat Pembuatan Bioetanol
Gambar 3.1 : Gambar Alat
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
III.7. Kerangka Penelitian
J udul
PEMBUATAN BIOETANOL DARI TEBU OFF GRADE
Studi Literatur
Persiapan Alat dan Bahan
Persiapan Nira Tebu off grade
Pelaksanaan Penlitian
Uji Kadar Gula dan
Kadar Etanol
Analisa Hasil
Pembahasan Hasil
Kesimpulan dan Saran
Pembuatan Laporan
Gambar 3.2 : Bagan kerangka penelitian
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
IV.1 Uji Kadar Gula
Prinsip dari hidrolisis pati pada dasarnya adalah perubahan pati menjadi Glukosa.
Perubahan
tersebut dapat dilakukan dengan berbagai metode, misalnya secara enzimatis,
kimiawi ataupun kombinasi keduanya. Dalam penelitian ini menggunakan metode enzimatis,
Enzim yang digunakan dalam proses hidrolisa
adalah enzim alfa amilase, sedangkan tahap
sakarifikasi menggunakan enzim glukoamilase. Berdasarkan
penelitian sebelumnya,
penggunaan enzim alfa amilase pada tahap likuifikasi menghasilkan kadar etanol tertinggi.
(Setyohadi, 2006).
Untuk mengetahui kadar gula yang terkandung dalam tebu off grade , maka dilakukannya
proses hidrolisa dengan menambahkan air dan enzim alfa amilase kemudian dipanaskan sampai
suhu optimum ( 80oC ), yang bertujuan mengubah sruktur tebu off grade tersebut menjadi seperti
glukosa sederhana dan dingin kan sampai batas normal. dilanjutkan proses fermentasi dengan
penambahan ragi bertujuan agar merubah kadar glukosa menjadi etanol. (Soerawidjaja, 2008).
Sebelum mengetahui besarnya kadar etanol yang terkandung dalam limbah sagu,
diperlukannya uji kadar gula terlebih dahulu. Berikut ini adalah hasil analisa kadar gula yang
terkandung dalam limbah padat sagu seperti yang diuraikan pada tabel 4.1 :
23
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Tabel 4.1 Hasil kadar gula sebelum di panaskan
No
Bahan
Glukosa
1
Tebu
17,80 %
Sumber : Hasil penelitian ( 2012 )
Tabel 4.2 Hasil kadar gula sesudah di panaskan
No
Bahan
Glukosa
1
Tebu
17, 64 %
Tabel 4.1 menunjukkan pengaruh banyaknya kandungan glukosa dalam tebu off grade
yang dihasilkan, sedangkan dengan tabel 4.2 menunjukan kandungan glukosa menurun. Dari dua
hasil penelitian 2012 sama-sama bisa saja di jadikan bahan dasar bioetanol.
IV.2
Uji Kadar Etanol
Setelah mengetahui besarnya kadar glukosa yang terkandung dalam tebu off grade maka
dilakukan uji kadar etanol.
Tabel 4.3 Pengaruh variasi berat ragi terhadap persentase pembentukan alkohol
Ragi 1 g
Ragi 2 g
Ragi 3 g
Ragi 4 g
Ragi 5 g
2 hari
1,41 %
3,61 %
4,62 %
3,61 %
4,77 %
3 hari
1,48 %
2,09 %
3,19 %
4,40 %
4,25 %
4 hari
6,07 %
6,10 %
6,14 %
6,07 %
6,30 %
5 hari
5,81 %
5,70 %
5,92 %
5,58 %
5,55 %
6 hari
6,11 %
5,58 %
5,73 %
5,51 %
5,60 %
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Berikut ini pengaruh waktu fermentasi terhadap konsentrasi alkohol ( % ) di jelaskan pada
gambar 4.1
Gambar 4.1 Pengaruh lama fermentasi terhadap konsentrasi ( % )
Menyatakan bahwa dengan berat 5 liter nira tebu off grade dan berat ragi 1 gr yang digunakan
pada waktu fermentasi hari ke 1 sudah di ketahui kadar etanol, hal ini disebabkan karena kadar
glukosa yang dihasilkan oleh nira tebu off grade belum maksimal, sehingga pertumbuhan
bakteri cenderung terhambat karena kebutuhan nutrisi dari bakteri sacharomyces yang
terkandung dalam ragi belum terpenuhi sehingga menyebabkan bakteri sacharomyces
memerlukan penyesuaian terhadap lingkungan sekitar. Namun pada waktu fermentasi hari ke 2
tidak terjadi perubahan, tetapi tidak begitu signifikan, hal ini dikarenakan pada waktu fermentasi
hari ke 1 dan ke 2 masih terdapat bahan glukosa ( nira tebu off grade ) belum mengalami
perubahan struktur sehingga kerja dari bakteri sacharomyces belum optimal untuk merubah
glukosa menjadi etanol. Waktu fermentasi hari ke 3 terjadi perubahan yang signifikan karena
pada waktu fermentasi hari sebelumnya tidak terjadi pengurangan kadar glukosa ( reducing
sugar ), sehingga subsrat yang tersedia sebagai nutrisi sebanding dengan jumlah bakteri
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
sacharomyces maka kerja dari bakteri sacharomyces optimal menyebabkan etanol yang
terbentuk pun semakin banyak. Fermentasi hari ke 4 dan ke 5 terjadi penurunan mungkin di
sebabkan ada beberapa bakteri sacharomyces yang hidup atau pun mati .
Kemudian dengan penggunaan nira tebu off grade 5 liter dan ragi 2 g pada waktu
fermentasi hari ke 1 dan ke 2 sama seperti yang terjadi pada penggunaan nira tebu off grade 5
liter dan 1 g, namun pada waktu fermentasi hari ke 3, ke 4 dan ke 5 terjadi perubahan yang
begitu signifikan tetapi cenderung konstan dimana perolehan kadar etanol mengalami
peningkatan dikarenakan kandungan glukosa yang dihasilkan sesuai dengan jumlah bakteri
sacharomyces sehingga nutrisi dari bakteri sacharomyces terpenuhi maka kerja dari bakteri
menjadi optimal hal ini berdampak terhadap perolehan kadar etanol yang dihasilkan yaitu
mengalami peningkatan dibandingkan dengan fermentasi pada hari ke 1, dan pada waktu
fermentasi mencapai hari ke 5 dimana bahan nira off grade yang telah mengalami perubahan
menjadi monosakarida secara sempurna karena pengaruh dari lamanya waktu fermentasi maka
kandungan kadar etanol yang dihasilkan mengalami peningkatan yang sangat signifikan.
Kemudian dengan penggunaan berat nira tebu off grade 5 liter dan ragi 3 g pada waktu
fermentasi hari ke 1 kadar etanol keluar yang mana kandungan kadar glukosa pada berat nira
tebu off grade 5 liter pada awalnya telah memenuhi nutrisi yang diperlukan oleh bakteri
sacharomyces
sehingga kerja dari bakteri sacharomyces yang terkandung dalam ragi pun
optimal, hal ini berdampak terhadap kadar etanol yang dihasilkan. Namun pada waktu fermentasi
hari ke 5 kandungan kadar etanol yang dihasilkan cenderung mengalami penurunan
dibandingkan dengan berat nira tebu off grade 5 liter dan ragi 1 g dan 2 g pada hari yang sama
hal ini menunjukan bahwa sebenarnya kandungan kadar glukosa yang merupakan substrat bagi
bakteri sacharomyces yang dihasilkan dari nira tebu. Pada berat nira tebu off grade 5 liter dan 4
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
gr ragi, hari 1 keluar kadar etanol sama dengan berat ragi 1, 2, 3 g, sedangkan pada hari 2, 3, 4,
mununjukan signifikan tapi pada hari ke 5 menagalami penurunan yang tidak jauh sama dengan
ragi 1, 2, 3 g. Dan pada berat nira tebu off grade 5 liter dan ragi 5 g, hari 1 kadar etanol keluar
sama dengan menggunakan ragi 1, 2, 3, 4, dan hari ke 2, 3, 4, mengalami perubahan di sebabkan
beberapa bakteri sacharomyces mati dan hari ke 5 menunjukan kadar etanol yang sama dengan
mengunakan berat ragi 1 g, 2 g, 3 g, 4 g.
IV.3 Pengaruh Dosis Ter hadap Hasil
Tabel 4.4 Pengaruh variasi berat ragi terhadap persentase pembentukan alkohol.
Ragi 1 g
Ragi 2 g
Ragi 3 g
Ragi 4 g
Ragi 5 g
2 hari
1,41 %
3,61 %
4,62 %
3,61 %
4,77 %
3 hari
1,48 %
2,09 %
3,19 %
4,40 %
4,25 %
4 hari
6,07 %
6,10 %
6,14 %
6,07 %
6,30 %
5 hari
5,81 %
5,70 %
5,92 %
5,58 %
5,55 %
6 hari
6,11 %
5,58 %
5,73 %
5,51 %
5,60 %
Pengaruh kandungan bakteri sacharomycees terhadap konsentasi etanol di tunjukan pada gambar
4.2
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.
Gambar 4.2 Pengaruh berat ragi terhadap konsentrasi alkohol ( % )
Pengaruh dosis ragi 1 gr terhadap nira tebu off grade 5 liter pada 2 hari menunjukan
kadar etanol sebesar 1,41 %, pada dosis ragi 2 g mengalami peningkatan kadar etanol sebesar
3,61 %, peningkatan signifikan terjadi pada dosis ragi 3 g kadar etanol sebesar 4,62 %, kemudian
mengalami penurunan pada dosis ragi 4 g kadar etanol sebesar 3,61 % dan terjadi peningkatan
dosis ragi 5 gr kadar etanol nya sebesar 4,77 %. Dosis ragi 1 gr terhadap nira tebu off grade 5
liter pada 3 hri menunjukan kadar etanol sebesar 1,48 % jauh lebih rendah di bandingkan dengan
hari ke 2, pada dosis 2 g terhadap nira tebu off grade 5 liter kadar etanol nya sebesar 2,09%, hal
ini mungkin di sebabkan karna bakteri pada ragi ada yang mati, pada dosis ragi 3 g terhadap nira
tebu off grade 5 liter mengalami peningkatan kadar etanol ny sebesar 3, 19 % dan pada dosis 4 g
terhadap nira tebu off grade 5 liter terus mengalami peningkatan 4,40% dan terjadi sedikit
penurunan pada dosis 5 g mengalami sebesar 4,25 %. Hasil dosis 1 g ragi terhadap nira tebu off
grade 5 liter pada 4 hari kadar etanol sebesar 6,07 %, dosis 2 g ragi terhadap nira tebu off grade
5 liter kadar etanol meningkat sebesar 6,