bioetanol dari eceng gondok. docx
A.Materi/Teori
Eceng gondok (Eichhornia crassipes) telah dikenal sebagai gulma air. Hal ini disebabkan
karena eutrofikasi yang terjadi di badan air. Eutrofikasi merupakan peristiwa meningkatnya
bahan organik dan nutrien (terutama unsur Nitrogen dan Phospor) yang terakumulasi di badan
air. Peningkatan bahan organik dan nutrien ini berasal dari limbah domestik, limbah pertanian,
dan lain-lain. Bioetanol dapat diproduksi dari berbagai bahan baku yaitu saccharine material,
starchy material dan lignocellulose material. Saccharine material dapat langsung difermentasi
untuk menghasilkan etanol. Starchy material perlu dilakukan hidrolisis terlebih dahulu sebelum
difermentasi. Lignocellulose material perlu dilakukan pretreatment untuk mendegradasi
strukturnya yang kompleks. Produksi bioetanol terdiri dari beberapa proses, yaitu pretreatment,
hidrolisis dan fermentasi.
Eceng gondok mengandung hemiselulosa 48,70 ± 0,027% dan selulosa 18,20 ± 0,012% berat
basah dan 4,1% pati pada daun eceng gondok. Beberapa penelitian mengenai produksi
bioetanol dengan bahan baku eceng gondok telah dilakukan sebelumnya. Pada tahap
pretreatmen digunakan campuran NaOH dan H2O2 dan H2SO4. Pada penelitian ini dilakukan
pretreatment dengan pemanasan.
Proses hidrolisis terdiri dari tahap likuifikasi dan sakarifikasi. Tahap likuifikasi
digunakan jamur Aspergillus niger yang menghasilkan enzim α-amilase untuk mendegradasi
pati. Tahap sakarifika si digunakan ragi Saccharomyces cerevisiae yang menghasilkan enzim
glukoamilase untuk mengubah polisakarida menjadi gula yang dapat difermentasi (glukosa,
galaktosa, manosa dan sebagainya). A. niger juga menghasilkan enzim selulase untuk
mendegradasi selulosa. Beberapa mikroorganisme dapat melakukan fermentasi etanol dari
substrat hasil degradasi eceng gondok, diantaranya Pichia stipitis NRLL Y-7124, ragi yang diisolasi
dari bermacam-macam hidrosfer. Pada penelitian ini digunakan bakteri Zymomonas mobilis dan
Saccharomyces cerevisiae.
1
B.Standar Kualitas
Standar Kualitas terlampir dalam SNI 3565-2009 4.Syarat Mutu
2
C.alat dan bahan
Alat :
1. Pisau
2. Oven
3. Blender
4. Wadah
5. Saringan
6. Stirrer
7. Autoklaf
8. Botol semprot
9. Inkubator
10. Botol reagen
Bahan :
1. Eceng gondok
2. Jamur aspergillus niger FNCC 3060
3. Mikroorganisme zymomonas mobilis FNCC 0056
4. Saccharomyces cerevisiae FNCC 3060
5. 420 ml asam sulfat 2%
6. 25 gram tepung enceng gondok
7. 30 ml NaOH 6 molar
8. 50 ml buffer asetat 0,1 M pH 5
9. Aquadest 450 ml
10. 50 ml buffer asetat 0,1 M pH 5
D. Prosedur
Persiapan bahan baku
1.
Eceng gondok dibersihkan dan dipotong kecil-kecil
3
2.
Kemudian dikeringkan di dalam oven suhu ± 600C selama 3 hari.
3.
Selanjutnya dihaluskan dan diayak.
4.
Hasilnya adalah tepung eceng gondok.
Ada 3 proses yang dilakukan, yaitu
1. pretreatment
2. hidrolisis dan
3. fermentasi.
A. Pada proses hidrolisis dilakukan dalam dua tahap, yaitu :
1. tahap likuifikasi dengan jamur Aspergillus niger FNCC 6018 dan
2. tahap sakarifikasi dengan ragi Saccharomyces cerevisiae FNC C 3060.
B. Pada proses fermentasi digunakan mikroorganisme :
1. Zymomonas mobilis FNCC 0056 dan
2. S. cerevisiae FNCC 3060.
C. pada proses pretreatment ada dua macam proses pretreatment yang dilakukan pada
penelitian ini, yaitu pretreatment asam dan pemanasan.
Proses pretreatment asam
1. dilakukan dengan menambahkan 420 mL asam sulfat 2% ke dalam 25 gram tepung
eceng gondok
2. kemudian distirer selama 7 jam.
3.
Selanjutnya suspensi eceng gondok dinetralkan dengan 30 mL NaOH 6 M dan
ditambah 50 mL buffer asetat 0,1 M (pH 5).
Proses pretreatment pemanasan
1. pemanasan menggunakan autoclave pada suhu 1210C selama 30 menit
2. Selanjutnya ditambah 450 mL akuades dan 50 mL buffer asetat 0,1M (pH 5)
Proses hidrolisis meliputi dua tahap, yaitu tahap likuifikasi dan sakarifikasi.
Tahap likuifikasi
4
1. dilakukan variasi seeding ratio jamur aspergillus niger sebagai starter.
Variasi
seeding
2. ratio sebesar 4/40 dan 8/40 dengan waktu inkubasi dalam tahap likuifikasi selama
dua hari.
3. Selanjutnya dipanaskan pada suhu 90 0C selama 60 menit.
Tahap sakarifikasi
1. Sakarifikasi dengan ragi sacharomyces cerevisiae dengan waktu inkubasi selama satu
hari.
2. Selanjutnya dipanaskan pada suhu 60 0C selama 50 menit.
3. Setelah dilakukan proses sakarifikasi, kadar glukosa diukur dengan metode NelsonSomogyi.
Pembuatan starter jamur A. niger dilakukan dengan menginokulasikan A. niger dalam
media PDB (Potato Dextrose Broth) kemudian dishaker pada suhu ruang selama 24 jam. Volume
masing masing seeding ratio 4/40 dan 8/40 berturut-turut adalah 50 mL dan 100 mL. Starter
untuk S. cerevisiae dibuat dari S. cerevisiae yang diinokulasikan dalam media PDB sebanyak 100
mL dan dishaker pada suhu ruang selama 8 jam.
Fermentasi
1. Tahap fermentasi dilakukan selama lima hari. Substrat hasil hidrolisis disaring.
2.
kemudian masing-masing 100 mL substrat ditambah starter Z. mobilis dan S. cerevisiae
sebanyak 20%
3.
Starter untuk Z. mobilis dibuat dari media NB (Nutrient Broth) yang diinokulasikan Z.
mobilis dan dishaker selama selama 6 jam
4. Starter untuk S. cerevisiae dibuat dari media PDB yang diinokulasikan S. cerevisiae
5. kemudian dishaker selama 8 jam.
5
6.
Cairan hasil fermentasi disampling untuk dianalisis kadar etanol. Sampling dilakukan mulai
hari kedua hingga hari kelima.
E. Cara Uji
Terlampir dalam SNI 3565-2009 6. Cara Uji – 6.1.5
6
F. Kesulitan Teknis
7
Kesulitan dalam membuat bioethanol adalah pada saat proses pretreatment dan
hidrolisis, karena pada saat proses pretreatment dan hidrolisis merupakan salah satu langkah
terpenting untuk biokonversi eceng gondok menjadi etanol. Pada saat proses pretreatment kita
harus memecah perlindungan lignin yang terkandung dalam eceng gondok agar selulosa yang
berada di dalamnya terbuka dan mudah untuk di jadikan gula pada proses hidrolisis, sedangkan
pada proses hidrolisis terdapat dua tahap untuk mengubah hemiselulosa dan selulosa menjadi
gula sederhana. Pada saat hidrolisis juga membutuhkan waktu yang cukup lama sekiranya
sampai satu malam, sebelum di fermentasi menjadi ethanol harus dilakukan terlebih dahulu
penetralan dan detoksifikasi. Tujuannya untuk menetralkan pH dan menghilangkan senyawa
racun yg terdapat pada cairan hidrolisat(cairan hasil hidrolisis setelah di malamkan). Bagian
inilah yang rumit dan memerlukan waktu cukup lama untuk proses pembuatan bioethanol.
Penutup
8
Demikian yang dapat kami paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan
dalam makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya, kerena terbatasnya
pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul
makalah ini.
Penulis banyak berharap para pembaca yang budiman dusi memberikan kritik dan saran
yang membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan dan penulisan makalah di
kesempatan-kesempatan berikutnya. Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya
juga para pembaca yang budiman pada umumnya.
Daftar Pustaka
9
SNI 3565-2009_logo baru
http://www.sobatbumi.com/solusi/view/155
http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Master-15629-Paper-402224.pdf
http://www.academia.edu/4850688/pembuatan_bioetanol_dari_eceng_gondok_melalui_prose
s_hydrothermal
http://journal.unpar.ac.id/index.php/rekayasa/article/view/61
http://titi-sindhuwati.blogspot.com/2012/01/bioetanol-dari-selulosa-eceng-gondok.html
http://emha42yogya.blogspot.com/2013/06/eceng-gondok-bisa-dijadikan-bioetanol.html
http://andre4088.blogspot.com/2012/02/mutu-dan-metode-uji-bioetanol.html
http://eprints.undip.ac.id/40920/
10
Eceng gondok (Eichhornia crassipes) telah dikenal sebagai gulma air. Hal ini disebabkan
karena eutrofikasi yang terjadi di badan air. Eutrofikasi merupakan peristiwa meningkatnya
bahan organik dan nutrien (terutama unsur Nitrogen dan Phospor) yang terakumulasi di badan
air. Peningkatan bahan organik dan nutrien ini berasal dari limbah domestik, limbah pertanian,
dan lain-lain. Bioetanol dapat diproduksi dari berbagai bahan baku yaitu saccharine material,
starchy material dan lignocellulose material. Saccharine material dapat langsung difermentasi
untuk menghasilkan etanol. Starchy material perlu dilakukan hidrolisis terlebih dahulu sebelum
difermentasi. Lignocellulose material perlu dilakukan pretreatment untuk mendegradasi
strukturnya yang kompleks. Produksi bioetanol terdiri dari beberapa proses, yaitu pretreatment,
hidrolisis dan fermentasi.
Eceng gondok mengandung hemiselulosa 48,70 ± 0,027% dan selulosa 18,20 ± 0,012% berat
basah dan 4,1% pati pada daun eceng gondok. Beberapa penelitian mengenai produksi
bioetanol dengan bahan baku eceng gondok telah dilakukan sebelumnya. Pada tahap
pretreatmen digunakan campuran NaOH dan H2O2 dan H2SO4. Pada penelitian ini dilakukan
pretreatment dengan pemanasan.
Proses hidrolisis terdiri dari tahap likuifikasi dan sakarifikasi. Tahap likuifikasi
digunakan jamur Aspergillus niger yang menghasilkan enzim α-amilase untuk mendegradasi
pati. Tahap sakarifika si digunakan ragi Saccharomyces cerevisiae yang menghasilkan enzim
glukoamilase untuk mengubah polisakarida menjadi gula yang dapat difermentasi (glukosa,
galaktosa, manosa dan sebagainya). A. niger juga menghasilkan enzim selulase untuk
mendegradasi selulosa. Beberapa mikroorganisme dapat melakukan fermentasi etanol dari
substrat hasil degradasi eceng gondok, diantaranya Pichia stipitis NRLL Y-7124, ragi yang diisolasi
dari bermacam-macam hidrosfer. Pada penelitian ini digunakan bakteri Zymomonas mobilis dan
Saccharomyces cerevisiae.
1
B.Standar Kualitas
Standar Kualitas terlampir dalam SNI 3565-2009 4.Syarat Mutu
2
C.alat dan bahan
Alat :
1. Pisau
2. Oven
3. Blender
4. Wadah
5. Saringan
6. Stirrer
7. Autoklaf
8. Botol semprot
9. Inkubator
10. Botol reagen
Bahan :
1. Eceng gondok
2. Jamur aspergillus niger FNCC 3060
3. Mikroorganisme zymomonas mobilis FNCC 0056
4. Saccharomyces cerevisiae FNCC 3060
5. 420 ml asam sulfat 2%
6. 25 gram tepung enceng gondok
7. 30 ml NaOH 6 molar
8. 50 ml buffer asetat 0,1 M pH 5
9. Aquadest 450 ml
10. 50 ml buffer asetat 0,1 M pH 5
D. Prosedur
Persiapan bahan baku
1.
Eceng gondok dibersihkan dan dipotong kecil-kecil
3
2.
Kemudian dikeringkan di dalam oven suhu ± 600C selama 3 hari.
3.
Selanjutnya dihaluskan dan diayak.
4.
Hasilnya adalah tepung eceng gondok.
Ada 3 proses yang dilakukan, yaitu
1. pretreatment
2. hidrolisis dan
3. fermentasi.
A. Pada proses hidrolisis dilakukan dalam dua tahap, yaitu :
1. tahap likuifikasi dengan jamur Aspergillus niger FNCC 6018 dan
2. tahap sakarifikasi dengan ragi Saccharomyces cerevisiae FNC C 3060.
B. Pada proses fermentasi digunakan mikroorganisme :
1. Zymomonas mobilis FNCC 0056 dan
2. S. cerevisiae FNCC 3060.
C. pada proses pretreatment ada dua macam proses pretreatment yang dilakukan pada
penelitian ini, yaitu pretreatment asam dan pemanasan.
Proses pretreatment asam
1. dilakukan dengan menambahkan 420 mL asam sulfat 2% ke dalam 25 gram tepung
eceng gondok
2. kemudian distirer selama 7 jam.
3.
Selanjutnya suspensi eceng gondok dinetralkan dengan 30 mL NaOH 6 M dan
ditambah 50 mL buffer asetat 0,1 M (pH 5).
Proses pretreatment pemanasan
1. pemanasan menggunakan autoclave pada suhu 1210C selama 30 menit
2. Selanjutnya ditambah 450 mL akuades dan 50 mL buffer asetat 0,1M (pH 5)
Proses hidrolisis meliputi dua tahap, yaitu tahap likuifikasi dan sakarifikasi.
Tahap likuifikasi
4
1. dilakukan variasi seeding ratio jamur aspergillus niger sebagai starter.
Variasi
seeding
2. ratio sebesar 4/40 dan 8/40 dengan waktu inkubasi dalam tahap likuifikasi selama
dua hari.
3. Selanjutnya dipanaskan pada suhu 90 0C selama 60 menit.
Tahap sakarifikasi
1. Sakarifikasi dengan ragi sacharomyces cerevisiae dengan waktu inkubasi selama satu
hari.
2. Selanjutnya dipanaskan pada suhu 60 0C selama 50 menit.
3. Setelah dilakukan proses sakarifikasi, kadar glukosa diukur dengan metode NelsonSomogyi.
Pembuatan starter jamur A. niger dilakukan dengan menginokulasikan A. niger dalam
media PDB (Potato Dextrose Broth) kemudian dishaker pada suhu ruang selama 24 jam. Volume
masing masing seeding ratio 4/40 dan 8/40 berturut-turut adalah 50 mL dan 100 mL. Starter
untuk S. cerevisiae dibuat dari S. cerevisiae yang diinokulasikan dalam media PDB sebanyak 100
mL dan dishaker pada suhu ruang selama 8 jam.
Fermentasi
1. Tahap fermentasi dilakukan selama lima hari. Substrat hasil hidrolisis disaring.
2.
kemudian masing-masing 100 mL substrat ditambah starter Z. mobilis dan S. cerevisiae
sebanyak 20%
3.
Starter untuk Z. mobilis dibuat dari media NB (Nutrient Broth) yang diinokulasikan Z.
mobilis dan dishaker selama selama 6 jam
4. Starter untuk S. cerevisiae dibuat dari media PDB yang diinokulasikan S. cerevisiae
5. kemudian dishaker selama 8 jam.
5
6.
Cairan hasil fermentasi disampling untuk dianalisis kadar etanol. Sampling dilakukan mulai
hari kedua hingga hari kelima.
E. Cara Uji
Terlampir dalam SNI 3565-2009 6. Cara Uji – 6.1.5
6
F. Kesulitan Teknis
7
Kesulitan dalam membuat bioethanol adalah pada saat proses pretreatment dan
hidrolisis, karena pada saat proses pretreatment dan hidrolisis merupakan salah satu langkah
terpenting untuk biokonversi eceng gondok menjadi etanol. Pada saat proses pretreatment kita
harus memecah perlindungan lignin yang terkandung dalam eceng gondok agar selulosa yang
berada di dalamnya terbuka dan mudah untuk di jadikan gula pada proses hidrolisis, sedangkan
pada proses hidrolisis terdapat dua tahap untuk mengubah hemiselulosa dan selulosa menjadi
gula sederhana. Pada saat hidrolisis juga membutuhkan waktu yang cukup lama sekiranya
sampai satu malam, sebelum di fermentasi menjadi ethanol harus dilakukan terlebih dahulu
penetralan dan detoksifikasi. Tujuannya untuk menetralkan pH dan menghilangkan senyawa
racun yg terdapat pada cairan hidrolisat(cairan hasil hidrolisis setelah di malamkan). Bagian
inilah yang rumit dan memerlukan waktu cukup lama untuk proses pembuatan bioethanol.
Penutup
8
Demikian yang dapat kami paparkan mengenai materi yang menjadi pokok bahasan
dalam makalah ini, tentunya masih banyak kekurangan dan kelemahannya, kerena terbatasnya
pengetahuan dan kurangnya rujukan atau referensi yang ada hubungannya dengan judul
makalah ini.
Penulis banyak berharap para pembaca yang budiman dusi memberikan kritik dan saran
yang membangun kepada penulis demi sempurnanya makalah ini dan dan penulisan makalah di
kesempatan-kesempatan berikutnya. Semoga makalah ini berguna bagi penulis pada khususnya
juga para pembaca yang budiman pada umumnya.
Daftar Pustaka
9
SNI 3565-2009_logo baru
http://www.sobatbumi.com/solusi/view/155
http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Master-15629-Paper-402224.pdf
http://www.academia.edu/4850688/pembuatan_bioetanol_dari_eceng_gondok_melalui_prose
s_hydrothermal
http://journal.unpar.ac.id/index.php/rekayasa/article/view/61
http://titi-sindhuwati.blogspot.com/2012/01/bioetanol-dari-selulosa-eceng-gondok.html
http://emha42yogya.blogspot.com/2013/06/eceng-gondok-bisa-dijadikan-bioetanol.html
http://andre4088.blogspot.com/2012/02/mutu-dan-metode-uji-bioetanol.html
http://eprints.undip.ac.id/40920/
10