PEMBUATAN BIOETHANOL DARI TANDAN PISANG MENGGUNAKAN METODE HIDROLISIS DAN FERMENTASI DENGAN BANTUAN MIKROORGANISME SACCHAROMYCES CEREVISIAE.

Transkripsi

1 PEMBUATAN BIOETHANOL DARI TANDAN PISANG MENGGUNAKAN METODE HIDROLISIS DAN FERMENTASI DENGAN BANTUAN MIKROORGANISME SACCHAROMYCES CEREVISIAE Nola Dwi Estevan 1, Harry Kurniawan 1, Erti Praputri 1, Elmi Sundari 1 1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Bung Hatta Jl.Gajah Mada No.19, Olo Nanggalo Padang Nolla_Estevan@yahoo.com, Elmisundari@yahoo.com Abstrak Dalam tandan pisang terdapat kandungan selulosa yang cukup tinggi sehingga limbah ini dapat kita olah menjadi etanol.dimana proses pembentukan bioetanol ini yaitu melalui proses delignifikasi, hidrolisis, fermentasi dan distilasi.adapun tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui pengaruh penambahan NaOH terhadap perolehan glukosa dan pengaruh penambahan ragi terhadap perolehan etanol.pembuatan bioetanol dilakukan dengan cara delignifikasi terlebih dahulu dengan variabel konsentrasi NaOH 2 %,3% dan 4%,untuk proses fermentasinya dengan variabel 3%,4% dan 5% waktu fermentasi selama 5 hari, rendemen hasil fermentasi yang paling banyak adalah delignifikasi dengan NaOH 4% dan fermentasi dengan konsentrasi ragi 5 %. Kata kunci : tandan pisang, selulosa, glukosa dan bioetanol. Abstract In the banana bunches are fairly high cellulose content so that waste can be etanol.dimana us if this bioethanol formation process is through the process of delignification, hydrolysis, fermentation and distilasi.adapun purpose of this study was to determine the effect of adding NaOH to the acquisition and the effect of the addition of glucose yeast for ethanol etanol.pembuatan acquisition is done by first delignification with variable concentrations of NaOH 2 %, 3 % and 4 %, for the fermentation process with variable 3 %, 4 % and 5 % over the 5 -day fermentation period, the yield of fermented most many are delignification with 4 % NaOH and fermentation with yeast concentration of 5%. Keywords : bunches of bananas, cellulose, glucose and ethanol PENDAHULUAN Semakin menipisnya persediaan minyak dunia menyebabkan kelangkaan bahan bakar berupa bensin dan minyak tanah. Hal ini berimbas pada semakin melambungnya harga kedua bahan bakar tersebut. Pemerintah pun telah melakukan berbagai macam upaya salah satunya dengan menggalakkan penggunaan bahan bakar nabati berupa bioetanol. Salah satu sumber bahan nabati yang dapat dijadikan bioetanol adalah tandan pisang. Widiyatni(2010) telah mengidentifikasi senyawa yang ada dalam tandan pisang salah satunya adalah kandungan selulosa tandan pisang yang cukup tinggi yaitu sebesar 30%. Sehingga ketika diolah menjadi bioetanol dapat menghasilkan rendemen yang cukup besar.

2 Tandan pisang tersedia cukup melimpah dan selama ini kurang dimanfaatkan secara optimal.pengolahan tandan pisang menjadi bioetanol melalui tahapan hidrolisis, fermentasi dan destilasi. 1.2 Rumusan Masalah Selama ini pembuatan bioetanol sudah dilakukan untuk beberapa sumber bahan nabati seperti singkong, sagu, kulit buah kakao, tandan kosong kelapa sawit, nanas namun belum dilakukan pembuatan bioetanol dari tandan pisang. Senyawa lignin yang terdapat dalam tandan pisang dapat menghambat proses hidrolisis selulosa menjadi glukosa karena itu perlu dilakukan proses pretreatmen terhadap tandan pisang.dalam penelitian ini digunakan variasi NaOH 2%, 3 % dan 4 % dan variabel ragi 3 %, 4 % dan 5 %.Tujuan dari penelitian ini adalah : mengamati pengaruh penambahan NaOH terhadap perolehan glukosa dan mengamati pengaruh penambahan ragi terhadap perolehan bioetanol. Penelitian ini meliputi variabel : konsentrasi ragi roti 3%,4%,5% dan konsentrasi NaOH pada Pretreatment 2%; 3%; 4% dan waktu fermentasi selama 5 hari. Bioetanol Bioetanol adalah cairan yang dihasilkan melalui proses fermentasi gula dari penguraian sumber karbohidrat dengan bantuan mikroorganisme.oleh karena itu, penggunaan bioetanol sebagai biofuel disebut sebagai bahan bakar yang terbaharukan. Bioetanol di dapatkan dari hasil hidrolisis (jika perlu) dari gula komplek, kemudian dilanjutkan dengan fermentasi oleh mikroorganisme dan pemurnian menggunakan distilasi. Sumber Bioetanol Secara umum, bahan baku dari bioetanol adalah semua hasil pertanian yang mengandung gula. Baik gula sederhana (mollase di tebu), amilum (pati di singkong), serta selulosa (tandan kosong kelapa sawit, tandan pisang). Tandan pisang Pisang dengan nama Latin Musa Paradisiacal merupakan jenis buahbuahan tropis yang sangat banyak dihasilkan di Indonesia (Anonymous, 1978). Tanaman pisang banyak tumbuh di daerah tropis dan sub tropis. Salah satu limbah dari olahan pisang ini adalah tandan pisang. Tandan pisang merupakan bahan lignoselulosa yang mengandung selulosa sekitar 30% (Ery Susiany Retnoningtyas, Adi Wiharsono, Anita Wahyuni, 2005). Selulosa merupakan struktur utama dalam suatu polisakarida tanaman. Adanya selulosa dalam suatu substrat menginduksi terbentuknya enzim selulase oleh mikroorganisme selulolitik. Namun pada tandan pisang perlu adanya perlakuan tambahan berupa pretreatment

3 untuk dapat menghilangkan lignin yang dapat mengganggu proses hidrolisis selulosa. Pretreatment lignoselulosa Pretreatment biomassa lignoselulosa harus dilakukan untuk mendapatkan hasil yang tinggi. Tujuan dari pretreatment adalah untuk mengoksidasi bahan lignoselulosa dengan memecah dan menghilangkan kandungan lignin dan hemiselulosa.rusaknya struktur kristal selulosa akan mempermudah teruainya selulosa menjadi glukosa.kalau tidak dipretreatment terlebih dahulu, lignoselulosa sulit untuk dihidrolisis karena lignin sangat kuat melindungi selulosa sehingga sangat sulit melakukan hidrolisis sebelum memecah pelindung lignin.pretreatment kimia untuk tandan pisang menggunakan bahan kimia yang berbeda seperti asam, alkali dan pengoksidasian yaitu peroksida dan ozon. Diantara metode ini, pretreatment asam encer menggunakan H 2 SO 4 adalah metode yang paling banyak digunakan. Hidrolisis Asam Di dalam metode hidrolisis asam, biomassa lignoselulosa dipaparkan dengan asam pada suhu dan tekanan tertentu selama waktu tertentu dan menghasilkan monomer gula dari polimer selulosa dan hemiselulosa. Beberapa asam yang umum digunakan untuk hidrolisis asam antara lain adalah asam sulfat (H 2 SO 4 ), asam perklorat, dan HCl. Asam sulfat merupakan asam yang paling banyak diteliti dan dimanfaatkan untuk hidrolisis asam (Taherzadeh and Karimi, 2008). Fermentasi Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal (Winarno & Fardiaz,1992). Fermentasi bioetanol dapat didefenisikan sebagai proses penguraian gula menjadi bioetanol dan karbondioksida yang disebabkan enzim yang dihasilkan oleh massa sel mikroba. Perubahan yang terjadi selama proses fermentasi adalah glukosa menjadi bioetanol oleh sel-sel ragi tape dan ragi roti (Prescott and Dunn, 1959). Berikut ini adalah reaksi penguraian selulosa menjadi etanol. 2(C 6 H 10 O 5 )n + n H 2 O n C 12 H 22 O 11 Maltosa C 12 H 22 O 11 + H 2 O 2 C 6 H 12 O 6 Glukosa C 6 H 12 O 6 Destilasi ragi 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan larutan berdasarkan perbedaan titik didih. Dalam

4 penyulingan, campuran zat di didihkan sehingga menguap dan uap ini kemudian didinginkan kembali kedalam bentuk cairan. Proses destilasi diawali dengan pemanasan, sehingga zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap. Uap tersebut bergerak menuju kondenser yaitu pendingin), proses pendinginan terjadi karena kita mengalirkan air kedalam dinding (bagian luar condenser), sehingga uap yang dihasilkan akan kembali cair. Proses ini berjalan terus menerus dan akhirnya kita dapat memisahkan seluruh senyawa-senyawa yang ada dalam campuran homogen tersebut. Saccharomyces cerevisiae Ragi ( Saccharomyces cerevisiae) adalah mikroorganisme penghasil etanol yang paling dikenal saat ini. Efesiensi fermentasi dapat ditingkatkan dengan cara mengabolisasi sel mikroorganisme yang digunakan. Amobilisasi sel bertujuan untuk membuat sel menjadi tidak bergerak atau berkurang ruang geraknya sehingga sel menjadi terhambat pertumbuhannya dan subtract yang diberikan hanya digunakan untuk menghasilkan produk.saccharomyces bersifat fermentatif (melakukan fermentasi, yaitu memecah glukosa menjadi karbon dioksida dan alkohol) kuat. namun dengan adanya oksigen, Saccharomyces cerevisiae juga dapat melakukan respirasi yaitu mengoksidasi gula menjadi karbon dioksida dan air.(putra A.E & Surya, R.P, 2006). METODOLOGI PENELITIAN Bahan yang digunakan : Tandan Pisang diambil dari daerah kota Padang, H 2 SO 4 3%, NaOH 4%, Aquades, Ragi roti dan NPK dan urea (sesuai konsentrasi ragi). Parameter yang digunakan : Berat Sampel 350 gr, ph hidrolisis = 5, Kondisi Pretreatment 121 o C, 1 atm, 60 menit. Konsentrasi ragi roti 3%,4%,5%, Konsentrasi NaOH pada Pretreatment 2%; 3%; 4%. Pretreatment 1. Memotong tandan pisang lalu dikeringkan dalam oven. 2. Menggiling / menghaluskan tandan pisang sampai ukuran tertentu. 3. Menimbang 350 gr tandan pisang, memasukkan kedalam erlemeyer 1000 ml. 4. Menambahkan 700 ml NaOH dan menutup dengan aluminium foil kemudian dipanaskan dalam autoclave pada suhu 121 o C selama 60 menit. 5. Mencuci fase solidnya dengan air beberapa kali. 6. Melakukan langkah 4 dan 5 untuk variasi konsentrasi NaOH Proses Hidrolisis Hasil pretreatment dimasukkan kedalam erlenmeyer 500 ml lalu

5 ditambahkan 700 ml aquadest dan mengatur ph 4 5. Kemudian dipanaskan dalam autoclave pada suhu 121 o C selama 30 menit. Bubur tandan pisang dibiarkan menjadi dingin. Menambahkan H 2 SO bubur tandan pisang lalu ditutup dengan aluminium foil. Kemudian diletakkan pada orbital Shaker 150 rpm selama 24 jam. Fermentasi Subtrat tandan pisang yang telah dihidrolisis ditambahkan dengan NPK dan urea diaduk hingga homogen kemudian ditambahkan Saccaromyces Cerevisiae dan diaduk sampai homogen. Setelah itu menghubungkan erlemeyer 1000 ml yang berisi bubur tandan pisang tersebut dengan selang karet dan ujung selang dimasukkan kedalam air agar tidak terjadi kontak langsung dengan udara. Selanjutnya larutan O 4 kedalam difermentasikan selama 5 hari. Destilasi Selanjutnya memisahkan larutan dengan bubur tandan pisang sehingga diperoleh cairan alkohol + air. Larutan tersebut didistilasi pada suhu 80 o C selama 1-2 jam sampai etanol tidak menetes lagi Mengukur destilat etanol yang didapat. Analisa kadar etanol Untuk analisa kadar etanol yang didapatkan menggunakan densitas.analisa densitas menggunakan alat piknometer 10 ml pada suhu kamar. Analisa kadar glukosa Untuk analisa kadar glukosa yang diperoleh Schoorl. menggunakan metode Luff HASIL DAN PEMBAHASAN Dari penelitian yang telah dilakukan akan dibahas pengaruh penambahan NaOH terhadap perolehan glukosa dan pengaruh penambahan ragi terhadap perolehan bioetanol. Pengaruh penambahann NaOH terhadap perolehan glukosa Pengaruh penambahan NaOH terhadap perolehan glukosa, dapat dilihat pada Gambar 4.1 dibawah ini. % glukosa 1,80% 1,60% 1,40% 1,20% 1,00% 0,80% 0,60% 0,40% 0,20% 0,00% 2% 3% % NaOH 4% analisa glukosa

6 Gambar 1 pengaruh penambahan NaOH terhadap perolehan glukosa Gambar 1 memperlihatkan bahwa peningkatan konsentrasi NaOH dapat meningkatkan perolehan glukosa.hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa selulosa adalah polimer glukosa. Selulosa secara alami diikat oleh hemiselulosa dan dilindungi oleh lignin.adanya senyawa pengikat lignin inilah yang menyebabkan bahan-bahan lignoselulosa sulit untuk dihidrolisa.(iranmahroob et al.,2002). Proses delignifikasi menggunakan NaOH dilakukan untuk memecah dan menghilangkan kandungan lignin dan hemiselulosa.rusaknya struktur ktistal selulosa akan memudahkan terurainya selulosa menjadi glukosa. Pengaruh penambahan ragi terhadap perolehan bioetanol. Pengaruh penambahan ragi terhadap perolehan bioetanol, dapat dilihat pada Gambar 2 dibawah ini Gambar 2 Pengaruh penambahan ragi terhadap perolehan bioetanol Berdasarkan Gambar 2 dapat dilihat bahwa perolehan etanol meningkat seiring meningkatnya penambahan ragi.hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa saccharomyces bersifat fermentif,melakukan fermentasi,yaitu memecah glukosa menjadi karbon dioksida dan alkohol.(putra A.E & Surya, R.P, 2006).. Jadi semakin banyak ragi yang ditambahkan maka semakin banyak glukosa yang dikonversii menjadi etanol. KESIMPULAN Hasil dari penelitian tentang pembuatan bioetanol dari tandan pisang menggunakan metode hidrolisis dan fermentasi membeikan beberapa kesimpulan sebagai berikut : Limbah dari tandan pisang dapat dikonversikan menjadi bioetanol.semakin tinggi konsentrasi NaOH yang digunakan untuk menghilangkann lignin maka frekuensi terbentuknya glukosa juga akan semakin tinggi.semakinn tinggi konsentrasi ragi yang digunakan maka perolehan bioetanolnya juga semakin banyak. DAFTAR PUSTAKA Saputra Adi.2014.Pra Rancangan Pabrik Bioetanol dari Tandan Kosong Kelapa Sawit.universitas Bung Hatta.padang. Isroi Potensi Biomassa Lignoselulosa di Indonesia Sebagai Bahan Baku Bioetanol: Tandan Kosong Kelapa Sawit. Muljono, Judoamidjojo, Darwis, Aziz, A., dan Gumbira, E Teknologi Fermentasi. Rajawali pers: Jakarta.

7