PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI DALAM PEMBUATAN BIOETANOL DARI NIRA AREN (ARENGA PINNATA MERR) SKRIPSI

Transkripsi

1 PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI DALAM PEMBUATAN BIOETANOL DARI NIRA AREN (ARENGA PINNATA MERR) SKRIPSI Oleh MEILANI MANDHALENA MANURUNG DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2016

2

3 PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI DALAM PEMBUATAN BIOETANOL DARI NIRA AREN (ARENGA PINNATA MERR) SKRIPSI Oleh MEILANI MANDHALENA MANURUNG SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2016

4 ii

5 iii

6 PRAKATA Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul Pengaruh Volume Starter Dan Agitasi Dalam Pembuatan Bioetanol Dari Nira Aren (Arenga Pinnata Merr), berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Hasil penelitian ini ditujukan untuk memanfaatkan nira dari pohon Aren menjadi bioetanol. Dimana tanaman aren ini tumbuh subur di Indonesia khususnya di provinsi Sumatera Utara. Berbagai penelitian tentang pembuatan bioetanol dari nira telah dilakukan, namun masih rendahnya yield dan kadar bioetanol yang diperoleh menjadi pokok permasalahan yang amat penting. Oleh karena itu, penulis berpikir untuk melakukan suatu penelitian pengolahan nira aren menjadi bioetanol dengan variasi volume starter dan agitasi untuk mencapai yield dan kadar bioetanol yang lebih besar. Selain itu dengan menggunakan nira aren sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, diharapkan dapat memberikan bahan baku alternatif untuk pembuatan bahan bakar terbarukan di masa yang akan datang. Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada: 1. Ir. Netti Herlina, M.T. selaku dosen pembimbing. 2. Ir. Renita Manurung, M.Sc. selaku koordinator skripsi. 3. Dr. Eng. Irvan, M.Si. selaku ketua departemen teknik kimia. 4. Dr. Ir. Iriany, M.Si.selaku dosen penguji I. 5. Dr. Maya Sarah, S.T., M.T. selaku dosen penguji II. 6. Keluarga penulis yaitu Ayahanda Jonniar Manurung, S.T., Ibunda Nismah br Sinulingga, A.Md.Bid., Abangda Afrisa Nelson Manurung, S.E., dan Ariguna Manurung yang tidak pernah lupa memberikan dukungan kepada penulis baik berupa moril maupun materil. 7. Sahabat terbaik Gusti Handayani dan Maradona Simanjuntak yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis. iv

7 8. Teman-teman seangkatan 2011 dan semua orang yang tidak dapat ditulis namanya satu per satu, yang telah membantu penulis hingga penyusunan skripsi ini selesai. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Medan, 27 Januari 2016 Penulis Meilani Mandhalena Manurung v

8 DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada kedua orang tua penulis. Jonniar Manurung, S.T. Nismah br Sinulingga, A.Md.Bid. Terimakasih telah mendidik, mencintai dan membimbing penulis dengan penuh kasih tanpa batas. vi

9 RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Meilani Mandhalena Manurung NIM : Tempat/Tgl. Lahir : Batam, 12 Mei 1993 Nama orang tua Ayah : Jonniar Manurung Ibu : Nismah br Sinulingga Alamat orang tua : Tiban Housing B5 No.8, Sekupang, Batam Asal Sekolah TK Kartini 1 Batam, tahun SD Kartini 1 Batam, tahun SMP Kartini 1 Batam, tahun SMAN 1 Batam, tahun Pengalaman Organisasi/ Kerja: 1. Pengurus Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) periode Kerja Praktek di PT Ecogreen Oleochemicals Batam tahun 2014 Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah 1. Pengaruh Volume Starter dan Agitasi dalam Pembuatan Bioetanol dari Nira Aren (Arenga pinnata Merr). Jurnal Teknik Kimia USU. Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai : 1. Juara I Renang tingkat Kota Batam 2. Juara I Renang tingkat Provinsi Kepulauan Riau 3. Juara I Catur tingkat Fakultas Teknik vii

10 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh volume starter dan agitasi terhadap kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan dari Nira Aren (Arenga pinnata Merr). Biokatalis yang digunakan adalah Saccharomyces cerevisiae. Variabel-variabel yang diamati adalah volume starter dan kecepatan agitasi pada proses fermentasi. Tahapan pertama adalah pembuatan starter yang kemudian dilanjutkan dengan proses fermentasi secara anaerobik. Hasil fermentasi kemudian didistilasi pada temperatur 88 o C. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi volume starter dan kecepatan agitasi maka kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan akan semakin tinggi hingga mencapai titik tertinggi. Jika melebihi titik tersebut penambahan volume starter dan kecepatan agitasi tidak meningkatkan kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan. Kadar dan yield bioetanol tertinggi yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah 47,618% (v/v) dan 48,1411% yang diperoleh pada volume starter 35% dengan agitasi 100 rpm. Kata kunci : bioetanol, fermentasi, nira aren, saccharomyces cerevisiae viii

11 ABSTRACT The purpose of this study was to determine the effect of agitation and volume of starter on yield and concentration of bioethanol produced from Nira Aren (Arenga pinnata Merr). Biocatalyst used was Saccharomyces cerevisiae. Observed variables was starter s volume and agitation speed in anaerobic fermentation condition. It was started by preparing the starter and then followed by anaerobic fermentation process. Then the fermented result was distillated at temperature of 88 o C. The results showed that the higher starter volume and agitation speed, the higher concentration and yield of bioethanol produced until it reached its highest point. Adding starter s volume and increasing the agitation speed beyond its highest point did not increase levels and yield of bioethanol produced. The highest concentration and yield of bioethanol produced in this study amounted to % (v/v) and % was obtained at 35% starter volume with agitation speed of 100 rpm. Keywords : bioethanol, fermentation, nira aren, saccharomyces cerevisiae ix

12 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI PENGESAHAN PRAKATA DEDIKASI RIWAYAT HIDUP PENULIS ABSTRAK ABSTRACT ii iii iv vi vii viii ix DAFTAR ISI x DAFTAR GAMBAR xii DAFTAR TABEL xiii DAFTAR LAMPIRAN BAB I PENDAHULUAN xiv LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA BIOETANOL NIRA AREN FERMENTASI SACCHAROMYCES CEREVISIAE 10 BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI PENELITIAN BAHAN DAN PERALATAN Bahan Peralatan PROSEDUR PENELITIAN 12 x

13 3.3.1 Prosedur Pembuatan Starter Prosedur Fermentasi Prosedur Analisis Prosedur Analisis Gula Prosedur Analisis Oksidasi Bioetanol Dengan Kalium Dikromat (K 2 Cr 2 O 7 ) Prosedur Analisis Densitas Bioetanol Prosedur Analisis Spesific Gravity dan API Gravity Prosedur Analisis Nilai Kalor Analisis Kadar Bioetanol 3.4 FLOWCHART PENELITIAN Flowchart Pembuatan Starter Flowchart Fermentasi BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU DAN BIOETANOL Hasil Analisis Kadar Gula Nira Aren Karakterisasi FTIR (Fourier Transform Infra Red) Etanol Hasil Analisis Oksidasi Bioetanol Dengan Kalium Dikromat (K 2 Cr 2 O 7 ) 4.2 PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI TERHADAP KADAR BIOETANOL 4.3 PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI TERHADAP YIELD BIOETANOL 4.4 PERBANDINGAN STANDAR BAKU MUTU BIOETANOL BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 KESIMPULAN 5.2 SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

14 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Starter 16 Gambar 3.2 Flowchart Fermentasi 17 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar L3.1 Gambar L3.2 Gambar L3.3 Gambar L3.4 Karakterisasi FTIR (Fourier Transform Infra Red) Etanol Hasil Analisis Oksidasi Bioetanol dengan Kalium Dikromat Pengaruh Volume Starter Dan Agitasi Terhadap Kadar Bioetanol Pengaruh Volume Starter Dan Agitasi Terhadap Yield Bioetanol Bahan Baku Nira Segar Hasil Pembacaan Refraktometer untuk Kadar Gula Nira Proses Fermentasi Proses Distilasi xii

15 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Tabel 3.1 Tabel L1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Bioetanol dari Berbagai Bahan Baku dan Penggunaan Mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol Hasil Analisis Kadar Etanol Halaman xiii

16 DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN 1 DATA PERCOBAAN L1.1 Data Hasil Penelitian LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN L2.1 Contoh Perhitungan Densitas Bioetanol L2.2 Contoh Perhitungan Kadar Bioetanol Berdasarkan Densitas L2.3 Contoh Perhitungan Yield Bioetanol L2.4 Contoh Perhitungan Spesific Grafity dan API Grafity Bioetanol L2.5 Contoh Perhitungan Nilai Kalor Bioetanol L2.6 Perhitungan Analisis Ekonomi LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN L3.1 Foto Bahan Baku Nira Segar L3.2 Foto Analisis Kadar Gula Nira Dengan Refraktometer L3.3 Foto Proses Fermentasi L3.4 Foto Proses Dsitilasi Halaman xiv