PENGARUH KONSENTRASI RAGI TERHADAP KADAR ETANOL HASIL FERMENTASI JERAMI PADI (Oryza sativa) SEBAGAI BAHAN PEMBUATAN BIOETANOL ALTERNATIF NASKAH PUBLIKASI Oleh NURUL HANIFAH KHOIRIYATI A 420 080 025 PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2013
PENGARUH KONSENTRASI RAGI TERHADAP KADAR ETANOL HASIL FERMENTASI JERAMI PADI (Oryza sativa) SEBAGAI BAHAN PEMBUATAN BIOETANOL ALTERNATIF Nurul Hanifah Khoiriyati, A 420 080 025, Program Studi Pendidikan Biologi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,Universitas Muhammadiyah Surakarta, 2013, 7 halaman. ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kadar etanol hasil fermentasi jerami padi (Oryza sativa). Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biologi FKIP UMS dan Laboratorium Kimia Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta. Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen, rancangan percobaan menggunakan Rancangan Acak Lengkap satu faktor perlakuan yaitu konsentrasi ragi (0,50g/100ml dan 0,75g/100ml) dengan tiga kali ulangan sehingga didapatkan 6 kombinasi perlakuan. Penentuan kadar etanol menggunakan GC FID kemudian data hasil penelitian dianalisis dengan menggunakan analisis deskriptif kuantitatif. Hasil penelitian diperoleh data pada perlakuan E1 kadar etanol 40,2%, dan E2 sebesar 71,2%. Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa terdapat perbedaan kadar etanol yang dihasilkan dari masing- masing perlakuan. Pada kombinasi perlakuan konsentrasi ragi 0,75g/100ml (E2) menghasilkan kadar etanol tertinggi yaitu 71,2% dan kadar etanol terendah diperoleh pada perlakuan konsentrasi ragi 0,50g/100ml (E1) yaitu 40,2%. Kata Kunci: jerami padi,konsentrasi ragi, dan kadar etanol
PENDAHULUAN Bahan bakar minyak (BBM) merupakan bahan baku fosil yang tidak dapat diperbarui (unrenewable). Penggunaan BBM yang terus menerus dan cenderung meningkat akibat pertumbuhan penduduk dan industri, sementara cadangan minyak yang semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui, sangat potensial menimbulkan krisis energi pada masa yang akan datang. Upaya untuk mengatasi dan mengurangi ketergantungan pada BBM yaitu dengan mencari energi alternatif yang dapat diperbarui (renewable), salah satunya dari minyak tanaman / tumbuhan (Posman, 2003). Pemerintah Indonesia pada tahun 2006 telah mengeluarkan dua kebijakan tentang energi alternatif. Kebijakan itu adalah Peraturan Presiden (Perpres) Nomor 5 tentang Kebijakan Energi Nasional dan Instruksi Presiden (Inpres) Nomor 1 tentang Penyediaan dan Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (BBN) sebagai bahan bakar lain. Pemanfaatan BBN sudah mencapai 2% tahun 2010 dan diharapkan tahun 2025 bioetanol akan menggantikan premium sebesar 5%. Pengurangan konsumsi BBM jenis bensin dengan menambahkan 10% bioetanol atau sering disebut E-10 (Prihandana, 2007:1). Bioetanol merupakan etanol yang terbuat dari sumber hayati atau lebih tepatnya tanaman yang mengandung pati, gula dan tanaman berselulosa seperti jerami padi. Jerami padi mengandung 39% selulosa dan 27,5% hemiselulosa (dasar berat kering) yang dapat dihidrolisis menjadi gula sederhana yang selanjutnya dapat difermentasi menjadi bioetanol (Gusmailina, 2010). Produksi bioetanol dari jerami padi terdiri dari beberapa proses yaitu pretreatment, hidrolisis, fermentasi dan destilasi. Pretreatment dilakukan untuk memecah lignin pada jerami padi, dilakukan pemanasan menggunakan oven dengan suhu 121 0 C selama 30 menit, tahap kedua hidrolisis gula komplek menjadi glukosa dengan H 2 SO 4 encer pada suhu dan tekanan tinggi. Tahap ketiga fermentasi glukosa menjadi bioetanol dengan penambahan Saccharomyces cereviciae, dan tahap terakhir didestilasi untuk memisahkan etanol dari air. Dari 1
rangkaian proses tersebut akan dihasilkan bioetanol berkadar kemurnian 99,5 % yang dapat dimanfaatkan sebagai campuran bahan bakar yang ramah lingkungan (Sindhuwati, 2012). Pada penelitian Restu (2010) yang menggunakan jerami, diperoleh bahan bakar Jeli Bioetanol yang mempunyai kadar etanol dibawah 95% sehingga tidak dapat larut dalam bensin sedangkan etanol yang dimanfaatkan sebagai BBN adalah alkohol murni yang bebas air (anhydrous alcohol) dan berkadar lebih dari 99,5%. Penelitian Sa diyah (2009), menunjukkan bahwa variasi konsentrasi ragi berpengaruh terhadap kadar alcohol hasil fermentasi tetes tebu (molase). Kadar alcohol tertinggi sebesar 8,327% yaitu pada konsentrasi ragi 0,8g/L, sedangkan kadar alcohol terendah adalah 1,351% pada konsentrasi ragi 0,09g/L. Berdasarkan latar belakang dan penelitian tersebut akan sangat bermanfaat apabila dapat memanfaatkan jerami padi menjadi produk yang memiliki mutu tinggi, karena kandungan hemiselulosa yang dimiliki jerami padi berpotensi sebagai bahan alternatif dalam pembuatan etanol, dengan perlakuan konsentrasi ragi yang berbeda yaitu 0,50g/100ml dan 0,75g/100ml. METODE PENELITIAN Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Biologi FKIP UMS dan Laboratorium Kimia Farmasi Fakultas Farmasi Universitas Muhammadiyah Surakarta pada bulan Desember 2012 Februari 2013 Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dan rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan satu factor yaitu konsentrasi ragi (E) dengan 3 kali ulangan sehingga didapatkan 6 kombinasi perlakuan yaitu : E1T (1): Konsentrasi ragi 0,50g/100ml, ulangan 1 E1T (2) : Konsentrasi ragi 0,50g/100ml, ulangan 2 E1T (3) : Konsentrasi ragi 0,50g/100ml, ulangan 3 E2T (1) : Konsentrasi ragi 0,75g/100ml, ulangan 1 E2T (2) : Konsentrasi ragi 0,75g/100ml, ulangan 2 E2T (3) : Konsentrasi ragi 0,75g/100ml, ulangan 3 2
Alat yang digunakan dalam penelitian yaitu Blender, timbangan, saringan, pipet tetes, gelas ukur,autoklaf, satu set alat destilasi etanol, hand refractometer untuk mengukur kadar gula, erlenmeyer 250ml untuk wadah fermentasi,, oven untuk Pretreatment dan fermentasi, GC MS untuk mengukur kadar etanol, alat inject untuk memasukkan sampel ke dalam alat GC MS Teknik pengumpulan datanya terdiri dari eksperimen dengan melakukan percobaan secara langsung di Laboratorium, Observasi dengan mengadakan pengamatan langsung terhadap obyek penelitian dan kajian pustaka dengan cara membaca dan mencatat bahan atau materi- materi dari berbagai sumber seperti buku- buku bacaan, jurnal, majalah dan Koran. Hasil penelitian dianalisis secara deskriptif kuantitatif. HASIL DAN PEMBAHASAN Berdasarkan hasil penelitian uji kadar etanol jerami padi dengan satu factor yang berbeda yaitu konsentrasi ragi (0,50g/100ml dan 0,75g/100ml) diperoleh hasil yang disajikan pada Tabel 1 dan Gambar 1 Tabel 1 Data hasil pengamatan jumlah kadar etanol jerami padi dan rerata kadar etanol jerami padi No Perlakuan Kadar Etanol (%) Jumlah Kadar Rerata Kadar I II III Etanol Jerami Padi Etanol Jerami Padi (%) (%) 1 E1 45,8 43,5 31,4 120,7 40,2* 2 E2 69,4 60,9 83,4 213,7 71,2** *Kadar etanol terendah **Kadar etanol tertinggi Keterangan : E1 : Konsentrasi ragi 0,50g/100ml dengan waktu fermentasi 12 hari. E2 : Konsentrasi ragi 0,75g/100ml dengan waktu fermentasi 12 hari. Pengujian etanol dengan menggunakan GC FID menunjukkan bahwa ada perbedaan kadar etanol pada konsentrasi ragi 0,50g/100ml dan 0,75g/100ml. Hasil penelitian pada tabel 1 menunjukkan bahwa kadar etanol tertinggi pada perlakuan 3
E2 dengann kadar etanol 71,2%.., dan kadar etanol terendah pada perlakuan E1 dengan kadar etanol 40,2%. Berdasarkan hasil penelitian pada Tabel 1 dapat disajikan dalam histogram sebagai berikut : Kadar Etanol (%) 100 50 0 45.8 69.4 Ulangan 1 60.9 43.55 Ulangan 2 Histogram Kadar Etanol 31.4 83.4 Ulangan 3 Konsentrasi Ragi 0,50 g/100 mll Konsentrasi ragi 0,75 g/100 mll Perlakuan Gambar 1 Histogram Kadar Etanol Jerami Padi Hasil penelitian diperolehh kadar etanol maksimal pada E2 (konsentrasi ragi 0,75g/100ml). Hal ini menunjukkan bahwa semakin banyak konsentrasi ragi yang diberikan maka mikroba yang mengurai glukosa menjadi etanol pun semakin banyak, tetapi ada sebagian ragi yang mati pada saat proses fermentasi berlangsung, ini ditandai dengan ditemukannya serbuk putih kekuningan pada hasil akhir fermentasi sehingga mikroba yang berperan dalam fermentasi ini pun menjadi kurang maksimal dalam menguraikan glukosa menjadi etanol. Pada proses fermentasi, jumlah mikroba dipengaruhi oleh lama waktu fermentasi yakni semakin lama waktu fermentasi maka jumlah mikrobaa yang mengkonversi etanol semakin banyak sehingga produksi etanol semakinn tinggi. Memasuki waktu fermentasi hari ke-9 cenderung mengalami penurunan, hal ini disebabkan kurang rapatnya saat menutup erlenmeyer sehingga proses fermentasi f anaerob berubah menjadi aerob yang memungkinkan tumbuhnya Acetobacter aceti yang dapat mengkonversi alkohol menjadi asetat yang dapat menurunkan jumlah alkohol. Reaksinyaa sebagai berikut : 4
Acetobacter aceti C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH 2 CH 3 COOH + H 2 O + 116 kal glukosa etanol asam cuka Gambar 4.2 Skema Perubahan Glukosa menjadi Asetat (Ketchum dalam Hambali : 2001). Kadar etanol tertinggi pada konsentrasi ragi 0,75g/100ml karena adanya aktivitas khamir Saccharomyces cerevisiae yang bekerja secara optimal. Pada perlakuan E1 diperoleh kadar etanol 40,2% lebih rendah dibandingkan E2 diperoleh kadar etanol 71,2%. Hal ini dikarenakan jumlah nutrisi yang tersedia tidak sebanding dengan banyaknya jumlah Saccharomyces cerevisiae sehingga Saccharomyces cerevisiae kekurangan makanan yang mengakibatkan kinerja Saccharomyces cerevisiae menurun sehingga kadar etanol yang dihasilkan akan menurun juga. Konsentrasi gula yang baik untuk pertumbuhan khamir antara 10 18% karena konsentrasi gula yang tinggi ( melebihi 18%) akan menghambat pertumbuhan khamir sehingga kadar alkohol yang dihasilkan sedikit, Hasil penelitian ini selaras dengan hasil penelitian Asngat dan Suparti (2009) tentang fermentasi gaplek ketela pohon (Monihot utilissima, Pohl) varietas mukibat yang menggunakan perlakuan dosis ragi (50 dan 100g) dengan lama fermentasi (5,7,10 hari). Ternyata paling tinggi kadar etanol pada perlakuan L3D2 dengan kadar etanol 53,27% dan kadar etanol terendah pada perlakuan L1D1 dengan kadar etanol 23,07%. Hal ini menunjukkan bahwa perbedaan waktu fermentasi (5,7 dan 10 hari) serta dosis ragi (50 dan 100 g) sangat menentukan kadar etanol yang terbentuk pada gaplek ketela pohon varietas mukibat. Pemanfaatan jerami padi untuk bioetanol menawarkan prospek yang menjanjikan karena serat selulosa, komponen utama pada dinding sel di semua tumbuhan, dapat digunakan untuk memproduksi etanol. Menurut Badan Energi Internasional etanol selulosa dapat menyumbangkan perannya lebih besar pada masa mendatang karena jerami padi merupakan limbah yang jumlahnya melimpah dan pemanfaatannya belum maksimal dibandingkan bioetanol dari singkong yang merupakan sumber bahan makanan (Wikipedia, 2012). 5
SIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, dalam penelitian ini dapat diambil kesimpulan bahwa ada pengaruh pemberian konsentrasi ragi yang berbeda terhadap hasil kadar etanol. Kadar etanol tertinggi 71,2% pada konsentrasi ragi 0,75g/100ml dan kadar etanol terendah 40,2% pada konsentrasi ragi 0,50g/100ml. DAFTAR PUSTAKA Andriewongso. 2008. Jerami Sebagai Bahan Bakar Alternatif (online) (http://www.andriewongso.com/artikel/aw_corner/2048/jerami_sebagai_bah an_bakar_alternatif/ ) diakses tanggal 11 april 2012 Anonim. 2007. Fermentasi. (online), (http://id.shvoong.com/exactsciences/1663623-fermentasi/ ) diakses tanggal 17 April 2012 --------------2012. Padi (online), (http://id.wikipedia.org/wiki/padi) diakses tanggal 10 mei 2012 -------------2012. Jerami Padi Jadi Etanol. (online), (http://teknologi.kompasiana.com/terapan/2012/03/29/jerami-padi-jadietanol-teknologi-jepang/) diakses tanggal 15 April 2012 Asngad, Aminah dan Suparti. 2009. Lama Fermentasi Dan Dosis Ragi Yang Berbeda Pada Fermentasi Gaplek Ketela Pohon (Monihot utilissima, Pohl) Varietas Mukibat Terhadap Kadar Glukosa Dan Bioetanol (online) (http://publikasiilmiah.ums.ac.id/bitstream/handle/123456789/627/6_aminah_ asngad.pdf?sequence=1) diakses tanggal 3 maret 2013 Bayu, Asep. 2009. Bioetanol sebagai Peluang Pengembangan Energi Alternatif (online), (http://megtech.net/?p=80.) diakses pada tanggal 8 Januari 2012 Hambali, Erliza. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta: PT Agromedia Pustaka Hikmiyati dan Noviea Sandra Yanie. 2009. Pembuatan Bioetanol Dari Limbah Kulit Singkong Melalui Proses Hidrolisa Asam Dan Enzimatis. Skripsi Semarang: Fakultas Teknik Kimia, Universitas Diponegoro. 6
Oktavia, Eva. 2011. Pengaruh Konsetrasi Ragi dan Media Pembungkus Yang Berbeda Terhadap Kualitas Tape Bekatul Dilihat Dari Kadar Etanol. Skripsi. Surakarta: FKIP Biologi, Universitas Muhammadiyah Surakarta Posman dan Sibuea. 2003. Pengembangan Industri Biodisel Sawit (online), (www.kcm.com) diakses tanggal 8 mei 2012 Prihandana, Rama dan Roy Hendroko. 2006. Petunjuk Budidaya Jarak Pagar. Jakarta : PT Agromedia Pustaka Prihandana, Rama dkk. 2007. Meraup Untung Dari Jarak Pagar. Jakarata: PT Agromedia Pustaka. Riadi, Lieke. 2007. Teknologi Fermentasi. Yogyakarta: Graha Ilmu Sa diyah, Aminatus.2009. Pengaruh Variasi Konsentrasi Ragi Dan Derajad Keasaman (ph) Media Fermentasi Terhadap Kadar Alkohol Hasil Fermentasi Tetes Tebu (molase).skripsi.yogyakarta: Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Sunan Kalijaga Sindhuwati, titi. 2012. Bioetanol Dari Selulosa Eceng Gondok. (online), (http://titi-sindhuwati.blogspot.com/2012/01/bioetanol-dari-selulosa-ecenggondok.html) diakses tanggal 8 mei 2012 Suiatna, Utju. 2010. Bertani Padi Organik Pola Tanam SRI. Bandung: PADI 7