BIOETANOL DARI LIMBAH KULIT SINGKONG MELALUI PROSES HIDROLISIS SDAN FERMENTASI DENGAN N SACCHAROMYCES C S CEREVISIAE Program Magister Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 2011 Oleh : Anis Artiyani (3308 201 001) Pembimbing: Ir. Eddy Setiadi Soedjono, Dipl SE, MSc, PhD
PENDAHULUAN 2/11/2011 Latar Belakang Sumber energi sebagian besar berasal dari SDA yang tidak terbarukan Jumlah impor bahan bakar minyak (BBM) meningkat sekitar 60%-70%. Pemanasan global yang diakibatkan oleh pemakaian bahan bakar fosil (Budi et al. 2009) 2
Salah satu bentuk dari energi terbarukan adalah energi biomassa (Gusmarwani, 2009) Sumber energi biomassa dapat berasal dari tanaman perkebunan atau pertanian, hutan, atau bahkan limbah, baik limbah domestik maupun limbah pertanian salah satunya limbah kulit singkong (Surambo, 2010)
TINJAUAN PUSTAKA Prosentase jumlah limbah kulit bagian luar sebesar 0,5-2% dari berat total singkong g segar dan limbah kulit bagian dalam sebesar 8-15% dari berat singkong (Hikmiyati dan Yanie, 2008). Pati dan selulosa komponen karbohidrat dalam kulit singkong yang sangat potensial untuk dimanfaatkan. (Setiawan, 2006). 2/11/2011 Komposisi Kimia yang ada dalam Kulit Ubi Kayu/Singkong per 100 gram Parameter Komposisi (%) Air 59,40 Karbohidrat 38,70 Lemak 020 0,20 Protein 0,70 Abu 1,00 Hikmiyati dan Yanie, (2008)
Penggunaan biomassa sebagai sumber energi ini tidak akan menyebabkan terjadinya penumpukan p gas CO 2 Surambo (2010) Teknologi pemanfaatan energi biomassa yang telah dikembangkan terdiri dari pembakaran langsung dan konversi biomassa menjadi bahan bakar. Surambo (2010) Penggunaan biomassa secara langsung g sebagai bahan bakar kurang efisien (Notodimedjo dalam Lestari dan Soedjono.,2003) Hasil konversi biomassa ini dapat berupa bioetanol
Bioetanol dapat meningkatkan efisiensi pembakaran karena mengandung 35 % oksigen dan ramah lingkungan (Indartono, 2005) Penelitian sebelumnya kulit singkong, hasil glukosa yang optimum untuk reaksi hidrolisa dengan H 2 SO 4 yaitu 0,3 M dan waktu fermentasi yang optimum pada proses fermentasi adalah 96 jam dimana dihasilkan etanol sebesar 1,95 % v/v dengan densitas 1,052 gr/ml. (Hikmiyati i dan Yanie, 2009)
Permasalahan 1. Bagaimanakah proses pretreatment kulit singkong yang optimum dalam memecah pati, selulosa, hemiselulosa dan lignin? 2. Bagaimanakah proses hidrolisis yang lebih baik dl dalam menghasilkan glukosa? 3. Kombinasi ivariabel iblmana yang menghasilkan bioetanol terbanyak dalam proses fermentasi kulit singkong dengan Saccharomyces cerevisiae? Tujuan 2/11/2011 1. Mempelajari lj proses pretreatment t t kulit singkong yang optimum dalam memecah pati, selulosa, hemiselulosa dan lignin 2. Mempelajari proses hidrolisis yang lebih baik dalam menghasilkan glukosa 3. Mempelajari kombinasi variabel yang menghasilkan bioetanol terbanyak dalam proses fermentasi kulit singkong gdengan Saccharomyces cerevisiae 7
METODE PENELITIAN Kulit Singkong Pretreatment Hidrolisis Fermentasi Menghilangkan lignin Mengubah selulosa menjadi glukosa Mengubah glukosa menjadi etanol Kering & Serbuk NaOH Biologi i Kimiai S. cerevesie Proses Utama Produksi Bioetanol
PRETREATMENT KULIT SINGKONG Limbah Kulit Singkong Pengeringan 24 jam dan oven 105ºC 16 jam dan penghalusan 120 mesh Sampel kering & halus NaOH 1%; 5%; 10% 30 menit Dilakukan analisis i awal Pemanasan 115º C, 1 atm, 1 jam Pencucian ph netral Suspensi coklat pekat Penyaringan & pencucian Residu Uji selulosa, pati, Pengeringan 65 ºC gula reduksi Substrat t selulosa l Filtrat Uji hemiselulosa dan lignin
HIDROLISIS SELULOSA KULIT SINGKONG DENGAN H 2 SO 4 Netralisasi sampai ph 4 suhu 32 ⁰C Substrat NaCO 3 10% H 2 SO 4 0,25%,2,5%,4% Sterilisasi 121⁰C, 15 mnt tekanan 1,1 atm vortex Campuran Analisis Glukosa setelah 120 ; 180 ; 240 Filtrasi Residu Hidrolisat
HIDROLISIS SELULOSA KULIT SINGKONG T.VIRIDE Netralisasi smpai ph 4 dan suhu 32⁰C Substrat NaCO 3 10% T.Viride 0,5%,0,75%,1% 0 Sterilisasi 121⁰C, 15 vortex mnt,1,1 atm Campuran Analisis Glukosa setelah 24,48, 72 jam filtrasi Residu Hidrolisat
FERMENTASI SELULOSA KULIT SINGKONG Residu KH 2 PO 4 & (NH 2 )SO 4 S.Cerevice 20% 96 jam suhu 28-32⁰C ph 4 Fermentasi GC HP 5890 Etanol
HASIL DAN PEMBAHASAN Pretreatment No Komponen Kandungan (%) 1. Selulosa 43,626 2. Pati/amilum 36,580 3. Hemiselulosa 10,384 4. Lignin 7,646 5. Lainnya 1,764 Total 100% No Konsentrasi ph ph Amilum Selulosa Hemiselul Lignin Lignin Glukosa Lainnya (%) setela h peren setela h pencu (%) (%) osa (%) dlm cairan sisa (%) (%) (%) dama n cian pencuci an (% ) 1. NaOH 1% 11.32 7 33,837 41,301 6.731 1,640 6,006 2,326 8,159 2. NaOH 5% 12.35 7 29,623 36,593 5,896 3,295 4,351 2,706 17,533 2/11/2011 3. NaOH 10% 13.35 7 24,081 31,763 5,424 5,611 2,035 4,279 26,780 13
Hidrolisis 2/11/2011 Gluko osa (%) 45 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0.25 2.5 4 Gluk kosa (%) 3.5 3 2.5 2 120 menit 15 1.5 180 menit 240 menit 1 0.5 0 0.5 0.75 1 24 jam 48 jam 72 jam Konsentrasi H 2 SO 4 (%) Konsentrasi T.viride (%) N Wa Dengan Sampel Konsentr Gula No Waktu Dengan Sampel Konsentrasi Gula o ktu asi (%) reduksi(%) (%) reduksi (%) 1. 120 H 2 SO 4 Ha0,25t120m 0.25 2.323 1. 24 jam T.viride 0.5 Hb0,5t24j 1.340 mnt Ha2,5t120m 2.50 2.724 0.75 Hb0,75t24j 1.516 Ha4t120m 4 3.139 39 Hb1t24j 1 2.637 2. 180 H 2 SO 4 Ha0,25t180m 0.25 2.656 2. 48 jam T.viride 0.5 mnt Hb0,5t48j 1.516 Ha2,5t180m 2.50 3.330 0.75 Hb0,75t48j 2.008 Ha4t180m 4 3,656 Hb1t48j 1 2.738 3. 240 H 2 SO 4 Ha0,25t240m 0.25 3,099 3. 72 jam T.viride 0,5 mnt Hb0,5t72j 1.656 Ha2,5t240m 2.50 3,642 0,75 4 4,160 Hb0,75t72j 2.161 Ha4t240m Hb1t72j 1 3.005 14
Fermentasi 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 Kadar Gluko osa (%) dan Kadar Eta anol (%) Glukosa (%) Kadar Etanol (%) Gl lukosa (%) dan Kadar Etanol (%) 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 2/11/2011 Glukosa (%) Kadar Etanol (%) Nama Sampel Ja Nama Sampel Glukosa Kadar Glukosa m (%) Etanol setelah ke (%) Fermentasi - (%) 96 FHa0,25t120m 2.323 0.165 0.221 FHa2,5t120m 2.724 0.039039 0.188 Jam ke- 96 Nama Sampel Nama Sampel Glukosa (%) Kadar Etanol (%) Glukosa setelah Fermentasi (%) FHb0,5t24j 1.340 0 0.437 FHb0,75t24j 1.516 0 0.379 FHa4t120m 3.139 0.061 0.169 FHb1t24j 2.637 0.096 0.331 FHa0,25t180m 2.656 0.136 0.399 FHb0,5t48j 1.516 0.064 0.712 FHa2,5t180m 3.330 0.186 0.327 FHb0,75t48j 2.008 0.072 0.676 FHa4t180m 3.656 0.185 0.304 FHb1t48j 2.738 0.072 0.201 FHa0,25t240m 3.099 0.215 2.323 FHb0,5t72j 1.656 0 0.878 FHa2,5t240m 3.642 0.218 2.724 FHb0,75t72j 2.161 0.096 0.832 FHa4t240m 4.160 0.225 3.139 FHb1t72j 3.005 0.097097 0.829 15
KESIMPULAN Proses pretreatment yang optimum dalam memecah pati, selulosa, hemiselulosa dan komponen lainnya adalah pretreatment dengan NaOH 10% dimana paling tinggi mendegradasi lignin dan banyak menghasilkan glukosa. lignin yang tertinggal dalam tepung hanya sebesar 2,035%. Kadar glukosa yang diperoleh sebesar 4,279%. Proses hidrolisis yang lebih baik dalam menghasilkan glukosa adalah hidrolisis i asam dengan H 2 SO 4 4% dengan waktu hidrolisis i selama 240 menit. Sedangkan hidrolisis biologis dengan Trichoderma viride meghasilkan glukosa terbaik pada konsentrasi 1% dengan waktu hidrolisis 72 jam Kombinasi variabel yang menghasilkan bioetanol terbanyak dalam proses fermentasi selama 96 jam dari kulit singkong gdengan Saccharomyces cerevisiae 20% adalah fermentasi dari hasil hidrolis asam H 2 SO 4 4% selama 240 menit yaitu menghasilkan etanol sebesar 0,225%.
TERIMAKASIH