PENGARUH SUHU DAN VOLUME STARTER DALAM PEMBUATAN BIOETANOL DARI NIRA AREN (ARENGA PINNATA MERR) SKRIPSI Oleh GUSTI HANDAYANI 110405007 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2016
PENGARUH SUHU DAN VOLUME STARTER DALAM PEMBUATAN BIOETANOL DARI NIRA AREN (ARENGA PINNATA MERR) SKRIPSI Oleh GUSTI HANDAYANI 110405007 SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2016
ii
iii
PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul Pengaruh Suhu dan Volume Starter 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 segar untuk menghasilkan bioetanol melalui proses fermentasi. Tujuannya adalah untuk meningkatkan nilai ekonomi dari nira aren yang berpotensi untuk dijadikan bahan bakar nabati karena memiliki kandungan gula yang tinggi. Oleh karena itu, penulis berpikir untuk melakukan penelitian ini untuk dapat menghasilkan yield etanol terbaik dengan kondisi yang berbeda. 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 yang telah membimbing penulis dari penentuan judul, penelitian dan penyusunan laporan. 2. Ir. Renita Manurung, M.Sc. selaku Koordinator Penelitian dan Skripsi. 3. Dr. Eng. Irvan, M.Si. sebagai Ketua Departemen Teknik Kimia USU. 4. Dr. Ir. Fatimah, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Kimia USU. 5. Dr. Ir. Iriany, M.Si. selaku Dosen Penguji I. 6. Dr. Maya Sarah, S.T.,M.T. selaku dosen penguji II. 7. Seluruh staf Dosen Teknik Kimia USU, yang telah mendidik dan membagikan ilmu kepada penulis. 8. Pegawai Departemen Teknik Kimia USU, yang telah membantu penulis dalam hal administrasi selama kuliah. iv
9. Rekan mahasiswa Teknik Kimia USU, terutama kepada seluruh angkatan 2011 yang telah membantu dan mendukung penulis hingga menyelesaikan skripsi ini. 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, 2016 Penulis Gusti Handayani v
DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada kedua orang tua penulis. Abdul Luis Yusnani Sebagai tanda bakti, hormat dan terimakasih telah mendidik mendoakan dan membimbing penulis dengan cinta dan kasih vi
RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama: Gusti Handayani NIM: 110405007 Tempat/Tgl. Lahir: Tg. Balai Karimun, 12 Agustus 1992 Nama orang tua: Abdul Luis Alamat orang tua: Padang Pariaman, Sumatera Barat Asal Sekolah SD Negeri 001 Batam, tahun 1999-2005 SMP Negeri 3 Batam, tahun 2005-2008 SMA Negeri 1 Batam, tahun 2008-2011 Pengalaman Organisasi/ Kerja: 1. Pengurus Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) periode 2014-2015 2. Pengurus Covalen Study Group (CSG) periode 2013-2014 3. Kerja Praktek di PT Ecogreen Oleochemicals Batam Tahun 2014 Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah: 1. Jurnal Teknik Kimia (Pengaruh Suhu dan Volume Starter dalam Pembuatan Bioetanol dari Nira Aren (Arenga Pinnata Merr) Beasiswa yang Diperoleh: 1. PPA 2011/2012 2. Beasiswa KEPRI 2012/1013 3. Beasiswa KEPRI 2013/1014 vii
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu dan volume starter terhadap kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan dari nira Aren (Arenga pinnata Merr). Biokatalis yang digunakan adalah Saccharomyces cerevisiae. Variabelvariabel yang diamati antara lain suhu dan volume starter pada proses fermentasi secara anaerobik. Penelitian ini diawali dengan persiapan pembuatan starter kemudian dilanjutkan dengan proses fermentasi. Hasil fermentasi kemudian didistilasi pada temperatur 85 o C. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada suhu rendah dengan penambahan volume starter maka kadar dan yield etanol yang dihasilkan akan semakin tinggi hingga mencapai titik maksimum, yang diperoleh pada suhu 32 o C dan volume starter 35% sebesar 43,3165 % (v/v) dan 38,1430 %. Jika melebihi titik tersebut maka perubahan suhu dan penambahan volume starter akan menurunkan kadar dan yield etanol yang dihasilkan. Kata kunci : biokatalis, etanol, fermentasi, nira aren, Saccharomyces cerevisiae viii
ABSTRACT This research studies about determine the effect of temperature and volume of starter on yield and concentration of bioethanol produced from nira Aren (Arenga pinnata Merr). Biocatalyst used was Saccharomyces cerevisiae. The experimental variables were temperature and volume of starter doing anaerobic fermentation process. The experiment started with preparation of a starter followed by fermentation process. The product obtained from distillation process at temperature of 85 C. It can be conclude that high ethanol yield and concentration obtained at low temperature with the addition of the starter, it will produce the higher content and yield of ethanol until it reaches the maximum point, obtained on the condition at a temperature of 32 C and 35% starter amounted to 43.3165% (v / v) and 38.1430%. If it exceed that point, the changes of temperature and the addition of starter will decrease the concentration and yield of ethanol produced. Keywords : biocatalyst, ethanol, fermentation, palm juice, Saccharomyces cerevisiae ix
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 DAFTAR LAMPIRAN DAFTAR SINGKATAN xiii xiv xv BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 LATAR BELAKANG 1 1.2 PERUMUSAN MASALAH 5 1.3 TUJUAN PENELITIAN 5 1.4 MANFAAT PENELITIAN 5 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7 2.1 BIOETANOL 7 2.2 NIRA AREN 8 2.3 FERMENTASI 9 2.4 SACCHAROMYCES CEREVISIAE 10 2.5 PUPUK MAJEMUK (NPK) 2.6 POTENSI EKONOMI BIOETANOL DARI NIRA AREN 10 11 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 13 3.1 LOKASI PENELITIAN 13 3.2 BAHAN DAN PERALATAN 13 3.2.1 Bahan 13 x
3.2.2 Peralatan 13 3.3 PROSEDUR PENELITIAN 14 3.3.1 Prosedur Pembuatan Starter 14 3.3.2 Prosedur Fermentasi 14 3.3.3 Prosedur Analisis 15 3.3.3.1 Analisis Kadar Gula Nira Segar Dengan Refraktometer 15 3.3.3.2 Analisis Densitas 15 3.3.3.3 Analisis Spesific Gravity dan API Gravity 16 3.3.3.4 Analisis Nilai Kalor 16 3.3.3.5 Analisis Kadar Bioetanol dengan Metode Densitas 16 3.3.3.6 Analisis Oksidasi K 2 Cr 2 O 7 Terhadap Bioetanol 17 3.4 FLOWCHART PENELITIAN 18 3.4.1 Flowchart Pembuatan Starter 18 3.4.2 Flowchart Fermentasi 19 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 20 4.1 HASIL ANALISIS KADAR GULA NIRA AREN 20 4.2 KARAKTERISASI FTIR (FOURIER TRANSFORM INFRA RED) ETANOL 20 4.3 HASIL ANALISIS ETANOL DENGAN REAKSI OKSIDASI KALIUM DIKROMAT (K 2 Cr 2 O 7 ) 21 4.4 PENGARUH SUHU DAN VOLUME STARTER TERHADAP KADAR ETANOL 22 4.5 PENGARUH SUHU DAN VOLUME STARTER TERHADAP YIELD ETANOL 24 4.6 PERBANDINGAN STANDAR BAKU MUTU BIOETANOL 25 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 27 5.1 KESIMPULAN 27 5.2 SARAN 27 DAFTAR PUSTAKA 28 xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar L3.1 Gambar L3.2 Gambar L3.3 Gambar L3.4 Gambar L3.5 Flowchart Pembuatan Starter Flowchart Proses Fermentasi Spektrum FTIR(Fourier Transform Infra Red) Etanol Dari Nira Aren Perubahan Warna Pada Oksidasi Etanol Dengan K 2 Cr 2 O 7 Grafik Pengaruh Suhu dan Volume Starter Terhadap Kadar Etanol Grafik Pengaruh Suhu dan Volume Starter Terhadap Yield Etanol Nira Segar Hasil Pembacaan Refraktometer untuk Kadar Gula Nira Segar Proses Fermentasi a. Saccharomyces cerevisiae b.starter c. Hasil Fermentasi Proses Distilasi Foto Analisis Oksidasi K 2 Cr 2 O 7 Terhadap Bioetanol a. Kalium Dikromat b. Kalium Dikromat + Etanol Halaman 18 19 20 21 22 24 40 40 41 41 42 xii
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Bioetanol dari Berbagai Bahan Baku dan Penggunaan Mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Sifat Kimia Etanol Tabel 3.1 Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol Tabel 4.1 Standar Etanol Nabati Tabel 4.2 Syarat Mutu Bioetanol Bahan Bakar Tabel L1.1 Hasil Analisis Perolehan Bioetanol Halaman 3 8 16 25 26 35 xiii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Data Percobaan Lampiran 2 Contoh Perhitungan 2.1 Densitas Bioetanol 2.2 Kadar Bioetanol Berdasarkan Densitas 2.3 Yield Bioetanol 2.4 Specific Gravity dan API Gravity Bioetanol 2.5 Nilai Kalor Bioetanol 2.6 Analisis Ekonomi Lampiran 3 Dokumentasi Penelitian 3.1 Foto Bahan Baku Nira Segar 3.2 Foto Analisis Kadar Gula Nira Segar Dengan Refraktometer 3.3 Foto Proses Fermentasi 3.4 Foto Proses Distilasi 3.5 Foto Analisis Oksidasi K 2 Cr 2 O 7 Terhadap Bioetanol Halaman 35 36 36 36 37 37 38 38 40 40 40 41 41 42 xiv
DAFTAR SINGKATAN API FTIR GC HPLC NK NPK SG American Petroleum Institute Fourier Transform Infra Red Gas Chromatography High Performance Liquid Chromatography Nilai Kalor Nitrogen Posfor Kalium Specific Gravity xv