PROPOSAL PENELITIAN

BIOETANOL DARI KULIT PISANG KEPOK DENGAN PROSES FERMENTASI DISTILASI

Diajukan oleh

NAMA : DWI HARTONO NIM : 090140039

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MALIKUSSALEH REULET2013

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia adalah salah satu negara dengan jumlah penduduk terbanyak di dunia dengan tingkat kebutuhan energi yang besar. Semakin bertambahnya jumlah populasi di dunia dan meningkatnya jenis kebutuhan manusia seiring dengan berkembangnya zaman, mengakibatkan kebutuhan akan energi semakin meningkat sehingga persediaan energi khususnya energi yang tidak dapat diperbarui (Unrenewable Energy) semakin berkurang kuantitasnya, bahkan lama- kelamaan akan habis. Produksi minyak Indonesia tahun 2006 sebanyak 322,2 juta barel, dan pada tahun 2009 menurun menjadi 301,8 juta barel. Pada tahun 2012 produksi minyak Indonesia kembali mengalami penurunan menjadi 279,4 juta barel, hal ini menunjukan bahwa teori di atas adalah benar. Indonesia sendiri merupakan salah satu negara penghasil minyak bumi di dunia namun sejak tahun2003 sampai saat ini masih mengimpor bahan bakar minyak (BBM) untuk mencukupi kebutuhan nasional (Yuhals 2013).Untuk mengurangi ketergantungan pada sumber daya energi konvensional bahan bakar fosil (minyak/gas bumi dan batu bara) sebagai sumber energi yang tidak terbarukan dengan segala permasalahannya, terutama kenaikan harganya (price escalation) secara global setiap terjadinya krisis energi sebagai akibat dari faktor-faktor seperti cadangan yang berkurang sesuai dengan umur eksploitasinya, permintaan yang meningkat, jaminan pasokan (supply security) yang terbatas dan pembatasan produksi serta penilaian dampak lingkungan yang ketat terhadap pemanasan global (global warming), yang semuanya dikaitkan dengan kepentingan politik maka negara-negara pengguna bahan bakar fosil manapun termasuk Indonesia, tentu akan melihat kepada sumber-sumber energi lainnya sebagai bahan bakar alternatif atau pengganti asalkan potensi sumber dayanya mudah diperoleh secara lokal supaya harganya lebih murah dan terjangkau.

Bioetanol adalah sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan, dimana memiliki keunggulan mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18 %. Menurut Balai Besar Teknologi Pati (B2TP) ada 3 kelompok tanaman sumber bioetanol: tanaman yang mengandung pati (seperti singkong, kelapa sawit, tengkawang, kelapa, kapuk, jarak pagar, rambutan, sirsak, malapari, dan nyamplung), bergula (seperti tetes tebu atau molase, nira aren, nira tebu, dan nira surgum manis) dan serat selulosa (seperti batang sorgum, batang pisang, jerami, kayu, dan bagas). Seluruh bahan baku itu semuanya ada di Indonesia. Bahan yang mengandung pati, glukosa, dan serat selulosa ini bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Kulit pisang merupakan limbah yang banyak mengandung serat selulosa sehingga lebih efisien digunakan dari pada buahnya yang memiliki nilai jual yang tinggi. Dari hal tersebut di atas, maka penulis merasa tertarik untuk berusaha mencoba pengadaan sumber energi alternatif yang ramah terhadap lingkungan.

1.2 Perumusan Masalah

Kulit pisang seharusnya dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol karena banyak mengandung selulosa. Selulosa yang terdapat pada kulit pisang jika difermentasikan dengan bakteri Saccharomyces akan menghasilkan etanol. Proses ini dilakukan dengan variabel waktu dan suhu pemasakan, konsistensi atau perbandingan antara kulit pisang dan larutan yang di tambahkan dalam proses pemasakan, konsentrasi asam pada proses fermentasi. Perlakuan ini dimaksudkan untuk memanfaatkan kondisi operasi yang optimal sehingga didapatkan hasil yang maksimal. Karena pembentukan bioetanol ini dipengaruhi oleh waktu peleburan dan juga dipengaruhi oleh konsentrasi glukosa, maka dari itu peneliti akan memvariasikan waktu fermentasi selulosa tersebut.

1.3 Batasan Masalah

Penelitian ini pernah dilakukan sebelumnya dengan cara dan metode yang berbeda, sehingga penelitian ini hanya menitik beratkan pada hasil bioetanol yang dihasilkan dengan memvariasikan waktu fermentasi dan yeast yang digunakan.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1.Memanfaatkan bioetanol dari kulit pisang kepok sehingga dapat dijadikan alternatif bahan bakar premium.2.Mengetahui berapa persen bioetanol yang dihasilkan dari dari bahan baku kulit pisang kepok.3. Menguji bioetanol yang dihasilkan menggunakan kendaraan bermotor.

1.5 Manfaat Penelitian

1.Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai potensi kulit pisang kepok sebagai bahan baku pembuatan bioetanol.2.Sebagai bahan masukan bagi pemerintah dan masyarakat agar mengembangkan bioetanol dari kulit pisang kepok sebagai salah satu sumber energi alternatif untuk mengantisipasi mahalnya minyak premium di pasaran.3.Sebagai bahan referensi dan informasi pada penulis lainnya yang tertarik untuk mengkaji dan meneliti proses pembuatan bioetanol yang ramah lingkungan.

2.1 Bioetanol

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Bioetanol adalah sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan,

dimana memiliki keunggulan mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18 %. Ada 3

kelompok tanaman

sumber bioetanol: tanaman yang mengandung pati (seperti

singkong, kelapa sawit, tengkawang, kelapa, kapuk, jarak pagar, rambutan, sirsak, malapari, dan nyamplung), bergula (seperti tetes tebu atau molase, nira aren, nira tebu, dan nira surgum manis) dan serat selulosa (seperti batang sorgum, batang pisang, jerami, kayu, dan bagas) (M. Arif 2011). Bahan yang mengandung pati,glukosa, dan serat selulosa ini bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar.

Tidak ada

perbedaan antara etanol biasa dengan

bioetanol yang

membedakannya hanyalah bahan baku pembuatan dan proses

pembuatannya.

Etanol adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari- hari. Senyawa ini merupakan obat psikoaktif dan dapat ditemukan pada minuman beralkohol dan termometer modern. Etanol termasuk ke dalam alkohol rantai tunggal, dengan rumus kimia C2H5OH dan rumus empiris C2H6O. Ia merupakan isomer konstitusional dari dimetil eter.

Gambar. Struktur molekul etanol.

Bahan bakar etanol adalah etanol (etil alkohol) dengan jenis yang sama dengan yang ditemukan pada minuman beralkohol dengan penggunaan sebagai bahan bakar. Etanol seringkali dijadikan bahan tambahan bensin sehingga menjadi biofuel. Produksi etanol dunia untuk bahan bakar transportasi meningkat 3 kali lipat dalam kurun waktu 7 tahun, dari 17 miliar liter pada tahun 2000 menjadi 52

miliar liter pada tahun 2007. Dari tahun 2007 ke 2008, komposisi etanol pada bahan bakar bensin di dunia telah meningkat dari 3.7% menjadi 5.4%. Pada tahun2010, produksi etanol dunia mencapai angka 22,95 miliar galon (86,9 miliar liter), dengan Amerika Serikat sendiri memproduksi 13,2 miliar galon, atau 57,5% dari total produksi dunia (Industry Statistics: 2010 World Fuel Ethanol Production).

2.2 Pisang

Pisang adalah tanaman buah berupa herba yang berasal dari kawasan di Asia Tenggara (termasuk Indonesia). Tanaman pisang merupakan tanaman asli daerah Asia Tenggara dengan pusat keanekaragaman utama wilayah Indo-Malaya. Pisang merupakan buah yang berasal dari taksonomi:Kingdom : Plantae

Divisi : Spermatophyta Sub Divisi : Angiospermae Kelas : Monocotiledonae Ordo : Zingiberales Famili : MusaceaeGenus : Musa

Species : Musa paradisiaca

Famili Musaceae dari ordo Scitaminae dan terdiri dari dua genus, yaitu genus Musa dan Ensete. Genus Musa terbagi dalam empat golongan, yaitu Rhodochlamys, Callimusa, Australimusa dan Eumusa. Golongan Australimusa dan Eumusa merupakan jenis pisang yang dapat dikonsumsi, baik segar maupun olahan. Buah pisang yang dimakan segar sebagian besar berasal dari golongan Emusa, yaitu Musa acuminata dan Musa balbisiana (Rizal 2013).Tanaman pisang termasuk dalam golongan tanaman monokotil tahunan berbentuk pohon yang tersusun atas batang semu. Batang semu ini merupakan tumpukan pelepah daun yang tersusun secara rapat teratur. Percabangan tanaman bertipe simpodial dengan meristem ujung memanjang dan membentuk bunga lalu buah. Bagian bawah batang pisang menggembung berupa umbi yang disebut

bonggol. Pucuk lateral muncul dari kuncup pada bonggol yang selanjutnya tumbuh menjadi tanaman pisang. Buah pisang umumnya tidak berbiji atau bersifat partenokarpi. Tanaman pisang dapat ditanam dan tumbuh dengan baik pada berbagai macam topografi tanah, baik tanah datar ataupun tanah miring. Produktivitas pisang yang optimum akan dihasilkan pisang yang ditanam pada tanah datar pada ketinggian di bawah 500 m di atas permukaan laut (dpl) dankeasaman tanah pada pH 4.5-7.5. Suhu harian berkisar antara 250 C-270 C dengan

curah hujan 2000-3000 mm/tahun (Rizal 2013).

Pisang merupakan tanaman yang berbuah hanya sekali, kemudian mati. Tingginya antara 2-9 m, berakar serabut dengan batang bawah tanah (bongol) yang pendek. Dari mata tunas yang ada pada bonggol inilah bisa tumbuh tanaman baru. Pisang mempunyai batang semu yang tersusun atas tumpukan pelepah daun yang tumbuh dari batang bawah tanah sehingga mencapai ketebalan 20-50 cm. Daun yang paling muda terbentuk di bagian tengah tanaman, keluarnya menggulung dan terus tumbuh memanjang, kemudian secara progersif membuka. Helaian daun bentuknya lanset memanjang, mudah koyak, panjang 1,5-3 m, lebar30-70 cm, permukaan bawah berlilin, tulang tengah penopang jelas disertai tulang daun yang nyata, tersusun sejajar dan menyirip berwarna hijau.

2.3 Kandungan Kimia Dalam Kulit Pisang

Buah pisang banyak mengandung karbohidrat baik isinya maupun kulitnya. Pisang mempunyai kandungan khrom yang berfungsi dalam metabolisme karbohidrat dan lipid. Khrom bersama dengan insulin memudahkan masuknya glukosa ke dalam sel-sel. Kekurangan khrom dalam tubuh dapat menyebabkan gangguan toleransi glukosa (Kusnoputranto 1996). Umumnya masyarakat hanya memakan buahnya saja dan membuang kulit pisang begitu saja. Di dalam kulit pisang ternyata memiliki kandungan vitamin C, B, kalsium, protein, dan juga lemak yang cukup. Hasil analisis kimia menunjukkan bahwa komposisi kulit pisang banyak mengandung air yaitu 68,90 % dan karbohidrat sebesar 18,50 %. Hasil penelitian tim Universitas Kedokteran Taichung Chung Shan, Taiwan, memperlihatkan bahwa ekstrak kulit pisang ternyata berpotensi

mengurangi gejala depresi dan menjaga kesehatan retina mata. Selain kaya vitamin B6, kulit pisang banyak mengandung serotonin yang sangat vital untuk menyeimbangkan mood. Selain itu, ditemukan pula manfaat ekstrak pisang untuk menjaga retina dari kerusakan cahaya akibat regenerasi retina. Dalam studi klinis yang dilakukan, para peneliti membandingkan efek ekstrak kulit pisang bagi retina mata pada dua kelompok. Pertama adalah kelompok kontrol dan kelompok kedua adalah responden yang diberi ekstrak kulit pisang dan mereka dipapari cahaya selama enam jam dalam dua hari. Hasilnya, yang tidak mendapat ekstrak kulit pisang sel retinanya menjadi mati, sedangkan kelompok lainnya retinanya tidak mengalami kerusakan. Sementara itu untuk mengatasi depresi, para peneliti menyarankan untuk meminum air rebusan kulit pisang atau membuatnya dalam bentuk jus segar selama beberapa kali dalam seminggu karena dalam kulit pisang terdapat sumber vitamin B6 yang dibutuhkan untuk membuat serotonin dalam otak. Serotonin berfungsi mengurangi rasa sakit, menekan nafsu makan, menimbulkan relaks, dan mengurangi ketegangan. Salah satu contoh gambar kulit pisang yang tidak dimanfaatkan lagi dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Kulit Pisang

Kulit pisang mengandung vitamin C, vitamin B, kalsium, protein, dan juga lemak, serta karbohidrat yang cukup (Sulffahri 2008). Komposisi lain kulit pisang dapat dilihat pada Tabel 2.1

Tabel 2.1 komposisi kimia dari beberapa kulit pisang

AnalisisKulit pisang

nangka (%)Kulit pisang

kepok (%)Kulit pisang raja

(%)

Kadar air11,0711,0911,46

Kadar abu5,544,825,74

Kadar lemak11,5816,4719,20

Kadar protein9,875,927,29

Kadar serat kasar14,6120,9619,49

Kadar karbohidrat47,3340,7436,82

Total100100100

Kadar selulosa17,3614,0413,53

Kadar lignin20,9033,7932,24

Sumber : Direktorat Gizi Dept. Kesehatan RI, 1981

Karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom karbon, hidrogen dan oksigen yang berfungsi sebagai asupan energi utama, dimana tiap gramnya menghasilkan 4 kalori (17 kilojoule) energi pangan per gram. Pada umumnya unsur hidrogen dan oksigen dalam komposisi menghasilkan H2O. Di dalam tubuh, karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.Karbohidrat atau Hidrat Arang yang dikandung oleh kulit pisang adalah amilum. Amilum atau pati ialah jenis polisakarida karbohidrat (karbohidrat kompleks). Amilum (pati) tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk

menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Hewan dan manusia juga menjadikan pati sebagai sumber energi yang penting. Amilum merupakan sumber energi utama bagi orang dewasa di seluruh penduduk dunia, terutama di negara berkembang oleh karena dikonsumsi sebagai bahan makanan pokok. Disamping bahan pangan kaya akan amilum juga mengandung protein, vitamin, serat dan beberapa zat gizi penting lainnya.Amilum (Pati) tersusun dari dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin dalam komposisi yang berbeda-beda yaitu 10-20% amilosa dan 80-90% amilopektin. Amilosa tersusun dari molekul-molekul -glukosa dengan ikatan glikosida -(1-4) membentuk rantai linier. Sedangkan amilopektin terdiri dari rantai-rantai amilosa (ikatan (1-4)) yang saling terikat membentuk cabang dengan ikatan glikosida -(1-6). Amilosa memberikan sifat keras (pera) sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket. Amilosa memberikan warna ungu pekat pada tes iodin sedangkan amilopektin tidak bereaksi. Penjelasan untuk gejala ini belum pernah bisa tuntas dijelaskan. Amilopektin dapat memiliki jumlah molekul glukosa mulai dari ratusan sampai puluhan ribu.Sementara amilosa rata-rata terdiri dari 1000 molekul glukosa. Stuktur kimia amilum (pati) secara pasti belum diketahui namun diduga bahwa bagian luar dari butiran amilum sebagai amilosa sedangkan bagian dalam butirannya sebagai amilopektin (Johari, Rachmati, 2006)Amilum adalah jenis polisakarida (karbohidrat komplek). Polisakarida merupakan senyawa karbohidrat kompleks, dapat mengandung lebih dari 60.000 molekul monosakarida yang tersusun membentuk rantai lurus ataupun bercabang. Polisakarida rasanya tawar (tidak manis), tidak seperti monosakarida dan disakarida. Pemecahan karbohidrat (misalnya pati) menghasilkan mono- dan disakarida, terutama glukosa.Glukosa (C6H12O6, berat molekul 180.18) adalah heksosa-monosakarida yang mengandung enam atom karbon. Glukosa merupakan aldehida (mengandung gugus -CHO). Lima karbon dan satu oksigennya membentuk cincin yang disebut "cincin piranosa", bentuk paling stabil untuk aldosa berkabon enam. Dalam cincin ini, tiap karbon terikat pada gugus samping hidroksil dan hidrogen kecuali atom

kelimanya, yang terikat pada atom karbon keenam di luar cincin, membentuk suatu gugus CH2OH. Struktur cincin ini berada dalam kesetimbangan dengan bentuk yang lebih reaktif, yang proporsinya 0,0026% pada pH 7. Glukosa dan fruktosa diikat secara kimiawi menjadi sukrosa. Pati, selulosa, dan glikogen merupakan polimer glukosa umum polisakarida.Glukosa sangat penting dalam produksi protein dan dalam metabolisme lipid. Karena pada sistem saraf pusat tidak ada metabolisme lipid, jaringan ini sangat tergantung pada glukosa. Glukosa diserap ke dalam peredaran darah melalui saluran pencernaan. Sebagian glukosa ini kemudian langsung menjadi bahan bakar sel otak, sedangkan yang lainnya menuju hati dan otot, yang menyimpannya sebagai glikogen ("pati hewan") dan sel lemak, yang menyimpannya sebagai lemak. Glikogen merupakan sumber energi cadangan yang akan dikonversi kembali menjadi glukosa pada saat dibutuhkan lebih banyak energi. Meskipun lemak simpanan dapat juga menjadi sumber energi cadangan, lemak tak pernah secara langsung dikonversi menjadi glukosa. Fruktosa dan galaktosa, gula lain yang dihasilkan dari pemecahan karbohidrat, langsung diangkut ke hati, yang mengkonversinya menjadi glukosa.

2.4 Ragi roti (Saccharomyces cerevisiae)

Saccharomyces adalah genus dalam kerajaan jamur yang mencakup banyak jenis ragi. Saccharomyces berasal dari bahasa Latin yang berarti gula jamur. Banyak anggota dari genus ini dianggap sangat penting dalam produksi makanan. Salah satu contoh adalah Saccharomyces cerevisiae, yang digunakan dalam pembuatan anggur, roti, dan bir. Anggota lain dari genus ini termasuk Saccharomyces bayanus, digunakan dalam pembuatan anggur, dan Saccharomyces boulardii, digunakan dalam obat-obatan. Koloni dari Saccharomyces tumbuh pesat dan jatuh tempo dalam 3 hari. Mereka rata, mulus, basah, glistening atau kuyu, dan cream untuk cream tannish dalam warna. Ketidak mampuan untuk memanfaatkan nitrat dan kemampuan untuk berbagai memfermentasi karbohidrat adalah karakteristik khas dari Saccharomyces.

Kingdom : Fungi Subkingdom : Dikarya Phylum : AscomycotaSubphylum : Saccharomycotina Class : Saccharomycetes Order : Saccharomycetales Family : Saccharomycetaceae Genus : SaccharomycesSpecies : Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cereviciae yang penting dalam pembuatan roti memiliki sifat dapat memfermentasikan maltosa secara cepat (lean dough yeast), memperbaiki sifat osmotolesance (sweet dough yeast), rapid fermentation kinetics, freeze dan thaw tolerance, dan memiliki kemampuan memetabolisme substrat. Pemakaian ragi dalam adonan sangat berguna untuk mengembangkan adonan karena terjadi proses peragian terhadap gula, memberi aroma (alkohol). Saccharomyces cerevisiae juga telah digunakan dalam beberapa industri lainnya, seperti industri roti (bakery), industri flavour, (menggunakan ektrak ragi/yeast extracts), industri pembuatan alcohol (farmasi) dan industri pakan ternak (Aguskrisno 2011).

2.5 Fermentasi

Fermentasi merupakan kegiatan mikrobia pada bahan pangan sehingga dihasilkan produk yang dikehendaki. Mikrobia yang umumnya terlibat dalam fermentasi adalah bakteri, khamir dan kapang. Contoh bakteri yang digunakan dalam fermentasi adalah Acetobacter xylinum pada pembuatan nata decoco, Acetobacter aceti pada pembuatan asam asetat. Contoh khamir dalam fermentasi adalah Saccharomyces cerevisiae dalam pembuatan alkohol sedang contoh kapang adalah Rhizopus sp pada pembuatan tempe, Monascus purpureus pada pembuatan angkak dan sebagainya. Fermentasi dapat dilakukan menggunakan kultur murni ataupun alami serta dengan kultur tunggal ataupun kultur campuran.

Fermentasi menggunakan kultur alami umumnya dilakukan pada proses fermentasi tradisional yang memanfaatkan mikroorganisme yang ada di lingkungan. Salah satu contoh produk pangan yang dihasilkan dengan fermentasi alami adalah gatot dan growol yang dibuat dari singkong. Tape merupakan produk fermentasi tradisional yang diinokulasi dengan kultur campuran dengan jumlah dan jenis yang tidak diketahui sehingga hasilnya sering tidak stabil. Ragi tape yang bagus harus dikembangkan dari kultur murni.

Kultur murni adalah mikroorganisme yang akan digunakan dalam fermentasi dengan sifat dan karaktersitik yang diketahui dengan pasti sehingga produk yang dihasilkan memiliki stabilitas kualitas yang jelas. Dalam proses fermentasi kultur murni dapat digunakan secara tunggal ataupun secara campuran. Contoh penggunaan kultur murni tunggal pada fermentasi kecap, yang menggunakan Aspergillus oryzae pada saat fermentasi kapang dan saat fermentasi garam digunakan bakteri Pediococcus sp dan khamir Saccharomyces rouxii (Aguskrisno 2011).

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Bahan Yang Digunakan

Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut :

1. Kulit pisang kepok

2. Air

3. Ragi roti

4. Gula

5. Urea

6. NPK

7. CaO

3.2 Variabel Terikat

Kondisi yang ditetapkan dalam penelitian ini sebagai berikut :

1. volume 1 kg/liter

2. suhu perebusan 1000C

3. suhu fermentasi 300C

4. PH 5-6

3.3 Variabel Bebas

Sedangkan kondisi yang diubah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :1. Yeast yang digunakan :

100 ml, 300 ml, dan 500 ml.

2. Waktu fermentasi :

1 hari, 3 hari, dan 5 hari.

3.4 Proses Penumbuhan Starter (Yeast)

Air 2550 ml

Gula 450 gr

Urea 10 gr

Starter

Ragi Roti 100 gr

NPK 10 gr

3.5 Proses Pembuatan Bioetanol

Kulit Pisang Pengecilan ukuran menjadi 2 cm

Penambahan Air1 liter

Perebusan

Bioetanol 90%

Distilasi I pada suhu 80C

Fermentasi selama1,3, dan 5 hari pada suhu 300C

Penambahan yeast

Penambahan CaO

Filtrat Iair dan ampas

Distilasi II pada suhu 80C

Filtrat II CaO dan Air

Bioetanol 99,9%