BIOETANOL DARI LIMBAH KULITBIOETANOL DARI LIMBAH KULIT SINGKONG MELALUI PROSES

O S S A ASHIDROLISIS DAN FERMENTASIDENGAN SACCHAROMYCESNG N S CC O C S

CEREVISIAE

Oleh :Anis Artiyani (3308 201 001)

Pembimbing:Ir. Eddy Setiadi Soedjono, Dipl SE, MSc, PhD Program Magister

Jurusan Teknik LingkunganFakultas Teknik Sipil dan PerencanaanFakultas Teknik Sipil dan PerencanaanInstitut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 2011

PENDAHULUAN 2/11/2011

Latar BelakangSumber energi sebagian besar berasaldari SDA yang tidak terbarukandari SDA yang tidak terbarukanJumlah impor bahan bakar minyak(BBM) meningkat sekitar 60%-70% . Pemanasan global ang diakibatkanPemanasan global yang diakibatkanoleh pemakaian bahan bakar fosilp(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 PUSTAKA2/11/2011

Prosentase jumlahlimbah kulit bagian luar

• Komposisi Kimia yang ada dalamKulit Ubi Kayu/Singkong per 100limbah kulit bagian luar

sebesar 0,5-2% dariberat total singkong

Kulit Ubi Kayu/Singkong per 100 gram

Parameter Komposisi (%)g gsegar dan limbah kulitbagian dalam sebesar 8-15% dari berat singkong

Air 59,40

15% dari berat singkong(Hikmiyati danYanie, 2008).

Karbohidrat 38,70

Lemak 0 20a e, 008).Pati dan selulosakomponen karbohidrat

Lemak 0,20

Protein 0,70pdalam kulit singkongyang sangat potensialuntuk dimanfaatkan

Abu 1,00

Hikmiyati dan Yanie, (2008)untuk dimanfaatkan. (Setiawan, 2006).

Penggunaan biomassa sebagai sumber energi ini tidak akan menyebabkan terjadinya penumpukan gas CO2 Surambo (2010)p p g 2 ( )Teknologi pemanfaatan energi biomassa yang telah dikembangkan terdiri dari pembakarantelah dikembangkan terdiri dari pembakaran langsung dan konversi biomassa menjadi b h b k S b (2010)bahan bakar. Surambo (2010) Penggunaan biomassa secara langsung sebagai gg g g gbahan bakar kurang efisien (Notodimedjo dalam Lestari dan Soedjono 2003)dalam Lestari dan Soedjono.,2003)Hasil konversi biomassa ini dapat berupa bioetanol

Bioetanol dapat meningkatkan efisiensiBioetanol dapat meningkatkan efisiensi pembakaran karena mengandung 35 % oksigen dan ramah lingkungan (Indartono 2005)dan ramah lingkungan (Indartono, 2005)Penelitian sebelumnya kulit singkong, hasil glukosa yang optimum untuk reaksi hidrolisa dengan H2SO4 yaitu 0,3 M dan waktudengan H2SO4 yaitu 0,3 M dan waktu fermentasi yang optimum pada proses fermentasi adalah 96 jam dimana dihasilkanfermentasi adalah 96 jam dimana dihasilkan etanol sebesar 1,95 % v/v dengan densitas 1 052 / l (Hik i ti d Y i 2009)1,052 gr/ml. (Hikmiyati dan Yanie, 2009)

Permasalahan1 Bagaimanakah proses

2/11/2011• Tujuan

1 M l j i t t t1. Bagaimanakah proses pretreatment kulit singkongyang optimum dalam

1. Mempelajari proses pretreatmentkulit singkong yang optimumdalam memecah pati, selulosa,hemiselulosa dan ligninyang optimum dalam

memecah pati, selulosa, hemiselulosa dan lignin?

hemiselulosa dan lignin

2. Mempelajari proses hidrolisisyang lebih baik dalam

2. Bagaimanakah proseshidrolisis yang lebih baikd l h ilk

yang lebih baik dalammenghasilkan glukosa

3. Mempelajari kombinasi variabeldalam menghasilkanglukosa?

3 K bi i i b l

p jyang menghasilkan bioetanolterbanyak dalam prosesfermentasi kulit singkong dengan

3. Kombinasi variabel manayang menghasilkanbioetanol terbanyak dalam

g g gSaccharomyces cerevisiae

bioetanol terbanyak dalamproses fermentasi kulitsingkong denganSaccharomyces cerevisiae?

7

METODE PENELITIAN

Kulit Singkong

Pretreatment Hidrolisis Fermentasi

Menghilangkan lignin

Mengubah glukosa j di l

Mengubah selulosa menjadi glukosalignin menjadi etanolmenjadi glukosa

Bi l i Ki iNaOH Biologi Kimia S. cerevesieKering &Serbuk

NaOH

Proses Utama Produksi BioetanolProses Utama Produksi Bioetanol

PRETREATMENT KULIT SINGKONGSINGKONG

Limbah Kulit Singkong Pengeringan 24 jam dan oven 105ºC 16 jam ddan penghalusan 120 mesh

Sampel kering & halus NaOH 1%; 5%; 10% 30 menitSampel kering & halus NaOH 1%; 5%; 10% 30 menit

P 115º C 1 1 jDilakukan

li i l Pemanasan 115º C , 1 atm, 1 jam

Suspensi coklat pekat

analisis awal

Penyaringan & pencucian

Residu

Pencucian pH netral

Filtrat Pengeringan 65 ºC

S b t t l l Uji hemiselulosa dan lignin

Uji selulosa, pati, gula reduksi

Substrat selulosa j g

HIDROLISISHIDROLISIS SELULOSASELULOSA KULIT SINGKONG KULIT SINGKONG DENGANDENGAN H SODENGANDENGAN H2SO4

Netralisasi sampai pH 4 suhu 32 ⁰C

Substrat NaCO3 10% H2SO4 0,25% ,2,5%,4%

C

Sterilisasi 121⁰C, 15 mnt tekanan 1,1 atm vortex

Campuran

Analisis Glukosa setelah 120’; 180’; 240’ FiltrasiAnalisis Glukosa setelah 120’; 180’; 240’ Filtrasi

Residu Hidrolisat

HIDROLISISHIDROLISIS SELULOSASELULOSA KULITKULIT SINGKONGSINGKONGT VIRIDET VIRIDET.VIRIDET.VIRIDE

Substrat NaCO 10% T Viride 0 5% 0 75% 1%

Netralisasi smpai pH 4 dan suhu 32⁰C

Substrat NaCO3 10% T.Viride 0,5%,0,75%,1%

Sterilisasi 121⁰C, 15 vortex

Campuran

,mnt,1,1 atm

Analisis Glukosa setelah 24,48, 72 jam filtrasi

Residu Hidrolisat

FERMENTASI FERMENTASI SELULOSASELULOSA KULIT SINGKONGKULIT SINGKONG

Residu KH2PO4 & (NH2)SO4 S.Cerevice 20%

F i

96 jam suhu 28-32⁰C pH 4

Fermentasi

GC HP 5890

Etanol

HASIL DAN PEMBAHASAN

PretreatmentN K K d (%)No Komponen Kandungan (%)1. Selulosa 43,6262. Pati/amilum 36,5803. Hemiselulosa 10,3844. Lignin 7,6465. Lainnya 1,764y ,

Total 100%

No Konsentrasi pH pH Amilum Selulosa Hemiselul Lignin Lignin Glukosa LainnyaNo Konsentrasi(%)

pHsetelahperen

pH setelahpencu

Amilum (%)

Selulosa(%)

Hemiselulosa(%)

Lignindlmcairansisa

Lignin (%)

Glukosa(%)

Lainnya(%)

daman

cian pencucian(% )

1. NaOH 1% 11.32 7 33,837 41,301 6.731 1,640 6,006 2,326 8,159

2/11/2011

13

1. NaOH 1% 11.32 7 33,837 41,301 6.731 1,640 6,006 2,326 8,1592. NaOH 5% 12.35 7 29,623 36,593 5,896 3,295 4,351 2,706 17,5333. NaOH 10% 13.35 7 24,081 31,763 5,424 5,611 2,035 4,279 26,780

Hidrolisis2/11/2011

4 53.5

2.53

3.54

4.5os

a (%

)

120 menit 1 5

2

2.5

3

kosa

(%)

24 jam

00.5

11.5

2

Glu

ko 120 menit

180 menit

240 menit

0

0.5

1

1.5

Glu

k j

48 jam

72 jam

N Wa Dengan Sampel Konsentr Gula No Waktu Dengan Sampel Konsentrasi Gula

0.25 2.5 4

Konsentrasi H2SO4 (%)

0.5 0.75 1

Konsentrasi T.viride (%)

o ktu asi (%) reduksi(%)1. 120

mntH2SO4 Ha0,25t120m 0.25 2.323

Ha2,5t120m 2.50 2.724

Ha4t120m 4 3.139

(%) reduksi (%)1. 24 jam T.viride Hb0,5t24j 0.5 1.340

Hb0,75t24j 0.75 1.516

1 2 637Ha4t120m 3. 39

2. 180 mnt

H2SO4 Ha0,25t180m 0.25 2.656

Ha2,5t180m 2.50 3.330

Ha4t180m 4 3,656

Hb1t24j 1 2.6372. 48 jam T.viride Hb0,5t48j 0.5 1.516

Hb0,75t48j 0.75 2.008Ha4t180m

3. 240 mnt

H2SO4 Ha0,25t240m 0.25 3,099

Ha2,5t240m 2.50 3,642

Ha4t240m 4 4,160

Hb1t48j 1 2.7383. 72 jam T.viride Hb0,5t72j 0,5 1.656

Hb0,75t72j 0,75 2.161

14

Ha4t240mHb1t72j 1 3.005

Fermentasi2/11/2011

33.5

(%)

11.5

22.5

n K

adar

Eta

nol

Glukosa (%)22.5

33.5

44.5

osa

(%) d

anan

ol (%

)

Glukosa

00.5

luko

sa (%

) dan

Glukosa (%)

Kadar Etanol (%)

00.5

11.5

Kad

ar G

luko

Kad

ar E

ta Glukosa (%)

Kadar Etanol (%)

Ja Nama Sampel Glukosa Kadar Glukosa Jam ke-

Nama Sampel Glukosa (%) Kadar Etanol(%)

Glukosa setelah

Gl

Nama SampelNama Sampel

(%)

m ke-

96

(%) Etanol(%)

setelah Fermentasi

(%)

FHa0,25t120m 2.323 0.165 0.2212 724 0 039

ke96

(%) setelah Fermentasi

(%)

FHb0,5t24j 1.340 0 0.437FHb0 75 24j 1 516 0 0 379FHa2,5t120m 2.724 0.039 0.188

FHa4t120m 3.139 0.061 0.169FHa0,25t180m 2.656 0.136 0.399FHa2 5t180m 3.330 0.186 0 327

FHb0,75t24j 1.516 0 0.379FHb1t24j 2.637 0.096 0.331FHb0,5t48j 1.516 0.064 0.712FHb0,75t48j 2.008 0.072 0.676FHa2,5t180m 0.327

FHa4t180m 3.656 0.185 0.304FHa0,25t240m 3.099 0.215 2.323FHa2,5t240m 3.642 0.218 2.724

, j

FHb1t48j 2.738 0.072 0.201FHb0,5t72j 1.656 0 0.878FHb0,75t72j 2.161 0.096 0.832

3 005 0 097

15

FHa4t240m 4.160 0.225 3.139 FHb1t72j 3.005 0.097 0.829

KESIMPULANKESIMPULANProses pretreatment yang optimum dalam memecah p y g ppati, selulosa, hemiselulosa dan komponen lainnya adalah pretreatmentdengan NaOH 10% dimana paling tinggi mendegradasi lignin dan banyak menghasilkan glukosa. lignin yang tertinggal dalam tepung hanya sebesarmenghasilkan 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 hid li i d H SO 4% d kt hid li i l 240hidrolisis asam dengan H2SO4 4% dengan waktu hidrolisis selama 240 menit. Sedangkan hidrolisis biologis dengan Trichoderma viridemeghasilkan glukosa terbaik pada konsentrasi 1% dengan waktu hidrolisis 72 jamKombinasi variabel yang menghasilkan bioetanol terbanyak dalam proses fermentasi selama 96 jam dari kulit singkong dengan Saccharomyces j g g g ycerevisiae 20% adalah fermentasi dari hasil hidrolis asam H2SO4 4% selama 240 menit yaitu menghasilkan etanol sebesar 0,225%.

TERIMAKASIHTERIMAKASIH