PENDAHULUAN Latar Belakang Kebutuhan energi bahan bakar yang berasal dari eksplorasi fosil terus meningkat seiring dengan meningkatnya pertumbuhan industri dan ekonomi. Hal tersebut dapat menjadi masalah besar ketika negara belum bisa mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil atau bahan bakar minyak (BBM), sedangkan cadangan sumber energi tersebut makin terbatas. Fluktuasi suplai dan harga minyak bumi yang terjadi seharusnya membuat kita sadar bahwa jumlah cadangan minyak yang ada di bumi semakin menipis. Kebijakan mengurangi konsumsi energi bukan merupakan langkah tepat. Karena konsumsi energi dan pertumbuhan ekonomi merupakan dua sisi yang saling mempengaruhi, diperlukan kehati-hatian dalam menerapkan kebijakan energi agar pertumbuhan ekonomi tetap terjaga. Supaya perekonomian dunia lebih stabil, penggunaan sumber energi alternatif dengan bahan baku non-fosil seperti bahan bakar dari sumber nabati dapat menjadi solusi yang baik. Pembakaran bahan bakar fosil juga akan menghasilkan gas CO2 yang lama kelamaan akan menumpuk di atmosfer, sehingga menyebabkan suhu bumi meningkat (green house effectt). Oleh karena itu, pemakaian suatu bahan bakar terbarukan yang lebih aman dan ramah lingkungan merupakan suatu hal yang mutlak. Bioetanol merupakan bahan bakar alternatif yang dalam beberapa tahun terakhir dikenal luas oleh masyarakat. Bioetanol dapat diproduksi dari bahan baku tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat. Sumber bahan baku energi alternatif tersebut umumnya berasal dari tanaman pangan, seperti singkong, ubi jalar, tebu, jagung, dan lain-lain. Namun, penggunaan bahan pangan sebagai energi alternatif dapat menimbulkan masalah baru yang terkait dengan pemenuhan kebutuhan pangan. Sebagai contoh, hanya untuk memproduksi 1 liter

2

bioetanol dari ubi kayu dibutuhkan sekitar 6,5 kg ubi kayu. Hal ini tentu saja dapat mengancam ketahanan pangan nasional, dan bahkan mungkin dunia. Di Indonesia, jagung merupakan komoditas pangan dengan tingkat permintaan yang terus meningkat. Badan Pusat Statistik (2008) memperkirakan pada tahun 2008 produksi jagung pipil kering di Indonesia sebanyak 14.854.050 ton. Jumlah ini dihasilkan oleh propinsi-propinsi penghasil jagung terbesar seperti Jawa Timur, Jawa Tengah, Lampung, Sumatera Selatan, Sumatera Utara, NTT, dan Gorontalo (Anonimd, 2008). Pada industri jagung pipil, akan dihasilkan limbah organik antara lain adalah limbah tongkol jagung. Sekarang ini, diketahui pula ternyata bioetanol dapat diproduksi dari bahan baku tanaman yang mengandung selulosa. Tongkol jagung mengandung selulosa sekitar 44.9 % (Richana et al., 2004). Jika umumnya jagung mengandung kurang lebih 30 % tongkol jagung (Koswara, 1991), jumlah tongkol jagung di Indonesia pada tahun 2008 adalah sebanyak 6.366.021 ton. Padahal, setelah pemipilan biji, tongkol jagung dibuang dan menjadi limbah. Hal tersebut tentu saja akan menambah jumlah limbah tidak bermanfaat yang merugikan lingkungan jika tidak ditangani dengan benar.

Tujuan Karya tulis ini dibuat untuk memberikan perspektif mengenai proses pembuatan bioetanol secara fermentasi dengan memanfaatkan limbah dari tongkol jagung sebagai sumber bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan.

Manfaat Melalui karya tulis ini diharapkan masyarakat memperoleh informasi mengenai cara produksi bioetanol secara fermentasi dengan memanfaatkan limbah tongkol jagung sehingga dapat mengurangi dampak pencemaran lingkungan, serta diharapkan dapat menciptakan lapangan kerja sehingga meningkatkan perekonomian bangsa. Hasil implementasi karya tulis pada provinsi penghasil

3

jagung terbesar di Indonesia diharapkan dapat menjadi model untuk propinsi lain untuk memanfaatkan limbah tongkol jagung dan mengolahnya menjadi sesuatu yang lebih bernilai ekonomis. METODE PENULISAN Prosedur Pengumpulan Data Pengumpulan data dilakukan melalui pencarian bahan bacaan dalam buku, skripsi, jurnal, jurnal elektronik, dan literatur-literatur lainnya yang berkaitan dengan bioetanol, teknologi proses pembuatan bioetanol, pemanfaatan bioetanol serta sifat-sifat fisiko-kimianya. Sumber-sumber tersebut diperoleh dari perpustakaan pusat Institut Pertanian Bogor atau LSI-IPB dan Pusat Informasi Teknologi Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Jurnal elektronik di antaranya diakses pada http://sciencedirect.com, dan http://springerlink.com untuk data periode 2000 s/d 2008. Pengolahan Data Bahan-bahan bacaan di atas dikaji, diseleksi, dan selanjutnya dilakukan pencarian solusi atas masalah yang dihadapi melalui bantuan studi pustaka dan literatur. Data dan hasil studi literatur diolah dan dibahas sesuai dengan topik permasalahan yang diangkat. Analisis Sintetis Data yang diperoleh dari buku-buku, jurnal-jurnal, dan artikel dari internet selanjutnya digabungkan, kemudian dianalisis dengan mengacu pada telaah pustaka yang diambil sehingga dapat menghasilkan alternatif model pemecahan masalah atau gagasan kreatif terhadap permasalahan dari topik yang dibahas. Pengambilan Kesimpulan dan Perumusan Saran Kesimpulan diperoleh berdasarkan analisis yang telah dilakukan, sehingga dapat relevan dengan masalah di lapangan karena telah melalui penyusunan secara komprehensif berdasarkan data akurat yang dianalisis secara runtut dan tajam. Sedangkan perumusan saran didasarkan pada prediksi transfer gagasan dan adopsi

4

cara, konsep, dan teknologi yang dapat dikembangkan di masyarakat, serta dapat menjadi alternatif dan solusi untuk dikembangkan ke depan. TELAAH PUSTAKA Tongkol Jagung Tongkol jagung merupakan tempat pembentukan lembaga dan gudang penyimpanan makanan. Umumnya, jagung mengandung kurang lebih 30 % tongkol jagung (Koswara, 1991). Menurut Richana et al. (2004), tongkol jagung mengandung selulosa sebanyak 44,9 % dan sisanya adalah hemiselulosa dan lignin. Selulosa merupakan homopolisakarida dengan monomer glukosa yang saling berikatan melalui ikatan glikosidik -1,4. Selulosa merupakan bentuk utama dari sumber glukosa yang didapat melalui proses fotosintesis dan merupakan komponen utama untuk membentuk biomassa dengan bantuan energi matahari. Selulosa juga merupakan komponen utama dari semua material tumbuhan, sehingga merupakan material organik yang dapat diperbaharui dan paling melimpah di alam. Struktur selulosa yang sangat teratur menyebabkan kapasitas pemecahan selulosa secara alami melibatkan sintesis dari seluruh sistem selulolitik. Dengan demikian, hal ini menggambarkan bahwa semua mikroba yang dapat memecah selulosa kristalin dapat menghasilkan sistem selulase, yang disebabkan oleh kehadiran enzim-enzim yang bersifat spesifik terhadap selulosa (Manoliu et al., 2004, Manoliu et al., 2005, Manoliu et al., 2006). Salah satunya adalah enzim selulolitik yang dihasilkan oleh Trichoderma viride, yang mampu mengkatalisis reaksi hidrolisis kristal selulosa (Kosaric et al., 1983).

Trichoderma viride Trichoderma viride merupakan salah satu galur hasil improvisasi galur Trichoderma sp. melalui teknik mutasi. Teknik improvisasi ini membuat Trichoderma viride menjadi mutan pemecah selulosa kristalin yang paling kuat dan produktif (Srinivas et al., 2000; Sternberg, 1976; Zhou et al., 2008). Trichoderma viride merupakan kapang yang potensial untuk produksi selulase

5

khususnya salisinase sebanyak 11,86 IU/ml pada hari kelima dan CMC-ase sebesar 13,83 IU/ml pada hari keempat pertumbuhannya. Produksi selulase adalah faktor kunci dalam hidrolisis material selulosa. Selulase mikroba merupakan enzim yang terinduksi dan hanya diproduksi jika mikroba ditumbuhkan pada selulosa dan glukan lain dengan ikatan -1,4 (Gong et al., 1979). Ketersediaan selulase sangat penting agar proses hidrolisis dapat berlangsung secara ekonomis. Hidrolisis secara enzimatis oleh kapang ini bersifat spesifik dan tidak terjadi degradasi oleh produk sehingga konsentrasi gula yang dihasilkan akan lebih tinggi. Degradasi enzimatis selulosa kapang telah disarankan sebagai alternatif untuk memproduksi gula sederhana dan etanol dari lignoselulosa (Olsson et al., 1996; Zhou et al., 2008).

Fermentasi Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (Anonimc, 2006). Bahan baku fermentasi umumnya berupa gula sederhana, seperti glukosa. Glukosa diubah oleh Zymase, enzim yang berasal dari kamir, menjadi etanol dan karbon dioksida. Berikut persamaan reaksi biokimia pembentukan etanol oleh kamir: C6H12O6Zymase

2 CH3CH2OH + 2 CO2

Reaksi yang terjadi sangat kompleks karena kamir yang tidak murni dapat menghasilkan senyawa lain seperti gliserin dan berbagai asam organik. Etanol yang dihasilkan melalui fermentasi memiliki konsentrasi maksimal sebesar 14 %, karena pada konsentrasi tersebut enzim Zymase dapat dirusak oleh etanol yang menyebabkan terhentinya proses fermentasi. Selain itu, etanol sebanyak 8-12 % dalam sistem fermentasi dapat menjadi racun yang mampu menghambat bahkan membunuh kamir. Etanol biasanya dipekatkan melalui proses distilasi. Namun, proses distilasi berulang tidak dapat menghasilkan etanol 100 % murni karena komposisi uap dari etanol cair terdiri atas 96 % etanol dan 4 % air.

6

Saccharomyces cerevisiae dikenal sebagai kamir fermentasi paling baik, dengan daya konversi gula menjadi etanol sangat tinggi. Produk metabolik utama adalah etanol, CO2, dan air, sedangkan beberapa produk lainnya dihasilkan dalam jumlah sangat sedikit. Kamir ini bersifat fakultatif anaerobik. Selama proses fermentasi akan menimbulkan panas. Bila tidak dilakukan pendinginan, suhu akan terus meningkat sehingga proses fermentasi terhambat (Oura, 1983). Menurut Sutiari dalam Sugiharto (1991), faktor-faktor yang mempengaruhi fermentasi adalah kultur inokulum yang digunakan, lama fermentasi, suhu, pH medium, jumlah makro dan mikro nutrient dalam media fermentasi, konsentrasi media, dan gula pereduksi (glukosa). Menurut Fardiaz (1992), pH optimal Saccharomyces cerevisiae berkisar antara 4,0 - 4,5. Namun saat fermentasi berlangsung pH akan turun akibat dihasilkannya CO2 dan asam-asam organik (Sugiharto, 1991). Menurut Joslyn dan Turbovsky dalam Panji (1989), suhu optimum untuk kamir umumnya sekitar 26-29oC. Reaksi fermentasi glukosa menjadi etanol dan CO2 terjadi secara eksoterm sehingga menyebabkan kenaikan suhu selama fermentasi (Reed dan Nagodawithana, 1991). Hal ini berpengaruh baik karena meningkatkan aktivitas fermentasi dan mempercepat laju reaksi enzimatik (Rahayu dan Rahayu, 1988). Menurut Judoamidjoyo et al. (1990), konsentrasi glukosa atau konsentrasi media yang terlalu tinggi dapat menghambat pembelahan sel dan mempengaruhi etanol yang dihasilkan. Konsentrasi etanol yang dihasilkan dipengaruhi oleh konsentrasi substrat glukosa yang dapat dipecah oleh Saccharomyces cerevisiae (Winarti, 1996). Proses pembelahan dan aktivitas fermentasi dapat berjalan dengan baik dan dapat menghasilkan etanol dalam jumlah banyak selama jumlah substrat glukosa cukup, begitupun sebaliknya. Saat glukosa mulai habis, Saccharomyces cerevisiae menghasilkan enzim invertase untuk memecah disakarida menjadi glukosa,

7

sehingga kadar glukosa pada media dan konsentrasi etanol yang dihasilkan meningkat (Widyani., 2002).

Etanol Etanol (etil alkohol, CH3CH2OH) adalah cairan yang bening dengan karakteristik aroma yang dapat diterima. Etanol memiliki titik leleh pada suhu 114,1 oC, titik didih pada suhu 78,5oC, dan densitas sebesar 0,789 g/mL pada suhu 20oC. Etanol digunakan sebagai bahan bakar otomotif dan dapat dicampur dengan bensin menjadi gasohol (Shakhashiri, 2008).

Etanol

sebagai

bahan

bakar

terbarukan

memiliki

beberapa

perbedaan

dibandingkan bahan bakar fosil. Pertama, etanol memiliki angka oktan yang lebih tinggi dibandingkan dengan bensin dan premium. Kedua, etanol memiliki nilai kalor sekitar 67 % nilai kalor bensin, sehingga untuk mendapatkan energi yang sama, jumlah etanol yang diperlukan akan lebih besar. Ketiga, etanol memiliki panas penguapan (heat of vaporization) yang tinggi. Berarti ketika menguap etanol akan memerlukan panas yang lebih besar, dimana panas ini akan diserap dari silinder sehingga suhu puncaknya akan lebih rendah dan emisi NO akan sedikit. Pendeknya rantai karbon menyebabkan emisi pembakaran etanol relatif lebih rendah dibandingkan dengan bensin.

Keempat, etanol memiliki satu molekul OH dalam susunan molekulnya. Oksigen yang inheren dalam molekul etanol membantu penyempurnaan pembakaran dalam silinder. Semakin sempurna pembakaran maka emisi akan semakin rendah. Ditambah dengan rentang keterbakaran (flammability) yang lebar yakni 4,3-19 vol dibandingkan dengan bensin (1,4 7,6 vol), pembakaran campuran udara etanol menjadi lebih baik. Inilah penyebab relatif rendahnya emisi CO

8

dibandingkan dengan pembakaran udara-bensin. Argonne National Laboratory juga menyatakan bahwa etanol selain tidak beracun, juga mempunyai siklus emisi gas rumah kaca yang lebih rendah 14-19 % dibandingkan dengan premium, sehingga dapat dikatakan etanol merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan. ANALISIS DAN SINTESIS Analisis Tanaman jagung merupakan tanaman yang dapat dijumpai di seluruh daerah di Indonesia karena kemudahannya untuk ditanam baik di ekologi lahan danau, sawah tadah hujan, irigasi, maupun pada lahan kering (Koswara, 1991). Dari hasil pencatatan Badan Pusat Statistik, produksi jagung pada tiga tahun terakhir mengalami peningkatan. Hal tersebut disajikan pada Tabel 1. Tabel 1. Perbandingan Luas Panen, Produktivitas Dan Produksi menurut Wilayah Di Indonesia Tahun 2006 - 2008 Jagung

Keterangan: bentuk produksi jagung adalah pipilan kering Sumber: www.bps.go.id, diakses tanggal 23 Desember 2008

Bioetanol dikenal luas sebagai bahan bakar yang dapat diproduksi dari bahan baku tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat seperti singkong, ubi jalar, tebu, dan lain-lain. Pembuatan bahan bakar dari bahan pangan dapat menimbulkan masalah baru, yaitu masalah pemenuhan kebutuhan manusia akan bahan pangan.

9

Padahal, di Indonesia pemenuhan kebutuhan pangan belum mampu tercukupi. Misalnya, untuk memproduksi 1 liter bioetanol dari ubi kayu saja dibutuhkan sekitar 6,5 kg ubi kayu. Hal ini tentu saja dapat mengancam ketahanan pangan nasional. Di sisi lain, ketergantungan terhadap bahan bakar fosil atau bahan bakar minyak (BBM) semakin meningkat dan pada akhirnya dikhawatirkan dapat menimbulkan masalah besar ketika cadangan sumber energi tersebut makin terbatas sedangkan kita belum bisa mengurangi pemakaiaannya. Pembakaran bahan bakar fosil juga menyebabkan polusi lingkungan serta dapat meningkatkan suhu bumi karena munculnya fenomena green house effectt. Berlainan dengan pemanfaatan premium yang diperoleh dari minyak mentah yang merupakan bahan bakar fosil dan tidak terbarukan, pemanfaatan bioetanol yang diperoleh dari bahan baku limbah pertanian dapat menunjang program pengurangan gas rumah kaca (CO2 dan CH4). Hal ini karena lebih rendahnya emisi karbon dari pembakaran bioetanol, yaitu hanya berkisar 14-19 % dari yang dihasilkan oleh pembakaran premium. Manfaat dari segi lingkungan juga akan diperoleh karena limbah organik dari hasil pertanian di Indonesia seperti tongkol jagung jumlahnya cukup melimpah, namun belum dimanfaatkan secara optimal dan sebagian besar dimusnahkan dengan pembakaran. Berdasarkan Tabel 1 dan perhitungan untuk tahun 2009, diketahui bahwa paling tidak sebanyak 6.811.642 ton tongkol jagung akan menjadi limbah. Pembakaran limbah pertanian meningkatkan kadar CO2 di udara yang berdampak terjadinya pemanasan global (Puspaningsih et al., 2007). Dengan kata lain, pemanfaatan tongkol jagung juga diharapkan dapat mengurangi limbah lingkungan, baik limbah fisik yang merusak pemandangan maupun limbah polutan udara. Di Indonesia sendiri saat ini sedang digalakkan misi penghematan pemakaian bahan bakar minyak. Padahal, kebijakan pemerintah untuk mengurangi konsumsi

10

energi bukan merupakan langkah tepat karena bukan merupakan solusi jangka panjang. Hal-hal diatas membuat bioetanol dapat menjadi alternatif penggunaan bahan bakar minyak. Namun, pemakaian etanol murni secara langsung pada mesin premium akan sulit karena diperlukan banyak modifikasi. Pada suhu rendah etanol akan sulit terbakar, sehingga dengan etanol murni mesin akan sulit starting. Pencampuran etanol dengan premium akan mempermudah starting pada suhu rendah. Campuran 98 % etanol dengan premium dalam perbandingan 20 : 80 (v : v) memiliki angka oktan sebesar 115, sehingga dapat mencegah terjadinya fenomena knocking yang berpotensi menurunkan daya mesin menimbulkan kerusakan serius pada komponen mesin. Secara umum pemanfaatan campuran bioetanol dan premium dapat berdampak pada pengurangan emisi bahan pencemar seperti diperlihatkan pada Tabel 2 sehingga pemanfaatan campuran bioetanol dan premium diharapkan dapat mendukung program pengembangan energi yang berwawasan lingkungan di Indonesia. Tabel 2. Perbandingan Emisi Bahan Pencemar dari Campuran bioetanol dan Premium Emisi E10 E85 Karbon monoksida (CO) Karbon dioksida (CO2) Nitrogen oksida Komponen Organik Volatil (VOCs) Sulfur dioksida (SO2) Partikulat Aldehida Aromatik (benzena dan butadiena) Berkurang 25-30 % Berkurang 10 % Berkurang 5 % Berkurang 7 % Beberapa pengurangan Beberapa pengurangan Meningkat 30-50 % Beberapa pengurangan Berkurang 40 % Berkurang 14-102 % Berkurang 30 % Berkurang 30 % lebih Berkurang sampai 80 % Berkurang 20 % Tidak cukup data Berkurang lebih 50 %

Sumber: http://www.renewableenergypartners.org/etanol.html, diakses tanggal 20 Desember 2008

11

Dengan gambaran pada Tabel 2 di atas maka dapat dibuktikan bahwa penggunaan bioetanol sebagai aditif untuk menggantikan TEL (Tetra Ethyl Lead) atau MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether) akan sangat mendukung kebersihan lingkungan karena tidak mengandung bahan beracun maupun zat yang menyebabkan kerusakan Ozon. Berdasarkan penelitian B2TP BPPT (2005), gasohol dengan porsi bioetanol dari 5 hingga 20 % bisa langsung digunakan pada mesin otomotif tanpa menimbulkan masalah teknis dan sangat ramah lingkungan. Kadar karbon dari hasil uji pada rpm 2.500 untuk gasohol 20 % hanya menghasilkan 0,76 % CO, sedangkan premium 3,66 dan pertamax 2,85 %.

Sintesis Saat ini telah diketahui bahwa limbah tongkol jagung dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol. Tongkol jagung merupakan limbah buangan pada industri jagung pipil yang ternyata mengandung selulosa sebesar 44.9% (Richana, 2004), dan kurang lebih 30% bagian jagung merupakan tongkol jagung. Kenyataan tersebut membuat limbah tongkol jagung dari industri jagung pipil mempunyai potensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol karena kandungan selulosa yang cukup tinggi. Dengan menggali kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, produksi bioetanol dari limbah tongkol jagung dapat dilakukan dengan memanfaatkan teknologi fermentasi. Proses pembuatan bioetanol dari tongkol jagung dapat dilakukan dengan beberapa cara. Namun, secara umum ada lima tahap proses utama. Tahapan tersebut adalah delignifikasi tongkol jagung, isolasi selulosa, hidrolisis, fermentasi, dan distilasi etanol. Diagram alir tahap produksi bioetanol ditunjukkan pada Gambar 1.

12

Tongkol jagung

Delignifikasi Isolasi Selulosa

Hidrolisis Enzimatis

Fermentasi glukosa oleh Saccharomyces cerevisiae

Distilasi etanol

Bioetanol 95 %

Gambar 1. Diagram alir tahap produksi bioetanol Delignifikasi bertujuan untuk memudahkan pelepasan hemiselulosa dan mengurangi kandungan lignin pada tongkol jagung yang dapat menghambat fermentasi selulosa menjadi gula-gula sederhana. Delignifikasi dilakukan dengan beberapa tahapan, yaitu pengecilan ukuran, perendaman dalam NaOCl 1 % (b/v), pembilasan, penyaringan, dan pengeringan untuk menurunkan kadar air tongkol jagung (Anggraini, 2003). Pembilasan dan penyaringan dengan air dilakukan sampai air bilasan menjadi netral. Isolasi selulosa dilakukan untuk mengekstrak hemiselulosa dari fraksi selulosa pada tongkol jagung. Menurut Hespell (1998), ekstraksi hemiselulosa paling baik dilakukan dengan menggunakan pelarut NaOH. Isolasi selulosa dilakukan dengan perendaman tongkol jagung yang telah didelignifikasi dalam larutan NaOH 15 % selama 24 jam pada suhu 28oC. Setelah 24 jam, dilakukan penyaringan hingga

13

didapatkan fraksi padatan berupa selulosa. Padatan tersebut dibilas berulang-ulang dengan air sampai pH menjadi netral. Kemudian dikeringkan dengan oven suhu 50oC selama 2 hari (Anggraini, 2003). Menurut Thenawijaya (1989), pada produksi etanol ada dua metode untuk menghidrolisis komponen lignoselolitik, yaitu hidrolisis asam dan hidrolisis enzim. Pada hidrolisis enzim, konsentrasi gula lebih besar karena selulase yang dihasilkan oleh mikroba merupakan selulase kompleks sehingga selulosa tongkol jagung tersebut dapat dihidrolisis dengan sempurna. Menurut Ariestaningtyas (1991), Trichoderma viride pada substrat tongkol jagung menghasilkan aktivitas selulase tertinggi ketika suhu inkubasi 25oC dan lama inkubasi sembilan hari. Ekstraksi cairan fermentasi dilakukan pada hari kesembilan dengan jalan memisahkan filtrat dari biomassa dengan menggunakan penyaring dan sentrifuse. Sebelum dilakukan ekstraksi, ditambahkan Tween 80 sebanyak 0.1 % (v/v). Filtrat yang dihasilkan kemudian disterilisasi, dipucatkan menggunakan arang aktif 2 % (b/v), disaring, dan dipekatkan hingga diperoleh konsentrasi glukosa yang diinginkan. Fermentasi menggunakan kamir Saccharomyces cerevisiae yang dapat merubah glukosa menjadi etanol. Fermentasi dilakukan pada fermentor selama 60 jam pada suhu 27oC dengan pH mendium sebesar 4,8. Pada umumnya hasil fermentasi adalah bioetanol atau alkohol yang mempunyai kemurnian sekitar 10-12 % dan belum dapat dikategorikan sebagai fuel based etanol. Agar dapat mencapai kemurnian di atas 95 %, maka alkohol hasil fermentasi harus didistilasi. Distilasi ini adalah tahapan yang sangat penting pada produksi bioetanol dimana proses pemurnian etanol dilakukan dengan pemanasan untuk memisahkan etanol dengan air dengan memperhitungkan perbedaan titik didih kedua bahan tersebut yang kemudian diembunkan kembali, dimana titik didih etanol dan air masing-masing adalah 78,5 dan 100oC. Mekanismenya yaitu memanaskan campuran etanol-air hingga suhu 78,5oC, dimana pada suhu tersebut

14

etanol akan mendidih dan menguap meninggalkan air. Uap etanol ditahan dalam wadah, selanjutnya diembunkan kembali menjadi etanol yang lebih murni, yaitu dengan kemurnian 95 %, sehingga siap untuk digunakan sebagai bahan bakar. Analisis efisiensi konversi tongkol jagung menjadi bioetanol dapat dilihat pada Gambar 2.

Produk jagung/tahun (BPS,2008)

15.893.833 tonRendemen tongkol 30% (b/b) (Richana, 2004)

6.811.642 ton tongkol jagungRendemen selulosa 44,9% (b/b)

Rendemen glukosa 3,39 % (b/b) (Subekti,2006)

3.058.427 ton selulosa

96.215 ton bioetanol per tahun 121.945,5 kilo liter bioetanol per tahun

103.680 ton glukosa

Efisiensi glukosaetanol 92,08 % (b/b)

Gambar 2. Skema konversi tongkol jagung menjadi bioetanol Berdasarkan Gambar 2, diketahui bahwa jumlah bioetanol yang dihasilkan dalam satu tahun sebanyak 121.945,5 kilo liter bioetanol. Di pasar internasional, harga bioetanol per liter adalah Rp 20.000,00. Sehingga apabila produksi bietanol setiap tahunnya sebanyak 121.945,5 kilo liter, maka pemasukan yang akan didapat sebesar Rp 2.438.910.000.000,00 atau sekitar 2,4 triliun. Apabila harga pokok produksi per liternya sebesar Rp10.238,00 atau sekitar 1,25 triliun per tahun, maka dapat dihitung keuntungan kotor per tahunnya sebesar 1,15 triliun per tahun.

15

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Tongkol jagung merupakan salah satu limbah pertanian di Indonesia yang termasuk limbah organik yang cukup melimpah jumlahnya tetapi belum dimanfaatkan secara optimal, dan sebagian besar dimusnahkan dengan pembakaran sehingga dapat meningkatkan kadar CO2 di udara yang berdampak terjadinya pemanasan global. Melalui pengolahan limbah tongkol jagung sebagai bahan baku pembuatan bioetanol dapat meningkatkan nilai ekonomis tongkol jagung, serta dapat menunjang program pengurangan gas rumah kaca (CO2 dan CH4) dan mencegah kerusakan ozon. Pemanfaatan tongkol jagung sebagai bahan baku pembuatan bioetanol akan mencegah kehilangan ekonomis sebanyak 6.811.642 ton tongkol jagung yang biasanya menjadi limbah. Dengan perkiraan kenaikan produktifitas jagung sebesar 7 %, pada tahun 2009 akan dihasilkan sebanyak 96.215 ton atau 121.945,5 kilo liter bioetanol dari limbah tongkol jagung.

Saran Pemakaian etanol murni secara langsung pada mesin premium masih sulit. Tingkat penggunaan bioetanol dalam bahan bakar premium masih rendah, karena itu diperlukan riset lebih lanjut agar penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar dapat lebih optimal dan efisien. Berkaitan dengan ketersediaan tongkol jagung sebagai bahan baku bioetanol, diperlukan bantuan dan komitmen pemerintah pusat dan pemerintah daerah, terutama pada daerah-daerah penghasil jagung untuk memudahkan pengumpulan dan pengangkutan, serta menjamin tersedianya tongkol jagung dalam jumlah yang melimpah. Selain itu, diperlukan peran serta pemerintah untuk mengatur kebijakan yang berkaitan dengan pemanfaatan campuran bioetanol dan premium sehingga diharapkan dapat mendukung program pengembangan energi yang berwawasan lingkungan di Indonesia.

16

DAFTAR PUSTAKA Anggraini, F. 2003. Kajian Ekstraksi dan Hidrolisis Xilan dari Tongkol Jagung (Zea mays L.). Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Ariestaningtyas, Y. 1991. Penggunaan Tongkol Jagung Untuk Produksi Selulase oleh Trichoderma viride. Skripsi. Departemen Teknologi Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Anonima. 2002. http://www.renewableenergypartners.org/etanol.html. Desember 2008] Anonimb. 2006. http://www.bps.go.id. [23 Desember 2008] Anonimc. 2006. Fermentation. http://www.wikipedia.org/fermentation.html. [17 Januari 2009] Anonimd. 2008. http://www.ujungpandangexpress.com. [4 Februari 2009] Buranov, Anvar U. dan G. Mazza. 2008. Lignin in straw of herbaceous crops. Industrial crops and products, 28(2008):237259. Cobley, L.S and W.M. Steele, 1976. An introduction to the Botany of Tropical Crops, 2nd Edition, Longman London, pp: 34-38. Fardiaz, S. 1992. Mikrobiologi Pangan. Departemen P dan K, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. IPB. Bogor. Gong, C.S. dan G.T. Tsao. 1979. Cellulase and Biosynthesis Regulation. Di dalam: D. Perlman (ed.) Annual Report on Fermentation Process. Academic Press. New York. Handayani, Sri Utami. 2008. Pemanfaatan Bioetanol sebagai Bahan Bakar Pengganti Premium. Hespell, B. 1998. Extraction and Characterization of Hemisellulose from Corn Fiber Produced by Corn Wet-Milling Processes. J. Agric. And Food Chem. 46:2615-2619. Judoamidjoyo, D.A.A dan Said, E.G. 1990. Teknologi Fermentasi. PAU Bioteknologi Institut Pertanian Bogor. Bogor. Kosaric, N., D.C.M.Ng.I. Russel, dan G.S. Stewart. 1980. Ethanol Production by Fermentation : An Alternative Liquid Fuel. Di dalam: D. Perlman (ed.) Advance in Microbiology. Academic Press. New York. Koswara, J. 1991. Budidaya Jagung. Institut Pertanian Bogor. Bogor [20

17

Manoliu Al., Olteanu Z., Opric L., Mois M., 2006. XXXVI Annual Meeting, Prooceedings, University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine, Iasi, Scientific Research of Horticulture, pp. 967-974. Manoliu Al., Opric Lcrmioara, Hum Anca, Ungureanu Eugen, 2005. Analele tiinifice ale Universitii Al. I. Cuza Iai, Tomul V, Genetic i Biologie molecular, 45-49. Manoliu Al., Opric L., Olteanu Z., Hum A., Artenie V., Creang D. E., 2004. 3rd International Workshop on "Biological effects of Electromagnetic fields", 56-63, Kos Greece. Neway O. Justin, 1989. Fermentation process development of Industrial organisms. World Journal of Microbial Biotechnology, Vol. 4, pp: 38-46. Olsson, L. dan B. Hahn-Hagerdal. 1996. Fermentation of Lignocellulosic Hydrolysate for Ethanol Production. Enzyme Microb. Technol. 18:312331. Oura, E. 1983. Reaction Product of Yeast Fermentation. Di dalam: H. Dellweg (ed.). Biotechnology Volume III. Academic Press. New York. Panji, C. 1989. Industrial Mikrobia. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Pusat Antar Universitas Bioteknologi IPB, Bogor. Rahayu, E. S. dan K. Rahayu. 1988. Teknologi Pengolahan Minuman Beretanol. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi, Gajah Mada University Press, Yogyakarta. Reed, G. dan T. W. Nagodawithana. 1991. Yeast Technology, Second Edition. Van Nostrand Reinhold, New York. Richana, N., P. Lestina, dan T. T. Irawadi. 2004. Karakterisasi Lignoselulosa dari Limbah Tanaman Pangan dan Pemanfaatannya untuk Pertumbuhan Bakteri RXA III-5 Penghasil Xilanase. Jurnal Penelitian Pertanian Tanaman Pangan 23(3):171-176. Shakhashiri. 2008. Etanol. http://scifun.chem.wisc.edu/chemweek/etanol/etanol.html. [16 Desember 2008] Smith, E. John, 1996. An Industrial Application of Cellulases, Journal of Biotechnology and Bioengineering. Press syndicate of the University of Cambridge, Third Edition. pp:68-83. Srinivas, R. dan T. Panda. 1998. pH and Thermal Stability Studies of Carboxymethyl Cellulase From Intergeneric Fusant of Trichoderma

18

viride/Saccaromyces cervisiae. Journal of Industrial microbiol and Biotechnol 21:178-183. Sternberg, D. 1976. Production of Cellulose by Trichoderma viride. Di dalam: E.L. garden Jr. (ed.). Enzyme Convertion of Cellulose Material. Tech. and Appl. Interscience Pub. John Willey and Sons, New York. Sugiharto, P.E. 1991. Analisis Kuantitatif Kadar Etanol dari Bonggol Pisang oleh Saccharomyces cerevisiae. Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya, Malang. Thenawijaya, M. 1989. Enzym dan Bioteknologi. Pusat Antar Universitas. IPB. Bogor. Widyani, I.G.A. 2002. Ekstraksi Xilan dari Tongkol Jagung dan Kulit Ari Kedelai. Skripsi. Departemen Teknologi Industri Pertanian. Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Winarti, S. 1996. Pengaruh Lama Fermentasi dan Kadar Substrat Terhadap Produksi Etanol Pada Fermentasi Onggok oleh Saccaromyces cerevisiae. Fakultas MIPA. Universitas Brawijaya. Malang. Zhou, Jin, Yong-Hong Wang, Ju Chu , Ying-Ping Zhuang, Si-Liang Zhang, dan Peng Yin. 2008. Identification and purification of the main components of cellulases from a mutant strain of Trichoderma viride T 100-14. Bioresource Technology ,Vol. 99 pp: 68266833.

19

BIODATA PENULIS 1. Nama lengkap Tempat dan tanggal lahir Karya ilmiah yang pernah dibuat Skala Pilot Plan RISTEC (Research In Creativity for Science and Technology National Competition) Universitas Diponegoro 2008 b. Enzim Fitase Selama Fermentasi Beberapa Jenis Kedelai : Implikasinya terhadap Beberapa Parameter Gizi. Indofood Riset Nugraha 2008 c. Biskuit Mengkudu sebagai Pangan Fungsional bagi Penderita Diabetes Melitus. Program Kreatifitas Mahasiswa Bidang Penelitian 2008 d. Optimasi Perniagaan Kedelai Indonesia dengan Pola Perusahaan Inti Rakyat yang Mandiri sebagai Jembatan Kepentingan Petani dan Industri. Kompetisi Pemikiran Kritis Mahasiswa 2008 e. Pengaruh Antioksidan Ekstrak Jahe Merah (Zingiber Officinale var. Sunti) terhadap Sel Leukimia (THP-1). Program Kreatifitas Mahasiswa Bidang Ilmiah 2008 f. Pemanfaatan Ekstrak Daun Bambu (Bambusoidae) untuk Menurunkan Kadar Akrilamida pada Singkong Goreng. Program Kreatifitas Mahasiswa Bidang Penelitian 2007 g. Proses Produksi Minyak Sawit Merah (Red Palm Oil) dari Minyak Kelapa sawit Kasar (Crude Palm Oil) Sebagai Suplemen dan Bahan Tambahan Pangan. Program Kreatifitas Mahasiswa Bidang Penelitian 2006 h. Pengembangan Produk Es Krim Ubi Jalar Ungu sebagai Pangan Fungsional. Program Kreatifitas Mahasiswa Bidang Kewirausahaan 2006 : Harist Gustiar : Tangerang, 6 Agustus 1987 :

a. Pemanfaatan Limbah Tongkol Jagung dalam Produksi Xilitol pada

20

Penghargaan ilmiah yang pernah diraih

:

a. Finalis RISTEC (Research In Creativity for Science and Technology National Competition) Diponegoro University 2008 dengan jumdul makalah Pemanfaatan Limbah Tongkol Jagung dalam Produksi Xilitol pada Skala Pilot Plan 2. Nama lengkap Tempat dan tanggal lahir : Agus Danang Wibowo : Semarang, 14 Agustus 1988 :

Penghargaan ilmiah yang pernah diraih

a. Finalis RISTEC (Research In Creativity for Science and Technology National Competition) Diponegoro University 2008 dengan jumdul makalah Pemanfaatan Limbah Tongkol Jagung dalam Produksi Xilitol pada Skala Pilot Plan 3. Nama lengkap Tempat dan tanggal lahir Karya ilmiah yang pernah dibuat : Nur Annisa Utami : Bengkalis, 8 Juni 1988 :

a. Formulasi cookies berbasis tepung sukun sebagai alternatif pangan darurat kaya serat dan berkalori tinggi. Program Kreativitas Mahasiswa bidang Kewirausahaan tahun 2006 b. Permen mengkudu sebagai jajanan sehat yang berkhasiat meningkatkan daya tahan tubuh anak-anak. Program Kreativitas Mahasiswa bidang Penelitian tahun 2007 c. Pengembangan Produk Flakes Berbasis Tepung Talas (Taroflakes) dan Strategi Pemasarannya. Program Kreativitas Mahasiswa bidang Kewirausahaan tahun 2007 d. Depot SUYAKIN (Susu MAsyarakat Miskin) : Pemenuhan Sumber Protein Hewani sebagai Solusi Gizi Buruk Balita. Kompetisi Pemikiran Kritis Mahasiswa bidang Kesejahteraan Masyarakat tahun 2008

21

e. Intensifikasi Produk Tarochip sebagai Upaya Pengembangan

Usaha Mandiri Mahasiswa Berbasis Talas Bogor. Program Kreativitas Mahasiswa bidang Kewirausahaan tahun 2008 f. Bussiness Plan of Caricafood Lestari Agro Agroindustry 2008, IPB

22

LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP DOSEN PEMBIMBING Nama lengkap NIP Instansi Pangkat/Gol Tempat tanggal lahir Agama Alamat lengkap : Siti Nurjanah, STP, MSi : 132 311 934 : Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fateta, IPB : Asisten Ahli/ IIIa : Sukabumi, 31 Januari 1976 : Islam : Laladon Gede, Gg IV. Rt. 04/07 no. 13 Desa Laladon Kec. Ciomas Kabupaten Bogor . Telp. (0251) 632606 HP : 08128263685 : Program Studi Bioteknologi, IPB : Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi Fakultas Teknologi Pertanian, IPB

Pendidikan : S2/2003-2006 S1/1994-1999

Paten : 30 Juni 2003 8 Desember 2003

: Proses Produksi Sari Buah Pala Instan (Dengan Nomor Paten Sederhana ID 0 000 418 S) : Pembuatan Wortel Sebagai Bahan Baku Nutritious Vegetable Leather (Dengan Nomor Registrasi P 002 00300630)

Publikasi Siti Nurjanah. M. Thenawidjaya-Suhartono, E. Chasanah. 2005. Exploration of Protein Which Catalyzed Silica Polymerization Originated from Sponges of Binuangeun Island. International seminar and Workshop: Marine Biodiversity and Its Potential for Biopharmaceutical Industry, Jakarta, 17-18 May 2005. Siti Nurjanah. M. Thenawidjaya-Suhartono, Dahrul Syah, ML Trianawati , E. Chasanah. 2006. Biopolimerisasi Silika Oleh Protein Sejenis Silicatein dari Sponge Asal Indonesia. Simposium Nasional Himpunan Polimer Ke6, Serpong, 5 September 2006. Siti Nurjanah. 2006. Kajian sumber cemaran mikrobiologis pangan pada beberapa rumah makan di lingkar kampus IPB Darmaga, Bogor. Jurnal Ilmu Pertanian Indonesia. ISSN : 0853-4217, Vol 11. No.3. Desember 2006. p:18-24.

23

Dahrul Syah, Maggy T. Suhartono, Siti Nurjanah. 2007. Karakterisasi protein sejenis silicatein yang terlibat dalam biofabrikasi struktur nanosilika sponge. Abstrak pada Kumpulan Ringkasan Hasil Penelitian Institut Pertanian Bogor. 13 April 2007. Kusumaningrum, HD, Suliantari, Siti Nurjanah. 2006. Prevalence and effect of chlorine onculturability of Campylobacter jejuni on poultry products. 2006. Proceeding National Seminar, PATPI, Jogjakarta. 2 April 2006. Kusumaningrum, HD, Irmawati Abdi, Suliantari, Siti Nurjanah. 2007. Prevalence of Campylobacter jejuni on poultry product in Indonesia. Abstract book at 10th ASEAN Food Conference 2007. Kuala Lumpur, Malaysia, p: 93 Winiati P. Rahayu , Rosliana Mawaddah, Siti Nurjanah, Riolina Ida L. Panggabean dan Eva Nikastri. 2008. Assessment on Research Results of Natural Antimicrobial Potential and Their Application in Food Product. Abstract book at National Seminar, PATPI, Palembang. Penelitian Judul Mempelajari Perubahan Komponen Volatil Selama Fermentasi Tempe Formulasi Tomato Sauce (Proyek kerjasama Center of Food and Nutrition Study) Aplikasi Pembuatan Tepung Kentang untuk Bahan Baku Perkedel Instan Proses Produksi Sari Buah Pala Instan Pembuatan Wortel sebagai Bahan Baku Nutritious Vegetable Leather Karakterisasi Protein yang Terlibat dalam Biofabrikasi Struktur Nanosilika Identifikasi Prevalensi dan Mekanisme Pengaruh Klorin terhadap Viabilitas Sel Campylobacter jejuni dalam bahan pangan (Peneliti Utama) Kajian Sumber dan Analisis Bahaya Mikrobiologis Pangan pada Rumah Makan di Lingkar Kampus IPB Aplikasi Teknologi dan Pengembangan Sistem Manajemen Keamanan Pangan untuk Meningkatkan Mutu dan Keamanan Udang Beku Ekspor di PT CentralPertiwi Bahari Pengembangan Produk Pangan Tinggi Serat dan Sumber Prebiotik dari Resistant Starch Umbi-umbian Development and Evaluation of Antimicrobial Edible Film Assessment on Research Results of Natural Antimicrobial Potential and Their Application in Food Product. Bogor, 2 Februari 2009 Tahun 1999 2000 2001 2001 2003 2005 2006 2006 2006 2006 2007 2008