BIOKONVERSI LIMBAH INDUSTRI TAPIOKA (ONGGOK TAPIOKA)

MENJADI ETANOL DENGAN METODE FERMENTASI

Ahmad Dody Setiadi

Jurusan Kimia FMIPA Universitas Brawijaya Malang

ABSTRAK

Industri tepung tapioka dalam prosesnya menghasilkan limbah padat dan limbah cair yang masih

mengandung pati. Pemanfaatan limbah padat maupun limbah cair tersebut belum optimal dan dapat menimbulkan

pencemaran lingkungan. Limbah padat tapioka berupa ampas hasil ekstraksi dari pengolahan tepung tapioka dapat

dikembangkan manfaatnya dengan cara mengolah limbah tersebut secara fermentasi menjadi glukosa, dan

diteruskan menjadi etanol. Biokonversi limbah diawali dengan penyiapan bahan baku (starch tapioka) yang

kemudian disakarifikasi dengan bantuan mikrooganisme (fungi) Aspergillus niger, setelah pati pada starch dipecah

menjadi gula reduksi, kemudian dilakukan fermentasi dengan bantuan Saccharomyces cerevisiae yang mana

Saccharomyces cerevisiae berperan mengubah glukosa menjadi etanol, untuk mendapatkan etanol dengan kadar

yang tinggi dilakukan pemisahan dengan metode destilasi sehingga didapatkan etanol dengan kadar yang tinggi.

Key word : Tapioka, Fermentasi, Aspergillus niger, Saccharomyces cerevisiae, etanol.

1. PENDAHULUAN

Industri pangan di Indonesia dari tahun ke tahun semakin berperan penting dalam

pembangunan industri nasional, sekaligus dalam perekonomian keseluruhan. Perkembangan

industri pangan nasional menunjukkan perkembangan yang cukup berarti. Semakin

berkembangnya sektor perindustrian di Indonesia juga menyebabkan limbah yang dihasilkan

oleh industri tersebut semakin meningkat. Pada umumnya, limbah industri pangan tidak

membahayakan kesehatan masyarakat, karena tidak terlibat langsung dalam perpindahan

penyakit. Akan tetapi kandungan bahan organiknya yang tinggi dapat bertindak sebagai sumber

makanan untuk pertumbuhan mikroba (Pujiastuti. 1999).

Banyak contoh limbah industri pangan yang menimbulkan pemcemaran lingkungan,

salah satu contohnya adalah limbah industri tapioka. Industri tapioka mengolah singkong sebagai

bahan baku utama menjadi tepung tapioka. Limbah industr tapioka terdiri dari dua jenis, yaitu

limbah cair dan limbah padat. Limbah cair akan mencemari air, sedangkan limbah padat akan

menimbulkan bau yang tidak sedap apabila tidak ditangani dengan tepat. Onggok tapioka

merupakan limbah padat industri tapioka yang berupa ampas hasil ekstraksi dari pengolahan

tepung tapioka. Dalam industri tapioka dihasilkan 75% onggok tapioka dari total bahan baku

yang digunakan (Retnowati. 2009).

Tepung (starch) merupakan limbah industri pangan yang jumlahnya sangat banyak dan

akan menjadi polusi bila tidak segera ditangani, oleh karena itu diperlukan usaha untuk

memanfaatkan onggok tapioka dengan mengolahnya kembali menjadi suatu produk, sehingga

pencemaran lingkungan dapat berkurang dan nilai guna onggok dapat meningkat. Pengolahan

onggok tapioka menjadi bahan baku pembuatan etanol merupakan suatu cara alternatif

penanganan limbah secara efektif, baik menggunakan metode fermentasi menggunakan bantuan

bakteri atau mikroorganisme tertentu sehingga dapat mengurangi pencemaran lingkungan dan

meningkatkan nilai guna serta nilai ekonomis dari limbah industri tepung.

2. LANDASAN TEORI

Tepung tapioka dibuat dari hasil penggilingan ubi kayu yang dibuang ampasnya. Ubi

kayu tergolong polisakarida yang mengandung pati dengan kandungan amilopektin yang tinggi

tetapi lebih rendah dari pada ketan yaitu amilopektin 83 % dan amilosa 17 %, sedangkan buah-

buahan termasuk polisakarida yang mengandung selulosa dan pektin. kandungan gizi yang

dimiliki oleh singkong atau ketela pohon yaitu karbohidrat 36.8%, protein 1.0%, lemak 0.3%,

serat 0.9% dan air 61.4% (Marlinda 2009).

Ditinjau dari bentuknya, limbah tapioka dibagi menjadi dua, yaitu limbah padat dan

limbah cair, limbah padat tapioka mengandung banyak pati. Pati merupakan salah satu

karbohidrat yang dapat dihidrolisis menjadi glukosa, dan selanjutnya melalui proses fermentasi

glukosa dirubah menjadi etanol. Fermentasi glukosa menjadi etanol dapat dilakukan dengan

menggunakan mikroorganisme jenis Aspergillus niger dan Saccharomyces cerevisiae (Nugroho.

2008).

Fermentasi merupakan proses pengubahan bahan organik menjadi bentuk lain yang lebih

berguna dengan bantuan mikroorganisme secara terkontrol. Mikroorganisme yang terlibat

diantaranya adalah bakteri, protozoa, jamur atau kapang dan ragi atau yeast. Fermentasi bahan

pangan adalah sebagai hasil kegiatan beberapa jenis mikroorganisme baik bakteri, khamir, dan

kapang. Mikroorganisme yang memfermentasi bahan pangan dapat menghasilkan perubahan

yang menguntungkan (produk-produk fermentasi yang diinginkan) dan perubahan yang

merugikan (kerusakan bahan pangan) (Suprihati. 2010).

Mikroorganisme yang sering digunakan dalam pembuatan etanol dari limbah tapioka

adalah Aspergillus niger dan Saccharomyces cerevisiae, Dharmasthiti et al (1984 dalam Astuti,

1999) menjelaskan bahwa Aspergillus niger termasuk kelas Acomycestes, ordo Aspergillales

(Plectascales), keluarga Aspergillaceae, genus Aspergillus (Nugroho. 2008). Fungi ini dikenal

sebagai jamur amilolitik karena mengandung enzim glukoamilase yang dapat menghidrolisis pati

yang menghasilkan glukosa. Pujiastuti (1999) menyebutkan bahwa Saccharomyces berasal dari

bahasa Mesir yaitu saccharos yang berarti gula dan mycos yang berarti jamur. Ragi ini

merupakan jasad renik yang fakultatif anaerobik (dapat hidup dengan dan tanpa oksigen) dengan

kemampuan membentuk etanol dan karbondioksida yang tinggi.

Etanol merupakan salah satu sumber energi alternatif yang mempunyai beberapa

kelebihan, diantaranya sifat etanol yang dapat diperbarui dan ramah lingkungan karena emisi

karbondioksidanya rendah (Jeon, 2007). Etanol dapat digunakan sebagai bahan campuran

bensin (gasolin) yang kemudian dinamakan gasohol, dan juga dapat digunakan secara langsung

sebagai bahan bakar (McKetta, 1983).

3. PEMBAHASAN

Industri tapioka menghasilkan limbah padat dan limbah cair, Limbah padat tapioka

berupa ampas hasil ekstraksi dari pengolahan tepung tapioka dapat dikembangkan manfaatnya

dengan cara mengolah limbah tersebut secara fermentasi menjadi glukosa, dan diteruskan

menjadi etanol. Pembuatan etanol dari limbah tapioka dimulai dari proses persiapan bahan baku

yaitu starch dari limbah padat tapioka, selanjutnya starch di sakarifikasi dan fermentasi untuk

memecah pati menjadi menjadi gula sederhana dan langkah selanjutnya yaitu pemisahan dan

pemurnian etanol.

Proses awal yang dilakukan pada pembuatan etanol adalah memanaskan starch yang telah

dicampurkan dengan air hingga mengental atau menjadi bubur. Bubur tersebut kemudian

disakarifikasi yaitu pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana, pada proses inilah

Aspergillus niger memegang peranan penting, dimana akan terjadi penurunan konsentrasi pati

disebabkan adanya enzim yang dihasilkan oleh Aspergillus niger yaitu α-amilase dan

glukoamilase yang mampu menghidrolisis pati menjadi gula reduksi, aktivitas kerja optimum

enzim α-amilase dan glukoamilase terjadi pada pH 4,0-5,0 (Nugroho. 2009). Enzim α-amilase

mampu memutus ikatan α-1,4 secara acak di bagian dalam dari pati, baik dalam amilosa maupun

amilopektin. Akibat dari aktivitas tersebut rantai pati terputus-putus menjadi maltosa,

maltotriosa, glukosa dan dekstrin. Sedangkan enzim glukoamilase akan memecah ikatan α-1,4

maupun α-1,6 glikosida pada molekul pati menjadi gula reduksi (Nugroho. 2009).

Tahap selanjutnya yaitu fermentasi dengan memanfaatkan Saccharomyces cerevisiae

untuk menguraikan glukosa, Saccharomyces cerevisiae akan menghasilkan enzim Invertase yang

digunakan untuk memproduksi etanol (Hasanah, 2010). Pada proses fermentasi ada beberapa hal

yang perlu diperhatikan diantaranya kadar gula larutan pati yaitu 17-18% itu adalah kadar gula

maksimum yang disukai Saccharomyces cerevisiae untuk hidup dan bekerja mengurai gula

menjadi alkohol selain itu ph dan temperature sangat menentukan hasil fermentasi. Bahan

dengan konsentrasi glukosa tinggi mempunyai efek negative pada yeast, baik pada pertumbuhan

maupun aktifitas fermentasinya. Kadar glukosa yang baik berkisar 10-18%, apabila terlalu pekat,

aktifitas enzim akan terhambat sehingga waktu fermentasi menjadi lama, disamping itu terdapat

sisa gula yang tidak terpakai dan jika terlalu encer maka hasinya berkadara akohol rendah

(Retnowati, 2009).

Fermentasi berlangsung secara anaerob atau tidak membutuhkan oksigen. Suhu optimum

pada proses ini adalah 28-32° C dan pH 4,5 - 5,5 agar fermentasi optimal. Dari hasil fermentasi

akan dihasilkan etanol dan air yang masih tercampur, untuk memisahkan antara air dan etanol

dilakukan destilasi dengan suhu 78o-100oC sehingga etanol akan terpisah dengan air.

Limbah starch tapioka tidak hanya dapat diolah menjadi etanol, baik limbah padat

maupun limbah cairnya dengan berbagai metode yang digunakan limbah tapioka dapat di

biokonversi menjadi produk yang lain, limbah cair tapioka dapat diolah menjadi biogas, sirup,

pupuk organik, minyak dll, sedangkan limbah padatnya dapat diolah menjadi ransun pakan

ternak, kecap, selai roti dll.

4. KESIMPULAN

Limbah tapioka banyak mengandung pati dan dapat dimanfaatkan menjadi bahan baku

pembuatan etanol dengan metode sakarifikasi yang dilanjutkan dengan fermentasi dan destilasi.

Pada proses pembuatan etanol mikroorganisme yang berperan adalah Aspergillus niger dan

Saccharomyces cerevisiae. Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil dari pembuatan etanol dari

limbah tapioka diantaranya temperatur, ph, kadar gula, lamanya proses fermentasi.

DAFTAR PUSTAKA

Hasanah, Elok Nur Isro’ul & Surya Rosa Putra. Karakterisasi ekstrak kasar enzim invertase yang

diamobilisasi dengan Na-Alginat. Prosiding Skripsi. ITS-FMIPA. 2010.

Jeon, Bo Young et al, 2007. Development of a Serial Bioreactor System for Direct Ethanol

Production from Starch Using Aspergillus niger and Saccharomyces cerevisiae,

Biotechnology and Bioprocess Engineering, Vol. 12, pp. 566-573.

McKetta, John J. and William Aaron Cunningham, 1983, Encyclopedia of Chemical Processing

and Design, Marcel Dekker, Inc., New York and Bessel.

Nugroho, Astri et al. 2008. Produksi Etanol dari Limbah Padat Tapioka Dengan Aspergillus

niger dan Saccharomyces cerevisiae, Vol. 4, No 4.

Pujiastuti L., Nonot S., Sri N., 1999. Pemanfaatan Limbah Padat Industri Tepung Tapioka

menjadi Etanol dalam Usaha Minimisasi Pencemaran Lingkungan, ITB, Bandung.

Puspitasari, Marlinda. 2009. Kadar Bioetanol Limbah Padat basah Tapioka Pada Pengendapan

Hari Ke 2 dengan penambahan Ragi dan Waktu Fermentasi Yang berbeda. Skripsi

Universitas muhamadiyah Surakarta.

Retnowati, Dwi. 2009. Pemanfaatan Limbah Padat Ampas Singkong dan Lindur Sebagai Bahan

Baku Pembuatan Etanol. Jurnal Ilmiah Universitas Diponegoro, Semarang.

Suprihati. 2010. Teknologi Fermentasi. Unesa Press.