jurusan kimia fakultas matematika dan ilmu …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · gc-ms....

68
PEMANFAATAN BAGAS LIMBAH PABRIK GULA JATIBARANG BREBES MENJADI BIOETANOL Tugas Akhir II disajikan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia oleh Tri Randi Satioko 4350406025 JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2013

Upload: haduong

Post on 30-Mar-2019

224 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

PEMANFAATAN BAGAS LIMBAH PABRIK GULA

JATIBARANG BREBES MENJADI BIOETANOL

Tugas Akhir II

disajikan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

oleh

Tri Randi Satioko

4350406025

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2013

Page 2: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

i

PEMANFAATAN BAGAS LIMBAH PABRIK GULA

JATIBARANG BREBES MENJADI BIOETANOL

Tugas Akhir II

disajikan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

oleh

Tri Randi Satioko

4350406025

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2013

Page 3: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING

Tugas Akhir II ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan ke sidang

Panitia Ujian Tugas Akhir II

Pembimbing I,

Ir. Sri Wahyuni, M. Si.

NIP. 196512281991022001

Semarang, 07 Desember 2012

Pembimbing II,

Drs. Nurwachid Budi S, M. Si.

NIP. 194806171976121001

Page 4: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

iii

PERNYATAAN

Saya menyatakan bahwa yang tertulis di dalam Tugas Akhir II ini benar-benar

hasil karya saya sendiri, bukan jiplakan dari karya tulis orang lain, baik sebagian

atau seluruhnya. Pendapat atau temuan orang lain yang terdapat dalam Tugas

Akhir II ini dikutip atau dirujuk berdasarkan kode etik ilmiah.

Semarang, 7 desember 2012

Penulis

Tri Randi Satioko

4350406025

Page 5: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

iv

PENGESAHAN

Tugas Akhir II yang berjudul

Pemanfaatan Bagas Limbah Pabrik Gula Jatibarang Brebes Menjadi

Bioetanol

disusun oleh

Tri Randi Satioko

4350406025

telah dipertahankan di hadapan Sidang Panitia Ujian Tugas Akhir II FMIPA

Universitas Negeri Semarang pada tanggal 07 Desember 2012.

Panitia:

Ketua

Prof. Dr. Wiyanto, M. Si.

NIP. 196310121988031001

Sekretaris,

Dra. Woro Sumarni, M. Si.

NIP.196507231993032001

Ketua Penguji

Drs. Kusoro Siadi, M. Si. Sri Kadarwati, S.Si., M.Si

NIP194804241975011001

Anggota Penguji/

Pembimbing Utama,

Ir. Sri Wahyuni, M. Si.

NIP. 196512281991022001

Anggota Penguji/

Pembimbing Pendamping,

Drs. Nurwachid Budi S, M. Si.

NIP. 194806171976121001

Page 6: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

v

MOTTO

MOTTO

Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya. (QS.

Al-Baqarah : 286)

Allah tidak merubah keadaan sesuatu kaum sehingga mereka merubah keadaan

yang ada pada diri mereka sendiri. (QS. Ar-Ra’du : 11)

Sebaik-baik manusia adalah orang yang paling bermanfaat bagi orang lain. (HR.

Ad-Daruquthni dan Ath-Thabarani)

‘When you fall down…just try again!’(R.H)

Jika ingin jadi orang sukses jadilah oran ‘bodoh’ dulu (Hacibi)

Tugas Akhir II ini untuk :

Ibu dan Bapak tersayang, atas kasih sayang yang tulus,

dukungan dan do’a Beliau tiap waktu.

Semua saudara-saudaraku

Risa Heriyanti, atas doa, dukungan, motivasi, dan kesabaranya

Teman-temanku Kimia 2006

Saudara-saudaraku satu Kos.

Page 7: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya, sholawat dan

salam semoga selalu tercurah kepada Rasulullah SAW. Alhamdulillah penulis

dapat menyelesaikan Tugas Akhir II yang berjudul “Pemanfaatan Bagas Limbah

Pabrik Gula Jatibarang Brebes Menjadi Bioetanol”.

Selama penulisan Tugas Akhir II ini, banyak sekali pengalaman, pelajaran

dan hikmah yang dapat diambil oleh penulis, terutama tentang kekuatan dari

impian, keyakinan, kerja keras dan doa. Dalam penyelesaian Tugas Akhir II ini,

banyak sekali penulis memperoleh bantuan dari banyak pihak. Oleh karena itu,

dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada

berbagai pihak atas dukungan dan bantuannya, demi selesainya Tugas Akhir II ini.

Ungkapan dan penghargaan yang tulus kepada:

1. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri

Semarang.

2. Ketua Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Semarang.

3. Ketua Prodi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Semarang.

4. Ir. Sri Wahyuni, M. Si. sebagai Pembimbing I yang telah memberikan

petunjuk, arahan, dan bimbingan dalam penyusunan TA II ini.

5. Drs. Nurwachid Budi S, M. Si. sebagai Pembimbing II yang telah

memberikan arahan, nasihat, dan motivasi dalam penyusunan TA II ini.

6. Drs. Kusoro Siadi, M. Si. sebagai Penguji yang telah memberi saran kepada

penulis, sehingga dapat menyelesaikan TA II ini.

7. Prof. DR. Siti Sundari Miswadi, M. Si. sebagai dosen wali yang telah

memberi nasehat, saran, pengarahan, serta tempat berbagi dalam segala hal.

8. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Kimia yang telah memberikan bekal dalam

penyusunan TA II ini.

9. Ketua Laboratorium Kimia FMIPA UNNES dan para teknisi yang telah

memberikan dukungan atas penelitian ini.

Page 8: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

vii

10. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian TA II ini yang tidak

dapat penulis sebutkan satu persatu.

Semoga Tugas Akhir II ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan semua pihak

yang membutuhkan.

Semarang, 7 Desember 2012

Penulis

Page 9: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

viii

ABSTRAK

Randi, Tri Satioko 2013. Pemanfaatan Bagas Limbah Pabrik Gula Jatibarang

Brebes Menajdi Bioetanol. Tugas Akhir II, Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang. Pembimbing Utama Ir. Sri Wahyuni, M. Si. dan Pembimbing Pendamping Drs. Nurwachid Budi S, M.

Si.

Kata kunci: bagas, fermentasi, hidrolisis Penggunaan bahan bakar fosil terus meningkat seiring dengan bertambahnya

jumlah penduduk sehingga menyebabkan menipisnya bahan bakar fosil, di sisi lain pabrik gula menghasilkan limbah bagas berdampak negatif dan belum banyak

dimanfaatkan. Bagas bisa dimanfaatkan bahan bakar untuk membuat bioetanol karena mengandung selulosa yang bisa dihidrolisis menjadi glukosa dan difermentasi oleh saccharomyces cereviceae menjadi etanol. Penelitian ini

bertujuan untuk mengetahui kadar glukosa yang dihasilkan pada proses hidrolisis bagas dengan katalis asam sulfat, dengan katalis asam klorida, untuk mengetahui

pengaruh dosis ragi dan waktu fermentasi terhadap etanol yang dihasilkan. Hidrolisis dengan menggunakan katalis asam lebih mudah dan murah dibandingkan dengan menggunakan enzim yang rumit dan mahal. Selain dosis

ragi dan waktu fermentasi, proses fermentasi juga dipengaruhi oleh beberapa hal diantaranya: pH, nutrien, suhu. Penelitian ini dilakukan dengan perlakuan awal

bagas kemudian dihidrolisis dengan katalis asam sulfat dan dengan katalis asam klorida, hasil hidrolisis dianalisis kadar glukosa dengan spektrofotometer UV-VIS. Selanjutnya larutan glukosa difermentasi dengan variasi dosis ragi (50, 75,

dan 100 gram) dan dengan variasi waktu fermentasi (120, 144, 168, 192, dan 216 jam), kemudian didestilasi dan hasil destilasi diuji dengan spektrometer GC dan

GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis asam sulfat 0,091 ppm dan katalis asam klorida 0,135 ppm, dosis ragi paling baik 75 gram dan waktu fermentasi paling baik 168 jam. Hasil uji GC-MS kadar etanol

paling baik 85,22% yaitu pada variasi ragi 75 gram.

Page 10: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

ix

ABSTRACT

Randi, Tri Satioko. 2013. Utilization sugar cane of Jatibarang Brebes Sugar

Factory waste be Bioethanol. Final Project II, Department of Chemistry, Chemistry Study Program, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Semarang State University. Supervisor I: Ir. Sri Wahyuni, M. Si., Supervisor II:

Drs. Nurwachid Budi S, M. Si.

Keywords: sugar cane, fermentation, hydrolysis Use of fossil fuels continues to increase along with the increase of population,

causing the depletion of fossil fuels, on the other waste sugar cane of sugar factory negatively impact and not yet many used. Sugar cane can be used to make ethanol

because they contain cellulose which can be hydrolyzed to glucose and fermented to ethanol by saccharomyces cereviceae. This research aimed to determine produced of glucose content in the process of hydrolysis sugar cane with

hydrosulfuric acid catalyst and hydrochloric acid catalyst, and to determine the effect of dose yeast and timing of fermentation to ethanol production. Hydrolysis

using an acid catalyst is easier and cheaper than by using the enzyme which complex and expensive process. In addition to dose yeast and timing of fermentation, the fermentation process is also influenced by several things,

including: pH, nutrient, temperature. The research was conducted by pretreatment for sugar cane then hydrolyzed with hydrosulfuric acid and hydrochloric acid

catalyst, analyzed yield hydrolysis of glucose content by UV-VIS spectrophotometer. Furthermore, glucose solution fermented with yeast dose variations (50, 75, and 100 grams) and with time of fermentation variations (120,

144, 168, 192, and 216 hours), and then distilled. Distilled result tested with spectrometer GC and GC-MS. The result of the analysis showed glucose content

for hydrosulfuric acid catalyst 0,091 ppm and for hydrochloric acid catalyst 0,135 ppm. The best dose yeast is 75 grams and best time of fermentation is 168 hours. The result of GC-MS test the ethanol content of 85,22% is the best in variation

dose yeast 75 grams.

Page 11: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i

PERNYATAAN ................................................................................................. ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING.................................................................... iii

PENGESAHAN ................................................................................................. iv

MOTO DAN PERSEMBAHAN ...................................................................... v

KATAPENGANTAR ........................................................................................ vi

ABSTRAK.......................................................................................................... viii

ABSTRACT ...................................................................................................... ix

DAFTAR ISI ..................................................................................................... x

DAFTAR TABEL.............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xiv

BAB

1. PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ...................................................................................... 1

1.2. Permusan Masalahan............................................................................. 5

1.3. Tujuan Penelitian .................................................................................. 5

1.4. Manfaat Penelitian ................................................................................ 6

2. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 7

2.1. Pabrik Gula Jatibarang Brebes .............................................................. 7

2.2. Bagas ..................................................................................................... 9

2.3. Bioetanol ............................................................................................... 10

2.4. Hidrolisis Bagas dengan Katalis Asam ................................................. 12

2.5. Fermentasi ............................................................................................. 14

2.6. Destilasi................................................................................................. 15

2.7. Analisis Etanol dengan Kromatografi Gas dan Kromatografi Gas-

Spektrokopi Massa ................................................................................ 16

3. METODE PENELITIAN .......................................................................... 19

3.1. Tempat Penelitian ................................................................................. 19

3.2. Variabel Penelitian ................................................................................ 19

3.3. Bahan dan Alat - alat yang Digunakan ................................................. 20

3.4. Prosedur penelitian................................................................................ 20

4. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................. 24

4.1. Perlakuan Awal Bagas .......................................................................... 24

4.2. Analisis Kadar Glukosa Menggunakan UV-VIS .................................. 26

4.3. Destilasi Alkohol dari Larutan Hasil Fermentai ................................... 28

4.4. Uji GC dan GC-MS .............................................................................. 31

Page 12: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

xi

5. SIMPULAN DAN SARAN ........................................................................ 39

5.1. Simpulan ............................................................................................... 39

5.2. Saran...................................................................................................... 39

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 40

LAMPIRAN ....................................................................................................... 43

Page 13: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

xii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1 Analisis Komposisi Bagas (Ampas Tebu) ............................................ 12

4.1 Perolehan Kadar Glukosa ..................................................................... 27

4.2 Perbandingan Katalis Asam Sulfat Dan Asam Klorida ........................ 28

4.3 Rendemen Destilasi Variasi Dosis Ragi ............................................... 29

4.4 Rendemen Destilasi Variasi Dosis Ragi (Fadli, 2011) ......................... 30

4.5 Rendemen Destilasi Variasi Waktu Fermentasi ................................... 30

4.6. Rendemen Destilasi Variasi Waktu Fermentasi (Wiratmaja,

2011). .................................................................................................... 31

4.7 Hasil Uji GC dari Variasi Dosis Ragi ................................................... 32

4.8 Hasil Uji GC dari Variasi Waktu Fermentasi ....................................... 33

Page 14: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 PG Jatibarang ........................................................................................ 8

2.2 Bagas..................................................................................................... 9

4.1 Bagas Ukuran 100 Mesh....................................................................... 25

4.2 Skema Struktur Bagas Yang Mengalami Perlakuan Awal ................... 25

4.3 Kurva Kalibrasi Standar Larutan Glukosa............................................ 26

4.4 Peak GC Sampel B (Dosis Ragi 75 Gram)........................................... 32

4.5 Keterangan Peak GC Sampel B (Dosis Ragi 75 Gram) ....................... 33

4.6 Peak GC Sampel 3 (Waktu Fermentasi 168 Jam) ................................ 34

4.7 Keterangan Peak GC Sampel 3 (Waktu Fermentasi 168 Jam) ............. 34

4.8 Keterangan Peak GC-MS Sampel B (Dosis Ragi 75 Gram) ................ 36

4.9 Keterangan Peak GC-MS Sampel 3 (Waktu Fermentasi 168 Jam)...... 36

4.10 Data Spektrum Massa GC-MS dari Peak Etanol sampel ..................... 37

4.11 Fragmentasi Etanol ............................................................................... 37

Page 15: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Diagram Prosedur Penelitian Perlakuan Awal ...................................... 42

2. Diagram Prosedur Penelitian Hidrolisis Asam...................................... 43

3. Diagram Prosedur Penelitian Kalibrasi Larutan Standar ...................... 44

4. Diagram Prosedur Penelitian Analisis Glukosa Hasil

Hidrolisis ............................................................................................... 45

5. Diagram Prosedur Penelitian Fermentasi .............................................. 46

6. Diagram Prosedur Penelitian Destilasi.................................................. 46

7. Gambar Peak GC Sampel B (Dosis Ragi 75 Gram) ............................. 48

8. Gambar Keterangan Peak GC Sampel B (Dosis Ragi

75 Gram) ............................................................................................... 49

9. Gambar Peak GC Sampel 3 (Waktu Fermentasi 168

Jam) ....................................................................................................... 50

10. Gambar Keterangan Peak GC Sampel 3 (Waktu

Fermentasi 168 Jam) ............................................................................. 51

11. Gambar Keterangan Peak GC-MS Sampel B (Dosis

Ragi 75 Gram) ....................................................................................... 52

12. Gambar Keterangan Peak GC-MS Sampel 3 (Waktu

Fermentasi 168 Jam) ............................................................................. 54

13. Gambar spektrum massa etanol GC-MS Sampel B .............................. 55

Page 16: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pertambahan jumlah penduduk di Indonesia dari tahun ke tahun mengalami

peningkatan yang menyebabkan peningkatan kebutuhan energi. Kebutuhan energi

Indonesia didominasi oleh bahan bakar fosil yang jumlahnya semakin berkurang

sehingga dikhawatirkan Indonesia tidak mampu lagi memenuhi kebutuhan energi.

Kepedulian terhadap permasalahan di atas dan dengan tidak mengandalkan impor

bahan bakar maka pemerintah mendorong peningkatan penyediaan sumber energi.

Salah satu cara untuk menanggulangi masalah kebutuhan energi di Indonesia yaitu

melalui pemanfaatan sumber energi baru dan terbarukan, dengan dikeluarkannya

Perpres No. 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional. Pemanfaatan bioetanol

(bahan bakar nabati) ditargetkan 2% pada tahun 2010 dan 5% pada 2025 (Kussuryani

dan Anwar, 2008).

Bioetanol adalah bahan bakar alternatif yang sifatnya terbarukan dan ramah

lingkungan karena bioetanol diolah dari tumbuhan yang memiliki keunggulan mampu

menurunkan emisi CO2. Bioetanol dapat diproduksi dari berbagai bahan baku yang

banyak terdapat di Indonesia, sehingga sangat potensial untuk diolah dan

dikembangkan. Tumbuhan yang potensial untuk menghasilkan bioetanol, tanaman

Page 17: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

2

yang memiliki kadar karbohidrat tinggi, misal: tebu, nira, aren, sorgum, ubi kayu, ubi

jalar, jagung, bonggol jagung, jerami.

Indonesia merupakan negara agraris dengan iklim subtropis, sehingga

tanaman tebu tumbuh dengan subur. Tebu merupakan tanaman yang digunakan

sebagai bahan baku pembuatan gula (gula kristal putih). Pada musim giling 2008,

terdapat 61 pabrik gula di Indonesia yang aktif giling; yaitu 49 di Jawa, delapan di

Sumatera dan empat di Sulawesi. Produksi tebu sekitar 34,5 juta ton, dan gula yang

dihasilkan sekitar 2,8 juta ton, dari jumlah tersebut mampu memenuhi konsumsi gula

rumah tangga dalam negeri (sekitar 2,7 juta ton per tahun). Setiap musim giling,

pabrik gula selalu mengeluarkan limbah yang berbentuk cairan, padatan dan gas.

Limbah cair meliputi cairan hasil analisis di laboratorium. Limbah padat meliputi

ampas tebu, abu, debu hasil pembakaran ampas di ketel, padatan hasil analisis di

laboratorium, blotong dan tetes. Limbah gas meliputi gas dari cerobong ketel dan gas

SO2 dari cerobong reaktor pemurnian cara sulfitasi (Santoso, 2009). Potensi limbah

ampas tebu (bagas) di Indonesia menurut Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia

(P3GI) tahun 2008 cukup besar, dengan rata-rata limbah cair 52,9%, blotong 10,5%,

bagas 32,0%, tetes 4,5%, dan abu 0,1%. Dari 32,0% limbah bagas hanya dipakai

kembali 60% sebagai bahan bakar pembangkit uap, dan sisanya 40% dibuang.

Pabrik Gula Jatibarang sebagai tempat memproduksi gula pasir, memberikan

dampak positif yaitu memberi manfaat kepada masyarakat Brebes pada umumnya

dan masyarakat Jatibarang pada khususnya diantaranya: banyak merekrut tenaga

Page 18: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

3

kerja masyarakat sekitar, dan adanya tradisi tahunan yang menghibur masyarakat,

misal metikan dan manten tebu. Metikan adalah masa panen tebu yang biasanya

diadakan pasar malam tiap tahun, sedangkan manten tebu adalah simbol dari hasil

tebu yang meruah, perayaannya dengan membuat boneka-bonekaan dari batang tebu

didandani mirip penganten dan diarak keliling kota

(http://pgjatibarang.blogspot.com). Di samping itu mempunyai dampak negatif yaitu

pada saat masa produksi/ masa giling misal hujan debu di lingkungan sekitar, limbah

produksi (bagas dan blotong), polusi udara, polusi suara, dan lain- lain. Untuk

mengurangi dampak negatif khususnya limbah bagas, limbah tersebut dimanfaatkan

diantaranya oleh pabrik kertas, namun karena tuntutan dari kualitas kertas dan sudah

banyak tersedia bahan baku kertas yang lebih berkualitas, maka pabrik kertas mulai

jarang menggunakannya, oleh karena itu apabila limbah bagas dimanfaatkan menjadi

bahan baku pembuatan bioetanol tentu akan lebih optimal dan bernilai ekonomi

tinggi.

Lignoselulosa adalah komponen organik di alam yang berlimpah,

lignoselulosa terdiri dari tiga tipe polimer, yaitu selulosa, hemiselulosa dan lignin.

Komponen tersebut merupakan sumber penting untuk menghasilkan gula yang

kemudian difermentasi untuk menghasilkan bioetanol. Lignoselulosa bisa diperoleh

dari bahan kayu, jerami, rumput-rumputan, limbah industri (kayu, kertas) dan bahan

berserat lainnya. Komponen lignoselulosa bervariasi tergantung dari jenis bahannya

(Anindyawati, 2009).

Page 19: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

4

Bagas merupakan bahan yang tepat digunakan untuk memproduksi etanol

karena mengandung serat/ lignosellulosa yang dapat dipecah menjadi gula sederhana

yang akhirnya diubah menjadi etanol melalui proses fermentasi. Untuk memecah

lignosellulosa menjadi gula sederhana yang siap difermentasi, diperlukan perlakuan

awal terhadap bagas untuk menghasilkan glukosa lebih optimal pada proses

hidrolisis. Proses produksi gula dari bagas bisa menggunakan katalis asam atau

biokatalis enzim. Selulosa dan hemiselulosa terhidrolisis menjadi glukosa, kemudian

difermentasi menjadi etanol. Penambahan H2SO4 pada proses hidrolisis berpengaruh

terhadap kadar glukosa dan bioetanol, karena H2SO4 bersifat sebagai katalisator yang

dapat membantu dalam proses pemecahan karbohidrat menjadi gula. Metode

hidrolisa asam encer lebih unggul dibandingkan dengan metode hidrolisa secara

enzimatik. Mengingat metode ini tidak memerlukan recycle dan proses recovery

enzim. Dengan memperhatikan kendala yang dihadapi pada proses hidrolisis asam,

terutama konsentrasi asam, suhu dan waktu hidrolisa (Rachmaniah, Krishnanta, dan

Ricardo, 2009).

Pada proses hidrolisis selulosa dengan katalis asam ada beberapa faktor yang

mempengaruhi kadar glukosa yang dihasilkan antara lain konsentrasi asam sulfat,

suhu reaksi, waktu reaksi, dan tekanan reaksi. Setelah hidrolisis proses selanjutnya

yaitu fermentasi. Proses fermentasi merupakan proses yang dilakukan oleh ragi

(Saccharomyces cerevisiae) khamir dari genus Saccharomyces, yang berlangsung

relatif cepat, murah, aman, dan hemat energi. Secara umum fermentasi bioetanol

merupakan proses perubahan gula sederhana menjadi alkohol dengan bantuan ragi.

Page 20: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

5

Alkohol hasil fermentasi masih perlu dipisahkan dari senyawa-senyawa lain, yang

umum digunakan destilasi. Destilasi merupakan suatu proses untuk memisahkan zat

dari pengotor berdasakan perbedaan titik didih, hasil dari destilasi diuji dengan GC

dan GC-MS untuk mengetahui kadar dan massa rumusnya.

1.2. Perumusan Masalah

Permasalahan dalam penelitian ini:

a. Berapa kadar glukosa pada proses hidrolisis bagas dengan katalis asam sulfat

dan dengan katalis asam klorida.

b. Berapa waktu dan dosis ragi yang paling baik dalam penelitian pada proses

fermentasi glukosa menjadi bioetanol.

c. Berapa kadar etanol yang paling baik dalam penelitian.

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini:

a. Mengetahui kadar glukosa pada proses hidrolisis bagas dengan katalis asam

sulfat dan dengan katalis asam klorida.

b. Mengetahui waktu dan dosis ragi yang paling baik dalam penelitian pada

proses fermentasi glukosa menjadi bioetanol.

c. Mengetahui kadar etanol yang paling baik dalam penelitian.

Page 21: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

6

1.4. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini:

a. Dapat membantu memenuhi kebutuhan bahan bakar (etanol)

b. Dapat mengetahui kadar glukosa pada proses hidrolisis bagas dengan katalis

asam sulfat dan dengan katalis asam klorida.

c. Dapat mengetahui waktu dan dosis ragi yang paling baik dalam penelitian

pada proses fermentasi glukosa menjadi bioetanol.

d. Dapat mengetahui kadar etanol yang paling baik dalam penelitian.

Page 22: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

7

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pabrik Gula Jatibarang Brebes

Pabrik Gula Jatibarang didirikan pada tahun 1845 oleh Nv. mij tot exploitile

der surker onderneming. Berdasarkan PP No. 24 tanggal 16 April 1959 tentang

penetapan perusahaan-perusahaan pertanian atau perkebunan, milik Belanda dibawah

penguasaan RI SK Mentan No. 229/UM/57 tanggal 10 Desember 1957 dibentuk

Pusat Perkebunan Negara Baru (PPN Baru), dan pada tahun 1996 status PTP XV-

XVI (Persero) diubah dengan peraturan PP No. 11 menjadi PTP Nusantara IX

(Persero) yang digabung dengan perkebunan non tebu (kopi, kakao, karet dll)

termasuk agrowisata.

Pabrik gula (PG) Jatibarang merupakan sisa peninggalan pemerintahan

Belanda yang dibangun pada tahun 1842. Belanda membangun tiga pabrik gula di

Brebes yaitu PG Banjaratma, PG Jatibarang, dan PG Kersana. Tiga pabrik gula

tersebut digabung menjadi satu yaitu PG Jatibarang. Walaupun kelancaran usaha

tidak selancar saat dulu, tetapi masih tetap bertahan.

Page 23: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

8

Alamat Pabrik

Desa / Kelurahan : Jatibarang

Kecamatan : Jatibarang

Kabupaten / Kota : Brebes

Propinsi : Jawa Tengah

Kode Pos : 52261

Terletak : 350 Km dari Ibukota Propinsi 12 Km dari Ibukota

Kabupaten

Wilayah Kerja : meliputi Kabupaten Brebes dan Kabupaten Tegal

Kepemilikan : BUMN

Fasilitas sosial : Tempat Ibadah, Poliklinik dan Sarana Olah Raga

(http://pgjatibarang.blogspot.com)

Pabrik Gula Jatibarang Brebes dapat dilihat pada gambar 2.1

Gambar 2.1. PG Jatibarang (http://pgjatibarang.blogspot.com)

Page 24: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

9

2.2. Bagas

Bagas (ampas tebu) adalah limbah padat yang berasal dari pengolahan tebu

menjadi gula. Bagas limbah berserat yang mudah kering (Murti, 2010). Ampas tebu

selain sebagai bahan baku pembuatan bioetanol juga dapat dimanfaatkan sebagai

bahan baku pembuatan pulp campuran pembuat kertas, dan briket.

Gambar 2.2. Bagas (http://pgjatibarang.blogspot.com)

Bagas merupakan limbah padat pabrik gula, sekitar (60%) bagas dipakai

langsung oleh pabrik gula sebagai bahan bakar untuk memproduksi energi yang

diperlukan dalam proses pembuatan gula, sisanya (40%) terhampar di lahan pabrik

sehingga dapat menyebabkan polusi udara yang tidak sedap di sekitar pabrik gula dan

tidak enak dipandang. Bagas mengandung air, gula, serat dan mikroba, sehingga bila

ditumpuk mengalami fermentasi yang menghasilkan panas. Jika suhu tumpukan

mencapai 94 0C dapat terjadi kebakaran spontan (Santoso, 2009).

Menurut Lavarack dkk (2002) dalam Rachmaniah, Krishnanta, dan Ricardo

(2009) penimbunan bagas dalam kurun waktu tertentu menimbulkan permasalahan

bagi pabrik. Mengingat bahan ini berpotensi mudah terbakar, mengotori lingkungan

sekitar, dan menyita lahan yang cukup luas untuk penyimpanan, oleh karena itu

Page 25: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

10

alangkah baiknya jika bagas dimanfaatkan sebagai salah satu bahan pembentuk

bioetanol, karena serat-serat bagas umumnya mengandung lignosellulosa.

Komposisi senyawa kimia di dalam bagas dapat dilihat pada tabel 2.1.

Tabel 2.1. Analisis Komposisi Bagas (Ampas Tebu)

Senyawa Serat (%)

Hemiselulosa 34,5

Lignin 20 – 23

Pentosa 27 – 32

α – Selulosa 38 – 43

(Paturau, 1983)

2.3. Bioetanol

Bioetanol adalah etanol yang diproduksi dari tumbuhan. Brazil, dengan 320

pabrik bioetanol, merupakan negara terkemuka dalam penggunaan serta ekspor

bioetanol. Brasil memilih ampas tebu untuk disuling menjadi materi turunan alkohol.

Hasilnya, industri alkohol pun bermunculan. Lapangan kerja baru tumbuh di daerah

perkebunan tebu (Kussuryani dan Anwar, 2008). Bioetanol dapat dibuat dari sumber

daya hayati yang mengandung gula atau pati misal singkong atau ubi kayu, tebu, nira

sorgum, nira nipah, ubi jalar, ganyong. Hampir semua tanaman yang disebutkan di

atas merupakan tanaman yang sudah tidak asing lagi, karena mudah ditemukan dan

beberapa tanaman tersebut digunakan sebagai bahan pangan di Indonesia (Assegaf,

2009).

Page 26: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

11

Bioetanol merupakan cairan hasil proses fermentasi gula dari sumber

karbohidrat (pati) menggunakan bantuan mikroorganisme, produksi bioetanol dari

tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat, dilakukan melalui proses konversi

karbohidrat menjadi gula (glukosa) dengan beberapa metode diantaranya dengan

hidrolisis asam dan secara enzimatis. Glukosa yang diperoleh selanjutnya dilakukan

proses fermentasi atau peragian dengan menambahkan yeast atau ragi sehingga

diperoleh bioetanol.

Bioetanol dari tebu bukan hanya bisa diperoleh dari tetes tetapi juga bisa

berasal dari ampas (bagas) dan daun. Hal ini untuk menanggapi kritik tentang etika

berkaitan persaingan penggunaan sumber pangan dan energi. Bahan yang bisa

langsung dikonversi menjadi bioetanol misal jagung, singkong, gandum, dan umbi-

umbian. Hal ini menuai banyak kritik karena dapat menurunkan persediaan bahan

pangan. Penggunaan bagas sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, persaingan

penggunaan sumber pangan dan energi bisa dihindari. Bagas yang mengandung

lignoselulosa diuraikan menjadi glukosa, kemudian diproses menjadi etanol

(Toharisman, 2008).

Keuntungan penggunaan bioetanol menurut Wheals dkk (1999) dalam Broto

dan Richana (2007), bahan bakar bioetanol memiliki nilai oktan tinggi sehingga dapat

digunakan sebagai bahan peningkat nilai oktan (octane enhancer) menggantikan

penggunaan senyawa eter dan penggunaan TEL yang mengandung logam berat Pb

sebagai ’anti-knocking agent’ yang memiliki dampak buruk terhadap lingkungan.

Page 27: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

12

Dengan nilai oktan tinggi, proses pembakaran menjadi lebih sempurna dan emisi gas

buang lebih baik.

2.4. Hidrolisis Bagas dengan Katalis Asam (Asam Sulfat dan

Asam Klorida)

Istilah hidrolisis digunakan untuk reaksi peruraian suatu senyawa oleh a ir.

Pada penelitian ini proses hidrolisis polisakarida (selulosa) pada bagas menjadi

monosakarida (glukosa) menggunakan katalis asam sulfat dan dengan asam klorida.

Reaksi hidrolisis selulosa menjadi glukosa dengan katalis asam.

(C6H10O5)n + n(H2O) (katalis asam) n(C6H12O6)

Hidrolisis selulosa dapat dilakukan dengan menggunakan katalis asam encer

pada suhu dan tekanan tinggi, atau dengan menggunakan katalis asam pekat pada

suhu dan tekanan rendah. Pada prinsipnya, hidrolisis dalam suasana asam

menghasilkan pemecahan ikatan glikosida. Dibandingkan dengan penggunaan asam

pekat, penggunaan asam encer lebih menguntungkan karena dapat menghindari

terjadinya dekomposisi glukosa dan kebutuhan alkali untuk penetralan produk akhir

lebih sedikit (Tursiloadi, Sanjaya, dan Indrasti, 2009).

Hidrolisis selulosa secara enzimatik memang memberikan hasil yang lebih

tinggi dibandingkan metode hidrolisis asam, namun proses enzimatik tersebut

merupakan proses yang mahal. Proses recycle dan recovery enzim selulose

diperlukan untuk menekan tingginya biaya produksi. Selain itu, proses hidrolisis

Page 28: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

13

enzimatik memerlukan perlakuan awal bahan baku agar struktur selulosa siap untuk

dihirolisis oleh enzim (Rachmaniah, Febriyanti, dan Lazuardi, 2009).

Reaksi hidrolisis yang berbasis enzimatik cenderung membutuhkan waktu

lama, tingkat sterilisasi peralatan, dan biaya operasional yang tinggi terutama dalam

penyediaan mikroba.

● Sifat asam sulfat :

a) Berat molekul : 98,08 g/gmol

b) Titik lebur : 150 C

c) Titik Didih : 3100 C

d) Densitas : 1,84 g/cm3

e) Kelarutan dalam air : Dapat larut

f) Bentuk fisik : Cairan bening dan tak berwarna tak berbau.

● Sifat asam klorida :

a) Berat molekul : 36,46 g/gmol

b) Titik lebur : -27,320 C

c) Titik Didih : 1100 C

d) Densitas : 1,18 g/cm3

e) Kelarutan dalam air : Dapat larut

f) Bentuk fisik : Cairan bening tak berwarna sampai kekuningan.

(Merck, 2004)

Page 29: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

14

Hidrolisis dalam suasana asam dipengaruhi oleh media hidrolisis, yaitu berupa:

macam asam, konsentrasi asam, kekuatan asam, suhu dan tekanan (Fessenden, dan

Fessenden, 1989).

2.5. Fermentasi

Pada fermentasi secara umum, pati dipecah terlebih dahulu menjadi glukosa

kemudian oleh bakteri Saccharomyces cerevisiae glukosa diubah menjadi etanol.

Bioetanol diproduksi dengan cara fermentasi bahan baku hayati, contoh yang umum

digunakan jagung, gandum, tebu, dan lain- lain, sedangkan etanol dapat disintesis

melalui hidrasi katalitik dari etilen. (Broto dan Richana, 2007).

Fermentasi merupakan proses perubahan kimia dalam suatu substrat organik

yang berlangsung karena aksi biokatalisator, yaitu enzim yang dihasilkan oleh

mikroba tertentu. Untuk berlangsungnya proses fermentasi oleh suatu mikroba perlu

adanya medium fermentasi yang mengandung nutrien untuk pertumbuhan, bahan

pembentuk sel, dan biosintesis. Saccharomyces cerevisieae dalam lingkungan

tertutup dari udara mengubah glukosa menjadi etanol dan CO2 (Prasetyana, 2009).

Proses fermentasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya: pH, waktu

fermentasi, nutrient, suhu, dan kadar gula (Sari, 2009).

Pada penelitian ini dilakukan fermentasi pembentukan alkohol (etanol) dari

glukosa oleh Saccharomyces cerevisieae. Reaksi kimia pada proses fermentasi

sebagai berikut:

C6H12O6 enzim 2C2H5OH + 2CO2

Page 30: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

15

Menurut Pelczar dan Chan (1988) dalam Prasetyana (2009) Saccharomyces

cerevisiae mempunyai ciri-ciri yaitu sel-selnya lonjong berkembang biak secara

vegetatif.

2.6. Destilasi

Destilasi adalah suatu metode yang digunakan untuk memisahkan salah satu

zat dari campuran, untuk memurnikan zat dari pengotor berdasarkan perbedaan titik

didih, karena umumnya suatu campuran mempunyai titik didih yang tidak sama

dengan titik didih murni dari zat tersebut (Winarni dkk., 2003). Proses destilasi

dilakukan berdasarkan penguapan bahan, yang ada hubungannya dengan penguapan

yaitu tekanan uap. Molekul-molekul zat bergerak terus menerus, pada fase gas

molekul-molekul zat bergerak hingga beratus mil dalam satu jam, sehingga molekul-

molekul zat tersebut bisa terjadi tumbukan antarsesama molekul zat dan tumbukan

molekul zat dengan permukaan tiap detiknya (Winarni dkk., 2003). Destilasi

merupakan proses pemisahan komponen berdasarkan titik didih. Titik didih etanol

murni 780 C, sedangkan air 1000 C; dengan pemanasan larutan pada suhu 780-850 C

mengakibatkan etanol menguap, dan melewati unit kondensor bisa dihasilkan etanol.

Menurut Musanif (2008) bioetanol hasil proses fermentasi dipisahkan

dengan cara disaring, kemudian filtrat didestilasi sehingga dapat dihasilkan bioetanol

yang bebas dari kontaminan atau pengotor yang terbentuk selama proses fermentasi.

Bioetanol yang dihasilkan dari destilasi pertama biasanya memiliki kadar sebesar

95%.

Page 31: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

16

2.7. Analisis Etanol dengan Kromatografi Gas dan Kromatografi Gas–

Spektroskopi Massa

Kromatografi gas adalah suatu teknik pemisahan senyawa yang didasarkan

pada distribusi antara dua fasa yaitu fasa diam dan fasa gerak. Bila fasa diam berupa

zat padat disebut kromatografi gas-padat (KGP). Ini didasarkan pada sifat penyerapan

kemasan kolom untuk cuplikan terutama cuplikan gas. Kemasan kolom yang biasa

digunakan silika gel atau arang. Bila fasa diam berupa zat cair, cara ini disebut

kromatografi gas-cair (KGC). Fasa cair berupa lapisan tipis pada zat padat yang

lemban dan pemisahan didasarkan pada partisi cuplikan yang masuk menuju dan

keluar dari lapisan zat cair. Banyaknya macam fasa cair yang dapat digunakan sampai

suhu 4000 C mengakibatkan KGC merupakan bentuk kromatografi yang paling

serbaguna dan selektif, karena KGC dapat digunakan untuk menganalisis gas, zat cair

dan zat padat (McNair dan Bonelli, 1988).

Kromatografi gas dapat digunakan untuk analisis secara kualitatif maupun

kuantitatif yang efektif. Analisis kualitatif didasarkan pada waktu retensi (tr) yaitu

waktu yang dibutuhkan untuk mengelusikan senyawa setelah diinjeksikan, dalam hal

ini waktu retensi sampel dibandingkan dengan waktu retensi senyawa standar. Pada

analisis kuantitatif, kuantitas (%) senyawa dihitung berdasarkan pengukuran puncak.

Luas setiap puncak yang terbentuk berbanding lurus dengan konsentrasi komponen

sehingga dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi atau persen relatif dari tiap

komponen.

Page 32: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

17

Sampel yang telah melalui instrumen kromatografi gas dapat diteruskan

menuju instrumen spektra massa untuk diionisasi dengan menggunakan serangan

elektron sehingga terbentuk molekul atau fragmen molekul yang bermuatan dan

kemudian diukur rasio massa per muatan (mass-to-charge (m/z)) yang dimilikinya.

Melalui fragmen yang terbentuk tersebut dapat diidentifikasi senyawa penyusun

sampel yang diuji. Ukuran puncak absorbsi suatu komponen senyawa pada spektrum

Kromatografi Gas sebanding dengan kuantitas atau kadarnya dalam sampel. Tinggi

puncak absorbsi suatu komponen diukur dari garis dasar hingga ujung puncak

absorbsi (Charles, N., dkk, 1996).

Kromatografi Gas–Spektroskopi Massa adalah kombinasi instrumen analitik

yang efektif untuk analisis senyawa kimia dan telah dijadikan standard untuk

identifikasi senyawa dalam bidang forensik karena memberikan hasil tes yang

spesifik. Kromatografi Gas–Spektroskopi Massa dipergunakan untuk

mengidentifikasi senyawa volatil dan semi-volatil, di seluruh senyawa dalam sampel

yang diuji dipisahkan menjadi komponen tunggal dan dianalisis sehingga

memberikan hasil spektrum yang spesifik untuk setiap komponen tersebut Pada

kromatografi gas Spektroskopi massa pemisahan terjadi ketika sampel diinjeksikan

ke dalam fase gerak. Fase gerak membawa sampel melalui fase diam yang

ditempatkan dalam kolom. Sampel dalam fase gerak berinteraksi dengan fase diam

dengan kecepatan yang berbeda-beda. Saat terjadi interaksi yang tercepat keluar dari

kolom lebih dulu, yang lambat keluar paling akhir. Komponen-komponen yang telah

terpisah kemudian menuju detektor massa, dengan ionisasi elektron senyawa

Page 33: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

18

membentuk karakteristik pecahan dengan perbandingan sama dan spesifik, kemudian

masuk ke spektroskopi massa dan meloloskan massa-massa yang akan diukur.

Spektroskopi massa memberikan sinyal yang kemudian ditampilkan dalam komputer

sebagai kromatogram. Pada kromatogram, sumbu x menunjukkan waktu retensi,

sedangkan sumbu y menunjukkan intensitas sinyal (Charles, N., dkk, 1996).

Page 34: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

19

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Kimia Fisik dan Kimia Organik

Universitas Negeri Semarang, laboratorium Teknik Lingkungan Universitas

Diponegoro, dan laboratorium terpadu Universitas Islam Indonesia Yogyakarta.

3.2. Variabel Penelitian

3.2.1. Variabel Bebas

Variabel bebas adalah variabel yang akan diteliti pengaruhnya terhadap

variabel terikat. Sesuai dengan tujuan penelitian yang ingin dicapai, maka variabel

bebas yang akan dipelajari dalam penelitian ini katalis asam (asam sulfat dan asam

klorida), waktu fermentasi, dan dosis ragi.

3.2.2. Variabel Terikat

Variabel terikat adalah variabel yang nilainya tergantung dari variabel bebas.

Variabel terikat dalam penelitian ini kadar glukosa, dan kadar etanol.

3.2.3. Variabel Terkontrol

Variabel terkontrol adalah faktor yang mempengaruhi hasil, tetapi dapat

dikendalikan. Variabel terkontrol dalam penelitian ini ukuran bagas 100 mesh, proses

perlakuan awal (suhu 1000 C dan waktu 120 menit), proses hidrolisis asam (suhu 1200

Page 35: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

20

C, waktu 120 menit, dan pH 4-5), konsentrasi asam sulfat dan asam klorida masing-

masing 0,75 M, jenis ragi (merek fermipan), suhu fermentasi 250-300 C, suhu dan

tekanan destilasi (790 C dan 1 atm).

3.3. Bahan dan alat - alat yang digunakan

3.3.1. Bahan

Bahan yang digunakan bagas yang diambil dari Pabrik Gula Jatibarang,

aquades, larutan H2SO4 0,75 M, larutan HCl 0,75 M, larutan NaOH 1N, larutan

glukosa standar (0,25, 0,50, 0,75, 1,00, dan 1,25 ppm), reagen DNS, KOH 2M,

Saccharomyces cerevisieae, urea, dan NPK.

3.3.2. Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini seperangkat a lat gelas (Pyrex), alu,

lumpang, ayakan 100 mesh, cawan porselin, kertas saring, oven, desikator, water

bath, pengaduk, termometer, timbangan analitik, jam, penangas, seperangkat destilasi

sederhana, spektrofotometer UV-Vis, GC, dan GC-MS.

3.4. Prosedur Penelitian

3.4.1. Perlakuan Awal

Menimbang sampel bagas (ampas tebu) 5 Kg, kemudian dicuci bersih

dengan air lalu tiriskan kemudian dipanaskan dalam oven dengan suhu 1000 C selama

2 jam lalu masukan dalam desikator selama 30 menit. Setelah itu ditumbuk sampai

Page 36: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

21

halus selanjutnya diayak dengan ayakan 100 mesh (Rachmaniah, Krishnanta, dan

Ricardo, 2009).

3.4.2. Hidrolisis Bagas Menjadi Glukosa dengan Variasi Katalis Asam

Menimbang 300 g bagas (ampas tebu) yang telah melalui proses perlakuan

awal kemudian dilarutkan ke dalam aquades 1500 ml dan ditambahkan dengan variasi

katalis asam (H2SO4 0,75 M dan HCl 0,75 M) sebanyak 8% dari larutan, dengan

waktu 120 menit, dan suhu reaksi 1000 C. Selanjutnya masing-masing larutan

ditambahkan dengan NaOH 1 N, sampai pH mencapai 4,5 (Rachmaniah, Krishnanta,

dan Ricardo, 2009).

3.4.3. Analisis Kadar Glukosa dengan UV – Vis

3.4.3.1 Pembuatan kurva standart glukosa

Sebanyak 1 mL akuades dimasukkan ke dalam tabung reaksi kosong dan 5

tabung reaksi kosong lainnya diisi dengan 1 mL larutan glukosa standart (0,25; 0,50;

0,75; 1,00; dan 1,25 ppm). Ditambahkan 1 mL reagen DNS (100 mg DNS dilarutkan

dalam 1 liter akuades dan ditambah dengan beberapa tetes KOH 2 M). Tabung reaksi

dipanaskan di dalam water bath pada suhu 800 C selama 15 menit agar terjadi reaksi

antara glukosa dengan DNS. Selanjutnya tabung reaksi didinginkan dalam air dan

ditambah 3 mL akuades kemudian dikocok agar bercampur. Mengukur absorbansi

setiap larutan menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang

maksimum yang telah ditentukan sebelumnya yaitu 550 nm (Ceirwyn, 1995).

Page 37: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

22

3.4.3.2 Analisis Glukosa Hasil Hidrolisis

Ambil 1 ml sampel, tambahkan 1 ml reagen DNS dan menambahkan 2 ml

aquadest pada tiap tabung reaksi menggunakan pipet. Panaskan tabung reaksi di

dalam water bath pada suhu 800 C selama 15 menit agar terjadi reaksi antara glukosa

dengan DNS. Dinginkan tabung reaksi dalam air dan tambahkan aquades hingga

volumenya menjadi 10 ml kemudian dikocok agar bercampur. Absorbansi tiap larutan

diukur menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada 550 nm (Ceirwyn, 1995). Harga

absorbansi yang diperoleh diplotkan pada kurva standar untuk mengetahui

konsentrasi glukosa pada sampel.

3.4.4. Fermentasi

Mengambil masing-masing 1 L larutan pada tiga wadah kemudian

ditambahkan 0,7 g urea, dan 0,085 g NPK dalam masing-masing larutan serta

ditambahkan variasi dosis Saccharomyces cereviceae (ragi) 50 g, 75 g, dan 100 g

ditutup dengan kapas. Didiamkan dengan variasi waktu (120, 144, 168, 192, dan

216) jam (Lestari, 2008).

3.4.5. Destilasi

Setelah proses fermentasi selanjutnya masing-masing larutan didestilasi,

pertama saring 1 L larutan hasil fermentasi kemudian dimasukan ke dalam alat

destilasi, menahan pada suhu 790 C ketika cairan bioetanol mulai keluar, fraksi

bioetanol akan berhenti mengalir secara perlahan, selanjutnya hasil destilasi diuji

dengan spektrometer GC dan GC-MS (Lestari, 2008).

Page 38: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

23

3.4.6. GC dan GC-MS

Larutan hasil destilasi (destilat) diuji dengan GC dan GC-MS untuk

mengetahui kadar dan massa rumusnya bioetanol yang dihasilkan.

Page 39: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

24

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini membahas mengenai data-data hasil penelitian yang meliputi

kajian tentang pemanfaatan limbah bagas (ampas tebu) P.G. Jatibarang Brebes

menjadi bioetanol. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Fisika dan Kimia

Organik Jurusan Kimia FMIPA UNNES, untuk analisis UV-Vis di Laboratorium

Teknik Lingkungan UNDIP, analisis GC di Laboratorium Instrumen UNNES, dan

analisis GC-MS di Laboratorium Terpadu UII Jogjakarta. Penelitian ini meliputi

perlakuan awal bagas, hidrolisis bagas menjadi glukosa dengan variasi katalis asam,

uji kadar glukosa menggunakan UV-Vis, destilasi, fermentasi, serta uji GC dan GC-

MS.

4.1. Perlakuan Awal Bagas (Ampas Tebu)

Sampel bagas (ampas tebu) merupakan limbah PG Jatibrang Brebes yang

sudah tidak terpakai dan dibuang di tempat pembuangan bagas sehingga sampel

tersebut masih dalam keadaan kotor. Untuk menghasilkan bioetanol yang optimal

dilakukan perlakuan awal. Pada perlakuan awal dilakukan pemanasan pada suhu 1000

C selama 2 jam untuk mengurangi kadar air dalam bagas, dan pengayakan dengan

ayakan 100 mesh untuk memperoleh ukuran bagas lebih kecil, semakin kecil ukuran

serbuk bagas semakin baik hasilnya.

Page 40: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

25

Gambar 4.1. Bagas Ukuran 100 Mesh

Lignin pada bagas sangat kuat melindungi selulosa sehingga sangat sulit

melakukan hidrolisis sebelum memecah pelindung (lignin). Perlakuan awal pada

bagas berfungsi untuk memecah lignin pada bagas sehingga selulosa pada bagas lebih

mudah terhidrolisis menjadi glukosa. Semakin banyak glukosa yang diperoleh

semakin banyak pula etanol yang dihasilkan.

Gambar 4.2. Skema Struktur Bagas yang Mengalami Perlakuan Awal (Mosier,Dkk.,

2005)

Setelah diperoleh bagas 100 mesh diambil 300 gram untuk dihidrolisis

dengan aquades 1,5 liter dan katalis asam 8% dari larutan. Selanjutnya larutan hasil

hidrolisis diuji kadar glukosa menggunakan spektrofotometri UV-Vis.

Page 41: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

26

4.2. Analisis Kadar Glukosa Menggunakan UV-Vis

4.2.1. Pembuatan Kurva Standart Glukosa

Sebelum dilakukan pengujian glukosa menggunakan UV-Vis terlebih dahulu

dilakukan kalibrasi alat untuk larutan standart glukosa, pembuatan kurva standar

glukosa digunakan untuk mengetahui kadar glukosa dalam sampel dengan

mengkonversi nilai absorbansi yang dihasilkan dari alat spektrofotometer UV-Vis.

Kurva standart glukosa diperoleh dari hasil pengujian nilai absorbansi variasi

konsentrasi glukosa 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, dan 1,25 ppm. Kurva standar glukosa

menyatakan hubungan antara konsentrasi glukosa dengan absorbansi pada panjang

gelombang 550 nm (Ceirwyn, 1995). Hasil pengujian berupa nilai absorbansi dari

variasi konsentrasi glukosa dan diperoleh persamaan kurva standar glukosa serta

harga regresi, persamaan tersebut digunakan sebagai pembanding untuk penentuan

kadar glukosa dalam sampel. Penentuan kadar glukosa dalam sampel menggunakan

spektrofotometri UV-Vis dengan cara pengukuran transmisi cahaya. Pengukuran

larutan glukosa murni menghasilkan kurva kalibrasi standar, ditunjukkan pada

gambar 4.3.

Gambar 4.3. Kurva Kalibrasi Standar Larutan Glukosa

y = 0.203x - 0.018R² = 0.991

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0 0.5 1 1.5

Ab

sorb

ansi

(A

)

Konsentrasi glukosa (ppm)

Series1

Linear (Series1)

Page 42: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

27

Dari kurva kalibrasi standar diperoleh persamaan:

y = 0.203x - 0.018 dan R² = 0.991

4.2.2 Analisis Kadar Glukosa Hasil Hidrolisis dengan Katalis Asam

Untuk mengetahui hasil hidrolisis dengan katalis asam sulfat dan asam

klorida maka dari hasil hidrolisis tersebut masing-masing diambil 1 ml untuk diuji

dengan menggunakan spektrofotometri UV-Vis, dan hasil perolehan kadar glukosa

dari kedua larutan dapat dilihat pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Perolehan Kadar Glukosa

No. Katalis Hasil (ppm)

1. H2SO4 0,75 M 0,091

2. HCl 0,75 M 0.135

Hasil perolehan kadar glukosa pada penelitian menunjukkan larutan

mengandung glukosa, untuk larutan yang dihidrolisis dengan katalis asam sulfat,

diperoleh glukosa sebesar 0,091 ppm dan katalis asam klorida sebesar 0,135 ppm,

glukosa yang diperoleh dengan katalis asam klorida lebih besar daripada glukosa

yang diperoleh dengan katalis asam sulfat tetapi perbedaanya tidaklah terlalu

signifikan hal ini sesuai pernyataan Darliah (2008) bahwa penggunaan katalis asam

sulfat dan asam klorida pada proses hidrolisis selulosa menjadi glukosa menghasilkan

glukosa yang tidak jauh berbeda. Perbandingan katalis asam sulfat dan asam klorida

Page 43: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

28

pada proses hidrolisis selulosa dari tongkol jagung menjadi glukosa dapat dilihat pada

tabel 4.2.

Tabel 4.2. Perbandingan Katalis Asam Sulfat dan Asam Klorida

Parameter H2SO4 HCl

Total gula (mg/L) 101,44 99,82

Glukosa yang diperoleh difermentasi menggunakan ragi Saccharomyces

cereviceae diubah menjadi etanol. Pada dasarnya prinsip hidrolisis merupakan

pemutusan rantai polimer bahan menjadi unit-unit monomer yang lebih sederhana,

waktu yang digunakan untuk hidrolisis 120 menit dan dipertahankan pada suhu

1000 C, karena waktu dan suhu tersebut merupakan yang optimum dalam

menghasilkan glukosa (Fanaei et al., 2008).

Glukosa dari campuran larutan yang dikatalisis dengan asam sulfat dan asam

klorida sebesar 0,107 ppm. Pencampuran kedua larutan tersebut hanya untuk

menghasilkan jumlah larutan yang lebih banyak sehingga campuran larutan tersebut

cukup untuk proses fermentasi variasi dosis ragi.

4.3. Destilasi Alkohol dari Larutan Hasil Fermentasi Bioetanol

Glukosa difermentasi dengan perlakuan variasi dosis ragi dan variasi waktu

fermentasi. 1 liter glukosa difermentasi dengan variasi dosis ragi dalam waktu 7 hari

Perolehan rendemen destilasi untuk variasi dosis ragi dapat dilihat pada tabel 4.3.

Page 44: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

29

Tabel 4.3. Rendemen Destilasi Variasi Dosis Ragi

No. Dosis Ragi (gram) Rendemen destilasi (mL)

1. 50 4

2. 75 7

3. 100 6

Dari tabel 4.3 rendemen destilat pada dosis ragi 50 gram dosis diperoleh 4

mL, dan dosis ragi 75 gram diperoleh 7 mL yang merupakan rendemen destilat

terbanyak untuk variasi dosis ragi, hal ini karena semakin banyak jumlah ragi yang

diberikan berarti semakin banyak alkohol yang dihasilkan (Fardiaz, 1992). Untuk dosis

ragi 100 gram hanya 6 mL penurunan volume alkohol disebabkan karena ketersediaan

nutrien tidak sebanding dengan jumlah ragi. Semakin banyak dosis ragi belum tentu

menghasilkan alkohol yang tinggi hal ini disebabkan banyaknya persaingan pengambilan

nutrient untuk pertumbuhan ragi dalam substrat, sehingga berpengaruh terhadap alkohol

yang dihasilkan (Fardiaz, 1992). Penilitian dari Fadli (2011) perolehan rendemen

destilasi hasil fermentasi bioetanol dari limbah baglog jamur dapat dilihat pada tabel

4.4.

Page 45: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

30

Tabel 4.4. Rendemen Destilasi Variasi Dosis Ragi (Fadli, 2011)

No. Dosis Ragi (gram) Rendemen destilasi (mL)

1. 1% 19,3

2. 2% 19,9

3. 3% 19,1

Dari variasi dosis ragi diperoleh hasil paling baik untuk kadar alkoholnya

yaitu pada dosis 75 gram, selanjutnya dilakukan fermentasi 1 liter glukosa dengan

variasi waktu fermentasi menggunakan dosis ragi 75 gram.

Perolehan rendemen destilasi untuk variasi waktu fermentasi dapat dilihat

pada tabel 4.5.

Tabel 4.5. Rendemen Destilasi Variasi Waktu Fermentasi

No. Waktu fermentasi (jam). Rendemen destilasi (mL)

1. 120 2

2. 144 4

3. 168 7

4. 192 6

5. 216 6

Dari tabel 4.4 rendemen destilat terbanyak pada waktu fermentasi 168 jam

yaitu 7 mL, sedangkan untuk waktu fermentasi 120 dan 144 jam hanya 2 dan 4 mL

Page 46: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

31

hal ini karena fermentasi pada selang waktu 1-7 hari jumah etanol terus meningkat,

sedangkan setelah tujuh hari ke atas jumlah etanol tidak mengalami perubahan yang

signifikan bahkan mengalami penurunan (Prescott dan Dunn, 1981). Untuk waktu

fermentasi 192 dan 216 jam masing-masing hanya 6 mL, volume alkohol menurun

setelah fase stasioner karena alkohol yang sudah terbentuk dijadikan substrat oleh

mikroba untuk proses metabolisme (Wiratmaja, 2011). Pada penelitian Wiratmaja

perolehan rendemen destilasi hasil fermentasi bioetanol dari rumput laut dapat dilihat

pada tabel 4.6.

Tabel 4.6. Rendemen Destilasi Variasi Waktu Fermentasi (Wiratmaja, 2011)

No. Waktu fermentasi (hari). Rendemen destilasi (mL)

1. 3 5,9

2. 6 7,9

3. 9 7,2

4.4. Uji GC dan GC-MS

Setelah langkah destilasi larutan diuji dengan GC dan GC-MS untuk

mengetahui kadar dan massa rumusnya. Semua sampel variasi dosis ragi dan waktu

fermentasi diuji dengan GC kemudian hasil GC terbaik dari masing-masing variasi

diuji dengan GC-MS.

Page 47: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

32

Hasil pengujian GC dari variasi dosis ragi dapat dilihat pada tabel 4.7.

Tabel 4.7. Hasil Uji GC dari Variasi Dosis Ragi

Sampel Waktu retensi (menit) Area (%)

A (dosis ragi 50 gram) 1,568 88,99886

B (dosis ragi 75 gram) 1,574 94,30075

C (dosis ragi 100 gram) 1,572 90,86358

Gambar 4.4. Peak GC Sampel B (Dosis Ragi 75 Gram)

Page 48: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

33

Gambar 4.5. Keterangan Peak GC Sampel B

Hasil pengujian GC dari variasi waktu fermentasi dapat dilihat pada tabel 4.8

Tabel 4.8. Hasil Uji GC dari Variasi Waktu Fermentasi

Sampel Waktu retensi (menit) Area (%)

1 (120 jam) 1,566 49,74321

2 (144 jam) 1,561 74,42755

3 (168 jam) 1,555 91,34499

4 (192 jam) 1,559 84,14978

5 (216 jam) 1,558 85,98741

Page 49: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

34

Gambar 4.6. Peak GC Sampel 3 (Waktu Fermentasi 168 Jam)

Gambar 4.7. Keterangan Peak GC Sampel 3

Page 50: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

35

Hasil pengujian GC dari variasi dosis ragi semua sampel mengandung

alkohol, dengan sampel dosis ragi 75 gram hasil uji GC terbaik, dan untuk hasil

pengujian GC dari variasi waktu fermentasi semua sampel mengandung alkohol,

dengan sampel waktu fermentasi 168 jam hasil uji GC terbaik. Hasil GC untuk

sampel dosis ragi 75 gram muncul peak alkohol pada menit 1,574 dengan area 94,3

%, dan hasil GC untuk sampel waktu fermentasi 168 jam muncul peak alkohol pada

menit 1,555 dengan area 91,1 %. Peak etanol muncul pada sekitar menit dua, jadi

peak alkohol yang muncul pada masing-masing sampel kemungkinan besar peak

etanol, besar kecilnya area tergantung pada kadar etanol, semakin besar area maka

kadar etanolnya semakin tinggi.

Untuk mengetahui kadar dan massa rumusnya bioetanol tersebut maka

dilanjutkan dengan GC-MS, untuk sampel yang mengandung kadar alkohol paling

tinggi dari masing-masing variasi, berikut gambar peak untuk hasil GC-MS

Page 51: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

36

Gambar 4.8. Keterangan Peak GC-MS Sampel B (Dosis Ragi 75 Gram)

Gambar 4.9. Keterangan Peak GC-MS Sampel B (Waktu Fermentasi 168 Jam)

Page 52: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

37

Gambar 4.10. Data Spektrum Massa GC-MS dari Peak Etanol Sampel

Pada spektrum massa etanol (CH3CH2OH) memiliki m/e 46 (M) molekul

yang dihasilkan tersebut dibom dengan arus elektron saat memasuki alat spektrometer

massa. Etanol mempunyai dua puncak utama yaitu puncak m/e 45 (M-1) dan m/e 31

(M-14) yang dihasilkan dari proses fragmentasi pada ion molekulnya (Thamrin,

Runtuwene, dan Sangi, 2011). Berdasarkan spektrum massa maka fragmentasinya

dapat dilihat pada Gambar 4.11

[CH3CH2OH] e- [CH3CH2OH]*

+ e

- [CH2CH2OH]

+ + *H

(m/e = 46) (m/e = 45) e-

[CH2OH]+ + CH2

m/e = 31

Gambar 4.11. Fragmentasi Etanol

Hasil GC-MS untuk sampel dosis ragi 75 gram muncul peak etanol pada

menit 2,199 dengan area 85,22 %, dan hasil GC-MS untuk sampel waktu fermentasi

Page 53: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

38

168 jam muncul peak etanol pada menit 2,198 dengan area 79,83 %. Dari pengujian

GC-MS tersebut maka bagas mengandung etanol dengan kadar terbaik 85,22 %.

Kadar etanol untuk bisa digunakan sebagai bahan bakar diperlukan kadar etanol 99 %

oleh karena itu bagas belum bisa digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor.

Walaupun bioetanol dari bagas belum bisa digunakan sebagai bahan bakar kendaran

bermotor tetapi masih bisa digunakan sebagai bahan bakar rumah tangga pengganti

minyak tanah, pelarut bahan kimia, dan bahan obat-obatan (schlegel, 1994).

Page 54: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

39

BAB 5

SIMPULAN DAN SARAN

a. Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil kesimpilan sebagai berikut:

1. Kadar glukosa pada proses hidrolisis bagas dengan katalis asam sulfat sebesar

0,091 ppm dan dengan katalis asam klorida sebesar 0,135 ppm.

2. Waktu fermentasi paling baik pada penelitian yaitu 168 jam, dan dosis ragi

paling baik yaitu 75 gram.

3. Hasil uji GC-MS kadar etanol yang paling baik pada penelitian yaitu 85,22%

(pada variasi dosis ragi 75 gram)

b. Saran

Demi kebaikan penelitian sejenis selanjutnya, penulis ingin memberikan beberapa

saran, antara lain:

1. Perlu dilakukannya penelitian lebih lanjut pada penelitian ini, dengan

penambahan variasi konsentrasi katalis pada proses hidrolisis.

2. Perlu dilakukannya penelitian lebih lanjut dengan menggunakan merk ragi lain

pada proses fermentasi.

Page 55: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

40

DAFTAR PUSTAKA

Anindyawati, T. 2009. Prospek Enzim dan Limbah Lignoselulosa untuk Produksi

Bioetanol. Bogor: Pusat Penelitian Bioteknologi-LIPI. BS, Vol. 44, No. 1,

Juni 2009: 49- 56

Anonim. Profile Company (http://pgjatibarang.blogspot.com/2009/07/profile-company.html). Diunduh pada 25 Juni 2010.

Anonim. P3GI 2008 (http://sugarresearch.org/index.php?s/p3gi+2008.html). diunduh pada 25 juni 2010.

Assegaf, Faisal. 2009. Prospek Produksi Bioetanol Bonggol Pisang

(Musaparadisiacal) Menggunakan Metode Hidrolisis Asam dan Enzimatis.

Purwokerto: UNSOED.

Broto, Wisnu dan N. Richana. 2007. Inovasi Teknologi Proses Industri Bioetanol dari Ubi Kayu Skala Perdesaan. Malang: Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian.

Ceirwyn, J. S., 1995. Analytical Chemistry of Foods. Blackie Academic and

Professional, London, pp: 71-135. Charles, N., dkk,. (1996). Gas Chromatography and Mass Spectrometry: A Practical

Guide. Boston: Academic Press. p. 17-18.

Darliah, Yani. 2008. Produksi Xilosa dari Tongkol Jagung (Zea mays L.) dengan Hidrolisis Asam Klorida. IPB. Skripsi. Tidak diterbitkan.

Fadli, Mohamad. 2011. Pengaruh Konsetrasi Inokulum Ragi Tape dan Lama Fermentasi Terhadap Produksi Bioetanol dari Limbah Baglog Jamur. UPI.

Skripsi. Tidak diterbitkan. Fanaei, M. A., Khansari, Z., Maskooki, A. 2008. New Method for Bioethanol

Production From Waste Wood. Journal International Chemical Engineering Congress and Exhibition. Ferdowsi University.

Fardiaz, S. 1992. Mikrobiologi Pangan I. Kerjasama Pusat Antar Universitas Pangan

dan Gizi Institut Pertanian Bogor dan Gramedia, Jakarta.

Fessenden, R. J. dan J. S. Fessenden. 1989. Kimia Organik Jilid 2 (Edisi Ketiga).

Jakarta: Erlangga.

Page 56: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

41

Kussuryani, Yanni dan C. Anwar. 2008. Aplikasi SNI 7390:2008, Analisis Bioetanol

dan Campurannya Dengan Bensin. Jakarta: LEMIGAS. Lavarack, B. P., Griffin, G. J., Rodman, D., 2002. Theacid hydrolysis of sugarcane

bagasse hemicellulose to produce xylose, arabinose, glucose and other products. Biomass Bioenergy.,23, 367-380.

Lestari, A. D. 2008. Pembuatan Bioetanol dari Singkong (Manihot esculenta Crantz)

dan Uji Fisisnya. UNNES. Skripsi. Tidak diterbitkan.

Mc Nair, H. M. dan Bonelli, E. J. 1988. Dasar Kromatografi Gas. Bandung: ITB.

Merck. 2004. Lembar Data Kesalamatan. Germany: Merck KgaA.

Mosier N, C. Wyman, B. Dale, R. Elande, Y.Y. Lee, M. Holtzapple, dan M. Ladisch.

2005. Featurs of Promising Technology For Pretreatment of Lignoslulosic

Biomass. Bioreseource 96 (6): 673-686.

Murti, R. W. 2010. Tekno Ekonomi Produksi Bioetanol Berbahan Baku Bagas. UI. Tesis. Tidak diterbitkan.

Musanif, J. 2008. Bioetanol. agribisnis deptan. Jurnal Bio-fuel. 28/9: 2-7. Paturau, J. M. 1983. By Products of The Cane Sugar Industry An Introduction To

Their Industrial Utilization. New York: Elsevier Publishing Company. Prescott, S. C., Dunn, C. G. 1981. Industrial Mycrobiology, Mc. Graw Hill Book Co.

Ltd., New York.

Prasetyana, S. D. 2009. Kualitas Biotanol Limbah Padat Kering Dihaluskan (Tepung)

dengan Penambahan Ragi dan H2SO4 Pada Lama Fermentasi yang Berbeda. UMS. Skripsi. Tidak diterbitkan.

Rachmaniah, O., Febriyanti, L. & Lazuardi, K. 2009. Pengaruh Liquid Hot Water

terhadap Perubahan Struktur Sel Bagas. Prosiding Seminar Nasional XIV -

FTI-ITS . Surabaya: ITS.

Rachmaniah, O., Krishnanta, A. & Ricardo, D. 2009. Acid Hydrolysis Pretreatment of Bagasse-Lignocellulosic Material for Bioethanol Production. Chemical Enginering National Seminar.

Page 57: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

42

Santoso, B. E. 2009. Limbah Pabrik Gula: Penanganan, Pencegahan, dan

Pemanfaatannya dalam Upaya Program Langit Biru dan Bumi Hijau. Pasuruan: P3GI.

Sari, R. P. P. 2009. Pembuatan Etanol dari Nira Sorgum dengan Proses Fermentasi. Seminar Tugas Akhir. Semaraang: UNDIP.

Sastrohamidjojo, H. 1992. Spektroskopi Inframerah. Yogyakarta: FMIPA UGM.

Schlegel, H. G. 1994. Mikrobiologi Umum. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Sudarmadji, S., Haryono, B., Suhardi. 1997. Prosedur Analisa untuk Bahan Makanan

dan Pertanian. Yogyakarta: Liberty.

Thamrin, Raymond., Max J. R. Runtuwene., Meiske S. Sangi. 2011. Produksi

Bioetanol dari Daging Buah Salak (salacca zalacca). Jurnal Ilmiah Sains Vol. 11 No. 2. Manado: Universitas Sam Ratulangi.

Toharisman, Aris. 2008. Sekali Lagi: Etanol dari Tebu. P3GI Pasuruan.

Tursiloadi, S., Sanjaya, G. K. & Indrasti, N. S. 2009. Model Matematik Proses Hidrolisis Selulosa Batang Pisang Mejadi Glukosa Menggunakan Katalis Asam Cair. Jurnal Tekhnologi Pendidikan. 19/3: 164-169.

Winarni, Haryani, S. & Wardani, S. 2003. Dasar Pemisahan Analitik . Semarang:

FMIPA UNNES. Wiratmaja, I. G. 2011. Proses Fermentasi Limbah Rumput Laut Eucheuma Cottonii

Sebagai Tahap Awal Pembuatan Etanol Generasi Kedua.Universitas Udayana. Tesis. Tidak diterbitkan.

Page 58: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

43

Lampiran 1

1. Diagram prosedur penelitian perlakuan awal

(Rachmaniah, Krishnanta, dan Ricardo, 2009).

Bagas kering

Bagas bebas air

Tepung bagas

Oven 100 0C selama 2 jam

Masukkan dalam desikator selama 30 menit

Tumbuk dan diayak dengan ayakan 100 mesh

Cuci, tiriskan

Bagas (ampas tebu) 5 Kg

Bagas bersih

Page 59: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

44

1. Diagram prosedur penelitian hidrolisis asam

(Rachmaniah, Krishnanta, dan Ricardo, 2009).

300 g bagas (ampas tebu) yang telah

melalui proses perlakuan awal

Larutan bagas

Tambahkan variasi katalis H2SO4 0,75 M dan HCl

0,75 M, masing-masing sebanyak 8% dari larutan,

dengan waktu 120 menit, dan suhu reaksi 1000 C

Masing-masing larutan ditambahkan dengan NaOH 1 N, sampai pH mencapai 4,5

Larutkan ke dalam aquades 1500 ml

Larutan bagas

Larutan bagas, dengan pH 4,5

Page 60: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

45

2. Diagram kalibrasi larutan standar glukosa

Larutan

Panaskan dalam water bath pada suhu 80 0C selama 15 menit

Isi 1 mL akuades dalam tabung reaksi dan 5 tabung reaksi lainnya diisi dengan 1 mL larutan glukosa

standart (0,25; 0,50; 0,75; 1,00; dan 1,25 ppm)

Tambahkan 1 ml DNS

Larutan panas

Dinginkan dalam air

Larutan dingin

menambahkan 3 mL akuades

kemudian dikocok

Larutan siap diuji

Page 61: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

46

3. Diagram analisis glukosa hasil hidrolisis

Ambil 1 ml sampel dan masukkan dalam tabung reaksi

Larutan

Larutan panas

Tambahkan 1 ml DNS dan 2 ml aquades

Panaskan dalam water bath pada

suhu 80 0C selama 15 menit

Dinginkan dalam air

Larutan dingin

Ditambahkan aquades hingga

volumenya 10 ml dan dikocok

Larutan siap diuji

Page 62: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

47

4. Diagram prosedur penelitian fermentasi

(Lestari, 2008).

5. Diagram prosedur penelitian destilasi

(Lestari, 2008).

Gambar Peak GC Sampel B (Dosis Ragi 75 Gram)

Larutan fermentan

Mengambil masing-masing 1

L larutan pada 3 wadah

Larutan fermentan

Tambahkan 0,7 g urea, dan 0,085 g NPK

dalam masing-masing larutan

Tambahkan variasi Saccharomyces cereviceae (ragi) 50 g, 75 g, 100 g ditutup dengan kapas, dan diamkan

dengan variasi waktu (120, 144, 168, 192, dan 216) jam

Hasil uji sampel dengan GC

dan GCMS

Masukan 1 L bioetanol hasil

fermentasi ke dalam labu destilasi

cairan bioetanol

Hasil destilasi diuji dengan spektrometer GC dan GCMS

Atur pada temperatur 790 C ketika cairan bioetanol mulai keluar

Page 63: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

48

Gambar Keterangan Peak GC Sampel B (Dosis Ragi 75 Gram)

Page 64: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

49

Gambar Peak GC Sampel 3 (Waktu Fermentasi 168 Jam)

Page 65: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

50

Gambar Keterangan Peak GC Sampel 3 (Waktu Fermentasi 168 Jam)

Page 66: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

51

Gambar Keterangan Peak GC-MS Sampel B (Dosis Ragi 75 Gram)

Page 67: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

52

Gambar Keterangan Peak GC-MS Sampel 3 (Waktu Fermentasi 168 Jam)

Page 68: JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU …lib.unnes.ac.id/17743/1/4350406025.pdf · GC-MS. Hasil penelitian menunjukan dari analisis kadar glukosa untuk katalis ... 4.10 Data

53