4. Langkah Kerja

4.1 Pembuatan Bioetanol

1. Mempersiapkan bahan baku (mengupas, membersihkan, dan

menghaluskan ubi kayu).

2. Menimbang ubi kayu yang telah halus sebanyak 300 gram dan

memasukkan ke dalam gelas kimia.

3. Menambahkan 400 ml air sumur.

4. Memanaskan campuran hingga suhu 90oC, kemudian

mendinginkannya, pada saat inilah terjadi proses hidrolisis.

5. Setelah dingin, menambahkan ragi roti, NPK dan urea masing-masing

sebanyak 11 gram ke dalam campuran, lalu mengaduknya.

6. Memasukkan ke dalam galon, kemudian menutupnya.

7. Menghubungkan selang dari galon berisi campuran ke dalam

erlenmeyer yang berisi NaOH 0,1 N 250 ml.

8. Melakukan fermentasi selama 7 hari.

4.2 Proses Distilasi

1. Menyaring cairan dari bioetanol yang telah difermentasi 7 hari.

2. Mencatat volume filtrat.

3. Mendistilasi cairan tersebut dengan seperangkat alat distilasi.

4. Mengamati dan mencatat suhu tetesan distilat pertama.

5. Setelah selesai, mencatat volume distilat.

4.3 Analisa Data

a) Pengukuran indeks bias

1. Mempersiapkan bioetanol dan alat refraktometer

2. Meneteskan sampel (bioetanol) ke alat refraktometer

3. Melakukan pengukuran dan mencatat nilai indeks bias

b) Pengukuran Density

1. Menimbang kosong piknometer

2. Memasukkan sampel ke dalam piknometer hingga penuh, lalu

menutup piknometer

3. Menimbang berat piknometer + sampel

4. Menghitung Density bioetanol

5. Data Pengamatan

5.1 Pembuatan Bioetanol

a) Fermentasi

Sifat Fisik

No Bahan Warna Bau Bentuk Harga

Sebelum Sesudah Sebelum Sesudah Sebelum Sesudah

1. Ubi Kayu Putih, Putih, Tidak Berbau Cairan Cairan Rp 3000/kg

keruh keruh Berbau Menyengat

2. Urea Putih Putih Berbau Berbau Padatan Padatan

terlarut

3. NPK Biru Biru Tidak Tidak Padatan Padatan Rp 20000

Kehijauan Kehijauan Berbau Berbau terlarut

4. Ragoi roti Kuning Kuning Berbau Berbau Padatan Padatan Rp 2500/bks

terlarut

b) Distilasi

Sifat Fisik

No Sampel Warna Bau Bentuk Hasil

Sebelum Sesudah Sebelum Sesudah Sebelum Sesudah Distilasi

1. Ubi Kayu Putih, Bening Berbau Berbau Cairan Cairan Etanol

keruh Menyengat

5.2 Data Sampel

a) Analisis Bioetanol

Sifat Fisik

No Sampel Indeks Bias Density(gr/ml) % alkohol

Sebelum Sesudah Sebelum Sesudah Sebelum Sesudah

1. Ubi Kayu 1,345 1,357 1,06 0,80063 55 94

b) Data Berat Sampel

Berat (kg)

No Sampel Berat Berat galon+ Berat galon+sampel Berat galon+sampel Berat sampel Berat

kosong sampel +air(sebelum pemanasan) +air(setelah pemansan) yang didistilasi distilat

1. Ubi Kayu 0,5 0,8 1,2 1,05 0,517 0,80063

c) Data Volume Sampel

Volume (L)

No Sampel V. sampel V. air V. sampel+air V. sampel+air V. Sampel+air V.sampel Volume

awal (sebelum pemanasan) (setelah pemanasan)(setelah fermentasi)yang didistilasi distilat

1. Ubi Kayu 0,542 0,4 0,942 0,743 0,475 0,475 0,01

6. Perhitungan

1. Neraca Massa pada Fermentor

CO2 = [(517 + 11 + 11 + 11) – (500)] gr

Sari/pati Ubi Kayu

Fermentor

= 50 gr

V = 743 ml v = 475 ml

m = 517 gr m = 500 gr

NPK = 11 gr

Urea = 11 gr Ragi = 11 gr

Tabel Neraca Massa

Komponen Input (gr) Output (gr) Keterangan

Sari/pati ubi kayu 517 - top produk

Ragi roti 11 - (to stack gas)

NPK 11 - bottom produk

Urea 11 -

CO2 - 50

Alkohol + air - 500

Total 550 550

2. Neraca Massa pada Distilator

B

V = 10 ml

Berat = 8,0063 gr

ρ = 0,80063 gr/ml

D

I

S

T

I

L

A

T

O

R

Indeks Bias = 1,357

% Alkohol = 94% x 8,0063gr = 7,53 gr

A % Air = 6% x 8,0063gr = 0,48 gr

V = 475 ml 8,0063 gr

Berat = 500 gr

ρ = 1,06 gr/ml

Indeks Bias = 1,345

% Alkohol = 55% x 500gr = 275

% Air = 45% x 500gr = 225

500

C

V = 465 ml

Berat = 491,9937 gr

ρ = 1,05 gr/ml

% Alkohol = 54,36........(1)

% Air = 45,63.......(2)

100

Neraca Alkohol % Alkohol.A = % Alkohol.B + %Alkohol.C

55% . 500 = 94% . 8,0063 + % Alkohol . 491,9937

275 = 7,53 + 491,9937 % Alkohol

% Alkohol = 54,36............. (1)

Neraca Air % Air.A = %Air.B + %Air.C

45% . 500 = 6% . 8,0063 + % Air. 491,9937

225 = 0,48 + 491,9937 % Air

% Air = 45,63.............(2)

Tabel Neraca Massa

Komponen Input (gr) Output (gr)

Alkohol + air 500 -

Top produk (alkohol) - 8,0063

Bottom produk - 491,9937

Total 500 500

Alkohol (mL) Air (mL) % Indeks Bias

5 0 96 1,361

4,5 0,5 86,4 1,354

4 1 76,8 1,35

3,5 1,5 67,2 1,349

3 2 62,5 1,345

2,5 2,5 48 1,346

2 3 38,4 1,337

1,5 3,5 28,8 1,335

1 4 19,2 1,332

0,5 4,5 9,6 1,333

0 5 0 1,331

3. Neraca Ekonomi

Harga Etanol 96% 1L = Rp 27.500,-

Harga ubi kayu = Rp 3000/kg

Dari hasil praktikum, 2kg ubi kayu menghasilkan 475ml pati/sari, dan

setelah didistilasi menghasilkan 10 ml etanol.

Maka, jumlah ubi kayu yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1000ml(1L)

etanol adalah:

= [1000 ml x (475ml/10ml)] x 2 kg

475 ml

= 200 kg

Maka, biaya yang dibutuhkan untuk menghasilkan 1000ml etanol adalah:

= 200 kg x Rp 3000/kg

= Rp 600.000,-

Maka, pembuatan bioetanol dengan ubi kayu tidaklah ekonomis.

7. Analisa Data

Pada praktikum kali ini, dilakukan pembuatan bioetanol dari ubi kayu.

Bioetanol merupakan senyawa hidrokarbon dengan gugus hidroxyl (-OH)

dengan atom karbon (C) dengan rumus kimia C2H5OH dan diproduksi dari

bahan baku tanaman yang mengandung karbohidrat seperti ubi kayu, ubi jalar,

sorgum, beras, ganyong dan sagu, serta bahan baku lainnya yaitu tanaman atau

buah yang mengandung gula seperti tebu, nira, mangga, nanas, pepaya, anggur,

dan lain-lain. Proses pembuatan bioetanol adalah dengan cara mengubah gula

(C6H12O6) yang difermentasi dengan ragi hingga menghasilkan etanol (C2H5-

OH) yang dan CO2. Sampel yang digunakan pada praktikum ini adalah ubi

kayu. Berbeda dengan praktikum sebelumya, di mana sampel yang digunakan

adalah tetes tebu dan larutan gula yang sudah mengandung gula sehingga

langsung dapat dilakukan proses fermentasi, karena pada praktikum kali ini

yang digunakan adalah bahan yang mengandung pati (dalam hal ini adalah ubi

kayu), maka pati tersebut harus dihidrolisis terlebih dahulu sehingga dapat

pecah menjadi gula sederhana, dan kemudian baru dapat dilakukan fermentasi.

Proses hidrolisis ini dapat dilakukan dengan cara hidrolisis enzyme, yaitu

menggunakan enzyme alfa amilase, atau dengan hidrolisa asam, yaitu misalnya

dengan penambahan asam sulfat.

Ubi kayu yang digunakan pada praktikum ini adalah sebanyak 2 kg, yang

kemudian dikupas, dicuci lalu diparut/dihaluskan. Hasil parutan ini kemudian

disaring sehingga terpisah antara bagian liquidnya(pati/sari) dan

solidnya(ampas). Kemudian pati ini dimasukkan ke dalam panci, dan

ditambahkan dengan 400 ml air sumur, kemudian dipanaskan pada suhu 90oC.

Pada saat dipanaskan inilah terjadinya proses hidrolisis, yaitu pemecahan pati

menjadi gula kompleks. Agar hidrolisis terjadi lebih optimum, seharusnya

ditambahkan enzyme alfa amilase pada saat campuran berada pada suhu 90oC,

namun karena ketiadaan bahan, maka proses hidrolisis hanya dilakukan dengan

proses pemanasan. Pada suhu 90oC campuran akan mengalami gelatinasi (agak

mengental seperti jelly), dan pada saat inilah terjadinya pemecahan tepung

secara kimia menjadi gula kompleks(dextrin). Proses ini selesai saat campuran

yang sudah mengental kembali menjadi cair seperti sup. Kemudian campuran

didinginkan, dan suhunya dijaga pada suhu 60oC, dan pada saat ini, terjadi

pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana. Setelah campuran berubah

menjadi gula sederhana, barulah proses fermentasi dapat dilakukan.

Fermentasi dilakukan dengan cara memasukkan campuran yang sudah

dingin ke dalam galon, kemudian menambahkan NPK, urea dan ragi ke dalam

campuran tersebut. Ragi yang digunakan adalah ragi roti, yang berfungsi untuk

memproduksi energi dalam kondisi ketiadaan oksigen(anaerob) dengan

mengubah gula menjadi etanol dan karbondioksida. Sementara urea dan NPK

berfungsi sebagai nutrisi bagi ragi, karena ragi memerlukan sumber energi dan

nutrien untuk berkembang dan menghasilkan senyawa kimia. Setelah

semuanya tercampur, kemudian galon yang digunakan sebagai fermentor

ditutup rapat, untuk menghasilkan proses anaerob, serta agar sampel tidak

terkontaminasi dengan udara maupun dengan kontaminan lainnya. Kemudian

galon dihubungkan ke erlenmeyer yang berisi NaOH dengan menggunakan

selang. NaOH ini berfungsi untuk menangkap CO2 yang dihasilkan dari proses

fermentasi, agar CO2 ini tidak mencemari udara meskipun hanya sebagian kecil

dari CO2 yang dihasilkan. Kemudian sampel disimpan di tempat yang tertutup

dan didiamkan selama 7 hari agar fermentasi berjalan maksimal.

Setelah 7 hari, galon yang berisi sampel dikeluarkan. Terlihat bahwa

terdapat uap-uap air yang menempel pada dinding galon, yang

mengindikasikan terbentuknya CO2. Sampel juga menghasilkan bau yang

cukup menyengat. Kemudian galon ditimbang beserta hasil fermentasi. Dari

data pengamatan, dapat dilihat bahwa berat galon berkurang jika dibandingkan

dengan pada saat sebelum fermentasi. Hal ini dikarenakan oleh terbentuknya

hasil samping berupa CO2. Kemudian diukur juga volume yang didapatkan,

indeks bias serta densitasnya. Seharusnya pH juga diukur, namun karena

keterbatasan alat, di mana kertas lakmus yang digunakan untuk mengukur pH

tidak ada, maka nilai pH tidak dapat diukur. Namun standar pH yang baik

untuk bioetanol adalah 7,3. Kemudian larutan didistilasi pada suhu 78oC (titik

didih etanol) sehingga etanol akan terpisah dari larutan. Kemudian diukur juga

indeks bias dan densitas dari etanol(distilat) yang dihasilkan.

Pengukuran indeks bias dilakukan dengan tujuan untuk mengidentifikasi

senyawa cairan serta untuk menentukan kemurnian dari senyawa cair tersebut.

Nilai indeks bias yang baik untuk etanol berdasarkan data standar Merc Index

adalah sebesar 1,361. Indeks bias juga digunakan untuk menentukan %alkohol

yang dihasilkan dengan menarik garis pada kurva kesetimbangan yang telah

dibuat sebelumnya, dengan cara membuatn grafik perbandingan antara indeks

bias dengan %alkohol. Dan dari data pengamatan, dapat dilihat bahwa,

meskipun untuk nilai densitas masih cukup tinggi, yaitu 1,06 gr/ml, sementara

nilai standar densitas untuk bioetanol adalah 0,79 gr/ml, namun larutan hasil

fermentasi (sebelum didistilasi) memiliki nilai indeks bias yang cukup baik,

yaitu 1,345 dan dari kurva kesetimbangan didapat bahwa larutan memiliki

kadar alkohol sebanyak 55%. Namun ternyata, volume etanol yang dihasilkan

setelah didistilasi selama 3 jam, hanyalah 10 ml, dari total 475 ml. Hal ini

disebabkan oleh kurang lamanya waktu distilasi, atau juga disebabkan oleh

tidak dilakukannya penyaringan pada saat larutan akan didistilasi, sehingga

etanol lebih sulit untuk diuapkan. Sementara untuk etanol yang dihasilkan, dari

data pengamatan dapat dilihat bahwa densitas etanol sudah cukup baik, yaitu

0,80063 gr/ml, dengan indeks bias 1,357, dengan % alkohol sebesar 94%.

Untuk neraca massa, didapatkan data yang sesuai, yaitu input = output.

Dari data perhitungan juga dapat dilihat bahwa kadar CO2 yang dihasilkan tidak

begitu tinggi. Sementara dari nilai ekonomis, pembuatan bioetanol dengan ubi

kayu tidaklah ekonomis. Karena harga etanol 96% sebanyak 1L jauh lebih

murah dibandingkan dengan harga bahan baku pembuatan bioetanol yaitu ubi

kayu. Penggunaan ubi kayu sebagai bahan baku bioetanol juga masih bersaing

dengan penggunaannya sebagai bahan pangan, sehingga tidak efisien. Maka

dibutuhkan penelitian lebih lanjut untuk menghasilkan bioetanol dengan harga

yang lebih ekonomis.

8. Kesimpulan

Dari percobaan di atas, dapat disimpulkan bahwa:

1. Mahasiswa mampu membuatn bioetanol dari ubi kayu

2. Mahasiswa mengetahui proses pembuatan bioetanol

3. Mahasiswa mampu menganalisa hasil pembuatan bioetanol

4. Dari praktikum, didapat hasil etanol:

Volume = 10 ml

Berat = 8,0063 gr

Indeks Bias = 1,357

Densitas = 0,80063 gr/ml

% Alkohol = 94