PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH KULIT PISANG

DENGAN PERBANDINGAN WAKTU FERMENTASI

Rizky Widyastari

Jurusan Kimia-FST-UIN Syarif Hidayatullah

Abstrak

Akhir-akhir ini krisis bahan bakar semakin meningkat seiring dengan jumlah pemakaiannya

yang cenderung meningkat. Oleh karena itu manusia semakin gencar mencari sumber energi

alternatif. Energi alternatif itu salah satunya yaitu Bioetanol. Bioetanol adalah etanol yang dihasilkan

dari fermentasi glukosa (gula) yang dilanjutkan dengan proses destilasi. Karbohidrat yang digunakan

pada penelitian ini berasal dari kulit pisang.

Penelitian ini bertujuan menguji kandungan etanol pada limbah buah pisang dengan variasi

waktu fermentasi. Pada proses hidrolisis, sampel kulit pisang ditambah dengan cairan HSO dengan

variasi volume penambahan sebesar 0,5 ml; 1 ml; dan 1,5 ml. Waktu fermentasi adalah 3 hari, 5 hari,

7 hari, 9 hari, dan 11 hari.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa perbedaan penambahan H2SO4 pada proses hidrolisis

mempengaruhi kadar etanol yang dihasilkan oleh sampah pisang dan semakin lama fermentasi, maka

etanol yang dihasilkan juga semakin banyak.

Kata kunci : Bioetanol, fermentasi, hidrolisis, kulit pisang

PENDAHULUAN

Akhir-akhir ini krisis bahan bakar

semakin meningkat seiring dengan jumlah

pemakaiannya yang cenderung meningkat.

Cadangan minyak di Indonesia hanya tinggal

18 tahun lagi setelah itu kemungkinan besar

akan habis (Kusnadi dkk. 2009). Oleh karena

itu manusia semakin gencar mencari sumber

energi alternatif. Energi alternatif itu salah

satunya yaitu Bioetanol. Bioetanol adalah

etanol yang dihasilkan dari fermentasi glukosa

(gula) yang dilanjutkan dengan proses

destilasi. Misalnya umbi kayu, ubi jalar, kulit

pisang, dan lain-lain.

Penggunaan kulit pisang, dalam hal ini

dapat dikatakan sebagai limbah, yang juga

dapat mengatasi masalah timbunan sampah

yang ada di lingkungan sekitar. Pemanfaatan

limbah dengan baik dapat memberikan

dampak positif, seperti penggunaan kulit

pisang yang diolah menjadi bioetanol melalui

proses fermentasi dan hidrolisis.

Pisang dengan nama Latin Musa

paradisiacal merupakan jenis buah-buahan

tropis yang sangat banyak dihasilkan di

indonesia. Karbohidrat pisang merupakan

karbohidrat kompleks tingkat sedang dan

tersedia secara bertahap, gula pisang

merupakan gula buah, yaitu terdiri dari

fruktosa yang mempunyai indek glikemik

lebih rendah dibandingkan dengan glukosa,

sehingga cukup baik sebagai penyimpan

energi. Glukosa yang diperoleh selanjutnya

dilakukan proses fermentasi sehingga

diperoleh bioetanol.

TEORI

Kulit pisang digunakan karena

mengandung karbohidrat. Karbohidrat tersebut

diurai terlebih dahulu melalui proses hidrolisis

kemudian di fermentasi dengan menggunakan

Saccharomyces cereviseae menjadi alkohol.

Mikroorganisme pada Fermentasi

alkohol yang paling baik adalah

Saccharomyces cereviseae karena dapat

memproduksi alkohol dalam jumlah besar dan

mempunyai toleransi pada kadar alkohol yang

tinggi, yang bersifat stabil, tidak berbahaya

atau menimbulkan racun, dan mudah di dapat.

Reaksi hidrolisis pati berlangsung

menurut persamaan reaksi sebagai berikut :

( ) ( )

Pati air glukosa

Karena reaksi antara pati dengan air

berlangsung sangat lambat, maka untuk

memperbesar kecepatan reaksinya diperlukan

penambahan katalisator. Dalam reaksi ini

menggunakan katalis asam klorida.

Fermentasi bioethanol dapat

didefenisikan sebagai proses penguraian gula

menjadi bioethanol dan karbondioksida yang

disebabkan enzim yang dihasilkan oleh massa

sel mikroba. Perubahan yang terjadi selama

proses fermentasi adalah:

Perubahan glukosa menjadi bioethanol oleh

sel-sel Saccharomyces cereviseae.

C6H12O6 2C2H5OH+ 2CO2

Glukosaenzim zimosa etanol

Fermentasi bioethanol dipengaruhi

oleh faktorfaktor antara lain :

a. Media

bahan dasar yang mengandung senyawa

organik terutama glukosa dan pati dapat

digunakan sebagai substrat dalam proses

fermentasi bioethanol (Prescott and Dunn,

1959)

b. Suhu

Suhu optimum bagi pertumbuhan

Saccharomyces cereviseae dan

aktivitasinya adalah 25-35C. Secara tidak

langsung, suhu akan mempengaruhi kadar

bioethanol yang dihasilkan (Prescott and

Dunn, 1959)

c. pH

Salah satu sifat Saccharomyces cereviseae

adalah bahwa pertumbuhan dapat

berlangsung dengan baik pada kondisi pH 4

6 (Prescott and Dunn, 1959).

d. Volume starter

Penambahan volume starter yang sesuai

pada proses fermentasi adalah 5% dari

volume fermentasi (Prescott and Dunn,

1959).

e. Waktu fermentasi

Waktu fermentasi yang biasa dilakukan 3-

14 hari. Jika waktunya terlalu cepat, maka

alkohol yang dihasilkan jumlahnya sedikit

dan jika terlalu lama, Saccharomyces

cereviseae akan mati, maka alcohol yang

dihasilkan tidak maksimal (Prescott and

Dunn, 1959).

f. Konsentrasi gula

Konsentrasi gula yang sesuai kira-kira 10-

18%. Konsentrasi gula yang terlalu tinggi

akan menghambat aktivitas Saccharomyces

cereviseae, sebaliknya jika konsentrasinya

rendah akan menyebabkan fermentasi tidak

optimal (Prescott and Dunn, 1959).

Saccharomyces

cereviseae

METODE PENELITIAN

Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian

ini adalah kulit pisang, bakteri Saccharomyces

cereviseae dan Larutan HSO 0,5 N (0,5 ml, 1

ml, dan 1,5 ml) dan bahan pembantu aquadest,

ammonium sulfat, dan urea.

Alat Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian

ini adalah timbangan elektrik, kertas pH, pipet

tetes, gelas piala, blender, pengaduk merkuri,

gelas ukur, kertas saring, oven kompor listrik,

erlenmeyer, labu leher tiga, piknometer,

tabung reaksi, dan gelas arloji.

Prosedur Penelitian

1. Persiapan bahan

Kulit pisang di potong-potong

kecil, kemudian diblender dan di saring

filtratnya serta diendapkan. Selanjutnya

hasil endapan disaring dan dikeringkan

dibawah sinar matahari sampai kering.

Jika cuaca tidak memungkinkan maka

pengeringan dapat dilakukan dalam oven

dengan suhu 45-50C. Setelah kering, pati

kulit pisang tersebut dianalisis kadar air

dan kadar patinya. Diagram percobaan

dapat dilihat pada gambar 1.

2. Hidrolisis pati

Pati yang dihasilkan ditambah

larutan H2SO4 dengan perbandingan

volume 0,5 ml, 1 ml, dan 1,5 ml di dalam

labu leher tiga dilengkapi dengan

pendingin balik dan dipanaskan sampai

suhu 100C selama 2,5 jam. Setelah itu

didinginkan sampai sama dengan suhu

ruangan. Hasil hidrolisis disaring,

sehingga didapatkan filtrat. Filtrat diatur

pHnya antara 4 6, kemudian

difermentasi. Diagram alir tahap ke dua

dapat dilihat pada gambar 2.

3. Fermentasi

Filtrat 100 ml dimasukkan ke

dalam Erlenmeyer dan ditambahkan 6

gram ammonium sulfat dan 6 gram urea

sebagai nutrisi. Selanjutnya di

pasteurisasi pada suhu 120C selama 15

menit lalu didinginkan. Starter (inokulum

awal) dengan berbagai variasi volume

dimasukkan ke dalam medium fermentasi.

Kemudian dilakukan inkubasi dengan

cara menutup rapat labu Erlenmeyer pada

suhu berkisar antara 27-30C selama

waktu tertentu. Percobaan diulangi

dengan waktu fermentasi dan berat pati

bervariasi sampai diperoleh waktu

fermentasi dan berat pati yang opitimum.

Pengambilan cuplikan dilakukan disetiap

variasi pada hari yang telah ditentukan

setelah diberi inokulum kemudian di

analisis kadar bioetanolnya. Diagram alir

penelitian dapat dilihat pada gambar 3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel 1. Hasil analisis kulit pisang

Jenis Analisis Presentase

Air 91,4374

Pati 2,30

Berdasarkan hasil penelitian, kadar gula pisang

sebelum fermentasi dan sebelum penambahan

HSO adalah 7,18%. Kadar gula pisang

setelah penambahan HSO adalah sebagai

berikut :

Tabel 2. Kadar gula pisang setelah penambahan

HSO

Volume Presentase

0,5 ml 10,34%

1 ml 12,3%

1,5 ml 12,32%

Berdasarkan data diatas, kadar gula pada

sampel setelah penambahan HSO mengalami

kenaikan. Pada penambahan HSO 1,5 ml

kadar gula pada sampel lebih besar jika

dibandingkan dengan penambahan HSO 0,5

ml dan 1 ml. Namun, perbedaan antara

penambahan HSO 1 ml dengan 1,5 ml tidak

terlalu besar.

Tabel 4. Pengaruh waktu fermentasi persentase

alkohol pada suhu +27C dan berat ragi

0,0624 g

Waktu

Fermentasi

(hari)

Alkohol

Berat (g)

Presentase (%)

2 4,7502 3,8737

4 4,7205 7,7828

6 4,6796 13,5406

8 4,6794 13,4416

Data diatas dapat dibuat grafik pengaruh

waktu fermentasi terhadap persentase alkohol

yang dihasilkan.

Tabel 4 dan gambar 3 menunjukkan bahwa

semakin lama fermentasi dihasilkan alkohol

semakin banyak sampai waktu 144 jam,

setelah waktu tersebut persentase alkohol

menurun. Sebagai contoh pada waktu 48 jam

persentase alkohol yang dihasilkan sebesar

3,9, setelah 144 jam persentase alkohol naik

menjadi 13,54 % dan turun menjadi 13,4 %

pada waktu 192 jam.

Pada waktu 48 sampai 144 jam

alkohol yang dihasilkan bertambah banyak

karena aktifitas mikrobia mengalami

pertumbuhan dengan berkembang biak

sehingga alkohol yang dihasilkan bertambah

banyak. Pada waktu 144 jam perkembang

biakan mikrobia sudah maksimum. Sedangkan

pada waktu fermentasi lebih besar dari 144

jam kadar etanol turun, hal ini disebabkan

nutrisi yang dibutuhkan untuk pembiakan

sudah habis, akibatnya bakteri memakan

alkohol, hal ini ditunjukkan adanya

pembentukan asam asetat. Proses ini dapat

terlihat adanya gelembung - gelembung udara.

Perbandingan alkohol yang dihasilkan dari

penggunaan bakteri Saccharomyces

cereviseae dan bakteri Zymomonas Mobilis

Tabel 5. Hasil Penelitian dengan Variabel Berat

Ragi pada suhu +27C dan Waktu

fermentasi 144 jam

Berat ragi

(g)

Alkohol

Berat (g) Persentase

(%)

0,0624 4,6640 13,5353

0,0936 4,6886 12,4325

0,1248 4,6717 10,0759

0,1560 4,6906 9,8266

Pada tabel 5 dan gambar 4

menunjukkan bahwa penambahan berat ragi

menyebabkan alkohol yang dihasilkan

menurun. Hal ini disebabkan perbandingan

nutrisi yang tersedia sebanding dengan

banyaknya Saccharomyces cereviseae yang

ada. Sedangkan pada penambahan ragi

sebanyak 0,0936 gr; 0,1248 gr dan 0,1560 gr,

kadar etanol yang dihasilkan semakin turun.

Hal ini disebabkan Saccharomyces cereviseae

yang ada lebih E11-7 banyak dibanding nutrisi

yang tersedia, sehingga Saccharomyces

cereviseae lebih banyak menggunakan nutrisi

tersebut untuk bertahan hidup dari pada

merombak gula manjadi alkohol.

Tabel 6. Pengaruh waktu fermentasi presentase

alkohol pada suhu +27C dengan

perbandingan volume HSO

Waktu

Fermentasi

(hari)

pH Alkohol dengan

perbandingan vol.H2SO4

0,5 ml 1 ml 1,5 ml

3 4,23 4,4 4,07

5 4,12 4,29 4,07

7 4,26 4,27 4,04

9 4,25 3,92 4,01

11 3,85 3,9 3,87

Sebelum proses fermentasi, dilakukan

inokulum bakteri menggunakan bakteri

Zymomonas mobilis (5 ml). Proses fermentasi

dilakukan secara anaerob. Pada penelitian ini

akan dilakukan analisa kadar gula sebelum dan

sesudah fermentasi, pH dan juga analisa kadar

etanol dengan metoda AOAC (Association of

Official Analytical Chemistry).

Berdasarkan tabel diatas, dapat dilihat

bahwa pH pada sampel cenderung menurun

dari hari ke hari selama proses fermentasi. Hal

tersebut dikarenakan terbentuknya hasil

sampingan selama proses fermentasi yang

dihasilkan oleh bakteri, terutama asam asetat

(Gunasekaran dkk. 1999). Dari hasil

pengukuran, diperoleh pH pada kisaran 3-4.

Penurunan pH tersebut dapat menyebabkan

penurunan kadar etanol, hal ini dikarenakan

terjadinya penurunan aktifitas bakteri.

Aktifitas bakteri terletak pada pH

tertentu dan mempunyai pH optimal (Kusuma,

2010). pH optimal bakteri Zymomonas

mobilis adalah 4,5. Dikarenakan pH berada

dibawah 4,5 maka bakteri akan bekerja lebih

lambat, sehingga etanol yang dihasilkan akan

berkurang. Selain itu, dikarenakan

terbentuknya hasil sampingan selama proses

fermentasi yang dihasilkan oleh bakteri

terutama asam asetat (Gunasekaran dkk.

1999).

Jadi kesimpulannya, alkohol yang

dihasilkan dari ragi (Saccharomyces

cereviseae) dan bakteri Zymomonas mobilis

mengalami penurunan karena aktifitas bakteri

semakin menurun seiring dengan bertambah

lamanya waktu fermentasi, yakni pada hari ke-

6. Tetapi untuk pembuatan alkohol, bakteri

yang paling baik digunakan yaitu

Saccharomyces cereviseae karena dapat

memproduksi alkohol dalam jumlah besar dan

mempunyai toleransi pada kadar alkohol yang

tinggi, yang bersifat stabil, tidak berbahaya

atau menimbulkan racun, dan mudah di dapat.

KESIMPULAN

1. Semakin lama fermentasi, maka alkohol

yang dihasilkan semakin banyak

2. Waktu optimum fermentasi diperoleh

selama 144 jam dengan kadar etanol

13,5406 %

3. Perbandingan pemakaian volume H2SO4

menunjukkan penurunan selama proses

fermentasi kisaran pH 3-4

4. Aktifitas mikrobia mengalami pertumbuhan

pada waktu 48 sampai 144 jam sehingga

alkohol yang dihasilkan bertambah

DAFTAR PUSTAKA

Kurniawan Prasetyo,Ari. Pembuatan Etanol

dari Sampah Pasar melalui Proses

Hidrolisis Asam dan Fermentasi

Bakteri Zymomonas mobilis. Tugas

Akhir Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-

ITS Surabaya

Tri Retno, Dyah dan Wasir Nuri. 2011.

Pembuatan Bioetanol dari Kulit

Pisang. Tugas Akhir Jurusan Teknik

Kimia FTI UPNVeteran Yogyakarta

Fessenden, R.J. dan Fessenden, J.S. 1986.

Kimia Organik. Jilid 1 Edisi Ketiga.

Erlangga: Jakarta

Aulia,Tri.2010. Fermentasi Sampah Buah

Menjadi Etanol Menggunakan Bakteri

Zymomonas mobilis. Tugas Akhir

Teknik Lingkungan, ITS