ANALISIS KADAR BIOETANOL AMPAS TEBU

HASIL DESTILASI DENGAN VARIASI

WAKTU FERMENTASI

PROPOSAL TUGAS AKHIR

Disusun Oleh :

Nama : Ibrahim Hasan

NIM : H1F114022

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU

2016

i

TERIMA KASIH KEPADA

ii

Wakil Rektor Bidang Perencanaan, Kerjasama dan

Humas

Prof. Dr. Ir. H. Yudi Firmanul Arifin, M.Sc

Kepala Prodi Teknik Mesin

Achmad Kusairi S, ST,. MT., MM.

Mahasiswa

Ibrahim Hasan

Wakil Rektor Bidang Akademik

Dr. Ahmad Alim Bachri, SE., M.Si

Wakil Rektor Bidang Kemahasiswaan dan Alumni

Dr. Ir. Abrani Sulaiman, M,Sc

Wakil Rektor Bidang Umum dan Keuangan

Dr. Hj Aslamiah, M.Pd., Ph.d

Dosen Pengampuh

Prof. Dr. Qomariyatus Sholihah Amd. Hyp, ST, M.Kes.

Dekan Fakultas Teknik

Dr. Ing. Yulian Firmana Arifin, ST., MT

Rektor Universitas Lambung Mangkurat

Prof. Dr. H. Sutarto Hadi, M.Si., M.Sc

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat

dan hidayah-nya sehingga proposal penelitian yang berjudul “Analisis Kadar

Bioetanol Ampas Tebu Hasil Destilasi dengan Variasi Waktu Fermentasi ”

dapat terselesaikan. Dalam penyusunan Proposal Metode Penelitian ini tidak

lepas dari bantuan dan kerja sama, serta dukungan dari berbagai pihak. Ucapan

terima kasih penulis haturkan kepada :

1. Bapak Ach. Kusairi S, MM., MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat

2. Ibu Prof. Dr. Qomariyatus Sholihah, Amd.hyp., ST., M.Kes. selaku Dosen

Pengampu 1

3. Bapak dan Ibu saya yang selalu memberikan dukungan dan semangat serta

doanya yang selalu menyertai saya.

Proposal ini disusun untuk memenuhi persyaratan kelulusan mata kuliah

Metode Penelitian (HMKK 538). Penulis memahami sepenuhnya bahwa

proposal ini tidak luput dari kesalahan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang

membangun sangat diharapkan demi perbaikan di masa mendatang.

Akhir kata dengan segala keikhlasan hati mengucapkan terima kasih.

Semoga proposal ini dapat memberikan inspirasi bagi pembaca dan semoga

proposal penelitian ini bermanfaat dalam rangka mencerdaskan kehiupan

bangsa.

Banjarbaru, Oktober 2016

Penulis

Ibrahim Hasan

iii

DAFTAR ISI

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

UCAPAN TERIMA KASIH............................................................................ii

KATA PENGANTAR...................................................................................iii

DAFTAR ISI.................................................................................................iv

DAFTAR GAMBAR......................................................................................v

DAFTAR TABEL.........................................................................................vi

BAB I. PENDAHULUAN...............................................................................1

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

1.2 Perumusan Masalah...................................................................2

1.3 Tujuan Penelitian........................................................................3

1.4 Batasan Masalah........................................................................3

1.5 Manfaat Penelitian......................................................................3

BAB II. DASAR TEORI.................................................................................5

2.1 Penelitian Pendahuluan...............................................................5

2.2 Tebu............................................................................................7

2.3 Bioetanol....................................................................................11

2.4 Hidrolisis....................................................................................14

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

2.6 Destilasi.....................................................................................17

2.7 Standar Nasional Indonesia Bioetanol......................................20

BAB III. METODE PENELITIAN.................................................................23

3.1 Objek Penelitian........................................................................23

3.2 Alat dan Bahan Penelitian.........................................................23

3.3 Teknik Pengumpulan Data........................................................24

3.4 Jadwal Penelitian.......................................................................28

DAFTAR PUSTAKA

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tanaman Tebu........................................................................8

Gambar 2.2 Nira Tebu.................................................................................9

Gambar 2.3 Proses Sederhana Pembuatan Bioetanol..........................11

Gambar 2.4 Fermentasi Sederhana.........................................................16

Gambar 2.5 Destilasi Sederhana.............................................................16

Gambar 2.6 Destilasi Uap.........................................................................19

Gambar 2.7 Destilasi Vakum....................................................................20

Gambar 2.8 Destilasi Sederhana.............................................................20

v

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Zat Yang Terkandung dalam Ampas Tebu.............................10

Tabel 2.2 Standar Nasional Bioetanol Terdenaturasi............................22

Tabel 3.1 Jadwal Penelitian......................................................................28

vi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi meupakan salah satu hal yang sangat penting di dunia.

Sehingga banyak terjadi konflik disuatu negara hanya karena

memperebutkan sumber – sumber energi. Bukan tanpa alasan, hal ini

dikarenakan berharganya sumber – sumber energi tersebut bagi

kelangsungan hidup disuatu negara. Ada berbagai macam sumber energi di

dunia pada saat ini, diantaranya adalah energi surya atau matahari, energi

panas bumi, energi angin, energi biomassa, energi gas alam, dan energi fosil.

Saat ini sumber energi utama umat manusia diperoleh dari bahan bakar fosil.

Pemakaian sumber energi fosil dari tahun ke tahunnya terus meningkat,

karena energi fosil banyak digunakan untuk pembangkit listrik dan bahan

bakar minyak untuk kendaraan. Masalahnya sekarang, bahan bakar fosil

merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui sehingga suatu

saat pasti akan habis.

Salah satu alternatif pengganti bahan bakar fosil adalah dengan

sumber energi yang dapat diperbaharui seperti Bioetanol. Bioetanol adalah

bahan bakar nabati yang berbahan baku tumbuh - tumbuhan. Bahan baku

untuk proses produksi bioetanol diklasifikasikan menjadi tiga kelompok, yaitu

gula, pati, dan selulosa. Sumber gula yang berasal dari gula tebu, gula bit,

molase, dan buah-buahan dapat dikonversi menjadi etanol. Sumber dari

bahan berpati seperti jagung, singkong, kentang, dan akar tanaman harus

dihidrolisis terlebih dahulu menjadi gula. Sumber selulosa yang berasal dari

kayu, limbah pertanian, limbah pabrik pulp, dan kertas, semuanya harus

dikonversi menjadi gula (Lin dan Tanaka, 2006)

1

Sumber bioetanol dapat berupa tanaman tebu. Tanaman ini termasuk

dalam kelompok Graminae (rumput-rumputan). Tebu termasuk komoditas

perkebunan penting di Indonesia. Luas areal perkebunan tebu di Indonesia

pada sepuluh tahun terakhir secara umum mengalami pertumbuhan 0,71

pesen per tahun. Produksi tebu juga tumbuh dengan laju sekitar 3,54 persen

per tahun, dengan produktivitas rata-rata hablur baru mencapai 5,82 ton/ha.

Hal ini menunjukkan masih berada di bawah kondisi produksi potensialnya

yang dapat mencapai 8 ton/ha (Fitriani, dkk., 2013)

Pemanfaatan tebu biasanya digunakan untuk pembuatan gula. Dari

proses pembuatan gula tersebut dihasilkan gula 5%, ampas tebu 90% dan

sisanya berupa tetes (molasse) dan air. Ampas tebu yang dihasilkan dari

pembuatan gula sangat besar yaitu 90%, sehingga peluang untuk

memanfaatkannya menjadi sesuatu yang lebih bermanfaat sangatlah besar.

Pemanfaatan ampas tebu di masyarakat masih sangat minim,

padahal jika dimanfaatkan ampas tebu bisa digunakan untuk pembangkit

listrik, bahan baku bricket, dan sebagai pupuk. Ampas tebu memiliki potensi

yang cukup besar untuk dikonversikan menjadi bioetanol, karena ampas tebu

memiliki kandungan selulosa yang cukup tinggi. Selain itu, ampas tebu juga

mudah didapatkan karena banyaknya industri dan perkebunan tebu di

indonesia. Karena inilah penulis ingin melakukan penelitian yang berjudul

“Analisis Kadar Bioetanol Ampas Tebu Hasil Destilasi Dengan Variasi

Waktu Fermentasi”

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, yang menjadi rumusan masalah

adalah sebagai berikut:

a. Bagaimana kadar bioetanol ampas tebu dengan variasi waktu fermentasi

2

b. Bagaimana kadar bioetanol ampas tebu hasil fermentasi terbaik menurut

standar SNI (Standa Nasional Indonesia)

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Untuk mengetahui kadar bioetanol ampas tebu dengan variasi waktu

fermentasi

b. Untuk mengetahui kadar bioetanol ampas tebu hasil fermentasi terbaik

menurut standar SNI (Standar Nasional Indonesia).

1.4 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian dan pengujian ini dilakukan dengan

rencana awal data yang ditetapkan sebagai berikut yaitu:

a. Menggunakan suhu destilasi yaitu ± 85oC dengan 1 kali pengambilan

sampel

b. Pembuatan bioetanol ampas tebu dengan menggunakan proses fermentasi

dan proses destilasi.

c. Pada proses fermentasi ampas tebu, dilakukan variasi waktu fermentasi

yaitu 24 jam, 36 jam, 48 jam, dan 60 jam.

d. Pengujian kandungan bioetanol ampas tebu menggunakan alat Gas

Chromatography.

e. Standar kadar etanol terbaik hasil fermentasi mengacu pada standar SNI

(Standar Nasional Indonesia).

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah:

a. Bagi peneliti, agar peneliti mengetahui kadar bioetanol pada ampas tebu

b. Bagi masyarakat, agar masyarakat mengetahui manfaat ampas tebu yang

selama ini belum dimanfaatkan dengan baik

3

c. Bagi civitas akademika Universitas Lambung Mangkurat, hasil penelitian

diharapkan dapat menjadi dokumen akademik yang berguna untuk

dijadikan acuan bagi civitas akademika

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Penelitian Pendahuluan

I Made Anom Sutrisna Wijaya, I Gusti Ketut Arya Arthawan dan Anis

Novita Sari (2012) mahasiswa Teknik Pertanian, Universitas Udayana, Bali.

Melakukan penelitian dengan judul “Potensi Nira Kelapa Sebagai Bahan Baku

Bioetanol”. Pada penelitian ini nira kelapa digunakan sebagai bahan membuat

bioetanol Hasil pembuatan bioetanol dilakukan dengan tahap fermentasi dan

destilasi.

Pada pembuatan bioetanol tersebut fermentasi dilakukan pada suhu 26-

28oC selama 2 hari dengan proses destilasi dilakukan berulang-ulang hingga 14

kali. Rata-rata kada etanol yang didapatkan hingga destilasi 14 kali adalah

95,13%. Ini berarti bioetanol nira kelapa mempunyai potensi cukup tinggi untuk

dikembangkan karena kualitas bioetanol yang dihasilkan sesuai dengan standar

SNI yaitu 94%.

Dian Pratiwi M, Dahlia Qadari dan Nurul Utami SM (2013) mahasiswi

Teknik Kimia Politeknik Negeri Ujung Pandang, Makassar. Melakukan penelitian

dengan judul “ Potensi Pembuatan Etanol dari Eceng Gondok Melalui Proses

Hidrothermal”. Hasil dari penelitian ini diketahui batang eceng gondok memiliki

kandungan selulosa 64,51%. Melalui proses hidrolisis, selulosa dikonversi

menjadi glukosa yang difermentasi menjadi produk yang bernilai ekonomi tinggi

seperti etanol.

Setelah dilakukan proses hydrothermal, diperoleh nilai konversi selulosa

menjadi glukosa optimum sebesar 5,78 % pada kondisi suhu 17oC dan waktu 60

menit. Setelah itu, dilakukan proses hidrolisis dengan enzim selulase agar

selulosa dapat teruraikan menjadi glukosa secara optimal. Dimana setelah uji

5

struktur sel, eceng gondok mengalami kerusakan sel setelah proses

hydrothermal dan bertambah rusak setelah proses hidrolisis. Bioetanol yang

dihasilkan setelah proses fermentasi adalah sebesar 6,4% dan 6,2%.

Anita Purnama Sari, Ahyar Ahmad dan Hanapi Usman (2013) mahasiswa

Universitas Hasanuddin, Makassar. Melakukan penelitian dengan judul “Produksi

Bioetanol dari Selulosa Alga Merah dengan Sistem Fermentasi Simultan

Menggunakan Bakteri Clostridium Acetobutylicum”. Hasil dari penelitian ini

didapatkan bahwa kondisi optimum fermentasi diperoleh pada pH 6,0 dengan

waktu fermentasi 10 hari.

Nilai konversi selulosa alga merah adalah setiap 1 kilogram selulosa

Gracillaria Verrucosa menghasilkan 21,56% bioetanol dengan kemurnian 17,04%

dan satu kilogram Eucheuma Cottonii menghasilkan 18,40% bioetanol dengan

kemurnian 8,42%.

Mira Amalia Hapsari dan Alice Pramashinta (2013) mahasiswa Teknik

Kimia, Universitas Diponegoro, Semarang. Melakukan penelitian dengan judul

“Pembuatan Bioetanol dari Singkong Karet (Manihot Glaziovii) Untuk Bahan

Bakar Kompor Rumah Tangga Sebagai Upaya Mempercepat Konversi Minyak

Tanah Ke Bahan Bakar Nabati”. Penelitian ini menggunakan metode SSF

(Simultaneous Saccarification Fermentasion) yaitu proses hidrolisis dan

fermentasi dilakukan secara serentak. Dalam penelitian ini, singkong karet

menjadi bahan utama pembuatan bioetanol dengan varisai waktu fermentasi,

yaitu 144 jam, 168 jam dan 192 jam. Destilasi dilakukan sebanyak 2 kali dan

dilakukan variasi pemberian massa ragi untuk mengetahu pengaruh massa ragi

terhada kadar etanol.

Dari penelitian tersebut didapatkan hasil bahwa waktu fermentasi

berpengaruh terhada kadar bioetanol yang diperoleh. Dari tiga variabel waktu

fermentasi, waktu fermentasi 168 jam menghasilkan kadar bioetanol tertinggi,

6

yaitu 94%. Massa ragi berpengaruh terhadap kadar etanol yang diperoleh.

Semakin besar massa ragi maka semakin besar kadar etanol yang dihasilkan.

Massa ragi 15 gr menghasilkan kadar bioetanol tertinggi, yaitu 94%.

Farida Hanum, Nurhasmawaty Pohan, Mulia Rambe dan Ratih Primadony

(2013) melakukan penelitian dengan judul “Pengaruh Massa Ragi dan Waktu

Fermentasi Terhadap Bioetanol dari Biji Durian”. Pada penelitian tersbeut biji

durian menjadi bahan pembuatan bioetanol, biji durian dihaluskan hingga seperti

tepung. Kemudian dilakukan fermentasi dengan variasi waktu 48 jam, 72 jam dan

96 jam dengan proses destilasi pada suhu 80oC .

Hasil penelitian menunjukkan jumlah bioetanol optimum yang diperoleh

pada penelitian ini sebesar 3,7 ml dengan densitas 0,9669 gr/ml dengan waktu

48 jam dan pemberian ragi 6%. Kadar bioetanol yang diperoleh sebesar

18,999% dengan fermentasi 48 jam. Nilai kalor optimum sebesar 167,092 kkal/kg

dengan waktu fermentasi 48 jam dan pemberian jumlah ragi sebesar 6% dari

jumlah bahan baku.

2.2 Tebu

Tebu adalah tanaman jenis rumput-rumputan yang ditanam untuk bahan

baku gula. Tanaman ini hanya dapat tumbuh di daerah beriklim tropis. Tanaman

ini termasuk jenis rumput-rumputan. Umur tanaman sejak ditanam sampai dapat

dipanen mencapai kurang lebih satu tahun. Klasifikasi tanaman tebu adalah :

a. Kerajaan : Plantae

b. Divisi : Magnoliophyta

c. Kelas : Liliopsida

d. Ordo : Poales

e. Famili : Poaceae

f. Genus : Saccharum

g. Spesies : Saccharum officinarum L. (Tarigan dan Sinulingga, 2006).

7

Gambar 2.1 Tanaman Tebu

(Sumber : obatkankerkelenjargetahbening.alfianherbal.com)

Tebu memiliki akar serabut yang panjangnya dapat mencapai satu meter.

Pada saat tanaman masih muda atau berupa bibit, ada dua macam akar yaitu

akar setek dan akar tunas. Akar setek atau bibit tumbuh dari setek batangnya.

Akar ini tidak berumur panjang dan hanya berfungsi sewaktu tanaman masih

muda. Akar tunas tumbuh dari tunas. (Sinaga, 2011)

Dalam masa pertumbuhannya tanaman tebu membutuhkan banyak air,

sedangkan ketika tebu akan menghadapi waktu masak menghendaki keadaan

kering sehingga pertumbuhannya terhenti. Apabila hujan turun terus menerus

akan menyebabkan tanaman tebu rendah rendemennya. Jadi jelas bahwa tebu

selain memerlukan daerah yang beriklim panas, juga diperlukan adanya

perbedaan yang nyata antara musim hujan dan musim kemarau (Notojoewono,

1967).

Nira tebu merupakan cairan hasil perasan yang diperoleh dari

penggilingan tebu yang memiliki warna coklat kehijauan. Nira tebu selain

mengandung gula, juga mengandung zat-zat lainnya (zat non gula). Perolehan

nira tebu yang mengandung sukrosa, diperoleh dari tebu dengan pemerahan

dalam unit penggilingan setelah melalui proses dalam unit pencacah tebu.

Proses ini dimaksudkan untuk mempermudah proses ekstraksi berikutnya.

8

Gambar 2.2 Nira Tebu

(Sumber : jepara.saintclassifiedindonesia.com)

Nira tebu mengandung senyawa-senyawa kimia baik yang membaur

terlarut maupun yang membentuk koloid. Komposisi senyawa kimia di dalam nira

tebu berbeda-beda tergantung jenis tebu, lokasi penanaman dan umur tebu saat

dipanen.

Nira memiliki sifat yang tidak tahan lama disimpan, setelah 4 jam akan

terjadi penurunan pH, hal ini disebabkan terjadinya proses fermentasi oleh

khamir. Untuk menjaga agar supaya tidak terjadi proses fermentasi selama

penyimpanan, maka perlu dicari cara terbaik untuk mempertahankan mutu nira

tersebut (Laksamahardja, 1993)

Penurunan mutu fisikokimia nira terutama disebabkan oleh kandungan

mikroba. Nira merupakan media hidup yang baik bagi mikroba, baik bakteri,

khamir, dan kapang. Mikroba-mikroba tersebut memanfaatkan sukrosa dan

komponen kimia lainnya untuk hidupnya dan akan mengalami

perkembangbiakan sehingga jumlah dan jenis mikroba akan semakin meningkat

yang menyebabkan perubahan fisikokimia pada nira (Winarno, 1993)

Ampas tebu atau lazimnya disebut bagas, adalah hasil samping dari

proses ekstraksi (pemerahan) cairan tebu. Dari satu pabrik dihasilkan ampas

tebu sekitar 35– 40% dari berat tebu yang digiling. Berdasarkan data dari Pusat

9

Penelitian Perkebunan Gula Indonesia (P3GI) ampas tebu yang dihasilkan

sebanyak 32% dari berat tebu giling (Indriani dan Sumiarsih, 1992)

Ampas tebu sebagian besar mengandung ligno-cellulose. Panjang

seratnya antara 1,7 sampai 2 mm dengan diameter sekitar 20 mikro, sehingga

ampas tebu ini dapat memenuhi persyaratan untuk diolah menjadi papan-papan

buatan. Bagase mengandung air 48 - 52%, gula rata-rata 3,3% dan serat rata-

rata 47,7%. Serat bagase tidak dapat larut dalam air dan sebagian besar terdiri

dari selulosa, pentosan dan lignin. Berikut ini adalah tabel kandungan kimia yang

terdapat pada ampas tebu (Husin, 2007) :

Kandungan Kadar (%)

Abu 3,82

Lignin 22,09

Selulosa 37,65

Sari 1,81

Pentosan 27,97

SiO2 3,01

Tabel 2.1 Zat yang terkandung dalam ampas tebu

Dengan metode polarimeter zat yang terkandung pada ampas tebu

setelah diperas (zat kering ampas) kandungan kadar sakarosa sisa 2,32 % (hasil

laboratorium pabrik gula kuala madu kabupaten Langkat,2010). Untuk

menghilangkan sisa kadar gula yang terdapat pada ampas tebu tersebut,

direndam dengan alkohol 99 % selama 24 jam.

Pada umumnya, pabrik gula di Indonesia memanfaatkan ampas tebu

sebagai bahan bakar bagi pabrik yang bersangkutan, setelah ampas tebu

tersebut mengalami pengeringan. Disamping untuk bahan bakar, ampas tebu

10

juga banyak digunakan sebagai bahan baku pada industri kertas, particleboard,

fibreboard, dan lain-lain.

2.3 Bioetanol

Bioetanol adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula dari sumber

karbohidrat menggunakan bantuan. Bioetanol saat diproduksi umumnya berasal

dari etanol generasi pertama, yaitu etanol yang dibuat dari gula (tebu, molases)

atau pati-patian (jagung, singkong, dll). Bahan-bahan tersebut adalah bahan

pangan (Bambang Prastowo, 2007).

Pembuatan bioetanol paling banyak digunakan adalah dengan metode

fermentasi dan destilasi. Bahan baku yang dapat digunakan pada pembuatan

bioetanol adalah sebagai berikut :

a. Bahan bergula (sukrosa) diantaranya adalah nira tebu, nira nipah, nira

sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan dan sari buah mete

b. Bahan berpati diantaranya adalah tepung – tepung sorgum biji, sagu,

singkong, ubi jalar, ganyong, garut dan umbi dahlia

c. Bahan berselulosa diantaranya adalah kayu, jerami, batang pisang

dan bagas (LIPI, 2008)

bukan merupakan suatu hal yang baru. Secara umum, proses

pengolahan bahan berpati/karbohirat seperti ubi, kayu, jagung, dan gandum

untuk menghasilkan etanol dilakukan dengan proses hidrolisis, yakni proses

konversi pati menjadi glukosa.

Gambar 2.3 Proses sederhana pembuatan bioetanol

(Sumber : motorplus-online.com)

11

Pemutusan rantai polimer tersebut dapat dilakukan dengan berbagai

metode, misalnya secara enzimatis, kimiawi ataupun kombinasi keduanya.

Proses berikutnya adalah proses fermentasi untuk mengkonversi glukosa (gula)

menjadi etanol dan CO2 . Arah pengembangan bioetanol mulai berubah generasi

kedua, yaitu limbah pertanian yang mengandung selulosa, hemiselulosa, dan

lignin. Selulosa merupakan karbohidrat utama yang disintesis oleh tanaman dan

menempati hampir 60% komponen penyusun struktur tanaman.

Jumlah selulosa di alam sangat melimpah sebagai sisa tanaman atau

dalam bentuk limbah pertanian seperti jerami padi, tongkol jagung, gandum dan

kedelai. Nilai ekonomi senyawa selulosa pada limbah tersebut sangat rendah

karena tidak dapat langsung dimanfaatkan oleh manusia. Sulitnya mendegradasi

limbah tesebut menyebabkan petani lebih suka membakar limbah tersebut

dilahan pertanian daripada memanfaatkannya kembali melalui pengomposan

(Salma dan Gunarto, 1999)

a. Sejarah Bioetanol

Bioetanol telah digunakan manusia sejak zaman prasejarah sebagai

bahan pemabuk dalam minuman beralkohol. Campuran dari bioetanol

mendekati kemurnian untuk pertama kali ditemukan oleh seorang ahli kimia

yang mengembangkan proses destiliasi pada masa Khalifah Abbasiyah

dengan peneliti terkenal yaitu Jabir ibn Hayyan (Gebber), Al-Kindi (Alkindus)

dan Al-Razi (Rhazes). Catatan yang disusun oleh Jabir ibn Hayyan (721-815).

Menyebutkan bahwa uap dari wine yang mendidih mudah terbakar. Al-Kindi

( 801-873) dengan tegas menjelaskan tentang proses destilasi wine.

Sedangkan bioetanol absolut didapatkan pada tahun 1796 oleh Johann

Tobias Lowitz, dengan menggunakan destilasi saringan arang. Lalu penelitian

itu dilanjutkan Antonie Lavoisier yang menggambarkan bahwa bioetanol

adalah senyawa yang terbentuk dari karbon, hidrogen dan oksigen.

12

Pada tahun 1808 Nicolas Theodore de Saussure dapat menentukan

rumus kimia etanol. Lima puluh tahun kemudian (1858), Archibald Scott

Couper menerbitkan rumus bangun etanol yang dibuat oleh Nicolas Theodore

de Saussure. Dengan demikian etanol adalah salah satu senyawa kimia yang

pertama kali ditemukan rumus bangunnya.

Etanol pertama kali dibuat secara sintetis pada tahun 1892 di Inggris oleh

Henry Hennel dan S.G.Serullas di Perancis. Kemudian pada tahun 1892

Michael Faraday melanjutkan penelitiannya dan membuat etanol dengan

menggunakan hidrasi katalis asam pada etilen yang digunakan pada proses

produksi etanol sintetis hingga saat ini.

Pada tahun 1840 etanol menjadi bahan bakar lampu di Amerika Serikat,

pada tahun 1880-an Henry Ford membuat mobil quadycycle dan sejak tahun

1908 mobil Ford model T telah dapat menggunakan bioetanol sebagai bahan

bakarnya. Namun pada tahun 1920-an bahan bakar dari petroleum yang

harganya lebih murah menjadi dominan menyebabkan etanol mendapat

kurang perhatian. Michael Faraday membuat etanol dengan menggunakan

hidrasi katalis asam pada etilen ditahun 1982, yang digunakan pada proses

produksi etanol sintetis hingga saat ini. Bioetanol kembali mendapat perhatian

dan telah menjadi alternatif energi yang terus dikembangkan.

Di indonesia bioetanol akan dijadikan salah satu bahan bakar alternatif

masyarakat, untuk itu perlu adanya penelitian dan uji coba. Dengan

tersedianya banyak sumber daya alam hayati yang dapat digunakan sebagai

bahan baku untuk memproduksi bioetanol, maka tak akan khawatir

kekurangan bahan bakar. Penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar sudah

dikenal sejak lama, yaitu pada komponen Mogas (Premium), yang disebut

gasohol. Bioetanol selain berfungsi sebagai octane boster, juga berfungsi

13

sebagai oxygenating agent, karena di dalamnya terkandung oksigen maka

dapat menyempurnakan proses pembakaran bioetanol.

Etanol (C2H5OH) dapat dikategorikan dalam dua kelompok utama, yaitu

etanol 95% – 96% vol yang disebut etanol berhidrat dan etanol >99,5% vol

yang digunakan sebagai bahan bakar atau biasa disebut Fuel Grade Etanol

(Prihandana Rama, 2007)

2.4 Hidrolisis

Hidrolisis merupakan reaksi kimia yang memecah molekul menjadi dua

bagian dengan penambahan molekul air (H2O), dengan tujuan untuk

mengkonversi polisakarida menjadi monomer-monomer sederhana. Satu bagian

dari molekul memiliki ion hidrogen (H+) dan bagian lain memiliki ion hidroksil

(OH). Umumnya, hidrolisis ini terjadi saat garam dari asam lemah atau basa

lemah (atau keduanya) terlarut di dalam air. Reaksi umumnya yakni sebagai

berikut :

AB + H2O → AH + BOH

Akan tetapi, dalam kondisi normal hanya beberapa reaksi yang dapat

terjadi antara air dengan komponen organik. Penambahan asam, basa atau

enzim umumnya dilakukan untuk membuat reaksi hidrolisis dapat terjadi pada

kondisi penambahan air tidak memberikan efek hidrolisis,. Asam, basa maupun

enzim dalam reaksi hidolisis disebut sebagai katalis, yakni zat yang dapat

mempercepat terjadinya reaksi (Lowry, 1951)

2.5 Fermentasi

Arti kata fermentasi selama ini berubah – ubah. Kata fermentasi berasal

dari bahasa latin “fervere” yang berarti merebus (to boil). Arti kata dari bahasa

latin tersebut dapat dikaitkan dengan kondisi cairan bergelembung dan mendidih.

Keadaan ini disebabkan adanya aktivitas ragi pada ekstraksi buah-buahan atau

14

biji-bijian (Suprihatin, 2010). Ragi mengubah gula menjadi etanol dan

karbondioksida sesuai rumus di bawah ini :

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

Gelembung – gelembung karbondioksida dihasilkan dari katabolisme

anaerobik terhadap kandungan gula. Fermentasi mempunyai arti yang berbeda

bagi ahli biokimia dihubungkan dengan pembangkitan energi oleh katabolisme

senyawa organik. Pada bidang mikrobiologi industri, fermentasi mempunyai arti

yang lebih luas, yang menggambarkan setiap proses untuk menghasilkan produk

dari pembiakan mikroorganisme.

Perubahan arti kata fermentasi sejalan dengan hasil penelitian yang

dilakukan oleh para ahli. Arti kata fermentasi berubah pada saat Gay Lussac

berhasil melakukan penelitian yang menunjukkan penguraian gula menjadi

alkohol dan karbondioksida. Selanjutnya Pasteur melakukan penelitian mengenai

penyebab perubahan sifat bahan yang difermentasi, sehingga dihubungkan

dengan mikroorganisme dan akhirnya dengan enzim. Untuk berapa lama

fermentasi terutama dihubungkan dengan karbohidrat, bahkan sampai sekarang

pun masih sering digunakan.

Padahal pengertian fermentasi tersebut lebih luas lagi menyangkut juga

perombakan protein dan lemak oleh aktivitas mikroorganisme. Meskipun

fermentasi sering dihubungkan dengan pembentukan gas yang disebabkan oleh

mikroorganisme hidup, pada saat ini pembentukan gas maupun terdapatnya sel

mikroorganisme hidup tidak merupakan kriteria esensial.

Dalam beberapa proses fermentasi misalnya fermentasi asam laktat,

tidak ada gas yang dibebaskan. Fermentasi dapat juga berlangsung (meskipun

jarang terjadi) dapat menggunakan ekstrak enzim yang berfungsi sebagai

katalisator reaksi. Dari uraian di atas dapat disarikan bahwa fermentasi

mempunyai pengertian suatu proses terjadinya perubahan kimia pada suatu

15

substrat organik melalui aktivitas enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme

(Suprihatin, 2010).

Untuk hidup, semua mikroorganisma membutuhkan sumber energi yang

diperoleh dari metabolisme bahan pangan dimana mikroorganisme berada di

dalamnya. Bahan baku energi yang paling banyak digunakan oleh

mikroorganisme adalah glukosa. Dengan adanya oksigen beberapa

mikroorganisme mencerna glukosa dan menghasilkan air, karbondioksida dan

sejumlah besar energi (ATP) yang digunakan untuk tumbuh. Ini adalah

metabolisme tipe aerobik. Akan tetapi beberapa mikroorganisme dapat mencerna

bahan baku energinya tanpa adanya oksigen dan sebagai hasilnya bahan baku

energi ini hanya sebagian yang dipecah. Bukan air, karbondioksida dan sejumlah

besar energi yang dihasilkan, tetapi hanya jumlah kecil energi, karbondioksida,

air dan produk akhir metabolik organik lain yang dihasilkan.

Zat – zat produk akhir ini termasuk sejumlah besar asam laktat, asam

asetat dan etanol serta sejumlah kecil asam organik volatil lainnya, alkohol dan

ester dari alkohol tersebut. Pertumbuhan yang terjadi tanpa adanya oksigen

sering dikenal sebagai fermentasi.

Gambar 2.4 Fermentasi sederhana

(Sumber : www.indobioethanol.com)

Faktor – faktor yang berpengaruh dalam proses fermentasi ragi adalah

sebagai berikut :

16

a. Lama Fermentasi (waktu)

Lama waktu yang dibutuhkan pada proses fermentasi adalah sekitar 2 – 3

hari (Astawan dan Mita, 1991)

b. Jenis Bahan (Substrat)

Substrat sebagai sumber energi yang diperlukan mikroba pemula

fermentasi untuk mengawali kelangsungan fermentasi. Energi yang

dibutuhkan berasal dari karbohidrat, protein, lemak, mineral dan zat gizi

lainnya yang terdapat dalam substrat. Bahan energi yang banyak digunakan

oleh mikroorganisme adalah glukosa. Mikroba dalam fermentasi harus mampu

tumbuh dalam substrat dan mudah beradaptasi dengan lingkungannya

(Astawan dan Mita, 1997).

c. Keasaman (pH)

Untuk fermentasi alkohol, ragi memerlukan media dengan suasana asam,

yaitu antara pH 4,8-5,0. Pengaturan pH dapat dengan penambahan asam

sulfat jika substratnya basa atau natrium bikarbonat jika substratnya asam

d. Suhu

Suhu optimum untuk perumbuhan dan perkembangbiakan adalah 28oC -

30oC.

e. Udara

Fermentasi alkohol berlangsung secara anaerobic, namun demikian

udara

diperlukan pada proses pembibitan sebelum fermentasi untuk

perkembangbiakan ragi (Amien, 2006).

2.6 Destilasi

Prinsip destilasi adalah penguapan cairan dan pengembunan kembali uap

tersebut pada suhu titik didih. Titik didih suatu cairan adalah suhu dimana

tekanan uapnya sama dengan tekanan atmosfer. Cairan yang diembunkan

17

kembali disebut destilat. Tujuan destilasi adalah pemurnian zat cair pada titik

didihnya, dan memisahkan cairan tersebut dari zat padat yang terlarut atau dari

zat cair lainnya yang mempunyai perbedaan titik didih cairan murni. Pada

destilasi biasa, tekanan uap di atas cairan adalah tekanan atmosfer (titik didih

normal). Untuk senyawa murni, suhu yang tercatat pada termometer yang

ditempatkan pada tempat terjadinya proses destilasi adalah sama dengan titik

didih destilat (Sahidin, 2008).

Gambar 2.5 Destilasi sederhana

(Sumber : analisakimia.com)

Maksud dari proses destilasi adalah untuk memisahkan etanol dari

campuran etanol air. Untuk larutan yang terdiri dari komponen – komponen yang

berbeda nyata suhu didihnya, destilasi merupakan cara yang paling mudah

dioperasikan dan juga merupakan cara pemisahan yang secara thermal adalah

efisien. Pada tekanan atmosfir, air mendidih pada 100oC dan etanol mendidih

pada sekitar 77oC.

Perbedaan pada titik didih inilah yang memungkinkan pemisahan

campuran etanol air. Prinsipnya jika larutan campuran etanol air dipanaskan,

maka akan lebih banyak molekul etanol menguap daripada air. Jika uap – uap ini

didinginkan (dikondensasi), maka konsentrasi etanol dalam cairan yang

dikondensasikan itu akan lebih tinggi daripada dalam larutan aslinya. Jika

18

kondensat ini dipanaskan lagi dan kemudian dikondensasikan, maka konsentrasi

etanol akan lebih tinggi lagi.

Proses ini diulang terus, sampai sebagian dari etanol dikonsentrasikan

dalam suatu fasa. Namun hal ini ada batasnya. Pada larutan 96% etanol,

didapatkan suatu campuran dengan titik didih yang sama (azeotrop). Pada

keadaan ini, jika larutan 96% alkohol ini dipanaskan, maka rasio molekul air dan

etanol dalam kondensat akan tetap konstan sama. Jika dengan cara destilasi ini,

alkohol tidak bisa lebih pekat dari 96% (Harahap, 2003)

Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan terdapat beberapa

macam proses destilasi, macam – macam proses tersebut adalah sebagai

berikut:

a. Destilasi Uap

Proses penyaringan suatu campuran air dan bahan yang tidak larut

sempurna atau larut sebagian dengan menurunkan tekanan sistem sehingga

didapatkan hasil penyulingan jauh di bawah titik didih awal.

Gambar 2.6 Destilasi uap

(Sumber : arifchemistryproduction.com)

b. Destilasi vakum

Untuk memurnikan senyawa yang larut dalam air dengan titik didih tinggi

sehinggal tekanan lingkungan harus diturunkan agar tekanan sistem turun.

19

Destilasi ini tekanan operasinya 0,4 atm (<300 mmHg absolut). Proses

destilasi dengan tekanan di bawah tekanan atmosfer.

Gambar 2.7 Destilasi vakum

(Sumber : theprinces9208.wordpress.com)

c. Destilasi biasa

Destilasi sederhana atau destilasi biasa adalah teknik pemisahan kimia untuk

memisahkan dua atau lebih komponen yang memiliki perbedaan titik didih

yang jauh. Suatu campuran dapat dipisahkan dengan destilasi biasa ini untuk

memperoleh senyawa murninya. Senyawa - senyawa yang terdapat dalam

campuran akan menguap pada saat mencapai titik didih masing – masing.

Gambar 2.8 Destilasi sederhana

(Sumber : nurul.kimia.upi.edu)

2.7 Standar Nasional Indonesia (SNI) Bioetanol

20

Pemanfaatan bioetanol diarahkan untuk memberikan kontribusi yang

signifikan terhadap bauran energi nasional terutama sebagai bahan bakar

pencampur ataupun pensubstitusi bensin. Pemerintah melalui Dewan

Standarisasi Nasional (DSI) telah menetapkan Standar Nasional Indonesia (SNI)

untuk bioetanol dengan tujuan melindungi konsumen (dari segi mutu), produsen

dan mendukung perkembangan industri bioetanol di Indonesia.

Standar Nasional Indonesia (SNI) bioetanol disusun oleh Panitia Teknis

Energi Baru dan Terbarukan (PTEB) melalui tahapan – tahapan baku tata cara

perumusan standar nasional. Penyusunan SNI bioetanol Terdenaturasi untuk

gasohol ini dilakukan dengan memperhatikan standar sejenis yang berlaku di

negara – negara lain yang pemakaian bioetanolnya sudah luas dan mencapai

tahap komersial. Faktor lain yang juga diperhatikan adalah keberagaman bahan

baku bioetanol di tanah air (Badan Standar Indonesia, 2012).

SNI ini disusun oleh Panitia Teknis Perumusan Standar Nasional

Indonesia 27-04: Bioenergi melalu proses/prosedur perumusan standar dan

terakhir dibahas dalam Forum Konsensus Panitia Teknis Bioenergi di Bali pada

tanggal 1 Desember 2011, yang dihadiri oleh anggota panitia teknis dan

narasumber terkait.

SNI bioetanol ini merupakan revisi dari SNI 7390:2008, bioetanol

terdenaturasi untuk gasohol, yang disusun dengan memperhatikan masukan dari

konsumen, produsen dan penyalur serta standar sejenis yang sudah berlaku di

negara – negara lain yang memakai bioetanolnya sudah luas dan mencapai

tahap komesial. Secara substansial perubahan dari SNI 7390:2008 adalah

perubahan syarat kadar metanol, penambahan denaturan baru denatonium

benzoat, perubahan kadar air, perubahan kadar klorin dan penghapusan

parameter pHe.

21

Tabel 2.2 Standar Nasional Indonesia Bioetanol Terdenaturasi

(Sumber : Badan Standarisasi Nasional Indonesia)

22

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Objek Penelitian

Dalam penelitian ini yang menjadi objek penelitian adalah ampas tebu

yang akan diproduksi menjadi bioetanol dengan metode fermentasi dan

destilasi

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

Adapun alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah

sebagai berikut :

a. Alat

1) Jerigen

Jerigen digunakan sebagai tempat melakukan fermentasi

2) Pressure Gauge.

Pressure gauge digunakan untuk mengetahui tekanan pada saat

proses fermentasi.

3) Destilator

Destilator alat untuk melakukan destilasi setelah dilakukan

fermentasi.

4) Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk menampung bioetanol hasil destilasi.

5) Thermocouple

Thermocouple adalah alat sensor temperatur agar temperatur

tetap berada pada temperatur yang kita inginkan

b. Bahan

1) Ampas Tebu

Ampas tebu merupakan bahan baku utama pembuatan bioetanol.

23

2) Ragi

Ragi digunakan sebagai bakteri untuk melakukan proses

fermentasi

3.3 Teknik Pengumpulan Data

a. Pengolahan Bahan

1) Ampas tebu yang sudah dikumpulkan dicuci hingga bersih

2) Dijemur di bawah sinar matahari

3) Hasil pengeringan kemudian dihaluskan dengan mesin penggiling

dan diayak di ayakan mesh hingga diperoleh tepung ampas tebu.

4) Kemudiaan tepung ampas tebu dicampur dengan air aquades 2 liter

5) Campuran direbus selama 30 menit dengan suhu 95-100oC sambil

diaduk-aduk

b. Fermentasi

1) Siapkan jerigen yang akan digunakan sebagai tempat fermentasi

2) Masukkan 2 liter larutan ampas tebu

3) Campurkan ragi sebanyak 4 gram

4) Pada fermentasi ini dilakukan variasi terhadap waktu fermentasinya

yaitu 24 jam, 36 jam, 48 jam dan 60 jam

c. Destilasi

1) Siapkan alat dan bahan

2) Menyalakan pemanas alat destilasi

3) Tunggu beberapa saat sampai suhu yang diinginkan telah dicapai.

Dalam proses destilasi ampas tebu, suhu yang ditetapkan yaitu 85oC

4) Suhu dipertahankan sesuai lama proses destilasi. Lama proses

destilasi untuk satu sampel sekitar 8 jam.

5) Destilasi dilakukan sebanyak 5 kali untuk satu sampel.

24

6) Setelah sampel didapatkan, kemudian sampel tersebut ditampung di

dalam gelas ukur untuk diuji kadar etanolnya

d. Analisa kandungan bioetanol

Bioetanol hasil proses destilasi diuji di Laboratorium Teknik Kimia

Universitas Gadjah Mada dengan menggunakan alat Kromatografi Gas

untuk mengetahui kadar bioetanol terbaik dari 4 variasi waktu fermentasi

tersebut menurut standar SNI (Standar Nasional Indonesia).

25

e. Diagram alir penelitian

Tidak

Iya

26

Mulai

Studi Literatur

Persiapan Alat dan Bahan

Fermentasi Fermentasi Gagal

Pengolahan Bahan

Pengujian Kadar Bioetanol

Analisa Data dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Destilasi suhu 85oC

f. Flowchart Proses

Serbuk Tebu

Air Aquades

Tidak

IYA

27

Ampas Tebu

Dijemur di bawah sinar matahari

Digiling

Direbus pada suhu 100oC

Fermentasi Fermentasi Gagal

Variasi Waktu :

24 Jam, 36 Jam, 48 Jam, 60 jam

Destilasi Suhu 85oCDestilasi Sebanyak 5 Kali

Etanol

3.4 Jadwal Penelitian

Dalam penelitian ini memerlukan waktu sekitar 4 bulan seperti yang

ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Kegiatan

Oktober

2016

November

2016

Desember

2016

Januari

2017

Minggu Minggu Minggu Minggu

I II III I

V

I II III I

V

I II III I

V

I II III IV

Studi Literatur

Pengumpulan

Data

Presentasi

Proposal

Pengolahan

Data

Menyusun

Laporan

Seminar Hasil

Sidang Akhir

28

29

DAFTAR PUSTAKA

Astawan. M dan M. W. Astawan. 1991. Teknologi Pengolahan Pangan Nabati

Tepat Guna. Bogor : Akademika Pressiado.

Badan Standardisasi Nasional. 2008. SNI 7290:2008. Bioetanol Terdenaturasi

untuk Gasohol. Jakarta.

Dyan, Pratiwi., dkk. 2013. Potensi Pembuatan Etanol dari Eceng Gondok Melalui

Proses Hidrothermal. Politeknik Negeri Ujung Pandang. Makassar.

Fardiaz. 1992. Mikrobiologi Pangan. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Fitriani, dkk. 2013. Produksi Bioetanol Tongkol Jagung dan Hasil Proses

Delignifikasi. Palu : Universitas Tadulako.

Hanum, Farida., dkk. 2013. Pengaruh Massa Ragi dan Waktu Fermentasi

Terhadap Bioetanol dari Biji Durian. Jurnal Teknik Kimia USU Vol 2 No. 4.

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Medan.

Hapsari, Mira A dan Pramashinta, Alice. 2013. Pembuatan Bioetanol dari

Singkong

Karet (Manihot Glaziovii) Untuk Bahan Bakar Kompor Rumah Tangga

Sebagai Upaya Mempercepat Konversi Minyak Tanah Ke Bahan Bakar

Nabati”. Jurnal Teknologi Kimia dan Industri, Vol. 2, No. 2. Fakultas

Teknik Universitas Diponegoro.

Harahap. 2003. Karya Ilmiah Produksi Alkohol. Kendari.

Husin, A. A. 2007. Pemanfaatan Limbah Untuk Bahan Bangunan.

www.kimpraswil.go.id.

Indriani dan Sumiarsih. 1992. Pembudidayaan Tebu di Lahan Sawah dan

Tegalan. Penebar Swadya. Jakarta.

Laksamahardja, M.. P. 1993. Pembuatan Gula Merah. Makalah Temu Tugas,

Aplikasi Teknologi Perkebunan B. P. Kalimantan Barat.

Lin, Y., dan S. Tanaka. 2006. Ethanol Fermentation From Biomass

Resources:Current State and Prospects. Appl. Microbiol. Biotechnol. 69:

627-642.

Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI). 2008.

Lowry, O. H., N. J., Rosebrough, A. L., Farr, R. J. Randall. 1951. Protein

meaurement with the folin phenol reagent. Journal of Biology and

Chemistry. 193-265.

Notojoewono. 1967. Berkebun Tebu Lengkap. Yogyakarta.

Prastowo, Bambang. 2007. Potensi Sektor Pertanian Sebagai Hasil dan

Pengguna Energi Terbarukan, Perspektif Vol. 6 No.2. Hal 84-92

Rama, Prihandana., dkk. 2007. Bioetanol Ubi Kayu Bahan Bakar Masa Depan.

Agromedia Pustaka. Jakarta

Sahidin. 2008. Penuntun Praktikum Kimia Organik I. Unhalu. Kendari

Salma dan Gunarto. 1999. Enzim Selulase Dari Trichoderma spp. Jurnal

Mikrobiologi Indonesia. Vol 2 No 2.

Sari, Purnama, A., dkk. 2013. Produksi Bioetanol dari Selulosa Alga Merah

dengan Sistem Fermentasi Simultan Menggunakan Bakteri Clostridium

Acetobutylicum. Malang

Sinaga, S. 2011. Pengaruh Substitusi Tepung Terigu dan Jenis Penstabil dalam

Pembuatan Cookies Labu Kuning . Skripsi. Universitas Sumatera Utara.

Medan.

Suprihatin. 2010. Teknologi Fermentasi. Cetakan Pertama. PT. Unesa Press.

Jakarta

Tarigan, B. Y dan J. N. Sinulingga, 2006. Laporan Praktek Kerja Lapangan di

Pabrik Gula Sei Semayang PTPN II Sumatera Utara. Fakultas Pertanian

Universitas Sumatera Utara. Medan

Wijaya, I Made, A, S., dkk. 2012. Potensi Nira Kelapa Sebagai Bahan Baku

Bioetanol. Jurnal Bumi Lestari, Volume 12 No. 1. Jurusan Teknik

Pertanian Universitas Udayana. Bali

Winarno, F. G., S. Fardiaz, dan D. Fardiaz. 1980. Pengantar Teknologi Pangan .

Gramedia. Jakarta