Tabel 1 memperlihatkan komposisi kimia ampas tebu yang digunakan dalam penelitian ini. Komponen terbesar ampas tebu, yaitu alfaselulosa yang merupakan polimer glukosa. Kandungan serat yang tinggi dan ketersediaan limbah ampas tebu yang besar menjadikan alternatif pemanfaatan ampas tebu sebagai bahan baku bioetanol cukup strategis dan menjanjikan (Hambali et al., 2007). Hal ini didukung oleh produksi tebu nasional yang sebesar 33 juta ton/tahun dan terdapat 58 pabrik gula dengan kapasitas giling total 195.622 ton tebu per hari (TTH) (Hermiati et al., 2010). Jumlah ampas tebu yang dihasilkan dalam pengolahan nira tebu cukup besar, yaitu sekitar 35 - 40% dari bobot tebu dengan kandungan air 48 - 52%, gula 2.5 - 6%, dan serat 44 - 48%.
Tabel 1. Komposisi kimia ampas tebu sebelum pretreatment
Komponen Persentase (%)* Alfaselulosa 34.48 ± 0.2032 Hemiselulosa 27.48 ± 0.2032 Lignin 22.45 ± 0.0095 Ekstraktif 1.58 ± 0.1983 Abu 2.13 ± 0.3756 *: Basis kering
Pretreatment Ampas Tebu
Gambar 1 memperlihatkan pengaruh konsentrasi larutan NaOH dan waktu pemanasan terhadap kehilangan berat ampas tebu. Konsentrasi NaOH berpengaruh terhadap kehilangan berat ampas tebu. Penggunaan larutan NaOH sebagai pengganti air mengurangi berat ampas tebu sebanyak 10-16 kali lipat pada proses pretreatment. Kehilangan berat paling besar, yaitu 39.74% terjadi setelah pretreatment NaOH 3% dan 60 menit autoklaf.
Gambar 1. Kehilangan berat ampas tebu setelah diberi perlakuan NaOH dengan pemanas bertekanan pada suhu 121°C
Gambar 2. Kehilangan berat ampas tebu setelah diberi perlakuan Ca(OH)2 dengan pemanas bertekanan pada suhu 121°C
Sedangkan kehilangan berat ampas tebu akibat pretreatment Ca(OH)2 dapat dilihat pada Gambar 2. Kehilangan berat terbesar, yaitu 19.53% terjadi setelah pretreatment Ca(OH)2 0.1 g/g ampas tebu dan 60 menit autoklaf. Kehilangan berat ampas tebu tidak sebanyak yang dihasilkan oleh pretreatment NaOH. Selain kemampuan delignifikasi yang lebih rendah, pretreatment Ca(OH) tidak banyak
mendegradasi selulosa dan hemiselulosa, sehingga tidak banyak kehilangan berat (Sierra et al., 2009).
Gambar 3. Kehilangan lignin ampas tebu setelah diberi perlakuan NaOH dengan pemanas bertekanan pada suhu 121°C
Gambar 4. Kehilangan lignin ampas tebu setelah diberi perlakuan Ca(OH)2 dengan pemanas bertekanan pada suhu 121°C
Gambar 3 memperlihatkan pengaruh konsentrasi larutan NaOH dan waktu pemanasan terhadap kehilangan lignin ampas tebu. Kehilangan lignin sangat dipengaruhi oleh penggunaan NaOH dibandingkan air. Semakin besar konsentrasi NaOH yang digunakan, semakin banyak kehilangan lignin ampas tebu. Kehilangan lignin tertinggi, yaitu 80.70% terjadi setelah pretreatment NaOH 3% selama autoklaf 60 menit. Hal ini pula yang menyebabkan kehilangan berat tertinggi pada kondisi yang sama (Gambar 1). Kehilangan lignin akibat pengaruh Ca(OH)2 dapat dilihat pada Gambar 4. Kehilangan lignin tertinggi, yaitu 35.69% terjadi setelah pretreatment Ca(OH)2 0.2 g/g ampas tebu selama autoklaf 60 menit. Seperti NaOH, perlakuan Ca(OH)2 akan berdampak pada kehilangan lignin bahan lignoselulosa. Walaupun Ca(OH)2 cukup selektif dalam mendegradasi lignin, degradasi beberapa jenis karbohidrat juga terjadi. Namun, pada pretreatment jangka pendek, telah dibuktikan bahwa karbohidrat masih banyak yang bisa dipertahankan pada pretreatment Ca(OH)2 (Sierra et al., 2009).
Hidrolisis asam sulfat dengan iradiasi gelombang mikro pada ampas tebu hasil pretreatment basa
Hidrolisis asam dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu kandungan karbohidrat (dalam hal ini selulosa/hemiselulosa), pH hidrolisa, waktu hidrolisis, dan suhu (Roiz,
2001 di dalam Osvaldo et al., 2012). Semakin lama pemanasan, warna akan semakin keruh dan semakin besar konversi yang dihasilkan. Waktu yang diperlukan untuk proses hidrolisa asam sekitar 1 hingga 3 jam untuk proses konvensional, namun hal ini dapat jauh dipersingkat dengan penggunaan iradiasi gelombang mikro
Hasil hidrolisis asam sulfat 2% (b/v) dengan bantuan 330 Watt gelombang mikro pada sampel ampas tebu dengan variasi konsentrasi pretreatment NaOH dan Ca(OH)2 dengan waktu autoklaf 30 menit dapat dilihat pada Gambar 5. Rendemen gula pereduksi tertinggi, yaitu 17.86%, dihasilkan dari 12.5 menit hidrolisis gelombang mikro pada sampel ampas tebu dengan pretreatment NaOH 1%. Hal ini didukung oleh nilai total padatan terlarutnya yang juga paling tinggi, yaitu 1.95°Brix, yang menunjukkan kandungan gula tertinggi pada filtrat hasil hidrolisis.
Gambar 5. Rendemen gula pereduksi dan total padatan terlarut setelah hidrolisis asam sulfat 2% (b/v) dengan bantuan 330 Watt gelombang mikro pada sampel ampas tebu dengan pretreatment alkali-autoklaf 30 menit
Hasil hidrolisis asam sulfat 2% (b/v) dengan bantuan 330 Watt gelombang mikro pada sampel ampas tebu dengan variasi konsentrasi pretreatment NaOH dan Ca(OH)2 dengan waktu autoklaf 60 menit dapat dilihat pada Gambar 6. Rendemen gula pereduksi tertinggi, yaitu 16.94%, dihasilkan dari 12.5 menit hidrolisis gelombang mikro pada sampel ampas tebu dengan pretreatment NaOH 2%.
Sedangkan hasil hidrolisis asam sulfat 2% (b/v) dengan bantuan 330 Watt gelombang mikro pada sampel ampas tebu dengan variasi konsentrasi pretreatment NaOH dan Ca(OH)2 dengan waktu autoklaf 90 menit dapat dilihat pada Gambar 7. Rendemen gula pereduksi tertinggi, yaitu 16.67%, dihasilkan dari 12.5 menit hidrolisis gelombang mikro pada sampel ampas tebu dengan pretreatment 0.1 g Ca(OH)2/g ampas tebu.
Gambar 6. Rendemen gula pereduksi dan total padatan terlarut setelah hidrolisis asam sulfat 2% (b/v) dengan bantuan 330 Watt gelombang mikro pada sampel ampas tebu dengan pretreatment alkali-autoklaf 60 menit
Gambar 7. Rendemen gula pereduksi dan total padatan terlarut setelah hidrolisis asam sulfat 2% (b/v) dengan bantuan 330 Watt gelombang mikro pada sampel ampas tebu dengan pretreatment alkali autoklaf 90 menit
KESIMPULAN
Kehilangan lignin tertinggi, yaitu 80.70% terjadi setelah proses pretreatment NaOH 3% selama 60 menit autoklaf. Namun, proses hidrolisis asam sulfat 2% (b/v) dibantu 330 Watt gelombang mikro pada sampel ampas tebu hasil pretreatment basa, dihasilkan rendemen gula pereduksi tertinggi, yaitu 17.86% yang dihasilkan dari 12.5 menit hidrolisis gelombang mikro pada sampel ampas tebu dengan pretreatment NaOH 1% dengan waktu autoklaf 30 menit. Hal ini menunjukkan bahwa kehilangan lignin
tidak berbanding lurus dengan produksi gula pereduksi, karena jika tingginya kehilangan lignin diikuti dengan besarnya selulosa yang hilang, maka proses hidrolisis selanjutnya hanya akan menghasilkan jumlah akhir gula pereduksi yang rendah. Oleh karena itu, disarankan untuk analisa lebih lanjut mengenai kehilangan selulosa dan hemiselulosa yang terjadi selama proses pretreatment.