RIWAYAT HIDUP
Oleh:
Primajogi Hasibuan NIM. 4123210026 Program Studi Kimia
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
PEMBUATAN ETANOL DARI RUMPUT GAJAH (Pennisetum purpureum schumach) MENGGUNAKAN METODE HIDROLISIS ASAM
DAN FERMENTASI Saccharomyces cerevsiae
Primajogi Hasibuan (NIM 4123210026)
ABSTRAK
Rumput gajah (pennisetum purpureum schumach) belum dimanfaatkan secara maksimal oleh masyarakat di Sumatera Utara. Padahal rumput gajah mengandung lignoselulosa yakni selulosa, hemiselulosa dan lignin yang dapat dimanfaatkan menjadi produk yang bernilai yaitu sebagai bioetanol. Penelitian ini bertujuan mempelajari manfaat rumput gajah (pennisetum purpureum schumach) untuk dibuat etanol dengan proses hidrolisis dan fermentasi dengan mengetahui pengaruh tempat pengambilan sampel terhadap kadar selulosa rumput gajah (pennisetum purpureum
schumach) yaitu daerah Lubuk Pakam, Tuntungan dan Stabat; pengaruh jenis katalis
asam H2SO4 dan HCl untuk proses hidrolisis serta waktu fermentasi 2, 4, 6 dan 8 hari untuk menghasilkan etanol yang optimum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar selulosa paling tinggi adalah sampel daerah Lubuk Pakam yang selanjutnya digunakan dalam proses hidrolisis. Katalis yang lebih baik dalam proses hidrolisis untuk menghasilkan etanol yang optimum adalah HCl dan waktu fermentasi yang optimum untuk menghasilkan kadar etanol yang paling tinggi adalah 6 hari dengan katalis HCl sebanyak 27,83%
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah yang tak terhingga kepada Allah SWT atas segala rahmat, hidayah dan Ridho-Nya kepada penulis sehingga penelitian ini dapat diselesaikan dengan baik sesuai dengan waktu yang direncanakan dengan skripsi yang berjudul“Pembuatan Etanol dari Rumput Gajah(Pennisetum purpureum schumach) Menggunakan Metode Hidrolisis Asam dan Fermentasi Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces Cerevsiae”. Penulis menyadari tanpa adanya dorongan pihak lain mungkin skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik. Oleh karena itu, dengan segala hormat dan kerendahan hati penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih mulai dari civitas akademik UNIMED kepada Ibu Dra. Hafni Idriati Nasution,M.Si selaku dosen pembimbing skripsi dan Bapak Eddiyanto, Ph.D selaku dosen pembimbing akademik yang telah membimbing penulis dalam perkuliahan serta Ibu Dra. Ratu Evina Dibyantini,M.Si, Bapak Drs. Jasmidi, M.Si, dan Ibu Ratna Sari Dewi, S.Si., M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan saran-saran ataupun masukan yang membangun mulai dari rencana penelitian sampai terselesainya penulisan skripsi ini. Tak lupa penulis juga sampaikan terimakasih kepada seluruh staf pengajar/ dosen jurusan Kimia FMIPA UNIMED yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama mengikuti perkuliahan S1 dan Kepala Laboratorium serta staf Laboratorium Kimia yang memberikan kemudahan selama proses penelitian.
juga penulis sampaikan kepada sahabat-sahabat Kimia Non Kependidikan 2012 UNIMED terkhusus Mbak Citra Hazanah S, Dewi Triana Nst yang telah berjuang bersama-sama dan saling mendukung dalam meraih gelar Sarjana Sain juga yang telah membentuk karakter saya secara pribadi yang lebih baik lagi selama bergaul dengan kenangan masa-masa perkuliahan yang tak terlupakan. Juga terimakasih kepada sahabat saya Fenny Mailani Nst yang selalu menemani saya mencari referensi di perpustakaan.
Terakhir penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak-pihak yang terkait yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah turut membantu sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dalam penyusunan skripsi ini, tetapi penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan baik dari segi isi maupun tata bahasa. Oleh karena itu, penulis terbuka terhadap saran dan kritik yang bersifat membangun guna penyempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi pengembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi serta menambah wawasan bagi pembaca. Sebagai akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
Medan, 22 Agustus 2016
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan i
Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar viii
Daftar Tabel ix
Daftar Lampiran x
BAB I: PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Batasan Masalah 3
1.3. Rumusan Masalah 3
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
BAB II: TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Tumbuhan Rumput Gajah 5
2.1.1. Komposisi Kimia Rumput Gajah 6
2.2. Karbohidrat 7
2.2.1. Penggolongan Karbohidrat 8
2.2.1.1 Selulosa dan Lignin 8
2.2.2. Uji Benedict 10
2.3. Ragi (Saccharomyces Cerevisiae) 11
2.4. Urea dan NPK 12
2.5. Etanol (Bio-etanol) 13
2.5.1. Komposisi Kimia Etanol 14
2.5.2. Manfaat Etanol 15
2.6. Proses Produksi Bioetanol 16
2.6.1. Hidrolisis 16
2.6.2. Fermentasi Etanol 18
2.6.3. Pemurnian atau Destilasi 21
2.7. Piknometer 22
BAB III: METODE PENELITIAN 24
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian 24
3.2. Alat dan Bahan 24
3.3. Prosedur Penelitian 24
3.3.1. Penentuan pH tanah menggunakan pH meter 24
3.3.2. Analisis Lignin dan Selulosa 25
3.3.3. Proses Pembuatan Etanol dari Rumput Gajah 25 3.3.4. Penentuan Kadar Etanol dengan Metode Piknometer 26
3.3.5. Uji Iodoform 26
3.4. Diagram Alir Penelitian 27
3.4.1. Penentuan pH tanah menggunakan pH meter 27
3.4.2. Persiapan bahan baku 27
3.4.3. Analisis Lignin dan Selulosa 28
3.4.4. Pembuatan etanol dari rumput gajah 29
3.4.5. Uji Iodoform 31
BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN 32
4.1. Hasil Penelitian 32
4.1.1. Hasil pengukuran pH tanah dengan variasi tempat
pengambilan sampel 32
4.1.2. Hasil pengukuran kadar selulosa, hemiselulosa dan lignin pada
sampel yang berasal dari berbagai daerah 32 4.1.3. Hasil pengukuran kadar etanol pada sampel Lubuk Pakam
menggunakan katalis HCl 33
4.1.4. Hasil pengukuran kadar etanol pada sampel Lubuk Pakam
menggunakan katalis H2SO4 33
4.1.5. Hasil uji iodoform terhadap etanol yang dihasilkan 34
4.2. Pembahasan Hasil Penelitian 35
4.2.1. Pengaruh variasi pH terhadap kadar selulosa rumput gajah
(pennisetum purpureum schumach) 35
4.2.2. Pengaruh waktu fermentasi terhadap kadar etanol rumput gajah (Pennisetum purpureum schumach)
Lubuk Pakam. 36
4.2.3. Pengaruh jenis katalis terhadap kadar etanol(%) rumput gajah
(Pennisetum purpureum schumach) Lubuk Pakam 38
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN 40
5.1. Kesimpulan 40
5.2. Saran 41
DAFTAR PUSTAKA 42
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1. Rumput Gajah(pennisetum purpureum schumach) 6
Gambar 2.2. Struktur selulosa 10
Gambar 2.3. Sturuktur urea 13
Gambar 2.4. Reaksi Hidrolisis Selulosa 18
Gambar 3.1. Skema alir penentuan pH tanah menggunakan pH meter 27
Gambar 3.2. Skema alir persiapan bahan baku rumput gajah 27
Gambar 3.3. Skema alir analisis lignin dan selulosa berdasarkan metode
Chesson-Datta 28
Gambar 3.4. Skema alir pembuatan bioetanol dari rumput gajah 29
Gambar 3.6. Skema alir uji iodoform etanol 31
Gambar 4.1. Hasil Positif Uji Iodoform 34
Gambar 4.2. Grafik hubungan antara tempat pengambilan sampel
dengan pH Tanah 35
Gambar 4.3. Grafik hubungan antara pH tanah dengan kadar
selulosa sampel 36
Gambar 4.4. Grafik hubungan antara waktu fermentasi VS
kadar etanol(%) 37
Gambar 4.5. Grafik hubungan antara waktu fermentasi VS
kadar etanol(%) 37
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Kompisi kimia rumput gajah 7
Tabel 4.1. Data pH tanah dengan variasi tempat pengambilan sampel 32
Tabel 4.2. Hasil pengukuran kadar selulosa, hemiselulosa dan lignin 32
Tabel 4.3. Data Kadar Etanol dengan variasi waktu fermentasi
menggunakan katalis H2SO4 33
Tabel 4.4. Data Kadar Etanol dengan variasi waktu fermentasi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1: Penentuan kadar Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin pada sampel rumput gajah(Pennisetum purpureum
schumach) 44
Lampiran 2: Perhitungan kadar etanol dari variasi waktu fermentasi
menggunakan katalis H2SO4 46
Lampiran 3: Perhitungan kadar etanol dari variasi waktu fermentasi
menggunakan katalis HCl 54
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Indonesia mempunyai iklim yang mempermudah tumbuhnya rumput gajah, sehingga ketersediaan rumput gajah dapat secara kontinyu melimpah. Rumput gajah merupakan salah satu tanaman yang kurang dimanfaatkan. Dewasa ini rumput gajah hanya digunakan sebagai makanan ternak, terkadang rumput gajah juga dianggap sebagai tanaman pengganggu. Tetapi rumput gajah mempunyai kadar selulosa tinggi (40,85%) yang dapat digunakan sebagai salah satu bahan penghasil etanol (Sari, 2009).
Rumput gajah selama ini belum dimanfaatkan secara maksimal dan dapat mengganggu lingkungan apabila dibiarkan begitu saja. Indonesia memiliki beberapa tempat penghasil rumput gajah seperti di Aceh, Sumatera Utara, Jawa Barat dan Jawa Timur serta akan dikembangkannya dibeberapa daerah lainnya, dengan potensi tersebut dipastikan sumber bahan baku pembuatan etanol akan tersedia dalam jumlah yang cukup besar. Dalam mengembangkan produk etanol yang tinggi perlu dikaji mengenai bahan dan teknologi yang diperlukan. Faktor yang sangat berpengaruh adalah bahan baku, proses hidrolisis dan proses fermentasi.
Menurut penelitian Sakius dengan judul pembuatan bioetanol dari batang rumput gajah (Pennisetum purpureumSchumach)dengan sistem fermentasi simultan menggunakan bakteri Clostridium acetobutylicum. Pada penelitian ini digunakan selulosa dari batang rumput gajah yang difermentasi dengan menggunakan metode Sakarifikasi dan Fermentasi Secara Simultan. Selama fermentasi, proses hidrolisis selulosa menjadi glukosa dan selanjutnya menjadi bioetanol berlangsung secara serempak dengan menggunakan bakteri Clostridium acetobutylicum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi optimum fermentasi diperoleh pada pH 6,5 selama waktu fermentasi 10 hari. Nilai konversi selulosa batang rumput gajah dari satu kilogram selulosa menghasilkan 33,30 gram bioetanol dengan kadar 96,24%.
Menurut penelitian Sari (2009), kadar etanol yang diperoleh dari kajian produksi bioetanol dari rumput gajah antara 7-11%. Dalam penelitian, kajian produksi bioetanol dari rumput gajah dilakukan proses hidrolisis pada kondisi tetap suhu 30°C dengan waktu hidrolisis 1 jam, 7 liter aquades, Volume HCl terbaik yaitu 20mL. Kemudian dilanjutkan proses fermentasi pada kondisi tetap suhu 30°C, pH 4,5, volume fermentasi 500 mL dan kondisi berubah yaitu waktu fermentasi terbaik yaitu 6 hari, dan starter terbaik yaitu 10 %. menghasilkan etanol sebesar 27,71%. Sehingga rumput gajah dapat digunakan sebagai bahan baku alternatif pembuatan bioetanol.
Pada pH 4, dihasilkan bioetanol yang baik yaitu sebesar 7,5995%. Pada waktu fermentasi 2 hari dihasilkan bioetanol yang baik yaitu sebesar 6,2646%.
Menurut penelitian Iryani (2013) tentang katalis asam terhadap kinetika proses hidrolisis pati dalam ubi kayu. Menurut Iryani reaksi antara air dan pati jalannya sangat lambat sehingga diperlukan bantuan katalisator untuk memperbesar keaktifan air. Katalisator yang biasa digunakan berupa asam yaitu asam klorida (HCl), asam nitrat (HNO3), dan asam sulfat (H2SO4). Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan bahwa reaksi hidrolisis pati dalam ubi kayu mengikuti reaksi orde satu, dimana semakin lama waktu yang digunakan maka semakin besar pula konversi yang dihasilkan. Pada penambahan katalis HNO3 0,1 N diperoleh glukosa yang paling besar yaitu 59,4 mL.
Berdasarkan latar belakang tersebut akan sangat menguntungkan apabila dapat memanfaatkan rumput gajah menjadi suatu produk yang lebih mempunyai nilai jual, karena adanya selulosa yang berpotensi sebagai bahan alternatif dalam pembuatan etanol. Maka penulis tertarik untuk mengadakan penelitian dengan judul “PEMBUATAN ETANOL DARI RUMPUT GAJAH (Pennisetum purpureum schumach) MENGGUNAKAN METODE HIDROLISIS ASAM DAN FERMENTASISaccharomyces cerevsiae”.
1.2 Batasan Masalah
1.3 Rumusan Masalah
Dari latar belakang dan pembatasan masalah yang telah diuraikan diatas, maka dapat diambil suatu rumusan masalah yaitu:
1) Bagaimana cara pembuatan bioetanol dari rumput gajah?
2) Bagaimana pengaruh lokasi tempat pengambilan sampel terhadap kadar selulosa rumput gajah?
3) Bagaimana pengaruh variasi waktu fermentasi terhadap kadar etanol yang diperoleh?
4) Bagaimana pengaruh jenis katalis asam terhadap kadar etanol yang diperoleh?
1.4 Tujuan Penelitian
Dari rumusan masalah dan latar belakang yang telah diuraikan diatas, maka tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah:
1) Mengetahui cara pembuatan bioetanol dari rumput gajah
2) Mengetahui pengaruh lokasi tempat pengambilan sampel terhadap kadar selulosa rumput gajah
3) Mengetahui pengaruh variasi waktu fermentasi terhadap kadar etanol yang diperoleh
4) Mengetahui pengaruh jenis katalis asam terhadap kadar etanol yang diperoleh
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Sebagai informasi kepada pembaca tentang pengolahan atau pembuatan bioetanol dari rumput gajah.
2. Sebagai informasi kepada pembaca tentang kadar etanol dan kondisi optimum fermentasi rumput gajah yang berasal dari berbagai daerah di Sumatera utara. 3. Sebagai tambahan ilmu pengetahuan bagi peneliti dalam mengembangkan
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Rumput gajah dapat menghasilkan etanol karena mengandung selulosa. Cara pembuatan etanol dari rumput gajah yaitu terlebih dahulu selulosa dihidrolisis menjadi glukosa. Kemudian difermentasi menggunakan bakteri Saccharomyces
cerevisiaedan hasil fermentasi di destilasi pada suhu 80°C.
2. Tempat pengambilan sampel memberi pengaruh terhadap kadar selulosa rumput gajah dengan mengukur pH tanah dari setiap daerah yaitu Lubuk Pakam dengan pH 5,7 dan kadar selulosa 30%; Tuntungan dan Stabat memiliki pH dan kadar selulosa yang sama yaitu pH 4,8 dan kadar selulosa 20%. Jadi dapat disimpulkan bahwa lokasi tempat pengambilan sampel memiliki pengaruh terhadap pertumbuhan rumput gajah sehingga memiliki perbedaan kandungan selulosa, lignin dan hemiselulosa.
3. Waktu fermentasi berpengaruh terhadap kadar etanol yang dihasilkan yaitu waktu fermentasi 2 hari memiliki kadar sekitar 10-12%; waktu fermentasi 4 hari memiliki kadar sekitar 13-15%; waktu fermentasi 6 hari memiliki kadar yang optimum sekitar 20-30%; waktu fermentasi 8 hari mengalami penurunan sekitar 7-11%. Jadi dapat disimpulkan waktu optimum fermentasi etanol pada rumput gajah menggunakan bakteri Saccharomyces cerevisiae untuk menghasilkan kadar etanol paling tinggi yaitu fermentasi 6 hari.
5.2 Saran
Berkaitan dengan penelitian ini makan disarankan:
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut dengan penggunaan katalis hidrolisis menggunakan enzim sehingga diketahui mana yang lebih optimum untuk memperoleh kadar etanol yang lebih optimum.
DAFTAR PUSTAKA Anonim., (2005), Prospek Pertanian Biodisel dan Bioetanol
http://www.bppt.go.id (Diakses 5 Februari 2016) Anonim., (2011), Bioetanol sebagai Energi Alternatif
http//investorbia.blogspot.com/ (Diakses 5 Februari 2016)
Chang, R., (2005),Kimia Dasar Konsep-Konsep Inti Edisi Ketiga Jilid 1,Penerbit Erlangga, Jakarta
Djojonegoro,W., (2005), Pemanfaatan Bio-Etanol sebagai Bahan Bakar Kendaraan Berbahan Bakar Premium
http://www.renewableenergypartners.org/ethanol.html (Diakses 5 Februari 2016)
Fuson, R.C., Tullock, C.W., (2008), Haloform Reaction XIV. An Improved Iodoform Test, Contribution from The Chemical Laboratory of The University of Illinois
Ibrahim, S., Sitorus, M., (2013), Teknik Laboratorium Kimia Organik,Penerbit Graha Ilmu, Yogyakarta
Iryani, A.S., (2013), Pengaruh Jenis Katalis Asam Terhadap Studi Kinetika Proses Hidrolisis Pati Dalam Ubi Kayu,Jurnal Teknik Kimia Vol 8 No 15
Isroi, dkk., (2013),Effect of Manganese and Copper on Biological Pretreaatment of Oil Palm Empty Fruit Bunches by Pleurotus Floridanus LIPIMC99
Okaraonye, C.C., and Ikewuchi, J.C., (2009), Nutritional and antinutritional components of Pennisetum purpureum Schumach, Pakistan journal of nutritional
Oktavianus, F., Sigiro, R.M., Bustan, M.D., (2013), Pembuatan Bioetanol Dari Batang Jarak Menggunakan Metode Hidrolisa Dengan Katalis Asam Sulfat, Jurnal Teknik Kimia
Poedjiadi, A., Supriyanti, T., (2006),Dasar-dasar Biokimia, PenebitUI-Press, Jakarta RSC (2015), http://pubs.rsc.org/en/content/chapterhtml/2015/ (Diakses 22 Agustus
2016)
Rukmana, R., (2005),Budi Daya Rumput Unggul Hijauan Pakan Ternak, Penerbit Kanisius, Yogyakarta
Rochayti, S.,(2009), Analisis Kimia Tanah, Tanaman, Air dan Pupuk, Balai Penelitian Tanah
Sakius, R., Ahyar, A., Nursiah, L.N., (-), Pembuatan Bioetanol dari Rumput Gajah(Pennisetum purpureum Schumach) dengan Sistem Fermentasi Simultan Menggunakan BakteriClostridium acetobutylicum
Setiawati , D.R., Sinaga, A.R., Dewi, T.K., (2013), Proses Pembuatan Bioetanol dari Kulit Pisang Kepok,Jurnal Teknik Kimia
Sukowati, A., Sutikno., Rizal, S., (2014), Produksi Bioetanol dari Kulit Pisang Melalui Hidrolisis Asam Sulfat,Jurnal Teknologi Industri Pertanian
Sumardjo, D., (2006),Pengantar Kimia: Buku Panduan Kuliah Mahasiswa
Kedokteran dan Program Strata I Fakultas Bioeksakta,Penerbit Kedokteran
