METODE FLOW SYSTEM PURIFIKASI BIOETANOL HASIL FERMENTASI UBI KAYU MENGGUNAKAN DUAL ADSORBEN (KS-CUSO4).

(1)

Eric Perdana Putra, 2014

METODE FLOW SYSTEM PURIFIKASI BIOETANOL HASIL FERMENTASIUBI KAYU MENGGUNAKAN DUAL ADSORBEN (KS-CUSO4)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

METODE FLOW SYSTEM PURIFIKASI BIOETANOL HASIL FERMENTASI

UBI KAYU MENGGUNAKAN DUAL ADSORBEN (KS-CUSO4)

SKRIPSI

diajukan untuk memenuhi sebagian syarat memperoleh gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

Oleh:

Eric Perdana Putra 0908954

PROGRAM STUDI KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITASN PENDIDIKAN INDONESIA

(2)

METODE FLOW SYSTEM PURIFIKASI BIOETANOL HASIL

FERMENTASI UBI KAYU MENGGUNAKAN DUAL ADSORBEN

(KS-CuSO4)

Oleh

Eric Perdana Putra

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

©Eric Perdana Putra 2014 Universitas Pendidikan Indonesia

Febuari 2014

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

(3)

ERIC PERDANA PUTRA

METODE FLOW SYSTEM PURIFIKASI BIOETANOL HASIL FERMENTASI

UBI KAYU MENGGUNAKAN DUAL ADSORBEN (KS-CUSO4)

disetujui dan disahkan oleh pembimbing:

Pembimbing I

Dr.Ijang Rohman, M.Si

NIP.196310291987031001

Pembimbing II

Drs. Yaya Sonjaya, M.Si

NIP.196502121990031002

Mengetahui

(4)

Dr.rer.nat.Ahmad Mudzakir, M.Si

(5)

Abstrak

Penelitian ini mengenai pemurnian bioetanol hasil fermentasi ubi kayu dengan metode destilasi secara diskontinyu dan adsorpsi secara flow system. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan metode flow system purifikasi bioetanol hasil fermentasi ubi kayu menggunakan dual adsorben (KS-CuSO4), mengetahui kadar

bioetanol yang dihasilkan dari proses adsorpsi dengan metode flow system ,mengetahui kapasitas adsorpsi dual adsorben (KS – CuSO4) dalam proses purifikasi

bioetanol dengan cara adsorpsi metode flow system dan mengetahui randemen bioetanol hasil purifikasi. Metode flow system purifikasi bioetanol hasil fermentasi dibagi ke dalam 2 tahap, yaitu 3 kali destilasi secara diskontinyu dan 2 kali adsorpsi secara flow system. Dari hasil fermentasi didapatkan kadar bioetanol 10%, dari hasil proses destilasi ke-1 didapatkan kadar bioetanol 14 %, dari hasil proses destilasi ke-2 didapatkan kadar bioetanol 50,2% dan dari hasil proses destilasi ke-3 didapatkan kadar bioetanol 86,6%. Bioetanol hasil destilasi ke-3 diadsorpsi sebanyak 2 kali menggunakan dual adsorben (KS-CuSO4) secara flow system. Dari proses adsorpsi

ke-1 didapatkan kadar etanol rata-rata sebesar 95,5% sedangkan untuk proses adsorpsi ke-2 didapatkan kadar etanol rata-rata 99,9907%. Untuk satu sel, kapasitas sel adsorpsi dual adsorben (KS-CuSO4) sebanyak ± 1 L dari hasil destilasi ke-3

dengan waktu adsorpsi selama ± 5 jam. Dari hasil pembuatan bioetanol dari 50 L larutan hasil fermentasi dihasilkan bioetanol dengan kadar rata-rata 99,9907% dengan randemen bioetanol yang dihasilkan sebesar 2,00%.

Kata Kunci: Purifikasi, Dual Adsorben (KS–CuSO4), Bioetanol, Purifikasi, Destilasi

(6)

Abstract

This study on the purification of fermented cassava bioethanol to be discontinuous distillation method and adsorption in a flow system. The purpose of this study to get a method of flow system purification bioethanol from fermented cassava using dual adsorbents (KS - CuSO4), to get a levels of bioethanol produced by the method of adsorption flow system process, to get information of adsorption capacity adsorbents (KS - CuSO4) in the purification process of bioethanol by the method of adsorption flow system and to get information of bioethanol purification results. The method of purification flow system bioethanol fermented divided into two stages. The first stage with 3 times discontinuous distillation and the second stage with 2 times adsorption with flow system. Bioethanol levels from the fermentation of 10%, bioethanol levels from the first distillation of 14 %, bioethanol levels from the second distillation of 50,2 % and bioethanol levels from the third distillation of 86.6%. Bioethanol results from third distillation adsorbed 2 times using adsorbents (KS - CuSO4) by the flow system method. Bioethanol levels from the first stage adsorption on average by 95,5% while bioethanol levels for the second stage on average by 99,9907%. For a single cell, capacity of cells dual adsorbent (KS - CuSO4) as much as ± 1 L of the third stage distillation with a time of adsorption for ± 5 hours. The results of bioethanol production from 50 L solution produced bioethanol fermentation results with levels of 99.9915% with randemen bioethanol produced at 2.00%.

(7)

(8)

PERNYATAAN

“Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi yang berjudul “Metode Flow System Purifikasi Bioetanol Hasil Fermentasi Ubi Kayu Menggunakan Dual Adsorben

(KS-CuSO4)” ini beserta seluruh isi di dalamnya adalah sepenuhnya hasil karya saya sendiri. Tidak ada unsur di dalamnya yang merupakan hasil plagiat dari karya orang

lain. Atas pernyataan ini, saya siap menanggung resiko atau sanksi yang dijatuhkan

kepada saya apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika

keilmuan dalam karya saya ini”.

Bandung, Februari 2014 Yang membuat pernyataan

(9)

Abstrak

Penelitian ini mengenai pemurnian bioetanol hasil fermentasi ubi kayu dengan metode destilasi secara diskontinyu dan adsorpsi secara flow system. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan metode flow system purifikasi bioetanol hasil fermentasi ubi kayu menggunakan dual adsorben (KS-CuSO4), mengetahui kadar

bioetanol yang dihasilkan dari proses adsorpsi dengan metode flow system ,mengetahui kapasitas adsorpsi dual adsorben (KS – CuSO4) dalam proses purifikasi

bioetanol dengan cara adsorpsi metode flow system dan mengetahui randemen bioetanol hasil purifikasi. Metode flow system purifikasi bioetanol hasil fermentasi dibagi ke dalam 2 tahap, yaitu 3 kali destilasi secara diskontinyu dan 2 kali adsorpsi secara flow system. Dari hasil fermentasi didapatkan kadar bioetanol 10%, dari hasil proses destilasi ke-1 didapatkan kadar bioetanol 14 %, dari hasil proses destilasi ke-2 didapatkan kadar bioetanol 50,2% dan dari hasil proses destilasi ke-3 didapatkan kadar bioetanol 86,6%. Bioetanol hasil destilasi ke-3 diadsorpsi sebanyak 2 kali menggunakan dual adsorben (KS-CuSO4) secara flow system. Dari proses adsorpsi

ke-1 didapatkan kadar etanol rata-rata sebesar 95,5% sedangkan untuk proses adsorpsi ke-2 didapatkan kadar etanol rata-rata 99,9907%. Untuk satu sel, kapasitas sel adsorpsi dual adsorben (KS-CuSO4) sebanyak ± 1 L dari hasil destilasi ke-3

dengan waktu adsorpsi selama ± 5 jam. Dari hasil pembuatan bioetanol dari 50 L larutan hasil fermentasi dihasilkan bioetanol dengan kadar rata-rata 99,9907% dengan randemen bioetanol yang dihasilkan sebesar 2,00%.

(10)

Abstract

This study on the purification of fermented cassava bioethanol to be discontinuous distillation method and adsorption in a flow system. Purpose of these study to get a method of flow sytsem purification bioethanol from fermented cassava using dual adsorbents (KS - CuSO4), to get a pure of bioethanol produced by the method of

adsorption flow system process, to get information of adsorption capacity adsorbents (KS - CuSO4) in the purification process of bioethanol by the method of adsorption

flow system and to get information of bioethanol purification results. Method of purification flow system bioethanol fermented divided into two stages. First stage with 3 times discontinuous distillation and second stage with 2 times adsorption with flow system. Bioethanol resulted from fermentation is 10%, bioethanol resulted the first distillation is 14 %, bioethanol resulted second distillation is 50,2 % and bioethanol resulted third distillation is 86.6%. Purity of bioethanol from the first and second distillation is 95,5% and 99,9907% as respectively. For a single cell, capacity of cells dual adsorbent (KS - CuSO4) as much as ± 1 L of the third stage distillation

with a time of adsorption for ± 5 hours. The results of bioethanol production from 50 L solution produced bioethanol fermentation results with levels of 99,9907% with randemen bioethanol produced at 2,00%.

(11)

KATA PENGANTAR

Bismillaahirrahmaanirrahiim,

Segala puji serta sukur selalu terlimpahkan ke hadirah Allah SWT yang telah

memberikan karunia terhadap seluruh alam semesta. Shalawat serta salam semoga

tetap tercurahkan kepada Baginda Rasulullah, Muhammad SAW yang menjadi suri

tauladan dan rahmat bagi alam semesta, juga kepada keluarga dan para sahabatnya

serta umatnya termasuk kita hingga akhir jaman.

Dengan memanjatkan puji dan syukur atas rahmat yang telah Allah SWT

berikan, akhirnya penulis dapat mempersembahkan karya tulis dengan judul “Metode Flow System Purifikasi Bioetanol Hasil Fermentasi Ubi Kayu Menggunakan

Dual Adsorben (KS-CuSO4)”.

Dalam penyusunan skripsi ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih

kepada semua pihak yang telah mendukung dan membantu. Namun, dapat disadari

bahwa dalam penulisannya tidak luput dari kesalahan karena pada hakikatnya

kebenaran dan kesempurnaan hanyalah miliki Allah SWT. Penulis berharap semoga

skripsi ini dapat bermanfaat untuk semua pihak, khususnya perkembangan ilmu dan

teknologi.

Akhir kata penulis mengucapkan mohon maaf atas segala kekurangannya dan

(12)

Bandung, Februari 2014

UCAPAN TERIMA KASIH

Terciptanya skripsi ini tidaklah terlepas dari bantuan dan sumbangan moriil

maupun materiil dari berbagai pihak. Oleh karena itu, selain rasa syukur yang tak

terhingga dan senantiasa tercurahkan kepada Allah SWT maka ungkapan terima kasih

dan penghargaan yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada:

1. Kedua orang tua (Ayah dan Ibu) yang tiada hentinya memberikan do’a, kasih

sayang, nasihat, kesabaran dan motivasi dalam tercapainya cita-cita; adikku, Eggy

Prayoga; Kakek dan Nenek; serta orang-orang yang tersayang.

2. Dr. Ijang Rohman, M.Si, sebagai pembimbing I dan Drs. Yaya Sonjaya, M.Si,

sebagai pembimbing II yang dengan seluruh pikiran, ilmu, tenaga, waktu, saran,

pengarahan serta kesabarannya membimbing penulis sehingga penelitian dan skripsi

ini dapat diselesaikan.

3. Sekretaris, Staf Dosen dan Laboran Jurusan Pendidikan Kimia, atas ilmu yang

telah diberikan selama masa perkuliahan dan segala bantuan untuk kelancaran

(13)

4. Seluruh sahabatku kimia 2009 C; dan segenap guru hidup yang telah memotivasi

penulis dalam mencapai keberhasilan selama menjalani studi pendidikan.

Semoga segala bimbingan, dorongan dan bantuan yang telah diberikan dari

seluruh pihak dapat menjadi amal shaleh dan mendapat balasan yang setimpal dari

Allah SWT. Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan, tetapi

penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya, dan

perkembangan ilmu kimia umumnya.

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL

LEMBAR PENGESAHAN

LEMBAR PERNYATAAN ... i

ABSTRAK ... ii

KATA PENGANTAR ... iv

UCAPAN TERIMA KASIH ... v

DAFTAR ISI ... vi

(14)

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 3

1.3. Tujuan Penelitian ... 4

1.4. Manfaat Penelitian ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 Bioetanol ... 5

2.2 Bahan Baku Pembuatan Bioetanol ... 6

2.3 Proses Pembuatan Bioetanol ... 7

2.4 Destilasi ... 11

2.5 Adsorpsi ... 14

2.6 Jenis Adsorben ... 17

2.7 Kulit Sapi ... 18

2.8 Tembaga Sulfat ... 20

2.9 Sistem Adsorpsi Cara Flow ... 21

BAB III METODE PENELITIAN ... 23

3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian ... 23

3.2. Sistematika Penelitian ... 23

(15)

3.3.1. Alat ... 24

3.3.2. Bahan ... 24

3.4. Cara Kerja ... 24

3.4.1. Tahap Pembuatan Bioetanol ... 24

3.4.2. Tahap Optimasi Menggunakan Etanol Teknis 95 % ... 25

3.4.3. Tahap Purifikasi ... 25

3.4.4. Analisis Sifat Fisik Dan Kadar Bioetanol ... 26

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 28

4.1. Pembuatan Bioetanol dari Bahan Baku Ubi Kayu ... 28

4.2. Metode Flow System Purifikasi Bioetanol Hasil Fermentasi Dari Ubi Kayu Menggunakan Dual Adsorben (KS-CuSO4) ... 32

4.3. Optimasi Purifikasi Etanol Teknis 95 % Dengan Cara Destilasi dan Adsorpsi Menggunakan Dual Adsorben (KS-CuSO4) Secara Flow System ... 34

4.3.1 Destilasi Diskontinyu Etanol Teknis 14 % ... 4.3.2 Adsorpsi Etanol Hasil Destilasi ... 35

4.4. Purifikasi Bioetanol Dengan Cara Destilasi dan Adsorpsi Menggunakan Dual Adsorben (KS-CuSO4) Secara Flow System ... 37

4.4.1 Destilasi Diskontinyu Bioetanol Hasil Fermentasi ... 37

4.4.2 Adsorpsi Bioetanol Hasil Destilasi ... 38

(16)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ... 44

5.2. Saran ... 44

DAFTAR PUSTAKA ... 45

LAMPIRAN ... 49

DAFTAR RIWAYAT HIDUP ... 56

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kandungan Kimia/ 100 gr Ubi Kayu ... 7

Tabel 2.2 Perbedaan Adsorpsi Kimia Dengan Adsorpsi Fisika ... 15

Tabel 4.1 Hasil Produksi Pati Kering ... 28

Tabel 4.2 Data Hasil Proses Gelatinasi ... 29

Tabel 4.3 Data Hasil Proses Hidrolisis ... 29

Tabel 4.4 Data Produksi Bioetanol Hasil Fermentasi ... 30

(17)

Tabel 4.6 Kadar Etanol Hasil Optimasi Dengan Cara Destilasi ... 34

Tabel 4.7 Kadar Etanol Hasil Adsorpsi ke-1 dan ke-2 ... 36

Tabel 4.8 Data Volume Hasil Destilasi Bioetanol ... 38

Tabel 4.9 Data Volume Hasil Adsorpsi Bioetanol Dengan Cara Flow System ... 38

Tabel 4.10 Data Karakterisasi Sifat Fisik dan Kadar Bioetanol Dari Hasil Fermentasi dan Hasil Destilasi ke-1, ke-2 dan ke-3 ... 39

Tabel 4.11 Data Karakterisasi Sifat Fisik dan Kadar Bioetanol Dari Hasil Adsorpsi ke-1 dan ke-2 Untuk Flow ke-1 ... 40

Tabel 4.12 Data Karakterisasi Sifat Fisik dan Kadar Bioetanol Dari Hasil Adsorpsi ke-1 dan ke-2 Untuk Flow ke-2 ... 42

Tabel 4.13 Kadar Cu Dalam Sampel Bioetanol Hasil Adsorpsi ... 43

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Struktur Etanol ... 5

Gambar 2.2 Tanaman Ubi Kayu ... 7

Gambar 2.3 Set Alat Destilasi Sederhana ... 11

Gambar 2.4 Set Alat Destilasi Bertingkat ... 12

(18)

Gambar 2.6 Set Alat Destilasi Uap ... 13

Gambar 2.7 Set Alat Destilasi Vakum ... 14

Gambar 2.8 Kulit Sapi ... 19

Gambar 2.9 Serat Kolagen ... 19

Gambar 2.10 Rumus Struktur Asam amino Proline ... 20

Gambar 2.11 (a) Tembaga Sulfat Hidrat dan (b) Tembaga Sulfat Anhidrat... 21

Gambar 3.1 Bagan Alir Penelitian ... 23

Gambar 3.2 Rancangan Set Alat Adsorpsi Metode Flow System ... 26

Gambar 4.1 Larutan Hasil Fermentasi ... 31

Gambar 4.2 Sel Adsorpsi ... 32

Gambar 4.3 Set Alat Adsorpsi Metode Flow System ... 33

Gambar 4.4 Kromatogram GC Etanol ... 36

Gambar 4.5 Kromatogram GC Bioetanol Flow ke-1 ... 41

Gambar 4.6 Kromatogram GC Bioetanol Flow ke-2 ... 42

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Perhitungan Pembuatan Larutan ... 49

(19)

Proses Adsorpsi ke-2 ... 50

Lampiran 3 Data Hasil AAS ... 53

(20)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Salah satu energi alternatif yang banyak diproduksi di dunia adalah

bioetanol (Rikana dan Adam, 2006). Bioetanol adalah etanol yang dihasilkan dari

proses fermentasi glukosa menggunakan bantuan ragi terutama jenis

Saccharomyces cerevisiae (Khaidir et al, 2012). Bahan baku pembuatan bioetanol

adalah singkong. Singkong (Manihot utilissima) disebut juga ubi kayu atau ketela

pohon merupakan tanaman yang dapat tumbuh khususnya di negara tropis

(Chandra, 2013).

Bioetanol yang dihasilkan dari proses fermentasi presentasi kadar etanolnya

cukup rendah. Diantaranya penelitian yang telah dilakukan oleh Anshori (2011).

dengan menggunakan bahan baku kulit singkong didapatkan kadar etanol sebesar

7,03%. Selanjutnya penelitian yang dilakukan oleh Saripah (2011) yang berbahan

baku singkong pahit didapatkan kadar etanol sebesar 9,69 %. Adapun hasil

penelitian lainnya menyatakan bahwa hasil fermentasi dari bioetanol yang

dihasilkan adalah sebesar 7 s.d. 15%.

Menurut BSN (2008), bioetanol yang dapat digunakan sebagai bahan bakar

kendaraan bermotor memiliki kadar kemurnian 99,5%. Jika bioetanol masih

mengandung air sebesar 4 s.d. 5% akan mempengaruhi kinerja mesin dan dapat

menyebabkan terjadinya korosi (Chandra, 2013). Oleh karena itu, diperlukan

pengolahan khusus dalam proses pemurnian bioetanol.

Beberapa cara yang umum digunakan dalam proses purifikasi bioetanol

adalah dengan menggunakan destilasi. Namun, proses purifikasi dengan

menggunakan destilasi biasa dibutuhkan proses yang berulang kali minimal

sebanyak 14 kali proses destilasi dan persentase kemurniannya hanya mencapai

(21)

2

dapat membentuk campuran azeotrop (Azzam et al, 2008). Campuran azeotrop

merupakan campuran yang memiliki titik didih yang konstan (Waller, 1981).

Etanol anhidrat dengan kadar kemurnian 99,8 s.d. 100% dapat diperoleh dengan

menggunakan destilasi azeotrop (Waller, 1981). Campuran azeotrop etanol dan air

memiliki perbandingan 89% mol etanol dan 11% mol air (Lei et al, 2002).

Campuran azeotrop dapat dipisahkan dengan menggunakan destilasi azeotrop,

yaitu dengan penambahan benzen dimana akan terbentuk campuran

benzene-etanol-air dengan titik didih 64,90C (Graham, 2003). Titik didih campuran

tersebut lebih rendah dari campuran etanol-air 78,20C sehingga etanol dapat

dipisahkan dari air dengan destilasi bertingkat, namun pemisahan etanol dengan

metode ini akan menyisakan beberapa ppm residu benzen di dalam etanol yang

diperoleh dimana benzene merupakan bahan yang toxic bagi manusia sehingga

proses purifikasi menggunakan destilasi azeotrop jarang digunakan (Graham,

2003). Adapun cara lain yang digunakan untuk memisahkan campuran azeotrop

ini adalah dengan metode adsorpsi (Chandra, 2013). Adsorben yang digunakan

adalah adsorben yang berbahan dasar anorganik dan organik.

Adsorben berbahan dasar anorganik yang telah digunakan diantaranya silika

gel, tembaga sulfat anhidrat dan zeolit (Arnelli, 2002). Salah satu penelitian yang

menggunakan adsorben berbahan dasar anorganik, yaitu zeolit alam, clinoptilolite,

yang merupakan molecular sieve yang digunakan sebagai agen pengadsorpsi air

(Ivanova et al, 2009). Namun, untuk penggunaan molecular sieve seperti zeolit

alam memerlukan biaya yang cukup mahal, selain itu energi yang dibutuhkan

untuk regenerasi cukup tinggi.

Adsorben berbahan dasar organik berasal dari bahan pangan. Salah satu

adsorben yang memiliki kapasitas adsorpsi cukup baik dalam proses purifikasi

bioetanol yaitu Kulit Sapi. Penelitian yang menggunakan adsorben berbahan dasar

Kulit Sapi dilakukan oleh Chandra (2013) yang menghasilkan kadar etanol 100%

(22)

3

Adapun metode adsorpsi gabungan antara adsorben organik dan anorganik

seperti penelitian yang telah dilakukan oleh Chandra (2013), menyebutkan bahwa

penggunaan adsorben Silika Gel sebagai adsorben dapat memurnikan hingga

mencapai kadar etanol 99,962% dari 14% kadar etanol hasil destilasi larutan

fermentasi, sementara itu adsorben Kulit Sapi dan dual adsorben Kulit Sapi dan

Silika Gel dapat memurnikan hingga mencapai kadar etanol 100% dari 14% kadar

etanol hasil destilasi larutan fermentasi awal. Adsorben berbahan dasar anorganik

selain silika gel yang dapat digunakan sebagai agen pemurnian adalah tembaga

sulfat anhidrat. Tembaga sulfat anhidrat memiliki kemampuan dalam menyerap

air dan mudah diregenerasi (Sugiarto, 2003).

Penelitian yang telah dilakukan Chandra (2013) masih menggunakan system

batch. Dalam pemurnian etanol menggunakan system batch untuk skala industri

kurang efektif karena proses pemisahan etanol murni tidak dapat segera dilakukan

ketika adsorben Kulit Sapi telah jenuh oleh air sehingga kemungkinan besar air

dapat bercampur kembali ke dalam cairan etanol selain itu dibutuhkan energi yang

lebih tinggi. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan dikembangkan metode dan

dual adsorben organik dan anorganik yaitu Kulit Sapi dan Tembaga Sulfat

Anhidrat secara flow system.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian yang dikemukakan di atas, maka masalah dalam

penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimanakah metode flow system dalam purifikasi bioetanol hasil

fermentasi ubi kayu menggunakan dual adsorben (KS-CuSO4)?

2. Berapakah kadar bioetanol yang dihasilkan dari proses purifikasi secara flow

system menggunakan dual adsorben (KS-CuSO4)?

3. Berapakah kapasitas adsorpsi dual adsorben (KS-CuSO4) dalam proses

(23)

4

4. Berapakah randemen hasil purifikasi bioetanol dengan metode flow system

untuk mendapatkan kemurnian bioetanol maksimum?

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Untuk mendapatkan metode flow system dalam purifikasi bioetanol hasil

fermentasi ubi kayu menggunakan dual adsorben (KS-CuSO4).

2. Untuk mendapatkan informasi kadar bioetanol yang dihasilkan dari proses

purifikasi dengan dual adsorben (KS-CuSO4) secara flow system.

3. Untuk mengetahui kapasitas adsorpsi dual adsorben (KS-CuSO4) dalam

proses purifikasi bioetanol secara flow system.

4. Untuk mendapatkan informasi mengenai randemen bioetanol hasil purifikasi

menggunakan dual adsorben (KS-CuSO4) secara flow system.

1.4 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Dapat memberi kontribusi untuk perkembangan teknologi dibidang

purifikasi bioetanol untuk digunakan sebagai metode alternatif baru dalam

produksi bioetanol di Indonesia.

2. Penemuan yang dihasilkan dapat menjadi acuan untuk penelitian selanjutnya

dalam pengembangkan metode dan bahan untuk purifikasi bioetanol.

3. Penemuan yang didapatkan dapat diaplikasikan ke dalam dunia industri

produksi bioetanol berdasarkan efisiensi hasil kemurnian bioetanol

maksimum secara flow system yang dapat meningkatkan kualitas bioetanol

yang dihasilkan.

(24)

5

(25)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian

Pelaksanaan penelitian dimulai sejak Maret sampai Desember 2013. Lokasi

penelitian bertempat di Laboratorium Riset Kimia Lingkungan, FPMIPA UPI,

Bandung, Jawa Barat. Analisis titik didih, massa jenis dan pH dilakukan di

Laboratorium Riset Kimia Lingkungan FPMIPA UPI dan uji Gas

Cromathography (GC) dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik Instrumen

Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI dan Atomic Absorption Spectroscopy

(AAS) dilakukan di Laboratorium Pusat Survei Geologi Bandung.

3.2. Sistematika Penelitian

Sistematika penelitian dibagi dalam tiga tahap, yaitu produksi bioetanol dari

bahan baku singkong, optimasi adsorpsi bioetanol secara flow system

menggunakan etanol teknis 95% dan adsorpsi bioetanol secara flow system.

Secara keseluruhan penelitian dapat digambarkan seperti bagan alir berikut :

Produksi bioetanol dari bahan baku singkong

Optimasi proses adsorpsi metode

flow system menggunakan etanol

teknis 95%

Adsorpsi bioetanol metode flow

system

(26)

24

Gambar 3.1. Bagan Alir Penelitian

3.3.Alat dan Bahan

3.3.1.Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelas kimia 3 L, gelas kimia

1 L, neraca analitik, gelas ukur 500 mL, gelas ukur 100 mL, oven, tabung reaksi,

Corong kaca, corong Buchner, lumpang alu, set alat destilasi, penangas listrik,

waterbath shaker, inkubator, stopwatch, kolom adsorpsi, selang silicon, botol vial

500 mL, botol vial 100 mL, botol vial 20 mL, Aerometer, pH meter, Gas

Chromathography Shimadzu dan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) Variant

AA 280 FS.

3.3.2.Bahan

Singkong, H2SO4 1M, NaOH 1M, jamur Aspergillus niger, ragi

Saccharomyces cerrevisiae, aquades, etanol teknis 96%, indikator universal, kulit

sapi, dan serbuk tembaga sulfat pentahidrat.

3.4. Cara Kerja

3.4.1.Tahap Pembuatan Bioetanol

a. Tahap Persiapan bahan baku

Singkong yang telah bersih dihaluskan kemudian diperas hingga mendapat

sari singkong. Cairan kemudian didiamkan hingga terbentuk dua lapisan. Lapisan

atas merupakan air dan lapisan bawah merupakan pati. Pati kemudian dipisahkan

dan dikeringkan di bawah sinar matahari selama ± 2 hari.

b. Gelatinasi

Pati singkong ditimbang 100 gram lalu ditambahkan air sebanyak 1 L.

Kemudian dipanaskan dan dimasak pada suhu 80oC selama 30 menit dalam water

bath shaker hingga larutan mengental. Kondisi pH dijaga pada suhu optimum dari

Aspergillus niger yaitu pada pH 5.

(27)

25

Larutan hasil gelatinasi dibiarkan dingin hingga suhu 40°C. Ke dalam

larutan, ditambahkan jamur Aspergillus niger dengan konsentrasi 10% (v/v) dan

dikondisikan pada pH 5 pada suhu 40oC. Lalu diinkubasikan selama 72 jam.

d. Fermentasi

Setelah proses hidrolisis ditambahkan ragi Saccharomyces cerevisiae

dengan konsentrasi 3% (b/v) dan diinkubasi pada suhu 30oC selama 10 hari.

3.4.2.Tahap Optimasi Menggunakan Etanol Teknis 95 %

Kadar bioetanol hasil fermentasi selama 10 hari dihitung kadarnya

berdasarkan hasil konversi massa jenis larutan lalu dibandingkan terhadap

handbook dan didapatkan kadarnya sebanyak 10%. Larutan bioetanol kemudian

didestilasi dan didapatkan kadarnya sebanyak 14%. Data ini kemudian digunakan

untuk ujicoba menggunakan etanol teknis 95% yang disesuaikan untuk proses

destilasi dan purifikasi.

3.4.3.Tahap Purifikasi

a. Tahap Destilasi Secara Diskontinyu

Dari hasil optimasi bioetanol hasil fermentasi didestilasi sebanyak 3 kali

menggunakan set alat destilasi bertingkat. Destilat hasil destilasi ke-1 ditampung

ke dalam wadah lalu didestilasi kembali. Hasil destilat ke-2 ditampung ke dalam

wadah lalu didestilasi kembali. Hasil destilat ke-3 ditampung ke dalam wadah.

Proses destilasi dilakukan pada rentang suhu antara 70 s.d. 80oC.

b. Tahap Adsorpsi (KS-CuSO4) secara Flow System Pada proses adsorpsi dibagi ke dalam 3 tahapan yaitu:

1. Persiapan Adsorben KS

Kulit sapi dibersihkan, dipotong kecil-kecil, dan direbus. Setelah direbus

kulit sapi di keringkan selama beberapa hari dibawah sinar matahari, setelah

(28)

26

2. Persiapan Adsorben CuSO4

Tembaga Sulfat Hidrat (CuSO4.5H2O) terlebih dulu dipanaskan pada suhu

1500C hingga hidratnya hilang ditandai dengan perubahan warna dari biru

menjadi warna abu-abu lalu timbang kemudian diletakkan di tempat yang tertutup

rapat.

3. Proses Adsorpsi Bioetanol

Bioetanol hasil destilasi diadsorpsi dengan menggunakan dual adsorben

KS-CuSO4. Dari proses optimasi didapatkan proses purifikasi yang tepat yaitu 3 kali

destilasi secara diskontinyu dan 2 kali adsorpsi, sebanyak ± 2 L hasil 3 kali

destilasi secara diskontinyu ditampung menggunakan corong pisah 500 ml lalu

dialirkan menuju sel adsorpsi secara flow. Laju alir adsorbat disesuaikan dengan

laju alir adsorbat ketika menetes dari konektor selama proses destilasi berlangsung

agar proses adsopsi adsorben terjadi secara maksimal di dalam sel.

(29)

27

Gambar 3.2 Rancangan Set Alat Adsorpsi Metode Flow System

3.4.4. Analisis Sifat Fisik dan Kadar Bioetanol

a. Uji Titik Didih

Uji titik didih dilakukan dengan cara menyiapkan air sebagai penangas.

Sampel yang akan dianalisis dimasukkan kedalam tabung reaksi yang telah

ditambahkan termometer dan pipa kapiler, kemudian gelembung awal, gelembung

konstant dan gelembung pertama kali masuk di amati terus menerus. Suhu dicatat

saat gelembung terakhir. Pengujian titik didih dilakukan untuk bioetanol hasil

produksi setelah di destilasi dan bioetanol hasil adsorpsi. Catat suhu ruangan dan

tekanan ruangan.

b. Analisis pH

Analisis pH dilakukan menggunakan pH meter. Sampel dimasukan kedalam

gelas kimia 100 ml, kemudian pH diukur menggunakan pH meter.

(30)

28

Sampel yang akan diukur massa jenisnya dimasukkan ke dalam gelas ukur

100 ml pada suhu 20oC. Aerometer dimasukkan secara perlahan dan hati-hati ke

dalam gelas ukur. Lalu dibaca skala pada Aerometer.

d. Uji Kadar Bioetanol dengan Menggunakan Instrumen Gas

Chromatography (GC)

Sampel hasil optimasi dan sampel bioetanol setelah adsorpsi II dilakukan

analisis kadar etanol menggunakan instrumen GC.

e. Uji Kadar Cu Menggunakan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS).

Sampel hasil optimasi dan sampel bioetanol setelah adsorpsi ke-2 dilakukan

(31)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, maka dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai

berikut :

1. Metode flow system purifikasi bioetanol hasil fermentasi ubi kayu menggunakan

dual adsorben (KS-CuSO4) dilakukan dengan 2 tahap, yaitu 3 kali destilasi secara

diskontinyu dan 2 kali adsorpsi secara flow system.

2. Hasil akhir purifikasi bioetanol didapatkan bioetanol dengan kadar rata-rata

sebesar 99,9907%.

3. Untuk satu sel, kapasitas sel adsorpsi dual adsorben (KS-CuSO4) sebesar 1 L dari

hasil destilasi ke-3 dengan waktu adsorpsi selama ± 5 jam.

4. Dari hasil pembuatan 50 L larutan fermentasi dihasilkan bioetanol dengan kadar

rata-rata sebesar 99,9907% dengan randemen bioetanol sebesar 2,00%.

5.2 Saran

Untuk penelitian selanjutnya maka disarankan hal-hal berikut :

1. Untuk memperbesar randemen dari bioetanol yang dihasilkan, proses destilasi yang

digunakan sebaiknya dilakukan secara kontinyu untuk memperbesar randemen

dari bioetanol yang dihasilkan.

2. Perlu penelitian lebih lanjut mengenai penggunaan variasi sel yang berbeda untuk

(32)

Daftar Pustaka

Anonim. (2013). Pengembangan Metode Kromatografi Gas Untuk Penetapan Kadar Etanol Dalam Nira Sriwalan. Universitas Airlangga Surabaya.

Anshori, Rohman. (1989). Pengantar Teknologi Fermentasi. Depdikbud Dirjen Perguruan Tinggi PAU Pangan dan Gizi. Bogor: IPB.

Ansori, I.I. (2011). Pemanfaatan Limbah Kulit Singkong Sebagai Bahan Dasar Pembuatan Bioetanol. Skripsi Sarjana Sains Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI. Bandung: Tidak Diterbitkan.

Arnelli. (2002). MODIFIKASI ZEOLIT ALAM UNTUK ADSORBEN. Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi vol (1).

Azzam, A.Ismael, Rafie R. Mohammad dan Huda A.Yunis. (2008). Utilizzing Calcium Carbide for Aqueous Ethanol Dehydration. Tikrit Journal of Pure Science vol (13), hal 176-178.

Atkins, P.W. (1999). Kimia Fisika. Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Badan Standarisasi Nasional. (2008). Bioetanol Terdenaturasi Untuk Gasohol. Jakarta : Badan Standarisasi Nasional.

Bambang, Sulistyo dan Adhi Susanto. (2002). Pemanfaatan Etanol Sebagai Octane Improver Bahan Bakar Bensin Pada Sistem Bahan Bakar Injeksi Sepeda Motor 4 Langkah 1 Silinder. Jurnal Teknik Universitas Gadjah Mada.

Balian, G dan Bowes, JH. (1997). The Structure and Properties of Collagen. London: Academic Press.

Buckle, K.A. (1985). Ilmu Pangan. Jakarta: UI-Press.

Chemiawan T. (2007). Membangun Industri Bioetanol Nasional sebagai Pasokan Energi Berkelanjutan Dalam Menghadapi Krisis Energi Global, [online]. Tersedia: http://www.mahasiswanegarawan.wordpresscom/43k, diakses [5 Desember 2013]

(33)

46

Skripsi Sarjana Sains Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI. Bandung: tidak diterbitkan.

Clark. (2007). Kromatografi Lapis Tipis, [online]. Tersedia: http://www.chem-is-try.org/author/Jim-clark/Kromatografi-lapis-tips.html, diakses [18 April 2010].

Dias, M.O.S., Maciel Filho, R. dan Rossell, C.E.V. (2007). Efficient cooling of fermentation vats in ethanol production—Part I. Sugar Journal vol (70), hal: 11–17.

Direktorat Gizi Depkes R.I. (1981). Daftar Komposisi Bahan Makanan. Jakarta: Bhratara Karya Aksara.

E. Ivanova, D. Damgaliev dan M. Kostova. (2009). Adsorption separation of ethanol-water liquid mixtures by natural clinoptilolite, J. Univ. Chem. Technol.Met vol (3), hal 267-274.

Fessenden,R.J dan Fessenden, J.S. (1986). Kimia Organik. Edisi Ketiga Jilid 2. Jakarta: Erlangga.

Fardiaz, S. (1992). Mikrobiologi Pangan I. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama.

Galwey, Michael E. Brown. (1999). Thermal Decomposition of Ionic Solids. Elsevier.

Giyatmi, S.. (2008). Penurunan Kadar Cu,Cr dan Ag Dalam Limbah Cair Industri Perak di Kotagede detelah Diadsorpsi dengan Tanah Liat dari Daerah Godean. Jurnal Seminar Nasional IV SDM Teknologi Nuklir ISSN 1978-0176.

Green, Don.W dan Robert H.Perry. (1976). Perry’s Chemical Engineers’ Handbook 8 th Edition. Mc Graw Hill International Edition.

Graham L.E. and Wilcox L.W. (2000). Algae. University Of Wisconsin Prentice. New Jersey: Saddle River.

Hasanah, Hafidatul.,Akyunul Jannah dan A. Ghanim Fasya. (2012). Pengaruh Lama Fermentasi Terhadap Alkohol Tape Singkong (Manihot utilissima Pohl). Jurnal Alchemy vol (2).

(34)

47

Idral, Daniel de, Marniati Salim dan Elida Mardiah. (2012). Pembuatan Bioetanol Dari Ampas Sagu Dengan Proses Hidrolisis Asam Dan Menggunakan Saccharomyces cerevisiae. Jurnal Kimia UNRAD vol 1.

Johns, P. (1977). The Structure and Composition of Collagen Containing Tissue. London: Academic Press.

Karthikeyan, G., Anbalagan, K., Andal, N.M.. (2004). Adsorption Dynamics and equilibrium Studies of Zn(II) on to Chitosan. Indian J. Chem, hal 119-127.

Katili, Abubakar Sidiq. (2009). Struktur dan Fungsi Protein Kolagen. Jurnal Pelangi Ilmu vol (2).

Keputusan Dirjen Energi Baru, Terbarukan Dan Konservasi Energi No: 722 K/10/DJE. (2013). Standar Dan Mutu (Spesifikasi) Bahan Bakar Nabati (Biofuel) Jenis Bioetanol Sebagai Bahan Bakar Lain yang Dipasarkan Dalam Negeri. Jakarta: Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Republik Indonesia.

Khaidir, Setyaningsih dan Haerudin. (2012). Dehidrasi bioetanol menggunakan zeolit alam termodifikasi. Jurnal Teknologi Industri Pertanian. Institut Pertanian Bogor.

Khoerunnisa, Fitri. (2005). Imobilisasi Kitosan pada Bentonit dan Aplikasinya Sebagai Adsorben Limbah Pestisida. Penelitian Mandiri Universitas Pendidikan Indonesia: Tidak Diterbitkan.

Lehninger, Albert.L. (1993). Biokimia Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Lei Z, Wang H, Zhou. R. dan Duan. Z. (2002). Influence of salt added to solvent on extractive distillation. Chem Eng J. Vol (87), hal: 149-156.

Mailool, Jhiro.,C.H., Robert Molenaar, Dedie Tooy dan Ireine A. Longdong. (2009). Produksi Bioetanol Dari Singkong (Manihot utilissima) Dengan Skala Laboratorium. Jurnal Teknik Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sam Ratulangi.

(35)

48

Poedjiadi, Anna dan Titin Supriyanti. (2009). Dasar-dasar Biokimia. Jakarta : UI-Secara Ratulangi.Fermentasi Menggunakan Ragi Tape. Penelitian Mandiri Universitas Dipenogoro.

Saragih, Y.P. (1982). Pembuatan Anggur Pisang Klutuk. Bogor: Buletin Pusbangtepa.

Saripah, Ipah. (2011). Pengaruh Pengolahan Awal Terhadap Produksi Bioetanol Dari Singkong Pahit Dengan Menggunakan Jamur Aspergillus Niger Pada Proses Hidrolisis Pati. Skripsi Sarjana Sains Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI. Bandung: tidak diterbitkan.

Sugiarto. (2003). Teknik Sampling. Jakarta: PT.Gramedia Pustaka Utama.

Sukardjo. (2012). Ikatan Kimia Koordinasi. Jakarta: PT. Rineka Cipta.

Suryawan, Bambang. (2004). Karakteristik Zeolit Indonesia sebagai Adsorben Uap

Air. Disertasi Universitas Indonesia.

Suparno, Ono. (1995). Kajian Pemisahan Campuran Aseton- Butanol- Etanol Hasil Fermentasi dengan Destilasi Bertingkat (Fractional distillation). Jurnal Agroindustrial Technology: Institut Pertanian Bogor.

Taghatati, Arini. (2007). Bio-Gasoline Bensin Ramah Lingkungan, [online]. Tersedia: Warta Pertamina, No. 1/thn XLII, diakses [5 Desember 2013].

Tarigan, J. (1988). Pengantar Mikrobiologi Umum. Jakarta: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Proyek Pengembangan Lembaga Pendidikan Tenaga Pendidikan.

(36)

49

Winarno, F.G. (1997). Kimia Pangan dan Gizi. Cetakan. Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.

Wijaya, Sutrisna.,I Gusti Ketu Arya Arthawan dan Anis Novitasari. (2012). Potensi Nira Kelapa Sebagai Bahan Baku Bioetanol. Jurnal Bumi Lestari hal 85-92.

Walangare, K.B.A., A.S.M. Lumenta dan J.O.Wuwung, B.A. Sugiarso. (2013). Rancang bangun Alat Konversi Air Laut Menjadi air Minum Dengan Proses Destilasi Sederhana Menggunakan Pemanas Elektrik. Jurnal Teknik Elektro dan Komputer, hal 2-3.