15
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penilitian dilaksanakan di Sekolah Tinggi Ilmu Pertanian dan Agrobisnis Perkebunan Medan. Waktu penelitian selama 8 bulan, dari bulan Februari sampai bulan September 2020.
3.2 Desain Penelitian
Metode penelitian kualitatif analisa deskriptif. Sumber artikel penelitian yaitu:
1. Berdasarkan sumber utama (Primary Sources) yaitu artikel ilmiah yang terbit dijurnal terindeks di Google Schoolar, dll.
2. Penulis berasal dari lembaga pendidikan yang diakui pemerintah. Untuk menyajikan data hasil penulusuran pustaka dilakukan beberapa tahapan, pertama melakukan ringkasan (summary) dimana ringkasan tiga artikel disajikan dalam bentuk tabel dan dinarasikan. Kemudian tahapan kedua adalah menilai kesesuaian antara tujuan dan hasil. Pada penelitian ini, penulis merujuk pada tujuan yang ditetapkan pada sumber jurnal kemudian membandingkan dengan hasil. Tahap ketiga melakukan penilaian tentang kesamaan dan juga penilaian perbedaan. Tahap keempat memberikan kritik atau saran terhadap masing masing artikel sehingga pada bab hasil penelitian disajikan tiga tabel.
3.3 Sumber Data
Sumber data pada penelitian ini dapat diperoleh dari jurnal skala nasional maupun internasional. Ada tiga jurnal yang didapat untuk memenuhi data pada penelitian ini. Selain itu juga ada beberapa referensi jurnal lain yang mendukung untuk penulisan tugas akhir ini.
16 3.3.1 Jurnal Yang Memenuhi Data
1. Sarwono, Triwahyuni, Aristiawan, Kurniawan, Anindyawati (2014) Konversi Selulosa Tandan Kosong Sawit menjadi etanol (TKS), Jurnal Selulosa, Vol. 4, No. 1, Juni 2014 : 1 – 6.
2. Rilek, Hidayat, dan Sugiarto (2017) Hidrolisis Lignoselulosa Hasil Pretreatment Pelepah Sawit (Elaeis guineensis Jacq) menggunakan H2SO4 pada Produksi Bioetanol. Jurnal Teknologi dan Manajemen
Agroindustri, Vol. 6, No. 2: 76-82 (2017).
3. Ahmad, A., Amriz,I., Nabilah (2020) Produksi Bioetanol Generasi Kedua dari Pelepah Kelapa Sawit dengan Variasi Pretreatment H2SO4 dan Waktu Fermentasi Journal of Bioprocess, Chemical, and
17
Gambar 3.1 Skema Proses Pembuatan Bioetanol Dengan Bahan Baku TKKS dan PKS
GLUKOSA PRETREATMENT Pemecah Lignoselulosa BASA OKSIDASI HIDROLISIS KIMIA ENZIM FERMENTASI RAW
TANDAN KOSONG DAN PELEPAH KELAPA SAWIT
BIOETANOL Saccharomyces
18 3.4 Proses Pretreatment.
Perlakuan awal sebelum masuk proses pretreatment meliputi perlakuan fisik menjadi serat, yaitu dengan cara mencacah TKKS (Tandan Kosong Kelapa Sawit) dan PKS (Pelepah Kelapa Sawit) dengan variasi ukuran 3 mm- 1 cm kemudian dihaluskan dengan variasi ukuran serat/serbuk 40-60 mesh (Sarwono, 2014). Kemudian dilakukan langkah pretreatment untuk mempermudah proses hidrolisis yaitu dengan membuka struktur lignoselulosa/lignin agar selulosa dan hemiselulosa lebih mudah diakses oleh enzim yang memecah polisakarida menjadi monosakarida sebelum masuk kedalam tahap hidrolysis dan fermentasi. Pretreatment basa dalam pengolahan biomassa lignoselulosa umumnya menggunakan basa seperti natrium, kalium, kalsium, dan amonium hidroksida (Aiman, 2014) (Honsono, 2012). Pretreatment oksidatif menggunakan senyawa oksidasi seperti hidrogen peroksida (H2O2) atau asam parasetat yang dilarutkan dalam air
(Hendriks, 2009).
3.4.1 Jurnal 1 (Sarwono, et al ,2014) Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)Dengan Metode Pretreatment Basa (Larutan NaOH)
Pretreatment TKKS kali ini Dilakukan dengan perlakuan pretreatment basa yaitu dengan melakukan penambahan larutan NaOH 10%, dan kemudian sample yang sudah ditambahkan NaOH dilakukan pemanasan pada suhu 150C pada tekanan 4-8 kg/cm2 dengan waktu yang diperlukan selama 30 menit. Kemudian sample yang sudah dipanaskan selama 30 menit agar didinginkan kembali sesuai dengan suhu ruangan untuk memudah kan proses selanjutnya dan dilakukan penetralan pH dengan pencucian menggunakan aquadest sampai pH netral. Kemudian dilakukan proses pengeringan menggunakan oven pada suhu 50C sampai kadar air di bawah 10% (Sarwono, 2014) (Dewi, 2018).
3.4.2 Jurnal 2 (Rilek, et al, 2017) Pelepah Kelapa Sawit (PKS)Dengan Metode Pretreatment Basa (larutan NaOH)
19
Pelepah kelapa sawit yang sudah perlakuan fisik dan diubah ukurannya, dicampurkan dengan larutan NaOH. Sebelum dicampurkan dengan serbuk pelepah kelapa sawit, NaOH dibuat menjadi larutan dengan ditimbang sebanyak 8 gram dan dihancurkan menggunakan mortal dan lalu kemudian dilarutkan dalam 100 ml aquades. Serbuk pelepah sawit yang lolos ayakan diambil 5 gram kemudian diletakkan dalam erlenmeyer 250 ml yang berisi larutan NaOH 2M (Rilek, 2017).
3.4.3 Jurnal 3 (Ahmad, et al 2020) Pelepah Kelapa Sawit (PKS) Dengan Metode Pretreatment Basa Ekstrak Abu TKKS (Tandan Kosong Kelapa Sawit)
Pretreatment basa terdiri dari dua tahap, yaitu prehidrolisa dan cooking. Prehidrolisa bertujuan untuk mempercepat penghilangan pentosan (hemiselulosa) dalam bahan baku pada waktu pemasakan. Prehidrolisa dilakukan menggunakan larutan ekstrak abu TKS. Temperatur pada saat prehidrolisa adalah 100ºC, nisbah berat bahan baku terhadap volume larutan 1:10, dengan waktu prehidrolisa selama 1 jam. Setelah prehidrolisa selesai, filtratnya dibuang dan residu dicuci dengan air panas dan diperas, kemudian pulp pelepah tersebut dimasak kembali (proses cooking). Proses cooking bertujuan untuk memurnikan selulosa-α yang terdapat dalam pulp pelepah sawit. Cooking dilakukan dengan larutan ekstrak abu TKS. Kondisi operasi cooking adalah temperatur 100ºC, waktu pemasakan 30 menit, dan nisbah padatan terhadap larutan 1:5. Pulp pelepah hasil pemasakan disaring dan dicuci dengan air panas untuk menghilangkan lindi hitam dan dikeringkan hingga beratnya konstan (Dewi, 2018).
3.4.4 Jurnal 3 (Ahmad, et al 2020) Pelepah Kelapa Sawit (PKS) Dengan Metode Pretreatment Oksidasi (Hidrogen Peroksida/ H2O2)
Serbuk pelepah yang telah melalui proses delignifikasi kemudian dilakukan proses pretreatment lanjutan menggunakan larutan 3%
20
dengan nisbah serbuk dan H2O2 dengan perbandingan 1:20. Kemudian
dilakukan penambahan NaOH 0,1 N sampai pH 9 (Saragih, 2013). Selanjutnya serbuk pelepah dipanaskan pada suhu 90 C selama 60 menit. Setelah proses pretreatment tahap kedua, serbuk pelepah kemudian didinginkan, serbuk yang sudah didinginkan kemudian dilakukan pencucian dan penyaringan untuk menetralkan pH, kemudian dikeringkan dalam oven sampai suhu 105 C hingga beratnya konstan (Dewi, 2018).
3.5 Proses Hidrolisis
Hidrolisis adalah proses lanjutan dari pre-treatment yang akan mengubah selulosa menjadi glukosa. Glukosa ini nantinya akan dikonfersi menjadi etanol oleh mikroorganisme dianta-ranya Saccharomycces cerevisiae (Putra, 2011). Pada dasarnya prinsip hidrolisis adalah memutuskan rantai polimer bahan menjadi unit-unit monomer yang lebih sederhana dengan bantuan katalis. Hidrolisis selulosa akan menghasilkan glukosa sedangkan hemiselulosa akan menghasilkan xilosa, manosa, asam asetat, galaktosa dan glukosa (Subekti, 2006). Selulosa dapat dihidro-lisis secara kimiawi dan enzimatis.
3.5.1 Jurnal 1 (Sarwono, et al, 2014) Hidrolisis Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Dengan Metode Hidrolisis Enzim Ctec2 Dan Htec2 Dari Novozymes
Proses hidrolisis subtrat selulosa dilakukan pada satu bejana fermentor dengan volume proses 20 L. Pulp TKS yang digunakan adalah 20% b/v dari volume proses. Sebanyak 14,69 L buffer sitrat20 mM pH 4,8 dimasukkan ke dalam fermentor dan diikuti dengan penambahan 4290 g pulp TKS dengan kadar air 6,7% (b/v), kemudian campuran disterilisasi selama 15 menit. Setelah suhu diturunkan, selanjutnya dimasukkan enzim Ctec2 (30 FPU/g TKS) dan Htec2 dengan perbandingan 5:1.
21
Kondisi proses sakarifikasi yaitu pada pH 4,8; suhu 32C dan pengadukan 200-300 rpm selama 48 jam (Sarwono, 2014).
3.5.2 Jurnal 2 (Rilek, et al, 2017) Hidrolisis Pelepah Kelapa Sawit (PKS) Dengan Metode Hidrolisis Kimia H2SO4
Proses diawali dengan pembuatan larutan H2SO4 dengan tiga variasi
konsentrasi yaitu 0,4M, 0,6M dan 0,8M sebanyak masing-masing 600 ml dengan cara penambahan aquades. Masing-masing larutan H2SO4
diambil 200 ml di masukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml yang berbeda sebanyak 3 sampel setiap konsentrasi, kemudian dicampurkan dengan 8 gram serbuk pelepah hasil pretreatment. Larutan dihomogenisasi menggunakan spatula dan ditutup menggunakan alumunium foil. Larutan dengan konsentrasi yang berbeda tersebut dimasukkan kedalam autoclave. Bahan dihidrolisis pada suhu 121C dengan lama waktu yang berbeda pada variasi konsentrasi yang berbeda. Proses yang sama dilakukan sebanyak 3 kali, atau 3 kali ulangan sehingga didapatkan 27 sampel. Hasil yang diperoleh kemudian dianalisis kandungan gulanya menggunakan refrak-tometer dan pengujian kandungan gula tereduksi menggunakan spektrofotometer dan dilakukan analisa pada data yang diperoleh.
3.5.3 Jurnal 3 (Ahmad, et al 2020) Hidrolisis Pelepah Kelapa Sawit (PKS) Dengan Metode Hidrolisis Kimia H2SO4
dihidrolisis menggunakan asam sulfat (H2SO4) dengan variasi 1,5 M, 2
M, dan 2,5 M dengan nisbah serbuk dan asam 1:10 pada suhu 100C selama 60 menit. Dalam proses hidrolisis diperoleh ampas dan larutan. Larutan tersebut adalah yang mengandung gula hasil konversi dari pelepah kelapa sawit. Larutan gula selanjutnya dinertalkan dengan NaOH 1 M hingga pH 4,5 (Fitriani dkk., 2013). Filtrat yang diperoleh akan dianalisis kadar gula dalam larutan dan selanjutnya digunakan sebagai substrat fermentasi.
22 3.6 Proses Fermentasi
Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel, biasanya dengan keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Fermentasi alkohol merupakan proses pembuatan alkohol dengan memanfaatkan aktivitas yeast yaitu mengubah glukosa menjadi alkohol tanpa oksigen. Pada tahap ini fermentasi berfungsi untuk merubah glukosa menjadi etanol dengan bantuan Sacharomycces cerevisiae. Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton (Eka, 2009).
3.6.1 Jurnal 1 (Sarwono, et al, 2014) Fermentasi Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Dengan Metode Yast (Saccharomyces Cereviceae) Dimasukkan ragi padat Saccharomyces cereviceae sebanyak 1% (b/v). Kondisi proses fermentasi yaitu pada suhu 32oC, pengadukan 200 rpm selama 72 jam. Pengambilan contoh dan analisis dilakukan setiap 24 jam.
3.6.2 Jurnal 2 (Rilek, et al, 2017) Fermentasi Pelepah Kelapa Sawit (PKS) Dengan Metode Yast (Saccharomyces Cereviceae)
Hidrolisat sebanyak 100 ml dimasukkan dalam erlenmeyer 250 ml dan pH diatur ke pH 4 menggunakan NaOH. Hidrolisat disterilisasi menggunakan auto-clave (121,1C 15 menit). Hidrolisat steril diinokulasi dengan Saccharomyces cerevisiae menggunakan konsentrasi 0,5% selama 48 jam. Fermentasi dilakukan secara anaerob. Larutan terfermentasi kemudian dipisahkan dari Saccharomyces cerevisiae dengan cara sentrifugasi kecepatan 10.000 rpm pada suhu 4C selama 10 menit. Larutan terfermentasi diuji kandungan etanolnya menggunakan alkohol meter.
3.6.3 Jurnal 3 (Ahmad, et al 2020) Fermentasi Pelepah Kelapa Sawit (PKS) Dengan Metode Yast (Saccharomyces Cereviceae)
23
Proses fermentasi dilakukan dengan cara fermentasi cair. Larutan gula hidrolisis difermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae dengan volume fermentasi 2 liter. Larutan gula dimasukkan kedalam fermentor sesuai variasi, selanjutnya ditutup rapat lalu disterilisasi menggunakan autoclave pada suhu 121C selama 15 menit. Fermentasi dilakukan dengan kecepatan pengadukan 250 rpm. Suhu fermentasi dijaga 30
C. Pengambilan sampel dilakukan sesuai dengan variasi waktu yaitu 0 jam, 24 jam, 48 jam, 72 jam, 96 jam, dan 120 jam. Setelah waktu tercapai, sampel dianalisis kada gula sisa dan bioetanol yang dihasilkan.
