PEMBUATAN BIOETANOL GEL
Tujuan umum : Setelah melakukan praktikum ini mahasiswa dapat membuat bioetanol gel dari
bioetanol cair menjadi bentuk gel.
Tujuan khusus : Mengetahui pengaruh jumlah penambahan bahan pengental carbopol EZ-3 polymer,
CMC dan karagenan terhadap mutu produk bioetanol gel yang ditinjau secara fisik.
BAB I. DASAR TEORI
Bahan Bakar Minyak (BBM) sudah menjadi bagian dari kebutuhan masyarakat. BBM menjadi kebutuhan yang sangat penting dan paling dicari oleh masyarakat. Terutama minyak tanah, hampir semua lapisan masyarakat menggunakan minyak tanah. Namun karena deposit minyak bumi Indonesia hanya tinggal 20 tahun maka harus dicari bahan bakar alternatif lain yang dapat menggantikan minyak tanah (Siagian, 2007). Bioetanol merupakan bahan bakar alternatif yang potensial karena sumbernya mudah diperbaharui. Namun ada beberapa kendala yang harus dihadapi agar bioetanol dapat digunakan oleh masyarakat secara luas. Yaitu bioetanol hanya diproduksi di daerah tertentu, tidak setiap daerah terdapat produsen bioetanol. Bioetanol yang berbentuk cair beresiko tumpah saat didistribusikan ke daerah lain. Hal ini disebabkan biasanya bioetanol didistribusikan dalam drum-drum yang kurang aman dalam pengangkutannya (jika dibandingkan pengangkutan minyak tanah oleh Pertamina yang dimasukkan dalam tangki). Selain itu, bioetanol yang berwujud cair lebih beresiko mudah tumpah dan mudah meledak karena sifatnya yang volatil. Oleh karena itu bioetanol cair diubah menjadi bioetanol gel yang lebih aman dalam proses pengangkutan dan penggunaannya.
Bioetanol gel memiliki beberapa kelebihan dibanding bahan bakar alternatif lainnya yaitu selama pembakaran gel tidak berasap, tidak berjelaga, tidak mengemisi gas berbahaya, non karsinogenik, non korosif. Bentuknya yang gel memudahkan dalam pengemasan dan dalam pendistribusian. Bioetanol gel sangat cocok digunakan untuk memasak, dibawa pada saat berkemah dll (Merdjan and Matione, 2003).
Bahan-bahan yang digunakan dalam pembuatan bioetanol gel ini diantaranya adalah etanol. Etanol, disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol saja, adalah sejenis cairan
yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
Etanol termasuk ke dalam alkohol rantai tunggal, dengan rumus kimia C2H5OH dan rumus empiris C2H6O. Ia merupakan isomer konstitusional dari dimetil eter. Etanol sering disingkat menjadi EtOH, dengan "Et" merupakan singkatan dari gugus etil (C2H5). Etanol banyak digunakan sebagai pelarut berbagai bahan-bahan kimia yang ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia. Contohnya adalah pada parfum, perasa, pewarna makanan, dan obat-obatan. Dalam kimia, etanol adalah pelarut yang penting sekaligus sebagai stok umpan untuk sintesis senyawa kimia lainnya. Dalam sejarahnya etanol telah lama digunakan sebagai bahan bakar.
Kemudian bahan lainnya adalah natrium hidroksida (NaOH), juga dikenal sebagai soda kaustik alkali yang merupakan dasar logam kaustik. Hal ini digunakan di banyak industri, terutama sebagai basis kimia yang kuat dalam pembuatan pulp dan kertas, tekstil, air minum, sabun dan deterjen dan sebagai pembersih. Natrium hidroksida murni adalah padatan putih, serpih, butiran, dan sebagai larutan jenuh 50%. NaOH higroskopis dan mudah menyerap karbon dioksida dari udara, sehingga harus disimpan dalam wadah kedap udara. Sifatnya sangat larut dalam air dengan pembebasan panas. NaOH juga larut dalam etanol dan metanol, meskipun kelarutannya rendah daripada dalam pelarut kalium hidroksida.
Untuk membuat bioetanol gel dibutuhkan pengental berupa tepung, seperti kalsium asetat, atau pengental lainnya seperti xanthan gum, carbopol EZ-3 polymer, dan berbagai material turunan selulosa (Tambunan, 2008). Untuk pengental jenis polimer carboxy vinyl seperti carbopol dibutuhkan air untuk membentuk struktur gel yang diinginkan.
Sinonim Carbopol adalah karbomer, Acrylic Acid Polymer, polyacrylic acid, carboxyvinyl polymer, Karboksipolietilen. Karbopol adalah polimer sintetik dari asam akrilat yang mempunyai ikatan silang dengan allyl sucrose atau sebuah alil ethers dari pentaerythritol. Karbopol mengandung asam karboksilat antara 56% hingga 68% pada keadaan kering. Berat molekulnya secara teoritis diperkirakan sekitar 7 x 105 hingga 4 x 109 . Rumus Struktur Polimer karbopol dibentuk dari pengulangan unit asam akrilat. Rantai polimer berikatan silang dengan allyl sucrose atau allyl pentaerythritol (monomer asam akrilat dalam karbopol).
Kemudian pengental pada pembuatan bioetanol gel yang lain adalah Karboksimetil selulosa (CMC) adalah turunan selulosa dengan kelompok karboksimetil (-CH2-COOH) terikat ke beberapa kelompok hidroksil glukopiranosa monomer yang membentuk tulang punggung selulosa. Hal ini sering digunakan sebagai garam natrium, natrium karboksimetil selulosa.
Pengental berupa tepung lainnya adalah karagenan. Karagenan merupakan senyawa yang termasuk kelompok polisakarida galaktosa hasil ekstraksi dari rumput laut. Sebagian besar karagenan mengandung natrium, magnesium, dan kalsium yang dapat terikat pada gugus ester sulfat dari galaktosa dan kopolimer 3,6-anhydro-galaktosa. Karagenan banyak digunakan pada sediaan makanan, sediaan farmasi dan kosmetik sebagai bahan pembuat gel, pengental atau penstabil.
Sifat Fisik Karagenan :
1. Kelarutan
Semua jenis karagenan memiliki kelarutan yang baik di dalam air panas. Namun, hanya jenis lambda dan larutan garam Natrium karagenan kappa dan iota dapat larut dalam air dingin. Karagenan lambda membentuk larutan kental dengan karakteristik pseudoplastik ketika dipompa atau diaduk. Dengan kelarutan seperti itu, larutan-larutan karagenan tersebut memiliki kemampuan untuk mengentalkan dan memberikan tekstur krimi. Temperatur merupakan factor yang cukup penting dalam penggunaan karagenan. Semua jenis hidrat karagenan pada temperatur tinggi, karagenan jenis iota dan jenis kappa memiliki kekentalan yang cukup rendah.
2. Kestabilan asam
Larutan karagenan akan kehilangan karakteristik gel dan kekentalannya dalam system dengan nilai pH di bawah 4.3. Penyebabnya adalah pada proses autohidrolisis karagenan yang terjadi pada pH rendah yang membentuk ikatan 3,6-anhydrogalaktosa. Laju autohidrolisis bertambah pada kenaikan
temperatur dan konsentrasi kation yang rendah. Untuk mencegah terjadinya autohidrolisis, karagenan didinginkan pada temperatur yang lebih rendah daripada temperatur pembentukan gel. Dalam produk yang bersifat asam, karagenan ditambahkan pada bagian akhir proses untuk mencegah degradasi kelebihan asam, dan jika mungkin, asam ditambahkan segera sebelum dilakukan pengisian oleh karagenan untuk mencegah penguraian polimer.
3. Karakteristik gel
Larutan panas karagenan iota dan kappa akan mulai membentuk gel ketika system tersebut didinginkan pada temperatur 40 dan 60ºC bergantung pada kehadiran kation. Gel karagenan bersifat reversible dan memperlihatkan efek histerisis atau perbedaan antara temperatur penentuan gelling dengan melting. Gel tersebut stabil pada temperatur ruangan namun dapat meleleh kmbali dengan pemanasan 5–20ºC di atas temperatur pembentukan gel. Dengan pendinginan gel kembali akan membentuk gel. Komposisi ionic dari system pangan adalah penting untuk utilisasi karagenan. Misalnya, karagenan kappa lebih memilih ion kalium untuk menstabilkan zona sambungan yang melingkupi karakteristik kekokohan gel sebagai gel yang sedikit rapuh. Karagenan iota memilih ion kalsium untuk menjembatani rantai untuk memberikan pengaruh gel yang lembut elastic.
Penambahan pengental saat pembuatan bioetanol gel sangat mungkin mempengaruhi sifat fisik bioetanol gel yang dihasilkan. Sifat fisik yang mungkin terpengaruh antara lain flash point, nilai kalor dan viskositas. Namun data-data mengenai flash point, nilai kalor dan viskositas bioetanol gel masih sulit ditemui di literatur. Oleh karena itu percobaan ini dilakukan untuk mencari pengaruh carbopol, CMC dan karagenan terhadap viskositas dan nyala api dari bioetanol gel yang dihasilkan sehingga didapat kondisi operasi optimum dalam pembuatan bioetanol gel.
BAB II. PROSEDUR PERCOBAAN
A. Alat dan bahan
Alat : - Spatula - Beaker glass - Kaca arloji - Batang pengaduk Bahan : - Etanol 96% - Carbopol EZ-3 - CMC - Karagenan - NaOH 5% - Air B. Langkah kerja
1. Campurkan carbopol dan etanol dengan perbandingan 1:7 2. Tambahkan NaOH 5% sampai pH 5-6
3. Aduk selama 1 jam
C. Skema kerja
Campuran carbopol etanol 1: 7
Bioetanol gel
Ditambah NaOH 5% sampai pH 5-6
BAB III. HASIL ANALISA DAN PEMBAHASAN
A. Data pengamatan NO Nama Bahan Percobaan Keterangan Hasil I II1 Etanol 96% 100 ml 40 ml I. Nyala api berwarna biru Waktu nyala 3’ 22”
Gelnya sempurna, transparan, homogen
2 Air - 6 ml
3 Carbopol 5 gr 2 gr
4 CMC - 2 gr II. Nyala api berwarna merah Waktu nyala 6’ 25”
Tidak membentuk gel, putih keruh, kurang homogen 5 Karagenan - 20 gr
6 NaOH 5% - 6 ml
B. Pembahasan
Pada praktikum kali ini adalah mengenai pembuatan bioetanol gel. Tujuan dari praktikum ini adalah mahasiswa dapat membuat bioetanol gel dari bioetanol cair menjadi bentuk gel. Selain itu untuk mengetahui pengaruh jumlah penambahan bahan pengental carbopol EZ-3 polymer, CMC dan karagenan terhadap mutu produk bioetanol yang ditinjau secara fisik.
Bioetanol merupakan bahan bakar alternatif yang potensial karena sumbernya mudah diperbaharui. Namun penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar pengganti minyak tanah dirasa masih jarang. Hal ini disebabkan pabrik yang memproduksi bioetanol terbatas dan terkendala saat pendistribusiannya yaitu mudah tumpah. Selain itu, bioetanol yang berwujud cair lebih beresiko mudah tumpah dan mudah meledak karena sifatnya yang volatil. Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka bioetanol cair diubah menjadi bioetanol gel (Indra Triaswati, 2009). Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah etanol 96%, air, carbopol, CMC, karagenan dan NaOH 5%. Prosedur kerja proses dimulai dengan mengaduk etanol dan carbopol kemudian ditambahkan bahan pengental lainnya. Setelah membentuk gel diuji nyala apinya.
Dalam praktikum dilakukan dua kali percobaan dimana dalam pembuatannya menggunakan perbandingan komposisi bahan yang berbeda-beda. Pada percobaan pertama digunakan etanol 96% sebanyak 100 ml dan carbopol sebanyak 5 gr. Pengadukan dilakukan kurang lebih selama 1 jam. Disini karbopol sebagai gelling agent merupakan gabungan molekul-molekul dan lilitan-lilitan dari polimer molekul yang akan berikatan melalui ikatan silang membentuk struktur jaringan tiga
dimensi dengan molekul pelarut terperangkap dalam jaringan ini. Dengan kata lain bioetanol juga ikut terperangkap dalam ikatan polimer molekul karbopol. Hasil yang diperoleh bioetanol membentuk gel yang sempurna dan transparan. Dari bioetanol gel pertama ini didapatkan nyala api yang berwarna biru dengan waktu nyala 3’22” tetapi bersifat kurang stabil. Hal ini dikarenakan pada percobaan pertama ini tidak ditambahkan komposisi air didalamnya. Dimana air merupakan materi yang tidak bisa terbakar sehingga keberadaannya dalam bioetanol akan menaikkan nilai flash point bioetanol dan menyetabilkan nyala apinya.
Kemudian pada percobaan kedua digunakan etanol 96% sebanyak 40 ml, air sebanyak 6 ml, karbopol sebanyak 2 gr, CMC sebanyak 2 gr, karagenan sebanyak 20 gr dan NaOH sebanyak 5% sebanyak 6 ml. Pada percobaan kedua ini dibedakan dari percobaan pertama dengan dilakukan penambahan air yang diharapkan keberadaannya dalam bioetanol akan menyetabilkan nyala api. Ditambahkan juga CMC yang berfungsi sebagai pengental. Selain itu digunakan karagenan sebagai variasi bahan pengental. Jika digunakan karagenan maka harus ditambahkan pula NaOH. Karena larutan karagenan akan kehilangan karakteristik gel dan kekentalannya dalam system dengan nilai pH yang terlalu asam. Disini carbopol merupakan polimer yang bersifat hidrofilik yang dapat menyerap dan menahan air dalam jaringan polimernya. Carbopol akan mengembang dalam air 1000 kali lebih besar dari volume semula dan 10 kali dari diameter semula untuk membentuk struktur gel (Hosmani, 2006). Struktur gel akan menurunkan volatilitas bioetanol sehingga nilai flash point-nya akan naik. Hasil yang diperoleh bioetanol tidak membentuk gel sama sekali, berwarna putih keruh dan kurang homogen. Nyala api yang dihasilkan juga berwarna merah dengan waktu nyala 6’25”. Hal ini ini dimungkinkan komposisi karbopol dan CMC yang digunakan sebagai variable kurang besar. Karena semakin banyak carbopol yang ditambahkan maka semakin banyak polimer yang saling berikatan membentuk ikatan tiga dimensi yang merangkap molekul pelarut. Carbopol akan mengembang dalam air 1000 kali lebih besar dari volume semula dan 10 kali dari diameter semula (Hosmani, 2006). Jadi semakin banyak carbopol maka viskositas bioetanol gel yang dihasilkan akan semakin besar. Selain karena komposisi karbopol dan CMC kurang banyak, factor penyebab bioetanol tidak membentuk gel adalah karena pH campuran yang terlalu asam atau kurangnya penambahan larutan NaOH. Larutan karagenan akan kehilangan karakteristik gel dan kekentalannya dalam system dengan nilai pH di bawah 4.3. Penyebabnya adalah pada proses autohidrolisis karagenan yang terjadi pada pH rendah yang membentuk ikatan 3,6-anhydrogalaktosa.
Dari kedua percobaan dapat disimpulkan bahwa semakin banyak carbopol yang ditambahkan maka semakin banyak polimer yang saling berikatan membentuk ikatan tiga dimensi yang merangkap molekul pelarut. Jadi semakin banyak carbopol maka viskositas bioetanol gel yang dihasilkan akan semakin besar. Selain itu penambahan air sangat penting karena air merupakan materi yang tidak bisa terbakar sehingga keberadaannya dalam bioetanol akan menaikkan nilai flash point bioetanol dan menyetabilkan nyala apinya. Sementara untuk penggunaan karagenan harus dilakukan dalam kondisi basa.
BAB IV. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Semakin banyak karbopol yang ditambahkan maka viskositas bioetanol gel yang dihasilkan semakin besar.
Penambahan air sangat penting untuk menaikkan nilai flash point bioetanol dan menyetabilkan nyala api.
Penggunaan karagenan harus dalam kondisi basa.
B. Saran
Pada saat akan memasukkan karagenan, pastikan carbopol sudah tercampur
sempurna dengan bioetanol dan air karena akan berpengaruh dalam pembentukan struktur gel.
Perhatikan komposisi setiap bahan pengental yang digunakan.
Jika menggunakan karagenan sebagai bahan pengental harus diupayakan campuran dalam kondisi basa.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 2005. Teknologi Biogas.http://www.balipos.co.id.
Hosmani,A.H. 2006. Carbopol and its Pharmaceutical Significance. www.pharmainfo.net.
Merdjan,R. E. and Matione, J. 2003. Fuel Gel. United State Patents Application Publication No. US 2003/0217504A1.
Siagian, R. 9 maret 2007. Soal Konversi Minyak Tanah Pemerintah Terlalu Ambisius. Suara Merdeka.
Tambunan, L. A. Bioetanol Antitumpah.Trubus.2008.vol XXXIX.pp.24-25.
Triaswati , Indra and Nurhayanti, Lani PEMBUATAN BIOETANOL GEL SEBAGAI BAHAN BAKAR ALTERNATIF PENGGANTI MINYAK TANAH. "Seminar Tugas AKhir S1 Jurusan Teknik Kimia UNDIP" . pp. 1-13. (Unpublished) http://eprints.undip.ac.id/10605/1/ARTIKEL_PENELITIAN.pdf
