7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 BIOETANOL
Bioetanol merupakan etanol yang diperoleh dari bahan berbasis biomasa atau sumber yang terbarukan [27] seperti dari berbagai tanaman yang mengandung karbohidrat, gula serta tanaman berselulosa. Bioetanol berwujud cairan yang merupakan hasil dari proses fermentasi gula [28] dimana terjadi perombakan senyawa organik dengan melibatkan mikroorganisme.
Etanol atau etil alkohol (C2H5OH) memiliki karakteristik mudah terbakar,
mudah menguap, larut dalam air membentuk larutan azeotrop, tidak karsinogenik dan tidak memberikan dampak pencemaran pada lingkungan yang signifikan [7].
Bioetanol merupakan bahan bakar alternatif yang diinginkan sebagai pengganti bahan bakar fosil yang berasal dari minyak bumi dimana ketersediaannya saat ini semakin berkurang [29]. 5% bioetanol dapat dicampur dengan bahan bakar konvensional tanpa perlu modifikasi untuk dijadikan sistem bahan bakar transportasi [27] selain itu juga dimanfaatkan sebagai bahan baku kimia serta sebagai pelarut di berbagai industri. Beberapa keunggulan bioetanol yaitu:
1. Dapat diproduksi dari sejumlah sumber daya terbarukan. 2. Bahan bakar yang lebih ramah lingkungan, biodegradable. 3. Tidak toksik dibandingkan bahan bakar fosil.
4. Dapat mengurangi emisi partikulat pada mesin. [27]
Bioetanol dapat digunakan sebagai bahan bakar (biofuel) yang biasa disebut
fuel grade ethanol (FGE) jika kemurniannya mencapai 99% [30]. Berdasarkan
penelitian Hadi, dkk [31] menyatakan bahwa untuk memperoleh bahan bakar mix atau campuran biopremium dengan nilai oktan 92 menghasilkan perbandingan 1% dari penggunaan bioetanol FGE dari bahan bakar fosil dan 2% untuk biopremium dengan nilai oktan 95.
8 2.2NIRA AREN
Aren (Arenga pinnata Merr) merupakan salah satu spesies palem yang memiliki banyak kegunaan dimana hampir semua bagian tanaman/pohon ini dapat digunakan [32]. Aren berbentuk pohon soliter dengan tinggi 12 m bahkan dapat mencapai 15 m-20 m dengan diameter setinggi dada 60-65 cm. permukaan batang ditutupi srat ijuk berwarna hitam yang berasal dari tangkai daun [33]. Produk terpenting dari aren adalah nira [19]. Nira adalah cairan manis yang diperoleh dari air perasan batang atau getah tandan bunga tanaman [20]. Nira dihasilkan ketika pohon mengkonversi pati menjadi gula untuk memungkinkan adanya perkembangan bunga [34].
Nira yang manis diperoleh dari aren dengan cara penyadapan. Nira disadap dari tongkol bunga jantan dapat menghasilkan 4-6 liter per hari dengan 2 kali penyadapan. Setiap bunga jantan dapat disadap selama 3-4 bulan sampai akhirnya tongkol mengering. Jika dibiarkan begitu saja, nira dapat meragi sendiri dan berubah menjadi tuak dengan kadar etanol 4% [17]. Nira biasanya dijadikan gula aren [21] namun saat ini para peneliti fokus terhadap produksi bioetanol dari nira aren melalui proses fermentasi [32].
Nira segar mengandung gula 13,9-14,9%, abu 0,04%, protein 0,2% dan kadar lemak 0,02% [23]. Kandungan gula yang cukup tinggi pada nira aren menyebabkan nira mudah rusak selama penyimpanan. Hal ini disebabkan karena adanya peristiwa fermentasi yang dapat menurunkan kualitas nira [35].
2.3FERMENTASI
Pembuatan etanol melalui proses fermentasi secara anaerobik dengan bantuan mikroorganisme adalah metode yang paling umum di lakukan di dunia industri [15], bahan baku yang digunakan adalah sukrosa atau pati . Proses fermentasi pati menjadi etanol membutuhkan proses yang lebih panjang, sehingga bahan baku sukrosa lebih disukai [36].
Secara sederhana proses fermentasi adalah proses konversi 1 mol glukosa menjadi 2 mol etanol dan 2 mol karbondioksida dengan bantuan enzim. Reaksi kimianya adalah sebagai berikut :
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 [36]
9
Proses fermentasi dapat dilakukan dengan metode batch, fed-batch atau secara kontinyu [37]. Proses fermentasi menggunakan reaktor batch secara luas telah digunakan di industri [38]. Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil fermentasi antara lain :
1. Nutrisi
Hasil penelitian [39] menunjukkan bahwa tanpa pemberian nutrisi, konversi etanol dari sukrosa menjadi lebih rendah. Nutrisi yang digunakan dalam proses fermentasi pembentukan etanol adalah NPK [15]. Penelitiannya menunjukkan bahwa penambahan NPK dengan volume 0,4% dalam proses fermentasi nira aren meningkatkan reduksi gula dari 25% menjadi 37,5 % dalam waktu 24 jam.
2. Biokatalis
Biokatalis yang paling banyak digunakan di industri pembuatan bioetanol saat ini adalah S.cerevisiae [6];[41]. S.cerevisiae bekerja dengan baik pada pembuatan bioetanol melalui proses fermentasi. Kelebihan S.cerevisiae adalah ketahanannya terhadap kadar alkohol yang tinggi [40] yakni 12-20 (% v/v) etanol [36], kemampuannya menghasilkan produk fermentasi yang tinggi, dan pertumbuhan yang baik dalam kondisi anaerob [41].
3. Pengadukan
Pengaruh pengadukan untuk meningkatkan produksi etanol dalam proses fermentasi tidaklah terlalu besar namun proses pengadukan akan mempersingkat waktu fermentasi [42] dan juga mendistribusikan nutrisi bagi sel biokatalis secara merata. Pengadukan dengan kecepatan 100 rpm merupakan kecepatan pengadukan yang lebih baik dibandingkan dengan 50 rpm atau 150 rpm [26].
4. Temperatur
Temperatur optimum untuk proses fermentasi glukosa adalah dibawah 40 oC pada keadaan atmosfir [26].
5. Jumlah volume starter
Semakin tinggi volume starter yang digunakan maka semakin tinggi yield bioethanol yang didapatkan. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan
10
Kismurtono didapat volume starter optimum untuk proses fermentasi nira aren adalah 25% dengan kondisi standar [15].
Proses pemurnian bioetanol setelah proses fermentasi dilakukan dengan proses distilasi [43]. Pada tahap ini dihasilkan distilat dengan kadar alkohol 45%-50%, untuk meningkatkan kadar bioetanol hingga 95 % dilakukan proses disitilasi bertingkat. Selanjutnya untuk mengeluarkan sisa air (4%-5%) dapat dilakukan dengan cara penambahan senyawa anhidrus, distilasi azeotrop atau dengan cara filterisasi molecular sieve [17].
2.4 SACCHAROMYCES CEREVISIAE
Mikroorganisme yang paling banyak digunakan untuk memproduksi bioetanol adalah ragi, khususnya Saccharomyces cerevisiae. S.cerevisiae sering dipilih untuk produksi etanol karena sangat baik dalam melakukan fermentasi dan kemampuannya untuk tumbuh dengan cepat dibawah kondisi anaerobik dan toleransi yang tinggi terhadap etanol [41]
S.cerevisiae banyak diaplikasikan pada bioteknologi karena memiliki fitur
penting yaitu genomik DNA nya tidak mengandung intron, urutan genom yang telah ditentukan dan teknologi fermentasi cukup berbeda [44].
Salah satu media untuk pertumbuhan mikroorganisme adalah nira. Nira aren dapat mengalami fermentasi secara alami karena dari asalnya nira aren telah membawa sel ragi yaitu Saccharomyces tuac, Dengan itu Saccharomyces sangat aktif dalam mensintesis gula sehingga menghasilkan alkohol [33].
