FERMENTASI GLISEROL HASIL SAMPING PABRIK BIODISEL MENJADI 1,3-PROPANADIOL DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI KLEBSIELLA PNEUMONIAE SKRIPSI

(1)

i

FERMENTASI GLISEROL HASIL SAMPING PABRIK

BIODISEL MENJADI 1,3-PROPANADIOL DENGAN

MENGGUNAKAN BAKTERI

KLEBSIELLA

PNEUMONIAE

SKRIPSI

Oleh

100405032

JEKKY BAHAGIA G

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

ii

FERMENTASI GLISEROL HASIL SAMPING PABRIK

BIODISEL MENJADI 1,3-PROPANADIOL DENGAN

MENGGUNAKAN BAKTERI

KLEBSIELLA

PNEUMONIAE

SKRIPSI

Oleh

100405032

JEKKY BAHAGIA G

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN M ENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

FERMENTASI GLISEROL HASIL SAMPING PABRIK BIODISEL MENJADI 1,3 PROPANADIOL DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI

KLEBSIELLA PNEUMONIA

yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.

Medan, September 2014

(4)

i

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

FERMENTASI GLISEROL HASIL SAMPING PABRIK BIODISEL MENJADI 1,3 PROPANADIOL DENGAN MENGGUNAKAN BAKTERI

KLEBSIELLA PNEUMONIA

dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Medan, September 2014

Mengetahui,

Koordinator Skripsi

NIP. 19681214 199702 2 002 Ir. Renita Manurung, MT

Dosen Pembimbing

NIP. 19640617 199403 2 001 Dr. Ir. Dr.Ir. Fatimah, MT

Dosen Penguji I, Dosen Penguji II,

Ir. Bambang Trisakti, MT

(5)

ii

PRAKATA

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas rahmat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Fermentasi Gliserol Hasil Samping Pabrik Biodiesel Menjadi 1,3-Propanadiol Dengan Menggunakan Bakteri Klebsiella Pneumonia”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Laboratorium Bioproses Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Medan. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

Dr. Ir. Fatimah, MT

selaku dosen pembimbing yang telah bersedia meluangkan waktu untuk memberi pengarahan, diskusi dan bimbingan serta persetujuan sehingga skripsi ini dapat selesai dengan baik.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, September 2014 Penulis,

(6)

iii

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :

1. Kedua orang tua penulis, S. Ginting dan S. Br. Simangunsong.

2. Dewi Anggraini atas kerjasamanya selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

3. Abangnda Bones dan Fian dan Adik Mendra yang selalu memberikan dukungan dan doanya.

4. Kakak Dila dan Melva yang selalu mendukung dan memberikan doa buat penulis.

5. Keponakan-keponakan tercinta (Nurah, Yosepin, Yohana, Piros, dan Axaria) buat kecerian kalian semua.

6. Bibi, Kila, Paktengah, Maktengah, Bolang, Iting, dan semua keluarga besar penulis, penulis mengucapkan beribu-ribu terima kasih atas cinta, kasih sayang, dukungan dan doa yang telah kalian panjatkan buat penulis.

7. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia stambuk 2010, terkhusus Deril Clinton, Margareth N, Popphy Prawati, Ruben Simanggunsong, Rap Leanon, Rika Silvia dan Jernika Simanggunsong yang telah memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.

(7)

iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Jekky Bahagia G

NIM : 100405032

Tempat, tanggal lahir : Torgamba, 26 November 1991 Nama orang tua : S. Ginting dan

S. Br. Simangunsong Alamat orang tua :

PKS 1 Torgamba, Kec. Torgamba, Kab. Labuhan Batu Selatan, Provinsi Sumatera Utara

Asal Sekolah:

• SD N 116881 Torgamba tahun 1997-2003

• SMP Swasta Torgamba tahun 2003 – 2006

• SMA Santo Yoseph Medan tahun 2006 – 2009

Beasiswa yang diperoleh:

Beasiswa PPA tahun 2011, 2012, 2013 Universitas Sumatera Utara Pengalaman Organisasi:

1. Sekretaris Umum Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2013/2014.

2. Asisten Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia FT USU tahun 2013-2014 modul Pembuatan Pulp dan Biodiesel.

Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal:

1. Fermentation of Glycerol from Biodiesel Waste to 1,3-Propanadiol by

Klebsiella Pneumoniaepada seminar “5thSriwijayaInternasionalSeminar On Energy Enviromental Science

and Technology (SISEEST 5th) 2014” yang akanberlangsung di Palembang, pada 10-11 September 2014.

2. Fermentation of Glycerol from Biodiesel Waste to 1,3-Propanadiol by

EnterobacterAerogenespada seminar “5thSriwijayaInternasionalSemonar On Energy Enviromental Science

(8)

v ABSTRAK

Salah satu produk fermentasi tertuadarigliserol adalah 1,3-Propanadiol. Pada penelitian ini, 1,3 Propanadiol dihasilkan dari proses fermentasi gliserol dengan bantuan bakteri klebsiella pneumoniae dengan variasi volume bakteri 5, 7, dan 10 %, pada waktu fermentasi 1, 2 dan 3 hari, dengan suhu 25 dan 37 0C. Hasil fermentasi gliserol dianalisa dengan menggunakan kromatografi gas dengan kolom DB 5 HT untuk mengetahui kemurnian 1,3 Propanadiol yang dihasilkan berdasarkan larutan standart 1,3 Propanadiol. Crude gliserol memiliki warna coklat kemerahan, densitas 1,24 gr/ml, FFA 26,22 %, kadar air 2,64 %, kadar abu 11 % dan kemurnian sebesar 29,306 %, sedangkan hasil pemurnian crude gliserol menghasilkan gliserol dengan warna bening, densitas 1,2676 gr/ml, FFA 0,92 %, kadar air 1,265 %, kadar abu 6 % dan kemurnian sebesar 93,1924 %. Berdasarkan analisa kromatografi gas didapat rentang waktu Propanadiol berada pada 4,846 menit. Konsentrasi 1,3-Propanadiol pada 1, 2 dan 3 hari yaitu 14,0963; 14,6330; dan 17,6093mol/ml. Konsentrasi 1,3 Propanadiol pada penambahan volume bakteri 5, 7, dan 10 % (v/v) yaitu 15,0952; 17,3287; dan 17,6093 mol/ml. Sedangkan konsentrasi 1,3-Propanadiol pada suhu 25 dan 37 0C adalah 14,9892 dan 17,6093mol/ml.

(9)

vi ABSTRACT

Oneof the oldestproductsofglycerolfermentation is Propanediol. Inthis study, 1,3-Propanediol is producedby fermentation ofglycerolwhichis the result ofpurificationof crudeglycerolfrombiodiesel plants. Cruedglycerolandglycerolof purificationanalyzedthe content ofcompound. Glycerolis fermentedbyklebsiellapneumoniae. Glycerolis fermentedwiththe addition ofvarying thevolume ofbacteriais5,7, and10% (v/v), the fermentation timeis1, 2and3days, and thefermentationtemperatureis 25and37oC. The resultsoffermentationof glycerolwas analyzed usinggas chromatographywithcolumnDB5HTtoobtain apurityof1,3-Propanediol is generatedbased onretention timeofthe standard solution. Crudeglycerolhas areddishbrowncolor, density is1.24g/ml, free fatty acid is26.22%, moisture andash content are2.64 and 11%,and apurityis29.306%. Theresults ofthe purification ofcrudeglycerolhas aclear color,density is1.2676g/ml, free fatty acid is 0.92%, moisture andash content are1.265 and 6%,and apurityis93.1924%. Retentiontime of 1,3-Propanediol is 4.846minuteongas chromatographic analysis. The consentration of1,3-Propanediol at1, 2and3daysis14.0963; 14.6330; and17.6093mol/ml. The consentration of1,3-Propanedioltheaddition ofbacterialvolume5, 7, and10% (v/v) is15.0952; 17.3287; and17.6093 mol/ml. Theconsentration of1,3-Propanediol at 25and37oCis14.9892and17.6093mol/ml.

(10)

vii

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS v

ABSTRAK vi

ABSTRACT vii

DAFTAR ISI viii

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR LAMPIRAN xiv

DAFTAR SINGKATAN xv

DAFTAR SIMBOL xvi

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 4

1.4 MANFAAT PENELITIAN 4

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

2.1 GLISEROL 6

2.2 PURIFIKASI GLISEROL 7

2.3FERMENTASI GLISEROL 8

2.4INOKULASI BAKTERI 10

2.5KLEBSIELLA PNEUMONIAE 11

2.6 SINTESIS 1,3 PROPANADIOL 11

2.7 SEPERASI HASIL FERMENTASI 14

2.8GAS KROMATOGRAFI 15

2.9ANALISA EKONOMI 16

(11)

viii

3.1 LOKASI PENELITIAN 18

3.2 BAHAN 18

3.2.1 Bahan Baku 18

3.2.2 BahanPurifikasiGliserol 18

3.2.3 BahanPembuatan Media KulturStok 18 3.2.4 Bahan Media PerhitunganJumlahBakteri Yang Tumbuh 18

3.2.5 BahanAnalisa 19

3.2.5.1 BahanAnalisa Kadar Air Gliserol 19 3.2.5.2 BahanAnalisaDensitasGliserol 19

3.2.5.3 BahanAnalisa Kadar Abu 19

3.2.5.4 BahanAnalisaFree Fatty Acid (FFA) Gliserol 19

3.2.5.5 AnalisaKromatografiGas 19

3.3 PERALATAN 20

(12)

ix

3.5.9 PerhitunganJumlahBakteri 33 3.5.10 FermentasiGliserol 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 35

4.1 PEMURNIAN GLISEROL 35

4.2 ANALISA GLISEROL 37

4.3 FERMENTASI GLISEROL 38

4.3.1 KonversiGliserol 39

4.3.2 PengaruhWaktuFermentasiTerhadapKonsentrasi

1,3-PropanadiolTerbentuk 41

4.3.3 Pengaruh Volume InokulumBakteriTerhadapKonsentrasi

4.3.4 PengaruhSuhuFermentasiTerhadapKonsentrasi

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 47

5.1 KESIMPULAN 47

5.2 SARAN 47

(13)

x

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1Skema Proses Fermentasi 9

Gambar 2.2BakteriKlebsiella Pnemonia 11

Gambar 2.3BiokonveksiGliserolmenjadi 1,3-Propandiol 12 Gambar 2.4PerombakanGliserolmenjadi 1,3-Propandiol 13

Gambar 3.1 Flowchart PurifikasiGliserol 26

Gambar 3.2 Flowchart Penentuan Kadar Gliserol 27

Gambar 3.3 Flowchart Penentuan Kadar FFA 28

Gambar 3.4 Flowchart PenentuanDensitasGliserol 29 Gambar 3.5 Flowchart Penentuan Kadar Air Gliserol 30 Gambar 3.6 Flowchart Penentuan Kadar Abu Gliserol 31 Gambar 3.7 Flowchart Pembuatan Media Pertumbuhan 32

Gambar 3.8 Flowchart PembuatanKulturStok 33

Gambar 3.9 Flowchart PerhitunganJumlahBakteri 33 Gambar 3.10 Flowchart FermentasiGliserol 34 Gambar 4.1 Proses PengasamanCrudeGliseroldenganAsamSulfat 35 Gambar 4.2 Garam yang TerbentukSetelahPemanasan 36

Gambar 4.3 GliserolHasilPemurnian 37

Gambar 4.4 KulturStokSebelumPembiakandanSesudahPembiakan 38 Gambar 4.5 Pengenceran Bakteri Klebsiella Pnemonia 39 Gambar 4.6 Kadar Gliserolpada Proses FermentasiPadaSuhu 25 0C

maupun 370C 40

(14)

xi

Gambar L1.3 HasilFermentasiGliserol 1 hari, 37 , 10% 54 Gambar L1.4 HasilFermentasiGliserol 3 hari, 25 , 10% 54 Gambar L1.5 HasilFermentasiGliserol 2 hari, 37 , 10% 55 Gambar L1.6 HasilFermentasiGliserol 3 hari, 37 , 5% 55 Gambar L1.7 HasilFermentasiGliserol 3 hari, 37 , 10% 56 Gambar L1.8 HasilFermentasiGliserol 3 hari, 37 , 7% 56

Gambar L3.1 CrudeGliserol 63

Gambar L3.2 HasilPenambahanAsamPhospat 63

Gambar L3.3 Garam Yang TerbentukPada Proses Pemurnian Crude

Gliserol 63

Gambar L3.4 GliserolMurni 64

Gambar L3.5 Autoclave 64

Gambar L3.6 Proses Sterilisasi Media Pertumbuhan 64

Gambar L3.7 Proses InokulasiBakteri 64

Gambar L3.8 PembiakanBakteriDalamWater Batch 65

Gambar L3.9 Pengenceran 108 65

Gambar L3.10 PerhitunganJumlahKoloniDenganColoni Counter 65 Gambar L3.11 HasilTitrasiPenentuan Kadar Gliserol 65

Gambar L3.12 Proses Distilasi 66

(15)

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 ProduksidanKonsumsiMinyak Diesel 1

Tabel 1.2 Penelitian Yang Menggunakan Crude Gliserol sebagai Bahan Baku 2 Tabel 1.3 Daftar Penelitian Pembuatan 1,3-Propanadiol Terdahulu 3 Tabel 2.1 Daftar Beberapab Sifat Komponen Yang Terdapat pada

Proses Fermentasi 14

Tabel 3.1 Program Pengatur GC 20

Tabel 4.1 Perbandingan Sifat Fisika Crude Gliserol dengan Gliserol Murni 37

Tabel L1.1 Kadar Gliserol SetelahFermentasi 56

(16)

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 HASIL ANALISA 53

L1.1 CRUDE GLISEROL 53

L1.2 GLISEROL MURNI 53

L1.3 HASIL FERMENTASI 54

L1.4 KADAR GLISEROL SETELAH FERMENTASI 57

LAMPIRAN 2 PERHITUNGAN 58

L2.1 CRUDE GLISEROL 58

L2.1.1 Densitas 58

L2.1.2 Kadar Air 58

L2.1.3 Kadar Abu 59

L2.1.4 Kadar Free fatty Acid (FFA) 59

L2.2 GLISEROL MURNI 60

L2.2.1 Densitas 60

L2.2.2 Kadar Air 60

L2.2.3 Kadar Abu 61

L2.2.4 Kadar Free fatty Acid (FFA) 61

L2.3 KADAR GLISEROL SETELAH FERMENTASI 61

(17)

xiv

DAFTAR SINGKATAN

BPOM BadanPengawasanObatdanMakanan

FFA Free Fatty Acid

GC Gas Chromatography

PTT Polytrimethylene Terephthalate

PPKS PusatPenelitianKelapaSawit

(18)

xv

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

T Suhu ºC

T1 Volume titrasi ml

T2 Volume titrasi blanko ml

N Normalitas NaOH N

M Massa gram

W Bobot contoh gram