PENGARUH ph DAN KONSETRASI Zymomonas mobilis UNTUK PRODUKSI ETANOL DARI SAMPAH BUAH JERUK

(1)

TUGAS AKHIR

PENGARUH pH DAN KONSETRASI Zymomonas mobilis

UNTUK PRODUKSI ETANOL DARI SAMPAH BUAH

JERUK

Disusun oleh :

Siti Mushlihah

(3307100062)

Desen Pembimbing

Welly Herumurti ST, MSc.

NIP. 198112232006041001

(2)

Latar Belakang

(3)

Latar Belakang

Citrus sp.

• pH= 4 • Glukosa=6,84% • Fruktosa= 5,12% • Sukrosa= 1,05%

Kompos

Kurang

efektif

Bakteri pendegradasi sampah bekerja optimum pada pH 5,5-8. (Sutanto, 2002) Oleh Zymomonas mobilis Zymomonas mobilis • Mampu mengubah glukosa, fruktosa, dan sukrosa menjadi etanol

(Nowak, 2000)

• Mampu hidup pada rentang pH 3,5-7,5

(4)

Rumusan Masalah

Tujuan Penelitian

1. Berapa jumlah konsentrasi

inokulum

bakteri

Zymomonas mobilis yang

efektif

untuk

fermentasi

sampah buah jeruk menjadi

etanol ?

2. Berapa pH optimum untuk

fermentasi

sampah

buah

jeruk

menjadi

etanol

menggunakan

bakteri

Zymomonas mobilis?

3. Berapa

lama

waktu

fermentasi yang tepat untuk

produksi

etanol

dari

fermentasi

sampah

buah

jeruk?

1. Menentukan

jumlah

konsentrasi

inokulum

bakteri

Zymomonas

mobilis

yang

efektif

untuk

fermentasi

sampah

buah

jeruk

menjadi etanol.

2. Menentukan pH optimum

untuk

fermentasi

sampah

buah

jeruk

menjadi

etanol

menggunakan

bakteri

Zymomonas mobilis

3. menentukan lama waktu

fermentasi

yang

tepat

untuk

produksi

etanol

dari fermentasi sampah

buah jeruk

(5)

Manfaat

memberikan informasi

mengenai cara yang paling

efektif untuk

mengolah sampah

buah jeruk

menjadi bioethanol

memberikan informasi

mengenai cara yang paling

efektif untuk

mengolah sampah

buah jeruk

(6)

Ruang Lingkup

1. Sampah buah jeruk yang diolah adalah sampah buah jeruk yang busuk, meliputi kulit buah dan buahnya.

2. Waktu penelitian yang dilakukan yaitu dari bulan Januari 2011 sampai Juni 2011

3. Tempat penelitian dilakukan di laboratorium Teknik Lingkungan dan Laboratorium Biologi, ITS.

4. Variabel yang akan diteliti adalah pH sampel buah jeruk (3,5; 4; 6), Konsentrasi inokulum Zymomonas mobilis (0%; 5 %; 10%) dimana prosentase yang dimaksud adalah persentase

Zymomonas mobilis dari sampel ekstrak sampah buah

jeruk, dan lama waktu fermentasi.

5. Variabel yang diteliti, dianalisis berdasarkan kadar etanol yang dihasilkan oleh masing-masing sampel. Kadar etanol yang dimaksud adalah % dari 50 mL sampel ekstrak sampah buah jeruk

(7)

Bakteri

Bakteri Zymomonas mobilis

Zymomonas mobilis

Klasifikasi Zymomonas mobilis menurut Garrity (2005),

adalah sebagai berikut :

Kingdom

: Bacteria

Phylum

: Proteobacteria

Classis

: Alpha Proteobacteria

Ordo

: Sphingomonadales

Familia

: Sphingomonadaceae

Genus

: Zymomonas

(8)

Bakteri

Bakteri Zymomonas mobilis

Zymomonas mobilis

Zymomonas mobilis Perbesaran 5.600 kali

(9)

Bakteri

Bakteri Zymomonas mobilis

Zymomonas mobilis

Zymomonas

mobilis

memiliki

beberapa

kelebihan

dibandingkan

Saccharomyces

cerevisiae, diantaranya lebih toleran terhadap

suhu, pH rendah, serta tahan terhadap ethanol

konsentrasi tinggi.

(10)

FERMENTASI

• Menurut Fardiaz (1987) fermentasi adalah suatu reaksi

oksidasi

reduksi

dalam

suatu

sistem

biologi

yang

menghasilkan energi dimana donor dan akseptornya adalah

senyawa kimia organik.

• Faktor yang mempengaruhi fermentasi adalah:

1. Konsentrasi Inokulum

2. pH

3. Kadar Gula

4. Suhu

(11)

JERUK (Citrus sp.)

Klasifikasi botani tanaman jeruk adalah

sebagai berikut:

Divisi

: Spermatophyta

Sub divisi

: Angiospermae

Kelas

: Dicotyledonae

Ordo

: Rutales

Keluarga

: Rutaceae

Genus

: Citrus

Spesies

: Citrus sp.

(Sumber: Faizah, 2005)

(12)

JERUK (Citrus sp.)

penyebab buah jeruk menjadi gagal untuk

dipanen:

1) Buah gugur prematur

2) Busuk buah

3) Lalat buah (Dacus sp.)

Gambar Buah Jeruk

(Sumber : Koleksi Pribadi)

(13)

(14)

RANCANGAN PENELITIAN

Konsentrasi Inokulum 3,5 4 6

Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

Tanpa (Pemanasan+penambahan enzim α-amilase)

4 6

Tanpa (Pemanasan+penambahan enzim α-amilase)

4 6 10%

3,5

Pemanasan+penambahan enzim α-amilase 0% Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

5%

3,5

Lama Waktu Fermentasi (Hari)

0 2 4 6 8

(15)

Analisis Data

Analisis Kurva Perbandingan sampel dan

Analysis of variance (ANOVA) dilanjutkan

dengan uji Tukey pada taraf kepercayaan

95%

(α=0,05) untuk mengetahui perbedaan

nyata

antara

kombinasi

perlakuan

konsentrasi inokulum dan lama fermentasi

(Walpole, 1992).

(16)

(17)

Umur stater Zymomonas mobilis yang digunakan

berdasarkan kurva pertumbuhan yaitu:

1. jam ke-6,5

2. μ= 0,592 generasi/jam

3. waktu doubling time (waktu lipat dua) tercepat

70 menit .

(18)

FERMENTASI ETANOL

Pengaruh Konsentrasi Inokulum dan proses hidrolisis

terhadap kadar etanol berdasarkan lama waktu fermentasi

Konsentrasi

Inokulum 0 2 4 6 8

3,5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,49 4 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 6 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Pemanasan+penambahan enzim α-amilase 3,48 8,09 9,08 9,16

Tanpa (Pemanasan+penambahan enzim α-amilase) 2,51 7,25 8,55 8,70 4 4,10 7,25 10,36 10,29 6 5,89 8,69 11,64 11,56 Pemanasan+penambahan enzim α-amilase 7,25 8,10 10,79 10,71

Tanpa (Pemanasan+penambahan enzim α-amilase) 7,10 8,77 10,29 10,17 4 6,01 8,62 11,36 11,29

6 6,01 7,78 9,70 9,70

pH Hidrolisis Lama Waktu Fermentasi (Hari)

0% Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

5%

3,5

10%

3,5

(19)

Grafik Kadar Etanol Berdasarkan Variasi

Hidrolisis

(20)

Grafik Kadar Etanol Berdasarkan Variasi

Konsentrasi Inokulum

(21)

pH Medium Selama Fermentasi

Konsentrasi

Inokulum

2

4

6

8 3,5

3,47

3,46

3,40

4 3,98

3,97

3,96

3,95

6 5,98

5,98

5,96

5,95

Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

3,41

3,20

2,98

2,96

Tanpa (Pemanasan+penambahan enzim α-amilase)

3,46

3,24

2,98

2,95

4 3,84

3,71

3,49

3,50

6 5,86

5,06

4,18

4,20

Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

3,30

3,12

2,80

2,93

Tanpa (Pemanasan+penambahan enzim α-amilase)

3,37

3,20

2,94

3,00

4 3,80

3,72

3,52

3,60

6 5,67

5,34

5,06

4,98

pH

Hidrolisis

pH setelah Fermentasi

0%

Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

5%

3,5

Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

10%

3,5

(22)

pH Medium Selama Fermentasi

Vs

Kadar

Etanol

(23)

pH Medium Selama Fermentasi

Vs

Kadar

Etanol

(24)

pH Medium Selama Fermentasi

Vs

Kadar

Etanol

(25)

Penurunan kadar etanol yang diikuti dengan

kenaikan pH merupakan idikasi selesainya

proses fermentasi, sedangkan pada hari ke-8

sampel dengan pH awal 3,5 konsentrasi

inokulum 5% masih berpotensi melakukan

proses fermentasi jika kadar gula reduksinya

(26)

Analisis Gula Reduksi Sampah Buah

Jeruk

Konsentrasi

Inokulum Awal (%) Akhir (%) Konversi (%)

3,5 13,20 10,00 24,24 0,49

4 13,20 12,30 6,82 0,00

6 13,20 12,56 4,85 0,00

Pemanasan+penambahan enzim α-amilase 13,20 2,40 81,82 9,16

Tanpa (Pemanasan+penambahan enzim α-amilase) 13,20 2,80 78,79 8,70

4 13,20 1,54 88,33 10,29

6 13,20 0,96 92,73 11,56

Pemanasan+penambahan enzim α-amilase 13,20 1,44 89,09 10,71

Tanpa (Pemanasan+penambahan enzim α-amilase) 13,20 1,63 87,65 10,17

4 13,20 0,67 94,92 11,29

6 13,20 2,02 84,70 9,70

Etanol Akhir (%) 0% Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

5%

3,5

Pemanasan+penambahan enzim α-amilase 10%

3,5

(27)

Analisis Produksi Sampah Buah

Jeruk

Konsentrasi

Inokulum

(v/v)

1 3,5

0.00

2

4

0.00

3

6

0.00

4 Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

9.08

0.60

5 Tanpa (Pemanasan+penambahan enzim α-amilase)

8.55

0.56

6

4

10.36

0.68

7

6

11.64

0.76

8 Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

10.79

0.71

9 Tanpa (Pemanasan+penambahan enzim α-amilase)

10.29

0.67

10

4

11.36

0.74

11

6

9.70

0.64 No

Perlakuan

% Etanol

Kg/L

pH

Hidrolisis

10%

3,5

Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

0%

Pemanasan+penambahan enzim α-amilase

5%

3,5

(28)

Perbandingan Produksi Etanol dari

Berbagai Jenis Bahan

Jenis Bahan

Liter/ Kg

Singkong *)

0,18

Tetes Tebu *)

0,27

Ubi Jalar *)

0,12

Sagu *)

0,61

Nipah *)

0,09

Algae Spirogyra **)

1,49

Sampah pasar ***)

0,33

Sampah Buah Jeruk

0,76

Sumber:

*) Hambali dkk., 2008

**) Sulfahri dkk., 2010

***) Arasyid, 2010

(29)

SIMPULAN

1. Jumlah konsentrasi inokulum bakteri Zymomonas

mobilis yang efektif untuk fermentasi sampah

buah jeruk menjadi etanol adalah 5%.

2. pH 6 adalah pH optimum untuk fermentasi

sampah buah jeruk menjadi etanol menggunakan

bakteri Zymomonas mobilis.

3. Lama waktu fermentasi yang paling optimum

untuk menghasilkan etanol dari sampah buah

jeruk adalah 6 hari.

(30)

SARAN

Sebaiknya perlu dicoba penelitian lebih lanjut

tentang :

1. fermentasi

etanol

dengan

menggunakan

sampah buah jeruk dengan suatu senyawa

yang dapat mempertahankan

pH (senyawa

buffer).

2. Perubahan

gula reduksi (kadar glukosa)

dalam tiap tahap

fermentasi.

3. Perbedaan variasi perbandingan air dan

sampah buah jeruk

agar didapatkan produksi

etanol dari sampah buah jeruk yang lebih

optimal.