III.
METODE PENELITIAN
Tahapan penelitian yang dilakukan terdiri dari, studi pustaka, observasi lapangan, penyebaran
kuesioner, wawancara, serta pengolahan data. Jenis data yang digunakan pada penelitian ini adalah
data primer dan data sekunder yang bersifat kualitatif dan kuantitatif. Diagram alir pada penelitian ini
dapat dilihat pada Gambar 7.
A.
JENIS DAN SUMBER DATA
Data primer merupakan data yang didapat dari hasil wawancara dan observasi lapangan ke beberapa ladang jagung di beberapa wilayah Jawa Barat dengan menyebarkan kuesioner. Sedangkan data sekunder berupa cara perhitungan energi manusia dan peralatan yang digunakan selama tahapan proses produksi, faktor emisi pada beberapa bahan bakar, serta deskripsi mengenai proses pembuatan bioetanol dan dampak lingkungan yang ditimbulkan didapatkan dari studi pustaka.
B.
METODE PENGUMPULAN DATA
1.
Studi Pustaka
Studi pustaka dilakukan untuk mengumpulkan dan menganalisis data sekunder yang
telah didapatkan dari pihak-pihak terkait, buku-buku acuan, jurnal dan literatur lainnya.
Gambar 7. Diagram alir metode penelitian penilaian daur hidup (Life Cycle Assessment
bioetanol berbahan baku limbah tanaman jagung
OBSERVASI LAPANGAN
Ladang Jagung
STUDI PUSTAKA WAWANCARA
Limbah Tanaman Jagung, Bioetanol, Energi, dan Limbah
Peneliti bioetanol limbah tanaman jagung
KAJIAN
Penggunaan Bahan Baku, Energi, dan Analisis Dampak Lingkungan
20
Selain itu, studi pustaka juga dilakukan untuk menunjang atau memenuhi data yang kurang
dari observasi lapangan. Studi pustaka pada penelitian ini dilakukan untuk mengetahui
permodelan LCA yang biasa dilakukan serta mengetahui dampak lingkungan yang dapat
diakibatkan dengan adanya produk bioetanol berbahan baku limbah tanaman jagung.
2.
Observasi Lapangan
Observasi lapangan dilakukan untuk mengidentifikasi serta mempelajari ketersediaan
bahan baku. Observasi lapangan disertai penyebaran kuesioner dengan responden petani
jagung. Observasi lapangan dilakukan pada bulan April tahun 2010 dengan wilayah cakupan
propinsi Jawa Barat. Ukuran sampel adalah 10%, dengan mengasumsikan cakupan wilayah propinsi Jawa Barat besar. Jumlah sampel wilayah yang harus dianalisis totalnya 14 wilayah sampel (desa) pada sampel (kabupaten) terpilih yaitu Garut, Subang, dan Cimahi, dengan
masing-masing wilayah sampel satu kuesioner.
3.
Kuesioner
Tujuan menyebar kuesioner adalah mendapatkan data atau informasi berupa data sekunder yang dibutuhkan dalam menganalisis kebutuhan bahan baku. Kuesioner yang dibuat pada penelitian ini berisi tentang informasi mengenai luas wilayah untuk masing-masing sampel serta kemampuan produktivitas dari masing-masing-masing-masing sampel. Kuesioner juga dapat memberikan informasi mengenai penanganan terhadap limbah tanaman jagung setelah pemanenan. Kuesioner yang digunakan dalam penelitian ini dapat dilihat pada Lampiran 1.
4.
Wawancara
Wawancara dilakukan kepada para tim peneliti yang melakukan tahapan proses dalam
menghasilkan bioetanol skala laboratorium. Wawancara dilakukan dengan tujuan
mendapatkan informasi terkait proses produksi bioetanol berbahan baku limbah tanaman jagung yang dilakukan.
C.
PENILAIAN DAUR HIDUP (
LIFE CYCLE ASSESSMENT
, LCA)
Metode LCA yang digunakan mengikuti prosedur LCA yang terdiri dari empat fase (ISO 14040, 1997) yaitu penentuan tujuan dan ruang lingkup, analisis persediaan, analisis dampak,
dan interpretasi. Tujuan serta ruang lingkup yang telah ditetapkan dalam penelitian ini menjadi
dasar dalam penggunaan LCA. Bagian-bagian yang dikaji dalam penelitian ini diantaranya
adalah penggunaan bahan dan energi selama tahapan berlangsung, serta dampak lingkungan yang terjadi akibat proses produksi bioetanol berbahan baku limbah tanaman jagung.
21
1.
Penggunaan Bahan
Penggunaan bahan-bahan selama proses produksi akan dikaji menggunakan analisis
inventori sesuai dengan metode LCA. Dampak yang ditimbulkan selama kegiatan
berlangsung, baik dari segi kehidupan masyarakat maupun lingkungan, dianalisis menggunakan analisis dampak.
2.
Penggunaan Energi
Energi yang digunakan selama proses produksi berlangsung dibedakan ke dalam dua jenis energi, yaitu energi yang berasal dari tenaga mesin dan energi yang berasal dari tenaga
manusia. Metode LCA yang digunakan untuk mengetahui seberapa besar energi yang
dibutuhkan selama proses produksi adalah dengan menggunakan analisis inventori. Dampak
yang ditimbulkan dari penggunaan energi selama berlangsungnya proses produksi kemudian dianalisis menggunakan analisis dampak.
3.
Dampak Lingkungan
Dampak yang dianalisis adalah dampak berupa limbah cair, limbah padat serta emisi yang dilepaskan selama proses produksi berlangsung. Dampak lingkungan yang ditimbulkan selama proses produksi secara kuantitas dianalisis menggunakan analisis inventori, sedangkan secara kualitas dianalisis menggunakan analisis dampak pada metode LCA. Diagram alir penggunaan LCA dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 8.
Analisis LCA dilakukan terhadap rancangan yang dibuat sesuai tahapan di laboratorium.
Rancangan dibedakan menjadi delapan rancangan, didasari pada perbedaan dalam tahapan
Ladang Jagung LTJ Transportasi
Energi Pabrik Bioetanol
Bioetanol
Limbah Cair
Limbah Padat
Limbah Gas, Kebisingan, dan Debu
22
penghilangan lignin (delignifikasi) dan fermentasi (sakarifikasi dan fermenntasi simultan, SSF).
Delignifikasi dilakukan dengan dua cara berbeda yaitu secara kimiawi menggunakan Ca(OH)2
dan biologis menggunakan jamur pelapuk putih. SSF dibedakan berdasarkan kombinasi starter
yang digunakan, yaitu Zymomonas mobilis dan Pichia stipitis serta Saccharomyces cerevisiae
dan Pichia stipitis. Keterangan rancangan dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9. Rancangan percobaan
Jenis Rancangan
Penggunaan Bahan Saat Tahapan
delignifikasi SSF
R1 Ca(OH)2 Zymomonas mobilis dan Pichia stipitis
R2 Ca(OH)2 Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis
R3 Jamur Pleurotus ostreatus Zymomonas mobilis dan Pichia stipitis
R4 Jamur Pleurotus ostreatus Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis
R5 Jamur Phanerochaete chrysosporium Zymomonas mobilis dan Pichia stipitis
R6 Jamur Phanerochaete chrysosporium Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis
R7 Jamur Tratemetes vercolor Zymomonas mobilis dan Pichia stipitis
R8 Jamur Tratemetes vercolor Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis
Rancangan yang telah ditentukan kemudian diurutkan rankingnya berdasarkan
penggunaan energi, bahan baku, emisi dan limbah yang dihasilkan menggunakan metode Bayes.
Metode Bayes merupakan salah satu teknik yang dapat digunakan untuk melakukan analisis dalam pengambilan keputusan terbaik dari sejumlah alternatif dengan tujuan menghasilkan
perolehan yang optimal (Marimin, 2004). Ranking yang didapatkan tersebut untuk menentukan
rancangan mana yang paling baik berdasarkan parameter-parameter penilaian yang dipilih yaitu jumlah penggunaan bahan baku dan energi, serta pembuangan emisi, limbah padat, dan limbah
cair.
Rancangan yang telah ditentukan kemudian dibuat kedalam rancangan aliran bahan untuk menjelaskan tahapan proses yang berlangsung serta aliran bahan yang terjadi dan alat yang
digunakan dalam tahapan tersebut. Alat yang digunakan dalam mengalirkan bahan terdapat
perbedaan, yaitu penggunaan pipa dan pompa pada beberapa tahapan.
Aliran bahan pada rancangan R1 dan R2 dimulai dari tahap penerimaan bahan baku,
kemudian dilanjutkan dengan tahapan penghancuran bahan. Bahan yang telah dihancurkan
kemudian akan dibawa ke tangki delignifikasi (pemasakan), dari tangki delignifikasi bahan akan
dialirkan ke tangki Hidrotermal menggunakan pipa dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Hasil
hidrotermal II kemudian dialirkan ke tangki pre-hidrolisis dan SSF menggunakan pipa dengan
bantuan pompa. Tahapan terakhir adalah mengalirkan cairan hasil fermentasi ke tangki
pemurnian menggunakan pompa.
Aliran bahan pada rancangan R3 sampai R8 dimulai dari tahap penerimaan bahan baku,
kemudian dilanjutkan dengan tahapan penghancuran bahan. Bahan yang telah dihancurkan
kemudian akan dibawa ke tangki delignifikasi (pemasakan), dari tangki pemasakan bahan akan
dialirkan ke tangki sterilisasi dan inkubasi menggunakan pipa dengan bantuan gaya gravitasi.
Bahan hasil inkubasi akan dialirkan ke tangki Hidrotermal menggunakan pipa dengan bantuan
23
pipa dengan bantuan pompa. Tahapan terakhir adalah mengalirkan cairan hasil fermentasi ke
tangki pemurnian menggunakan pompa.
Pengaliran bahan pada pembiakan jamur dilakukan menggunakan pipa dengan
memanfaatkan gaya gravitasi. Pipa digunakan untuk mengalirkan bahan dari pembiakan 1 liter
ke 5 liter kemudian ke 20 liter, 200 liter, sedangkan dari pembiakan 200 liter ke kebutuhan jamur
dialirkan menggunakan bantuan pompa. Tahapan selanjutnya biakan jamur yang telah siap
dialirkan menuju tangki inkubator dengan memanfaatkan gaya gravitasi. Persiapan starter dari 1
liter kemudian 5 liter, 20 liter, dan 200 liter dialirkan menggunakan pompa untuk seluruh rancangan, sedangkan dari tangki 200 liter ke tangki kebutuhan starter akan dialirkan
menggunakan pompa untuk seluruh rancangan.
Gambar aliran bahan dibedakan menjadi R1 dan R2 serta R3 sampai R8, yang dapat dilihat pada Gambar 9 dan Gambar 10.
Penghancuran bahan
Tangki hidrotermal I dan II
T
Termometer Tangki biakan starter 1 liter
T
Termometer
Tangki biakan starter 5 liter
T
Termometer
Tangki biakan kebutuhan starter
T
Termometer
Tangki biakan starter 200 liter
T
Termometer Tangki biakan starter 20 liter
T Termometer Tangki evaporasi T Termometer Tangki destilasi T Termometer
Tangki pre-hidrolisis dan SSCF
T
Termometer
Bak penampung air pendingin
Boiler
Pipa hasil delignifikasi Tangki delignifikasi
Tangki buffer
Pipa bioetanol hasil evaporasi
Pipa bioetanol hasil distilasi Pipa hasil starter 1 liter
Pipa hasil starter 5 liter
Pipa hasil starter 20 liter
P ip a p e n g a lir u a p P ip a p e n g a lir u a p P ip a p e n g a lir u a p P ip a p e n g a lir u a p P ip a p e n g a lir u a p P ip a p e n g a lir u a p
Pipa pengalir uap
P ip a p e n g a lir u a p
Pipa pengalir uap
P ip a p e n g a lir u a p P ip a r e flu ks T Termometer P ip a c a ir a n f e rm e n ta si Pompa P ip a p e n g a lir b u ff e r Pompa
Pipa hasil hidrotermal II Pompa P ip a h a sil s ta rte r 2 0 0 lite r Pompa P ip a h a si l k e b u tu h a n s ta rt e r Pompa
Tangki penampung hasil
Gambar 9
.
Rancangan aliran bahan R1 dan R2
Penghancuran bahan
Tangki hidrotermal I dan II
T
Termometer Tangki starter 1 liter
T
Termometer
Tangki jamur 200 liter
T
Termometer
Tangki kebutuhan starter
T
Termometer
Tangki starter 200 liter
T
Termometer Tangki starter 20 liter
T
Termometer
Tangki destilasi
T
Termometer
Tangki pre-hidrolisis dan SSCF
T
Termometer
Bak penampung air pendingin
E-31
Tangki Buffer Tangki delignifikasi (pemasakkan)
T
termometer
Tangki sterilisasi dan inkubasi
T
Termometer Tangki jamur 1 liter
T
Termometer
Tangki jamur 5 liter
T
Termometer
Tangki jamur 20 liter
T
Termometer
Tangki kebutuhan jamur
T
Termometer Pipa hasil jamur 1 liter
Pipa hasil jamur 5 liter
P ip a h a si l j a m u r 2 0 li te r P ip a pe ng al ir u a p P ip a pe ng al ir u a p
Pipa pengalir uap
P ip a pe n ga lir u a p
Pipa hasil pemasakkan
Pipa hasil sterilisasi
P ip a pe n ga lir u ap P ip a p e ng al ir ua p
Pipa kebutuhan jamur
Pompa Pipa hasil jamur 200 liter
P ip a h a si l s ta rt e r 2 0 li te r
Pipa hasil starter 200 liter
Pipa hasil kebutuhan starter
P ip a p e n ga lir u ap P ip a p en g al ir u ap P ip a pe ng al ir u ap P ip a pe ng al ir u ap P ip a pe ng al ir ua p
Pipa hasil Hidrotermal II
P ip a b uf fe r P ip a ca ira n fe rm e n ta si R ef lu ks
Pipa bioetanol hasil evaporasi
Pipa bioetanol hasil distilasi
P ip a pe ng a lir u ap P ip a pe ng al ir ua p P ip a p e ng al ir ua p P ip a pe ng al ir ua p P ip a c a ir an f e rm en ta si Pompa E-1 T I-1 E-2 T I-2 Tangki evaporasi T Termometer
Tangki penampung hasil
