Optimasi Produksi Bioetanol Kulit Bawang Putih Ditinjau dari Pengadukan dan Nisbah Ko-Kultur Ragi
(Bioethanol Production Optimation from Garlic Skin as Revealed by Stirring and Yeast Co-Culture Ratio)
Oleh : Valeri Stefania
652012009
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Matematika guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga 2016
Optimasi Produksi Bioetanol Kulit Bawang Putih Ditinjau dari Pengadukan dan Nisbah Ko-Kultur Ragi
(Bioethanol Production Optimation from Garlic Skin as Revealed by Stirring and Yeast Co-Culture Ratio)
Oleh : Valeri Stefania
652012009
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Matematika guna memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga 2016
Optimasi ProduksiBioetanolKulit Bawang Putih Ditinjau dari Pengadukan dan Nisbah Ko-Kultur Ragi
(Bioethanol Production Optimation from Garlic Skin as Revealed by Stirring and Yeast Co-Culture Ratio )
Valeri Stefania*, A. Ign Kristijanto dan A. Ign. Kristijanto** *Mahasiswa Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika
**Dosen Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga
Jln. Diponegoro no 52 – 60 Salatiga 50711 Jawa Tengah – Indonesia [email protected]
ABSTRACT
The objective of this study is to produce optimal bioethanol from garlic skin as revealed by stirring and yeast co-culture ratio, and interaction between both. Data were analyzed by 4x2 Factorial Design and Randomized Completely Block Design (RCBD) with 4 replications. As the first factor is the ratio of tapai yeast and bread yeastwhich are (% v/v): (7,5 : 7,5) , (10 : 5), (15 : 5) and (20 : 5), respectively. The second factorsare processing with and without stirring, while as the block is the time analysis. Fermentation process was done in room temperature by tapai yeast addition first, then after 24 hours bread yeast was added and the fermentation continued until 72 hours. To test the differences between treatments means, the Honestly Significant of Differences (HSD) were used at 5% level of significant.
The results of the study showed that the yeast co-culture ratio of (15 : 5) tapai yeast and bread yeast with stirring process will produce the optimal yield of bioethanol which is21,38± 0,23% with concentration 7,43± 0,07 %, higher than without stirring process which is 18,58 ± 0,49% with concentration6,36 ± 0,09 %. Bioethanol from garlic skin producct has fulfilled SNI 7390:2012 about denaturated bioethanol for gasohol. Keywords : Bioethanol, co-culture ratio, garlic skin, stirring.
PENDAHULUAN
Kebutuhan energi dunia terus meningkat sejalan dengan pertambahan penduduk dan pertumbuhan ekonomi terutama bahan bakar fosil dan menyebabkan penurunan cadangan minyak dunia sehingga bahan bakar fosil menjadi langka dan harganya semakin meningkat. Di sisi lain, bahan bakar fosil menyebabkan dampak lingkungan dan pemanasan global untuk itu diperlukan BBN (bahan bakar nabati) (Samejima, 2008 dalam Daud dkk., 2012). Salah satu sumber energi alternatif yang ramah lingkungan adalah bioetanol. Bioetanol dibedakan menjadi 2 generasi, generasi pertama adalah bioetanol berbahan baku bahan pangan yang mengandung zat pati dan gula, sedangkan bioetanol generasi kedua berbahan baku limbah hasil perkebunan, kehutanan dan pertanian (Tunggal, 2012). Sekarang ini, bioetanol generasi kedua lebih dikembangkan sehingga dapat menghindari persaingan dengan bahan pangan.
Bioetanol generasi kedua dapat dibuat dari bahan baku yang mengandung polisakarida yang salah satunya adalah selulosa (Kodri dkk., 2010). Pada tanaman biasanya selulosa akan berikatan dengan lignin sehingga disebut lignoselulosa. Salah satu bahan berlignoselulosa yang dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah kulit bawang putih. Kulit bawang putih merupakan limbah industri dan pertanian yang belum termanfaatkan secara maksimal terutama dalam potensinya sebagai sumber energi alternatif. Selama ini, kulit bawang hanya dijadikan lukisan kaligrafi dan campuran pupuk organik padahal jika limbah ini tidak segera diolah, maka akan menimbulkan polusi udara dan berpotensi sebagai sumber penyakit (Ma’arif, 2012). Limbah kulit bawang putih ini menduduki angka yang cukup tinggi, pada tahun 2014 menurut Badan Pusat Statistik (BPS) produksi bawang putih di Indonesia mencapai 16,9 ton, menurut Anonim (2006) bagian yang dapat dikonsumsi sebesar 88%, dengan
3
demikian terdapat 12% atau setara dengan 2,028 ton limbah, termasuk didalamnya adalah kulit bawang yang belum termanfaatkan secara maksimal. Kulit bawang putih menurut penelitian Sugave (2014) mengandung selulosa sebesar 18,62%, dan sebagai bahan berlignoselulosa maka kulit bawang putih dapat dijadikan bahan baku dalam pembuatan bioetanol.
Proses yang perlu diperhatikan dalam pembuatan bioetanol adalah hidrolisis dan fermentasi, yaitu proses hidrolisis dapat mengkonversi polisakarida menjadi bentuk monomer terutama glukosa sehingga persediaan glukosa yang dijadikan etanol tinggi. Saat fermentasi, banyaknya substrat, nisbah ragi, dan kondisi lingkungan ragi akan mempengaruhi hasil fermentasi. Salah satu cara meningkatkan efisiensi hidrolisis dan fermentasi adalah dengan menggunakan teknik kultur, sehingga dengan nisbah ko-kultur diharapkan bioetanol dari kulit bawang putih lebih optimal.
Tujuan penelitian adalah:
1. Menghasilkan bioetanol optimal dari kulit bawang putih ditinjau dari pengadukan dan nisbah ko-kultur ragi, dan interaksi antara keduanya.
2. Menentukan bioetanol kulit bawang putih agar sesuai SNI 7390:2012 mengenai bioetanol terdenaturasi untuk gasohol.
TINJAUAN PUSTAKA BIOETANOL
Bioetanol adalah alkohol yang dihasilkan dari sumber daya hayati seperti jagung, sorgum, kentang, gandum, tebu, batang jagung dan limbah sayuran yang dikenal baik sebaik biofuel (Demates, 2014). Kebutuhan energi di Indonesia sebagian besar masih ditopang oleh energi fosil. Menurut Dewan Energi Nasional (2014), 96% kebutuhan energi nasional masih ditopang oleh energi fosil yaitu minyak bumi, gas alam dan batu bara yang masing-masing menyumbang 48% ; 18% ; dan 30%, 4% sisanya adalah dengan tenaga air dan panas bumi. Pemerintah mendukung usaha ketergantungan energi pada bahan bakar fosil dan memberikan perhatian serius dalam pengembangan biofuel dengan menerbitkan Instruksi Presiden No.1 Tahun 2006 (Perpres, 2006).
Penggunaan etanol sebagai bahan bakar mempunyai beberapa keunggulan dibanding dengan BBM, yaitu : a) kandungan oksigen yang tinggi (35%) sehingga jika dibakar sangat bersih, b) ramah lingkungan karena emisi gas karbonmonooksida lebih rendah 19-25% dibanding BBM sehingga tidak memberikan kontribusi pada akumulasi karbondioksida di atmosfer dan bersifat terbarukan (Costello and Chun, 1988 dalam Kardono dan Broto, 2010).
Penelitian mengenai pembuatan bioetanol sudah banyak dilakukan baik menggunakan bahan baku dari limbah maupun bahan baku yang mengandung lignoselulosa. Retnoningtyas dkk (2013) menggunakan 1 gram tongkol jagung yang mengandung 34,41% selulosa dan 3,90% pektin, menghasilkan etanol sebesar 1,28%. Zely (2014) menggunakan 200 g serabut kelapa yang mengandung 44,44% selulosa, 0,25% hemiselulosa, 3% pektin, 40,4% lignin akan menghasilkan etanol sebesar 7,87%. Fatma and Fadel (2010) menggunakan 10 g jerami padi yang mengandung 45% selulosa, 30% hemiselulosa dan 15% lignin, menghasilkan etanol sebesar 5,1%.
Bahan untuk fermentasi bioetanol mengandung berbagai polifenol lignin dan komponen lain yang terekstrak di dalamnya. Komponen ini tidak dapat langsung di- fermentasikan oleh yeast tetapi diperlukan perlakuan awal untuk menghidrolisis senyawa kompleks menjadi gula sederhana. Bioetanol yang optimal dapat diperoleh dengan memperhatikan proses hidrolisis dan fermentasi. Pemilihan metode hidrolisis baik secara kimiawi maupun enzimatik harus tepat terhadap bahan yang digunakan
5 su fe su upaya semu ermentasi, k uhu, pH, sum ua bentuk gu konsentrasi b mber karbon ula dapat te bioetanol y n, sumber n erhidrolisis m yang di hasi nitrogen dan menjadi glu lkan sangat n waktu inku ukosa. Begi t di pengaru ubasi (Anin tu pula pad uhi oleh jen ndyawati, 20
da proses nis yeast,
009)
K
KULIT BAWWANG PUTIH
ba siu be ho ta m ta Bawa atang berub ung (Anoni erserat dan ortikultura ahunnya. Se merupakan k ahunnya ang ang putih m bah bentuk im, 2006). S n tipis (Me Indonesia elain dari an kebutuhan gka konsum merupakan t menjadi um Siung ini dib eyers, 2006 yang dipr ngka produk pokok set msi bawang p tanaman se mbi kecil a bungkus sel 6). Bawang roduksi cuk ksi, angka k tiap hariny putih menin emusim, be atau umbi l laput yang b g putih me kup tinggi konsumsi ba a dalam m ngkat sekita erbentuk rum lapis dan te bertekstur s erupakan sa dan terus awang putih memasak, d ar 5% (Ma’a mput denga erdiri dari b seperti kerta alah satu k meningka h juga tingg diperkirakan arif, 2012). an tunas beberapa as karena komoditi at setiap gi karena n setiap ba to ba m m m (2 da Penel aku bioetan otal, 18,62% awang puti menjadi etan menjadi gluk maka dapat m 2013) meng ari 15,96% litian menge nol dilakuk % selulosa ih dapat di nol. Karboh kosa seperti menambah k ghasilkan 45 glukosa, 12 enai kandun kan oleh Su dan 0,4% ihidrolisis m hidrat meng i pati. Jika keoptimalan 5,11% etano 2,58% pati d ngan kulit b ugave (2014 protein. K menjadi glu gandung po polisakarid n dari bioeta ol dari limb dan 11,73% bawang put 4), dimana Kandungan ukosa yang olisakarida da ini dapat anol kulit b bah makana % selulosa.
tih yang dap terdapat 2 karbohidrat g jika di f lain yang t dihidrolisi bawang puti an yang kar pat dijadika 26,58% kar t dan selul fermentasik dapat di h is menjadi ih. Rakhmad rbohidratny an bahan rbohidrat osa dari kan akan hidrolisis glukosa, dani dkk ya terdiri se de in gl Selulo enyawa poli engan ikatan ni memiliki lukosa. Stru osa merupa imer glukos n β-1,4-Dgl massa mo uktur selulos akan komp sa yang ter likosida (Ha lekul relati sa pada tana ponen utam rsusun dari an et al., 19 f yang besa aman ditunj ma penyusu nit-unit β-1 995 dalam A ar karena t jukkan pada un dinding 1,4-glukosa Anwar dkk., erdiri dari a Gambar 1 sel tanama yang dihub , 2010).Poli 2.000-3.000 dibawah in an yaitu bungkan isakarida 0 satuan ni.
Gaambar 1. Sttruktur Kim
Selulosa hampir tidak pernah ditemui dalam keadaan murni dialam, melainkan selalu berikatan dengan bahan lain seperti lignin dan hemiselulosa. Ikatan dengan lignin dapat mengganggu proses hidrolisis dan fermentasi, oleh karena itu perlu dilakukan tahap delignifikasi (Anwar dkk., 2010). Selulosadapat dihidrolisis secara kimiawi yaitu dengan menggunakan asam. Penggunaan asam pada proses hidrolisis dibagi 2 yaitu dengan asam encer pada suhu tinggi dan asam pekat pada suhu rendah. Penggunaan asam pekat dengan sumber asam sulfat lebih banyak digunakan karena dapat mengkonversi gula cukup tinggi yaitu 90% (Badger, 2002 dalam Kardono dan Broto, 2010). Glukosa hasil hidrolisis selulosa dapat di fermentasikan menjadi etanol dengan bantuan yeast seperti Saccharomyces cerevisiae(Fatmaand Fadel, 2010).
Ko-Kultur
Saat ini sudah terdapat beberapa teknologi proses produksi bioetanol yang dikembangkan seperti proses hidrolisis dan fermentasi secara bertahap, proses sakarifikasi fermentasi secara simultan dan hidrolisis ko-fermentasi. Proses produksi bioetanol dapat dilakukan melalui konversi bahan baku dengan memanfaatkan mikroba yang sesuai. Selama ini mikroba yang digunakan dalam proses fermentasi umumnya adalah kultur tunggal S.cerevisiae. Arnata et al. (2009) menggunakan teknik ko-kultur Trichoderma viride, Aspergillus niger dan S.cerevisiae pada proses fermentasi tepung ubi kayu dan mampu menghasilkan konsentrasi bioetanol 7,41% atau meningkat 19,56% jika dibandingkan dengan menggunakan monokultur S.cerevisiae. Kondisi yang diharapkan dengan teknik ko-kultur adalah adanya sinergisme antara konsorsium antara mikroba dalam menghidrolisis dan memfermentasikan. Selain jenis kultur yang digunakan, faktor lain yang harus diperhatikan adalah waktu pencampuran yang tepat antara ragi dengan ragi atau khamir lainnya sehingga makromolekul glukosa dapat terhidrolisis terlebih dahulu yang kemudian digunakan pada proses selanjutnya (Arnata dan Anggreni, 2013).
Waktu pencampuran merupakan salah satu faktor kritis yang mempengaruhi sinergisme konsorsium mikroba dalam teknik ko-kultur. Faktor ini berpengaruh langsung terhadap laju hidrolisis dan pertumbuhan mikroorganisme. Konsentrasi substrat yang terlalu tinggi dapat menjadi faktor penghambat kinerja enzim hidrolitik, penghambat pertumbuhan ragi dan bahkan menyebabkan inaktifnya sel ragi.
7
Sebaliknya, konsentrasi yang rendah menjadi faktor pembatas yang menyebabkan sel ragi kekurangan substrat untuk metabolisme pertumbuhan sel (Park et al., 2012).
Arnata dan Anggreni (2013) melakukan penelitian pada ubi kayu dengan menggunakan teknik ko-kultur, kadar etanol tertinggi pada proses fermentasi didapat dengan pemberian 5% ragi tape untuk 1 hari pertama dan dilanjutkan dengan pemberian kultur 5% S.cerevisiae untuk 2 hari berikutnya. Tingkat efisiensi fermentasi cukup tinggi yaitu 52,94% dan menghasilkan etanol 11%, hasil ini lebih besar dibanding menggunakan S.cerevisiae saja (4,2%) maupun dengan ragi tape saja (3,07%). Swain et al. (2013) memproduksi bioetanol dari ubi dengan menggunakan ko-kultur dari Trichoderma sp. dan S.cerevisiaemendapatkan etanol 17,2% ubi dengan perbandingan Trichoderma sp. dan S.cerevisiae1:4 dengan inokulum sebesar 10% dari substrat. Menurut penelitiannya, produksi etanol dengan teknik ko-kultur ini lebih tinggi 65% dibanding kultur tunggal S.cerevisiae.
Ragi tape
Ragi adalah suatu inokulum atau starter untuk melakukan fermentasi dalam pembuatan produk tertentu. Ragi umumnya dibuat dari tepung beras yang dijadikan adonan dan ditambah dengan ramuan rempah-rempah tertentu. Jenis mikroflora pada ragi tape bergantung pada komposisi pembuatannya. Menurut Setyowati (2004, dalam Anonim, 2013) ragi tape merupakan salah satu mikrobia yang mempunyai kecepatan dan daya tahan yang baik serta mampu menghasilkan alkohol dengan kadar yang tinggi. Mikroorganisme yang terdapat dalam ragi tape meliputi kapang (Amylomyces sp., Mucor sp., dan Rhizopus sp.), khamir (Saccharomyces sp. dan Pichia burtonii) dan bakteri (Pediococcus sp. dan Bacillus sp.) (Nur (2010) dalam Anonim, 2013). Penelitian dari Merican dan Queeland (2004 dalam Arnata dan Anggreni, 2013) menunjukkan bahwa ragi tape mengandung sekitar 8x107 sel/g-3x108 sel/g kapang, 3x106-3x107 sel/g yeast dan 103 sel bakteri. Kapang yang terdapat pada ragi tape mempunyai kemampuan untuk menghasilkan enzim amilolitik sehingga ragi tape dapat menghidrolisis pati yang terdapat pada bahan baku. Dalam teknik ko-kultur, mikroba amilolitik dari ragi tape akan terlebih dulu menghidrolisis pati menjadi glukosa dan selanjutnya glukosa akan difermentasikan oleh S.cerevisiae untuk dijadikan alkohol (Arnata dan Anggreni, 2013)
S.cerevisiae
S.cerevisiaeadalah khamir yang digunakan untuk fermentasi alkohol dari pati dan gula. Saccharomyces berasal dari bahasa Mesir yaitu saccharos yang berarti gula dan mycos yang berarti jamur. Ragi ini merupakan jasad renik yang fakultatif anaerobik (dapat hidup dengan dan tanpa oksigen). Pemilihan mikroorganisme bergantung pada medium yang digunakan dengan tujuan supaya mikroorganisme pada medium yang tepat akan mampu tumbuh dengan cepat dan memiliki toleransi terhadap konsentrasi gula yang tinggi sehingga mampu menghasilkan alkohol dalam jumlah yang banyak dan tahan terhadap alkohol tersebut (Sa’id (1987) dalam Simanjuntak, 2009).
S.cerevisiaedapat berkembang biak dalam gula sederhana seperti glukosa, maupun gula kompleks disakarida yaitu sukrosa. Fermentasi oleh S.cerevisiaedapat menghasilkan etanol 8-12% dan biasa disebut cairan beer. Keadaan lingkungan optimal untuk fermentasi oleh S.cerevisiaeadalah pada suhu 25- 300C, pH 4,5-5,5 dengan lama waktu fermentasi 36-72 jam (Retno, 2006 dalam Zely, 2014). Reaksi fermentasi glukosa menjadi etanol adalah:
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 (Blanch (1996) dalam Kardono 2010)
Fermentasi ini dapat terjadi karena S.cerevisiae menghasilkan enzim zimase dan invertase. Enzim invertase berfungsi untuk memecah sukrosa maupun polisakarida yang belum terhidrolisis sedangkan enzim zimase berfungsi untuk mengubah monosakarida menjadi etanol (Judoamidjojo (1990) dalam Zely, 2014).
Novia dkk (2014) memfermentasikan 2,5 g jerami yang telah dihilangkan ligninnya dengan 40 % S.cerevisiae yang ditambah dengan 25 mL larutan nutrisi selama 7 hari pada pH 5 dan di shake 100 rpm menghasilkan etanol sebesar 5,65336%. Limbah industri agar juga berpotensi dijadikan bioetanol. Limbah agar mengandung 20,17% selulosa yang difermentasikan dengan 10% S.cerevisiae menghasilkan 0,47% etanol (Sari dkk., 2010). Ampas sagu yang mengandung selulosa sebesar 19,55% dan gula pentosa 11,70%, difermentasikan oleh Idral dkk (2012) dengan konsentrasi S.cerevisiae 10 % pada pH 5,5 selama 4 hari pada suhu 250C dan diaduk dengan kecepatan 180 rpm akan menghasilkan etanol sebesar 7,69%. Bahan lignoselulosa lainnya yang dapat digunakan adalah serbuk kayu gmelina yang mengandung 85,96% selulosa, 8,96% hemiselulosa dan 2,07% lignin. Dari 200 g serbuk kayu yang difermentasikan dengan 10% S.cerevisiae, dihasilkan 4,60% etanol (Daud dkk., 2012).
9
BAHAN DAN METODA
Bahan dan Piranti Bahan :
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kulit bawang putih diperoleh dari pabrik kacang di Pati, ragi tape dan ragi roti dari pasar Salatiga, dan molase.
Bahan kimia yang digunakan adalah NaOH (PA, E-Merck, Germany) , HCl (PA, E-Merck, Germany), NB, dan reagensia DNSA.
Piranti :
Piranti yang digunakan antara lain peralatan refluks, 1 set peralatan gelasPyrex, drying cabinet, autoclaveTOMY SS-240, inkubatorAutonics TC45, magneticstirrer, spektrofotometer Optizen 2120 UV-Vis, 1 set peralatan distilasi, dan alkoholmeter. Metoda
Delignifikasi dan Hidrolisis (Sukumaran et al., 2009 yang dimodifikasi )
Serbuk kulit bawang putih didelignifikasi dengan NaOH 15% (1:10) (b/v) dalam autoclave 1210C selama 15 menit kemudian dibilas sampai pH netral lalu dikeringkan dalam drying cabinet 500C selama 24 jam. Serbuk kulit bawang hasil proses delignifikasi lalu dihidrolisis dengan HCl 4N (1:10) (b/v) dalam refluks 1000C selama 120 menit.
Fermentasi (Arnata dan Anggreni, 2013 yang dimodifikasi)
Hasil hidrolisis dinetralkan sampai pH 4,7 lalu ditambah molase dan akuades dengan perbandingan substrat:molase:akuades (6:2:2). Selanjutnya larutan difermentasi dengan berbagai variasi nisbah ragi tape : ragi roti (% v/v) 7,5:7,5 ; 10:5 ; 15:5 ; dan 20;5. Penambahan ragi tape dilakukan terlebih dahulu pada 24 jam pertama dilanjutkan
dengan ragi roti sampai 72 jam. Semua nisbah diberi perlakuan pengadukan dan tanpa pengadukan
Destilasi
Larutan hasil fermentasi didestilasi untuk memperoleh larutan etanol yang lebih murni dan kadar etanol diukur dengan alkoholmeter.
Analisa Data
Data fermentasi bioetanol kulit bawang putih dianalisis dengan menggunakan Rancangan Perlakuan Faktorial (4x2) dan Rancangan Dasar Rancangan Acak Kelompok (RAK) dengan 4 kali ulangan. Sebagai faktor pertama adalah nisbah ragi tape dan ragi roti yaitu (% v/v) (7,5:7,5), (10:5), (15:5), dan (20:5). Sedangkan sebagai faktor kedua adalah tanpa pengadukan dan dengan pengadukan. Sebagai kelompok adalah waktu analisis. Pengujian rataan antar perlakuan dilakukan dengan uji Beda Nyata Jujur (BNJ) dengan tingkat kebermaknaan 5% (Steel dan Torrie, 1989)
11
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kadar Bioetanol Ditinjau dari Interaksi Antara Nisbah dan Pengadukan
Purata kadar bioetanol dalam ( % ± SE ) hasil interaksi antar berbagai nisbah ko-kultur ragi dan pengadukan berkisar antara 4,19± 0,16 % sampai 7,43± 0,07 % (Tabel 1 dan Lampiran 1).
Tabel 1. Rataan Kadar Bioetanol ( %±SE ) Ditinjau dari Interaksi Antara Nisbah Ragi dan Pengadukan
Pengadukan Ragi Tape : Ragi Roti (%)
7,5 : 7,5 10 : 5 15 : 5 20 : 5 Tanpa diaduk W= 0,20 4,49± 0,12 (a) (b) 5,30± 0,17 (a) (c) 6,36± 0,09 (a) (d) 4,19± 0,16 (a) (a) Diaduk W= 0,20 5,05± 0,07 (b) (a) W= 0,15 6,14± 0,17 (b) (b) W= 0,15 7,43± 0,07 (b) (c) W= 0,15 5,19± 0,05 (b) (a) W= 0,15 Keterangan : *W = BNJ 5%
*Angka-angka yang diikuti oleh huruf yang sama baik pada baris maupun lajur yang sama menunjukkan antar perlakuan tidak berbeda secara bermakna sebaliknya angka-angka yang diikuti oleh huruf yang tidak sama antar baris atau lajur yang sama menunjukkan antar perlakuan berbeda bermakna. Keterangan ini juga berlaku untuk Tabel 2 dan Tabel 3.
Dari Tabel 1terlihat bahwa kadar bioetanol kulit bawang putih sebesar7,43± 0,07 %pada nisbah ragi tape 15% : ragi roti 5% dengan pengadukan sedangkan tanpa pengadukan sebesar6,36± 0,09 %.Peningkatan konsentrasi ragi tape meningkatkankadar etanol dan penambahan ragi roti tidak berpengaruh terhadap kadar etanol. Nilai ini lebih rendah jika dibandingkan dengan penelitian yang menggunakan bahan dasar ubi kayu, dengan nisbah ragi tape 5% dan ragi roti 5% menghasilkan etanol dengan kadar 11% (Arnata dan Anggreni, 2013). Selanjutnya juga terlihat bahwa pengadukan meningkatkan kadar etanol sebesar 7,43± 0,07 % yang lebih tinggi daripada tanpa pengadukan. Nilai ini lebih rendah jika daripada penelitian Idral dkk. (2012) dengan bahan dasar ampas sagu dengan pengadukan 180 rpm yang menghasilkan etanol berkadar 7,69%.
Adanya pengadukan berfungsi untuk meratakan kontak sel dan substrat, menjaga agar mikroorganisme tidak mengendap di bawah dan meratakan temperatur sehingga ragi dapat bekerja lebih optimal(Kurniawan dkk., 2011). Kadar bioetanol pada nisbah ragi tape 15% : ragi roti 5% yang tinggi didukung oleh kadar sisa gula reduksi yang lebih rendah daripada nisbah lainnya (Tabel 2 dan Lampiran 2).
Tabel 2. Rataan Sisa Gula Reduksi ( g/L ±SE ) Ditinjau dari Interaksi Antara Nisbah Ragi dan Pengadukan
Pengadukan Ragi Tape : Ragi Roti (%)
7,5 : 7,5 10 : 5 15 : 5 20 : 5 Tanpa diaduk W= 1,60 20,83±1,66(a) (c) 14,97±1,17(a) (b) 12,12±1,10(a) (a) 10,97±0,58(a) (a) Diaduk W= 1,60 16,15±0,79(b) (c) W= 1,20 13,81±0,83(a) (b) W= 1,20 10,37±0,66(a) (a) W= 1,20 9,60±0,69(b) (a) W= 1,20 DariTabel 2 terlihat bahwa sisa gula reduksi terendah terjadi pada nisbah ragi tape 15% : ragi roti 5% dengan pengadukan sebesar 11,37±0,66 g/L dan tanpa pengadukan sebesar 12,12±1,10 g/L. Semakin rendah konsentrasi sisa gula reduksi maka semakin tinggi pula gula yang digunakan dalam proses fermentasi sehingga kadar bioetanol semakin tinggi.
YieldBioetanolDitinjau dari Interaksi Antara Nisbah dan Pengadukan
Purata hasil (yield) bioetanol (% ± SE) hasil interaksi antar berbagai nisbah ko-kultur ragi dan pengadukan berkisar antara 11,97±0,47 % sampai 21,38 ± 0,23%(Tabel 3 dan Lampiran 3).
13
Tabel 3.RataanYield Bioetanol ( % ±SE ) Ditinjau dari Interaksi AntaraNisbah Ragidan Pengadukan
Pengadukan Nisbah Ragi Tape : Ragi Roti (%)
7,5 : 7,5 10 : 5 15 : 5 20 : 5 Tanpa diaduk W = 0,68 12,96± 0,35(a) (b) 15,47± 0,73(a) (c) 18,58± 0,49(a) (d) 11,97± 0,47(a) (a) Diaduk W = 0,68 14,42± 0,20(b) (a) W= 0,51 17,67± 0,43(b) (b) W= 0,51 21,38± 0,23(b) (c) W= 0,51 15,05± 0,34(b) (a) W= 0,51 Dari Tabel 3terlihat bahwa hasil (yield) bioetanol antar nisbah akan meningkat sejalan dengan penambahan ragi tape sampai 15% baik tanpa diaduk maupun diaduk, kemudian menurun pada penambahan ragi tape 20%. Selanjutnya jika ditelaah dari setiap nisbah maka hasil (yield)bioetanol lebih tinggi dengan pengadukan daripada tanpa diaduk. Hasil (yield) bioetanol tertinggi 21,38± 0,23% diperoleh pada nisbah ragi tape 15% : ragi roti 5% dengan pengadukan. Hasil (yield) bioetanol terkait dengan banyaknya sisa gula reduksi setelah proses fermentasi. Hal yang sama terjadi seperti halnya kadarbioetanol dimana penurunan hasil (yield)bioetanol dengan ragi tape lebih dari 15% terkait dengan ketersediaan glukosa yang difermentasi sudah tidak lagi mencukupi untuk dikonversi menjadi etanol.
Hasil bioetanol yang diperoleh selanjutnya diuji apakah memenuhi SNI 7390:2012 tentang bioetanol terdenaturasi untuk gasohol (Tabel 4).
Tabel 4.Kesesuaian Hasil Bioetanol dengan Parameter SNI 7390:2012 mengenai Bioetanol Terdenaturasi untuk Gasohol
Parameter Uji Satuan
Min/Maks Persyaratan
Bioetanol
Uji Status
Kadar tembaga (Cu) ppm, maks 0,1 0 M
Keasaman sebagai asam asetat mg/kg, maks 30 28,50± 2,04 M
Kadar ion klorida ppm, maks 20 8,00± 0,96 M
Kandungan belerang (S) ppm, maks 50 9,50± 0,68 M
Keterangan : M = Memenuhi
Dari Tabel 4 terlihat bahwa bioetanol kulit bawang putih telah memenuhi parameter SNI 7390 : 2012 tentang bioetanol terdenaturasi untuk gasohol.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1) Hasil (yield) bioetanol kulit bawang putih = 21,38± 0,23% dengan kadar bioetanol 7,43± 0,07%diperoleh pada nisbah ragi tape 15% : ragi roti 5% dengan pengadukan, dan hasil bioetanol ini lebih tinggi dari pada tanpa pengadukan yaitu 18,58 ± 0,49%, dengan kadar 6,36 ± 0,09 %.
2) Hasil bioetanol kulit bawang putih telah memenuhi SNI. SARAN
Untuk penelitian selanjutnya sebaiknya proses fermentasi dilakukan dengan kultur biakan murni.
15
DAFTAR PUSTAKA
Anindyawati, Trisanti. 2009. Prospek Enzim Dan Limbah Lignoselulosa Untuk Produksi Bioetanol. BS, Vol. 44, No.1: 49-56
Anonim. 2006. Khasiat dan Pengelolaan Bawang (Teori dan Praktek). UNIMAS:ebookpangan.
Anonim. 2013. Pemanfaatan Limbah Bonggol Pisang Sebagai Bahan Baku Pembuatan Bioetanol Sebagai Alternatif Energi Terbarukan. UNY: Yogyakarta
Anwar, N., A. Widjaja dan S. Winardi. 2010. Peningkatan Unjuk Kerja Hidrolisis Enzimatik Jerami Padi Menggunakan Campuran Selulase Kasar dan Trichoderma reesei dan Aspergillus niger. Mara Sains 14(2) : ITS
Arnata, I Wayan., Dwi S., and Richana N., 2009. Bioprocess Technology to Produce Bioethanol from Cassava by Co-Culture Trichoderma viride, Aspergillus niger and Saccharomyces . Prossiding. International Conference on Biotechnology for Sustainable Future.
Arnata, I Wayan., dan A.A.M. Dewi Anggreni., 2013. Rekayasa Bioproses Produksi Bioetanol Dari Ubi Kayu Dengan Teknik Ko-Kultur Ragi Tape Dan Saccharomyces . AGROINTEK Volume 7, No.1
Badan Standarisasi Nasional. 2012. SNI 7390:2012 tentang Bioetanol Terdenaturasi untuk Gasohol.
BPS.2014. Tabel Output Dinamis. http://www.bps.go.id/ Diakses pada 30 Juni 2015 pukul
20.00 WIB
Daud, Muhhamad., Wasrin Safii., dan Khaswar Syamsu., 2012. Biokonversi Bahan Berlignoselulosa Menjadi Bioetanol Menggunakan Aspergillus Niger dan Saccharomyces cereviciae. Bogor: Jurnal Perennial
Demates, L., 2014. Apa Perbedaan Biofuel, Bioetanol, Biodiesel dan Biogas? (berita dari bioenerginusantara.com/apa-perbedaan-biofuel-bioetanol-biodiesel-dan-biogas/ diakses 5 agustus 2015 pukul 19.57)
Dewan Energi Nasional, 2014. Outlook Energi Indonesia. Jakarta: Dewan Energi Nasional
Fatma, H.Abd El-Zaher., dan Fadel M., 2010. Production of Bioethanol Via Enzymatic Saccharification of Rice Straw by Cellulase Produced by Trichoderma reseei Under Solid State Fermentation. New York: New York Science Journal
Idral, Daniel De., Marniati Salim., dan Elida Mardiah., 2012. Pembuatan Bioetanol Dari Ampas Sagu Dengan Proses Hidrolisis Asam Dan Menggunakan Saccharomyces . Jurnal Kimia Unand, Volume 1 Nomor 1
Kardono., dan L.Broto.S., 2010. Teknologi Pembuatan Etanol Berbasis Lignoselulosa Tumbuhan Tropis untuk Produksi Biogasoline. LIPI
Kodri., Bambang Dwi Argo., dan Rini Yulianingsih., 2010. Pemanfaatan Enzim Selulase dari Tricoderma Reseei dan Aspergillus Niger sebagai Katalisor Hidrolisis Enzimatik Jerami Padi dengan Pretreatment Microwave. LIPI
Kurniawan, S., Juhanda, S., Syamsudin, R., & Lukman, M.A. 2011. Pengaruh Jenis dan Kecepatan Pengaduk pada Fermentasi Etanol Secara Sinambung dalam Bioreaktor Tangki Berpengaduk Sel Tertambat. Prosiding Sumber Daya Alam Indonesia: Peranan Pendidikan dan Teknologi Kimia dalam Pemanfaatannya Secara Berkelanjutan. Bandung, 10 November 2011. 102-108
Ma’arif, R., 2012. Pengelolahan Bawang Putih dan Bawang Merah Sebagai Industri Kerajinan Kreatif. Amikom
Meyers, Michele., 2006. Garlic Guide. America: The Herb Society of America
Novia., Astriana Windarti., dan Rosmawati., 2014. Pembuatan Bioetanol Dari Jerami Padi Dengan Metode Ozonolisis – Simultaneous Saccharification And Fermentation (SSF). Palembang: Jurnal Teknik Kimia No.3, Vol. 20, Page 38-48
Park, Enoch Y., Kazuya Naruse., Tatsuya Kato., 2012. One-pot Bioethanol Production From Cellulose by Co-Culture of Acremonium Cellulolyticus and Saccharomyces . Biotechnology for Biofuels 5:64: Japan
Perpres, 2006. Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 Tentang Kebijakan Energi Nasional. Jakarta: Deputi Sekretaris Kabinet Indonesia
Rakhmadani, Hijri Agista., Endro Sutrisno., Badrus Zaman., 2013. Studi Pemanfaatan Limbah Makanan Sebagai Bahan Penghasil Etanol untuk Biofuel Melalui Proses Hidrolisis pada Kecepatan Pengadukan dan Waktu Fermentasi yang Berbeda. UNDIP:Semarang
Retnoningtyas, Ery Susiany., Antaresti., dan Aylianawati., 2013. Aplikasi Crude Enzim Selulase Dari Tongkol Jagung (Zea mays L) Pada Produksi Etanol Dengan Metode Simultaneous Saccharification And Fermentation (SSF). Reaktor, Vol. 14 No.4, Hal 272-276
Sari, Rodiah Nurbaya., Sugiyono., Luthfi Assadad., 2013. Optimasi Waktu Proses Hidrolisis Dan Fermentasi Dalam Produksi Bioetanol Dari Limbah Pengolahan Agar (Gracilaria sp.) Industri. JPB Perikanan Vol.8 No.2: 133-142
Simanjuntak, R., 2009. Studi Pembuatan Etanol dari Limbah Gula (Molase). Sumatera: USU Repository
Sugave, Dattaram. 2014. Characterization of Garlic Skin And Its Evaluation As Biomaterial. National Institute of Technology Rourkela
Sukumaran, R.K., R.R. Singhania, G.M. Mathew, and A. Pandey. 2009. Cellulase Production Using Biomass Feed Stock and its Application in Lignocellulose Saccharification for Bioethanol Production. Renewable Energy 34 (2) : 421-424.
Steel, R.G.D dan J.H. Torrie, 1989. Prinsip dan Prosedur Statistika. PT. Gramedia, Jakarta
Swain, Manas Ranjan., Jyoti Mishra., Hrudayanath Thatoi., 2013. Bioethanol Production from Sweet Potato (Ipomea batatas L.) Flour using Co-Culture of Trichoderma sp. And Saccharomyces in Solid-State Fermentation. An International Journal of Brazilian Archives of Biology and Technology Vol.56, n.2:pp.171-179.
Tunggal, 2012. Bioetanol Generasi Kedua. http://nasional.kompas.com/read/2012/04/27/03381941/Bioetanol.Generasi.Ked
ua. Diakses 11 Agustus 2015 pukul 13.03 WIB
Yonas, M. Ikbal, I. Isa, dan H. Iyabu. 2013. Pembuatan Bioetanol Berbasis Sampah Organik Batang Jagung. Gorontalo: Universitas Negeri Gorontalo.
Zely, F.D., 2014. Pengaruh Waktu dan Kadar Saccharomyces Terhadap Produksi Etanol dari Serabut Kelapa Pada Proses Sakarifikasi dan Fermentasi Simultan Dengan Enzim Selulase. Bengkulu: Universitas Bengkulu.
