BIOETANOL DARI LIMBAH KULIT SINGKONG MELALUI PROSES HIDROLISIS SDAN FERMENTASI DENGAN N SACCHAROMYCES CEREVISIAE

BIOETANOL DARI LIMBAH KULIT BIOETANOL DARI LIMBAH KULIT

SINGKONG MELALUI PROSES

O S S A AS

HIDROLISIS DAN FERMENTASI DENGAN SACCHAROMYCESNG N S CC O C S

CEREVISIAE

Oleh :

Anis Artiyani (3308 201 001) Pembimbing:

Ir. Eddy Setiadi Soedjono, Dipl SE, MSc, PhD

Program Magister

Jurusan Teknik Lingkungan

Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, 2011

PENDAHULUAN ^2/11/2011

Latar Belakang

´Sumber energi sebagian besar berasal dari SDA yang tidak terbarukan

dari SDA yang tidak terbarukan

´Jumlah impor bahan bakar minyak

(BBM) meningkat sekitar 60%-70% .

´Pemanasan global ang diakibatkan

´Pemanasan global yang diakibatkan oleh pemakaian bahan bakar fosilp

(Budi et al. 2009)

2

´ Salah satu bentuk dari energi terbarukan adalah energi biomassa (Gusmarwani, 2009)

´ Sumber energi biomassa dapat berasal dari tanaman perkebunan atau pertanian, hutan, atau bahkan

limbah, baik limbah domestik maupun limbah pertanian salah satunya limbah kulit singkong (Surambo, 2010)

TINJAUAN PUSTAKA

2/11/2011

´ Prosentase jumlah

limbah kulit bagian luar

• Komposisi Kimia yang ada dalam Kulit Ubi Kayu/Singkong per 100

limbah kulit bagian luar sebesar 0,5-2% dari

berat total singkong

Kulit Ubi Kayu/Singkong per 100 gram

Parameter Komposisi (%)

g g

segar dan limbah kulit bagian dalam sebesar 8- 15% dari berat singkong

Air 59,40

15% dari berat singkong (Hikmiyati dan

Yanie, 2008).

Karbohidrat 38,70

Lemak 0 20

a e, 008).

´ Pati dan selulosa

komponen karbohidrat

Lemak 0,20

Protein 0,70

p

dalam kulit singkong yang sangat potensial untuk dimanfaatkan

Abu 1,00

Hikmiyati dan Yanie, (2008)

untuk dimanfaatkan.

(Setiawan, 2006).

´ Penggunaan biomassa sebagai sumber energi ini tidak akan menyebabkan terjadinya

penumpukan gas CO₂ Surambo (2010)

p p g ₂ ( )

´ Teknologi pemanfaatan energi biomassa yang telah dikembangkan terdiri dari pembakaran telah dikembangkan terdiri dari pembakaran langsung dan konversi biomassa menjadi

b h b k S b (2010) bahan bakar. Surambo (2010)

´ Penggunaan biomassa secara langsung sebagai gg g g g bahan bakar kurang efisien (Notodimedjo

dalam Lestari dan Soedjono 2003) dalam Lestari dan Soedjono.,2003)

´ Hasil konversi biomassa ini dapat berupa bioetanol

´ Bioetanol dapat meningkatkan efisiensi

´ Bioetanol dapat meningkatkan efisiensi

pembakaran karena mengandung 35 % oksigen dan ramah lingkungan (Indartono 2005)

dan ramah lingkungan (Indartono, 2005)

´ Penelitian sebelumnya kulit singkong, hasil glukosa yang optimum untuk reaksi hidrolisa dengan H₂SO₄ yaitu 0,3 M dan waktu

dengan H₂SO₄ yaitu 0,3 M dan waktu fermentasi yang optimum pada proses

fermentasi adalah 96 jam dimana dihasilkan fermentasi adalah 96 jam dimana dihasilkan etanol sebesar 1,95 % v/v dengan densitas 1 052 / l (Hik i ti d Y i 2009) 1,052 gr/ml. (Hikmiyati dan Yanie, 2009)

´ Permasalahan

1 Bagaimanakah proses

2/11/2011

• Tujuan

1 M l j i t t t

1. Bagaimanakah proses

pretreatment kulit singkong yang optimum dalam

1. Mempelajari proses pretreatment kulit singkong yang optimum dalam memecah pati, selulosa, hemiselulosa dan lignin

yang optimum dalam memecah pati, selulosa, hemiselulosa dan lignin?

hemiselulosa dan lignin

2. Mempelajari proses hidrolisis yang lebih baik dalam

2. Bagaimanakah proses hidrolisis yang lebih baik

d l h ilk

yang lebih baik dalam menghasilkan glukosa

3. Mempelajari kombinasi variabel

dalam menghasilkan glukosa?

3 K bi i i b l

p j

yang menghasilkan bioetanol terbanyak dalam proses fermentasi kulit singkong dengan

3. Kombinasi variabel mana yang menghasilkan

bioetanol terbanyak dalam

g g g

Saccharomyces cerevisiae

bioetanol terbanyak dalam proses fermentasi kulit

singkong dengan

Saccharomyces cerevisiae?

7

METODE PENELITIAN

Kulit Singkong

Pretreatment Hidrolisis Fermentasi

Menghilangkan lignin

Mengubah glukosa

j di l

Mengubah selulosa menjadi glukosa

lignin menjadi glukosa menjadi etanol

Bi l i Ki i

NaOH Biologi Kimia S. cerevesie

Kering &

Serbuk

NaOH

Proses Utama Produksi Bioetanol Proses Utama Produksi Bioetanol

PRETREATMENT KULIT SINGKONG

SINGKONG

Limbah Kulit Singkong Pengeringan 24 jam dan oven 105ºC 16 jam ddan penghalusan 120 mesh

Sampel kering & halus NaOH 1%; 5%; 10% 30 menit Sampel kering & halus NaOH 1%; 5%; 10% 30 menit

P 115º C 1 1 j

Dilakukan

li i l Pemanasan 115º C , 1 atm, 1 jam

Suspensi coklat pekat analisis awal

Penyaringan & pencucian Residu

Pencucian pH netral

Filtrat Pengeringan 65 ºC

S b t t l l Uji hemiselulosa dan lignin Uji selulosa, pati,

gula reduksi

Substrat selulosa j g

HIDROLISIS

HIDROLISIS SELULOSASELULOSA KULIT SINGKONG KULIT SINGKONG DENGAN

DENGAN H SO DENGAN

DENGAN H₂SO₄

Netralisasi sampai pH 4 suhu 32 ⁰C

Substrat NaCO₃ 10% H₂SO₄ 0,25% ,2,5%,4%

C

Sterilisasi 121⁰C, 15 mnt tekanan 1,1 atm vortex Campuran

Analisis Glukosa setelah 120’; 180’; 240’ Filtrasi Analisis Glukosa setelah 120’; 180’; 240’ Filtrasi

Residu Hidrolisat

HIDROLISIS

HIDROLISIS SELULOSASELULOSA KULITKULIT SINGKONGSINGKONG T VIRIDE

T VIRIDE T.VIRIDE T.VIRIDE

Substrat NaCO 10% T Viride 0 5% 0 75% 1%

Netralisasi smpai pH 4 dan suhu 32⁰C

Substrat NaCO₃ 10% T.Viride 0,5%,0,75%,1%

Sterilisasi

121⁰C, 15 vortex

Campuran ,

mnt,1,1 atm

Analisis Glukosa setelah 24,48, 72 jam filtrasi

Residu Hidrolisat

FERMENTASI

FERMENTASI SELULOSASELULOSA KULIT SINGKONGKULIT SINGKONG

Residu KH₂PO₄ & (NH₂)SO₄ S.Cerevice 20%

F i

96 jam suhu 28-32⁰C pH 4

Fermentasi GC HP 5890

Etanol

HASIL DAN PEMBAHASAN

´ Pretreatment

N K K d (%)

No Komponen Kandungan (%)

1. Selulosa 43,626

2. Pati/amilum 36,580

3. Hemiselulosa 10,384

4. Lignin 7,646

5. Lainnyay 1,764,

Total 100%

No Konsentrasi pH pH Amilum Selulosa Hemiselul Lignin Lignin Glukosa Lainnya No Konsentrasi

(%)

pH setela h peren

pH  setela h pencu

Amilum  (%)

Selulosa (%)

Hemiselul osa

(%)

Lignin dlm cairan sisa

Lignin  (%)

Glukosa (%)

Lainnya (%)

dama n

cian pencuci

an (% )

1. NaOH 1% 11.32 7 33,837 41,301 6.731 1,640 6,006 2,326 8,159

2/11/2011

13 1. NaOH 1% 11.32 7 33,837 41,301 6.731 1,640 6,006 2,326 8,159

2. NaOH 5% 12.35 7 29,623 36,593 5,896 3,295 4,351 2,706 17,533 3. NaOH 10% 13.35 7 24,081 31,763 5,424 5,611 2,035 4,279 26,780

´ Hidrolisis ^2/11/2011

4 5

3.5

2.5 3 3.5 4 4.5

osa (%)

120 menit 1 5

2 2.5 3

kosa (%)

24 jam

0 0.5 1 1.5 2

Gluko 120 menit

180 menit 240 menit

0 0.5 1 1.5

Gluk j

48 jam 72 jam

N Wa Dengan Sampel Konsentr Gula No Waktu Dengan Sampel Konsentrasi Gula

0.25 2.5 4

Konsentrasi H₂SO₄ (%)

0.5 0.75 1

Konsentrasi T.viride (%)

o ktu asi (%) reduksi(%)

1. 120 mnt

H₂SO₄ Ha0,25t120m 0.25 2.323 Ha2,5t120m 2.50 2.724

Ha4t120m 4 3.139

(%) reduksi (%) 1. 24 jam T.viride

Hb0,5t24j 0.5 1.340

Hb0,75t24j 0.75 1.516

1 2 637

Ha4t120m 3. 39

2. 180 mnt

H₂SO₄ Ha0,25t180m 0.25 2.656 Ha2,5t180m 2.50 3.330

Ha4t180m 4 3,656

Hb1t24j 1 2.637

2. 48 jam T.viride

Hb0,5t48j 0.5 1.516

Hb0,75t48j 0.75 2.008

Ha4t180m 3. 240

mnt

H₂SO₄ Ha0,25t240m 0.25 3,099 Ha2,5t240m 2.50 3,642

Ha4t240m 4 4,160

Hb1t48j 1 2.738

3. 72 jam T.viride

Hb0,5t72j 0,5 1.656

Hb0,75t72j 0,75 2.161

14 Ha4t240m

Hb1t72j 1 3.005

´ Fermentasi ^2/11/2011

3 3.5

(%)

1 1.5 2 2.5

n Kadar Etanol Glukosa (%)

2 2.5 3 3.5 4 4.5

osa (%) dan anol (%)

Glukosa

0 0.5

lukosa (%) dan Glukosa (%)

Kadar Etanol (%)

0 0.5 1 1.5

Kadar Gluko Kadar Eta Glukosa

(%)

Kadar Etanol (%)

Ja Nama Sampel Glukosa Kadar Glukosa Jam

ke-

Nama Sampel Glukosa (%) Kadar Etanol (%)

Glukosa setelah

Gl

Nama Sampel Nama Sampel

(%)

m ke - 96

(%) Etanol (%)

setelah Fermentasi

(%) FHa0,25t120m 2.323 0.165 0.221

2 724 0 039

ke 96

(%) setelah

Fermentasi (%)

FHb0,5t24j 1.340 0 0.437

FHb0 75 24j 1 516 0 0 379

FHa2,5t120m 2.724 0.039 0.188

FHa4t120m 3.139 0.061 0.169

FHa0,25t180m 2.656 0.136 0.399

FHa2 5t180m 3.330 0.186 0 327

FHb0,75t24j 1.516 0 0.379

FHb1t24j 2.637 0.096 0.331

FHb0,5t48j 1.516 0.064 0.712

FHb0,75t48j 2.008 0.072 0.676

FHa2,5t180m 0.327

FHa4t180m 3.656 0.185 0.304

FHa0,25t240m 3.099 0.215 2.323

FHa2,5t240m 3.642 0.218 2.724

, j

FHb1t48j 2.738 0.072 0.201

FHb0,5t72j 1.656 0 0.878

FHb0,75t72j 2.161 0.096 0.832

3 005 0 097

15

FHa4t240m 4.160 0.225 3.139 ^FHb1t72j 3.005 0.097 0.829

KESIMPULAN KESIMPULAN

´ Proses pretreatment yang optimum dalam memecah p y g p

pati, selulosa, hemiselulosa dan komponen lainnya adalah pretreatment dengan NaOH 10% dimana paling tinggi mendegradasi lignin dan banyak menghasilkan glukosa. lignin yang tertinggal dalam tepung hanya sebesar menghasilkan glukosa. lignin yang tertinggal dalam tepung hanya sebesar 2,035%. Kadar glukosa yang diperoleh sebesar 4,279%.

´ Proses hidrolisis yang lebih baik dalam menghasilkan glukosa adalah

hid li i d H SO 4% d kt hid li i l 240

hidrolisis asam dengan H₂SO₄ 4% dengan waktu hidrolisis selama 240 menit. Sedangkan hidrolisis biologis dengan Trichoderma viride

meghasilkan glukosa terbaik pada konsentrasi 1% dengan waktu hidrolisis 72 jam

´ Kombinasi variabel yang menghasilkan bioetanol terbanyak dalam proses fermentasi selama 96 jam dari kulit singkong dengan Saccharomyces j g g g y cerevisiae 20% adalah fermentasi dari hasil hidrolis asam H₂SO₄ 4%

selama 240 menit yaitu menghasilkan etanol sebesar 0,225%.

TERIMAKASIH

TERIMAKASIH