Pengaruh Suhu dan Volume Starter Dalam Pembuatan Bioetanol Dari Nira Aren (Arenga Pinnata Merr)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1BIOETANOL

Bioetanol merupakan etanol yang dibuat dari tanaman [24]. Etanol dapat

dibuat dari bahan-bahan pertanian diantaranya bahan-bahan yang mengandung

turunan gula, mengandung pati dan mengandung selulosa melalui proses

fermentasi [25]. Fermentasi merupakan salah satu cara untuk mengkonversi

karbohidrat menjadi etanol dengan bantuan mikroorganisme [26].

Etanol disebut juga etil alkohol dengan rumus kimia C2H5OH merupakan

cairan kimia yang tak berwarna dengan karakteristik lainnya yaitu mudah

terbakar, mudah menguap, tidak karsinogenik dan jika terjadi pencemaran tidak

memberikan efek yang buruk terhadap lingkungan secara signifikan [27]. Etanol

dikategorikan menjadi 2 kelompok utama yaitu etanol 95-96 % v/v disebut etanol

hidrat digunakan untuk desinfektan, pelarut serta dijadikan minuman yang

berkualitas tinggi dan etanol >99,5 % disebut Ethanol Fuel Grade dan digunakan

sebagai bahan bakar [24]. Bioetanol 97 % belum dapat dikatakan FGE namun

dapat dijadikan bahan bakar mesin, serta bioetanol 95-99 % dapat dijadikan

sebagai bahan substitusi bensin atau premium dengan rasio bensin-bioetanol

90:10 dan dapat menghemat bahan bakar sebesar 12,5-29 % dibandingkan dengan

menggunakan bensin murni [28].

Bioetanol yang mudah menguap serta memiliki kalor bakar netto yang tinggi

yaitu kira-kira 2/3 dari kalor bakar netto bensin. Etanol juga sangat mudah larut di

dalam bensin dengan segala perbandingan sehingga menjadikan campuran

tersebut memiliki nilai oktan yang tinggi (angka oktan riset 109 dan angka oktan

motor 98) [29]. Oleh karena itu bioetanol dapat dijadikan alternatif sebagai

pengganti bahan bakar fosil [24]. Kelebihan bioetanol yaitu bersifat lebih ramah

Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Sifat Kimia Etanol [31]

Sifat Fisika dan Sifat Kimia Nilai

Berat molekul, g/mol

minuman alami yang manis dan transparan. Nira diperoleh dengan menekan

ganggang dari tanaman aren tersebut. Kemudian puncak dari tangkai diiris sekitar

1-5 mm selama proses penyadapan. Pipa bambu digunakan untuk mengumpulkan

getah/nira [32]. Tangkai dapat diiris setiap hari dan disadap sekali atau dua kali

setiap hari selama periode aliran getah [14].

Nira yang transparan memiliki kandungan gula 100-144 g/kg dengan pH

7,0-7,4 [33]. Getah atau nira yang dikumpulkan dari pohon tanaman aren mengandung

sekitar 10-12 % total gula yang terdiri dari sukrosa, lebih sedikit gula tereduksi,

4 jam terpapar suhu lingkungan, nira akan terfermentasi menjadi minuman

beralkohol yang disebut tuak [32].

Nira adalah salah satu produk tanaman aren (Arenga pinnata Merr) yang

bernilai ekonomis [35]. Dimana aren (Arenga pinnata Merr) dapat ditemukan

tumbuh liar di hutan primer dan sekunder di Asia tenggara. Aren dapat tumbuh

tinggi mencapai 12 meter dan memiliki batang yang tebal, berserat dan berbulu

yang ditutupi daun lebat berwarna putih dibagian bawah. Keseluruhan aren

tertutup oleh serat hitam yang disebut ijuk [36].

2.3FERMENTASI

Fermentasi merupakan perubahan kimiawi dari senyawa-senyawa organik oleh

enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Mikroorganisme yang berperan

dalam proses fermentasi ini terutama dari golongan khamir (yeast), kapang (fungi)

dan bakteri [37].

Reaksi fermentasi glukosa menjadi bioetanol ditunjukkan oleh persamaan

reaksi di bawah ini:

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 [38]

Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil fermentasi antara lain :

1. Nutrisi

Merupakan bahan baku yang mengandung nutrien seperti karbohidrat yang

menjadi sumber karbon dan nutrien lain seperti protein. Nutrien-nutrien ini

berfungsi sebagai penghasil energi bagi mikroba untuk menghasilkan produk

pada proses fermentasi.

2. Suhu

Suhu akan mempengaruhi lamanya fermentasi. Suhu akan disesuaikan dengan

kriteria mikroba yang digunakan. Jika suhu terlalu tinggi akan menyebabkan

mikroba mati sehingga proses fermentasi tidak akan berlangsung, sedangkan

jika suhu terlalu rendah maka fermentasi akan berlangsung lambat [39].

3. Derajat Keasaman (pH)

Sama halnya seperti suhu, maka pH juga harus dikontrol. pH substrat harus

disesuaikan dengan kisaran pH mikroba yang digunakan untuk

kapang pada pH 3-7. Dengan mengontrol pH dapat meminimalkan

kontaminan [40].

4. Oksigen

Oksigen secara tidak langsung mempengaruhi fermentasi. Secara aerob maka

mikroba akan menghidrolisi gula menjadi air dan CO2, tetapi pada kondisi

anaerob gula akan diubah menjadi alkohol dan CO2.

5. Mikroba

Dalam fermentasi alkohol biasanya digunakan khamir karena khamir mampu

mengkonversi gula menjadi alkohol karena adanya enzim zimase [39]. Ada

beberapa jenis khamir yang digunakan seperti Saccharomyces cerevisiae [41],

dry yeast [42], G. thermoglucosidasius [43], dan sebagainya.

2.4SACCHAROMYCES CEREVISIAE

Mikroorganisme yang paling banyak digunakan untuk memproduksi bioetanol

adalah ragi, khususnya Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae

sering dipilih untuk produksi etanol karena sangat baik dalam melakukan

fermentasi dan kemampuannya untuk tumbuh dengan cepat dibawah kondisi

anaerobik dan toleransi yang tinggi terhadap etanol [44].

Saccharomyces cerevisiae banyak diaplikasikan pada bioteknologi karena

memiliki fitur penting yaitu genomik DNA nya tidak mengandung intron, urutan

genom yang telah ditentukan dan teknologi fermentasi cukup berbeda [45].

Salah satu media untuk pertumbuhan mikroorganisme adalah nira. Nira aren

dapat mengalami fermentasi secara alami karena dari asalnya nira aren telah

membawa sel ragi yaitu Saccharomyces tua c, Dengan itu Saccharomyces sangat

aktif dalam mensintesa gula (glukosa) sehingga menghasilkan alkohol dan CO2

[46].

2.5PUPUK MAJEMUK (NPK)

Pupuk manjemuk (NPK) merupakan pupuk anorganik untuk menggantikan

pupuk tunggal seperti urea, SP-36, dan KCl. Pupuk NPK sangat efisien dalam

N, P, dan K merupakan unsur hara essensial bagi tanaman. Penyerapan salah

satu unsur ke dalam tubuh tanaman dipengaruhi oleh adanya kecukupan unsur

hara lainnya, misalnya nitrogen meningkatkan penyerapan posfor, sedangkan

kalium yang tidak tersedia dalam jumlah cukup juga mengakibatkan efisiensi

nitrogen dan posfor menjadi rendah [48]. Keuntungan pupuk NPK adalah:

1. Dapat dipergunakan dengan memperhitungkan kandungan zat hara sama

dengan pupuk tunggal.

2. Apabila tidak ada pupuk tunggal dapat diatasi dengan pupuk majemuk.

3. Penggunaannya sangat sederhana.

4. Pengangkutan dan penyimpanan pupuk ini menghemat waktu, ruangan

dan biaya.

5. Pupuk majemuk ini hampir seluruhnya larut dalam air, sehingga unsur

hara yang dikandungnya dapat segera diserap dan digunakan oleh tanaman

dengan efektif [47].

Pemberian pupuk ini bertujuan untuk menjaga ketersediaan nutrisi tanaman

agar tetap seimbang selama proses pertumbuhannya serta dapat merangsang

pertumbuhan tanaman [49]. Pemupukan NPK majemuk merupakan pemberian

unsur hara pada tanaman yang efisien dibanding dengan pemupukan tunggal.

Tergolong murah dibanding dengan pupuk tunggal [50], mudah dan cepat tersedia

[49].

2.6POTENSI EKONOMI BIOETANOL DARI NIRA AREN

Indonesia memiliki potensi tanaman aren yang cukup besar. Sentra

pertanaman aren meliputi 14 provinsi dengan perkiraan total areal seluas 60.482

ha. Menurut Puslitbang Perkebunan Indonesia [51] Jumlah tanaman aren setiap

hektar rata-rata 156 pohon. Kalau yang berproduksi 50% dari populasi, maka

produksi nira 210.600 liter/ha/tahun dan rata-rata setiap 10 liter nira dapat

menghasilkan 3,5 liter etanol.

Penggunaan energi di Indonesia terus meningkat seiring dengan pertumbuhan

penduduk dan pemanfaatan energi yang kurang baik. Penggunaan bioetanol di

Indonesia diharapkan dapat memenuhi kebutuhan energi dalam negeri yang

semakin tinggi. Oleh karena itu, perlu dilakukan kajian mengenai potensi ekonomi

yang sederhana. Perlu diketahui harga bahan baku yang digunakan dalam

pembuatan bioetanol yang juga mempengaruhi harga jual bioetanol. Berikut harga

komersial bahan baku nira aren dan harga jual bioetanol.

Harga nira aren = Rp. 13.333,-/liter

Harga bioetanol = Rp. 35.750,-/liter

Terlihat perbedaan harga jual bahan baku dan bioetanol yang cukup tinggi tanpa

mengaitkan biaya produksi. Maka perlu dilakukan penelitian untuk ini agar dapat

meningkatkan nilai ekonomi dari nira aren tersebut.

Kebutuhan bahan bakar bioetanol dari bahan nabati yaitu nira aren akan

bersaing dengan kebutuhan pangan yaitu gula. Dimana 10-20 liter nira aren akan

menghasilkan gula 2-3 kg dengan kisaran harga Rp 15.000-20.000,-/kg [52].

Dilihat dari harga jual bioetanol dan gula merah, produksi bioetanol tampak lebih

menguntungkan. Namun saat ini kebutuhan gula dan kebutuhan bahan bakar

belum dapat memmenuhi kebutuhan konsumsi skala nasional [53,54], maka nira

aren dapat dijadikan alternatif untuk mencukupi/menopang kebutuhan pangan