PENGARUH PENAMBAHAN NaOH-NH4OH UNTUK PRODUKSI BIOETANOL DARI AMPAS TEBU DENGAN METODE SIMULTANEOUS SACCHARIFICATION FERMENTATION (SSF).

PENGARUH

PENAMBAHAN

NaOH-NH

4

OH

UNTUK

PRODUKSI

BIOETANOL

DARI

AMPAS

TEBU

DENGAN

METODE

SIMULTANEOUS

SACCHARIFICATION

FERMENTATION

(SSF)

Skripsi

Sarjana

Oleh

MELYSA

PUTRI

BP

:

0910413123

JURUSAN

KIMIA

FAKULTAS

MATEMATIKA

DAN

ILMU

PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS

ANDALAS

PADANG

2013

PENGARUH

PENAMBAHAN

NaOH-NH

4

OH

UNTUK

PRODUKSI

BIOETANOL

DARI

AMPAS

TEBU

DENGAN

METODE

SIMULTANEOUS

SACCHARIFICATION

FERMENTATION

(SSF)

Oleh

MELYSA

PUTRI

BP

:

0910413123

SkripsidiajukanuntukmemperolehgelarSarjanaSains

padaJurusanKimiaFakultasMatematikadanIlmuPengetahuanAlam

UniversitasAndalas

JURUSAN

KIMIA

FAKULTAS

MATEMATIKA

DAN

ILMU

PENGETAHUAN

ALAM

UNIVERSITAS

ANDALAS

PADANG

Pengaruh Penambahan NaOH-NH4OH Untuk Produksi Bioetanol Dari

AmpasTebuDenganMetodeSimultaneousSaccharificationFermentation

(SSF), skripsi oleh MELYSA PUTRI (BP 0910413123) sebagai salah satu

syaratuntuk memperolehgelarSarjanaSains(Strata1)pada JurusanKimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas, dan

telahdiujipadatanggal:08Oktober2013.

Disetujuioleh:

PembimbingI PembimbingII

MarniatiSalim,MS. ElidaMardiah,MS.

NIP.195604061983032001 NIP.195607121983032002

Mengetahui:

KetuaProdiKimia

Dr.AdlisSantoni

NIP.196212031988111002

HALAMANPERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa Skripsi ini tidak terdapat karya yang

pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan

Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang

secaratertulisdiacudalamnaskahinidandisebutkandalamdaftarpustaka.

Padang,10Oktober2013

SyukurAlhamdulillahkuucapkan atasRahmatdan Karunia-NYAkepadaSang

KhaliqpemilikalamsemestabesertaseluruhisinyaALLAHSWTbesertajunjungan

kitayakniBagindaRasulullah MuhammadSAW.

Kupersembahkansebuahkaryasederhanainiyangdapatmempersatukanasadalam

satujiwayangtakpernahlelahuntukmencurahkankasihsayangmelaluisetiap

untaian doa-doanya dan pengorbanan yang tiada tara di setiap air matanya,

untukmuIbundaTercintaElyzarsertasosokpanutandalamkeluargayangselalu

memberikan nasihat yang bermakna dalam setiap perkataannya dan curahan

keringat yang selalu dia alirkan demi keluarga kecilnya, untukmu Ayahanda

TersayangSyafril.

Terimakasihkuucapkanuntukteman-temankuyangmembantudalampengerjaan

penelitian,ichsan,nasrul,cicy,ima,dilla,uun,siska,adek,yola,bangruri,sarah,

fifi,uchi,dandedy.Untukteman-temankunorra,cya,leha,danibam.Terimakasih

kuucapkankepadakeluargabesarkusekaligustemanseperjuanganku “MCR 09”

yangtakdapatkusebutkannamanyasatupersatu yangtelahbanyakmemberikan

dukungan,motivasidanartidarisebuahkekeluargaan.

“Learn fromyesterday Livefortoday

Hopefortomorrow “

INTISARI

PengaruhPenambahanNaOH-NH4OHUntukProduksiBioetanolDari

AmpasTebuDenganMetodeSimultaneousSaccharificationFermentation

(SSF)

Oleh:

MelysaPutri(0910413123)

DibimbingolehMarniatiSalim,MS.danElidaMardiah,MS.

Ampastebudapatdigunakansebagaibahandasardalampembuatanbioetanol dan selulosa dalam ampas tebu harus dilepaskan terlebih dahulu dari lignin dengan menggunakan metode pretreatment. Pretreatment dilakukan dengan menggunakan campuran NaOH 2% dengan konsentrasi NH4OH yang

divariasikandari2%sampai10%.Variasiperbandinganpadatan(ampastebu): cairan (NaOH-NH4OH) pretreatment adalah 1:10, 1:15, dan 1:20. Kondisi

pretreatment memberikan pengurangan berat sampel yang optimum adalah padakonsentrasiNaOH2%danNH4OH2%denganperbandingan1:20.Hasil

sakarifikasi ampas tebu dengan menggunakan ekstrak kasar enzim selulase

dariTrichodermaviridestrainT1skterhadapsubstratmurniCMCmenunjukkan

aktivitasenzimsebesar0,188unit.Sakarifikasijugadilakukanterhadapvariasi jumlahsubstratampastebu0,1gs/d1gdanvariasilamasakarifikasidari30 s/d 120 menit. Konsentrasi glukosa maksimum adalah 1528,57 µg/mL yang diperolehpada0,6gsubstratampastebudenganlamasakarifikasi60menit. BioetanolyangdiperolehdenganmetodeSSFselama84jamdengan30mL inokulumSaccharomycescerevisiaedan10mLekstrakkasarenzimselulase ditentukandenganmenggunakankromatografigas,adalahsebesar0,4278mL denganpersenarea14,26%.

Kata kunci : ampas tebu, pretreatment, Simultaneous Saccharification

ABSTRACT

TheEffectofAdditionNaOH-NH4OHForBioethanolProductionfrom

SugarcanebySimultaneousSacharificationFermentationMethods(SSF)

By:

MelysaPutri

MarniatiSalim,MS.*danElidaMardiah,MS.**

AdvisorI*AdvisorII**

Bagassecanbeusedasabasicingredientinthemanufactureofbio-ethanol and cellulose in bagasse first should be released from lignin by using pretreatmentmethod.Pretreatmentwasdonebyusingamixtureof2%NaOH with NH4OH concentrations that varied from 2% to 10%. The solids ratio

variation (bagasse): liquid (NaOH-NH4OH) pretreatment was 1:10, 1:15, and

1:20. Pretreatment condition which provided the optimum sample weight reduction was at concentration of 2% NaOH and 2% NH4OH with a ratio of

1:20. The results of bagasse saccharification using cellulase enzyme crude extractofTrichodermaviridestrainT1skagainstCMCpuresubstratesshowed enzymeactivityof16.9841units.Saccharificationwasalsodonetothevariation oftheamountofbagassesubstrate0,1gto1gandthevariationsofthetimeof saccharificationfrom30minto120min.Themaximumglucoseconcentration was1528.57µg/mLwhichobtainedat0.6gsubstrateofbagassewithalongof saccharification60minutes.Bio-ethanolobtainedbythemethodofSSFfor84 hourswith30mLinoculumofSaccharomycescerevisiaeand10mLofcrude extractoftheenzymecellulasewasdeterminedbyusinggaschromatography, isequalto0,4278mLwith14.26%percentarea.

Keywords : bagasse, pretreatment, Simultaneous Saccharification

Fermentation(SSF)

UCAPANTERIMAKASIH

Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala

karunia dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan

skripsi dengan judul “Pengaruh Penambahan NaOH-NH4OH Untuk Produksi

Bioetanol Dari Ampas Tebu Dengan Metode Simultaneous Sacharification

Fermentation(SSF)”.Dalampenyusunanskripsiinipenulisbanyakmendapat

bimbingan,arahan,nasihat,bantuansertadorongandariberbagaipihak.Pada

kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan

penghargaanyangsebesar-besarnyakepada:

1.Ibu Marniati Salim, MS selaku pembimbing I yang telah memberikan

petunjuk, bimbingan dan arahan dalam pelaksanaan penelitian dan

penyusunanskripsiini.

2.Ibu Elida Mardiah, MS selaku pembimbing II yang telah memberikan

bimbingan, pengarahan dan dan dukungan dalam pelaksanaan penelitian

danpenyusunanskripsiini.

3.Bapak Dr. Adlis Santoni selaku Ketua Jurusan Kimia FMIPA Universitas

AndalasPadangdandosenpembimbingakademik.

4.BapakdanIbuDosenJurusanKimiaFMIPAUniversitasAndalasyangtelah

memberikanilmudanbimbingandalamperkuliahan.

5.AnalislaboratoriumdanrekankerjadiLaboratoriumBiokimiaJurusanKimia.

6.Orangtuadanteman-temankimiaangkatan2009sertasemuapihakyang

tidakdapatdisebutkansatu-persatuyangtelahbersediamembantuselama

penelitiandanpenulisanmakalahhasilpenelitianini.

Penulis menyadari bahwa kesempurnaan sepenuhnya hanyalah milik-Nya.

Olehkarenaitukritikdansaranyangbersifatmembangunsangatdiperlukan.

Semogaskripsiinidapatmemberikanmanfaatbagisemuapihak.

Padang,10Oktober2013

DAFTARISI

HALAMANPENGESAHAN... ...i

HALAMANPERNYATAAN...ii

INTISARI...iv

ABSTRACT...v

UCAPANTERIMAKASIH... ...vi

DAFTARISI... vii

DAFTARGAMBAR...ix

DAFTARLAMPIRAN...x

BABI PENDAHULUAN...1

1.1 LatarBelakang... ...1

1.2 RumusanMasalah...3

1.3 TujuanPenelitian...3

1.4 ManfaatPenelitian...4

BABII TINJAUANPUSTAKA...5

2.1 Tebu...5

2.2 PretreatmentLignoselulosa...6

2.3 Uji KualitatifLignin...7

2.4 Prod uksiBioetanol ...8

2.5 Selul osa ... 11

2.6 Meto deSSF ... 11

BABIIIMETODOLOGIPENELITIAN... 14

3.1 TempatPenelitian... 14

3.2 Baha nKimia,Peralatan,danInstrumentasi... ... 14

3.3 PembuatanReagen... 15

3.3.1 LarutanNaOH5%... 15

3.3.2 LarutanNH4OH2%... 15

3.3.3 ReagenNelson... 15

3.3.4 ReagenFosfomolibdat... 15

3.3.5 BufferNatriumAsetat0,2MpH5,0... 15

3.3.6 BufferSitratpH5,0... 16

3.4 PembuatanMedium... 16

3.4.1 MediumPDA... 16

3.4.2 MediumProduksiEnzim... 16

3.4.3 MediumYPD... 17

3.5 PretreatmentSampel... 17

3.6 UjiKualitatifLignin... 17

ProduksidanPengujianAktivitasEnzimSelulase... 18

3.7.1 PeremajaanJamurTrichodermaviridee... 18

3.7.2 ProduksiEnzimSelulase... 18

3.7.3 PembuatanKurvaStandarGlukosa... 18

3.7.4 PenentuanAktifitasEnzimdenganSubstratCMC... 18

3.8 SakarifikasiEnzimatikAmpasTebu... 19

3.8.1 VariasiJumlahSubstratAmpasTebu... 19

3.8.2 VariasiLamaSakarifikasiAmpasTebu... 19

3.9 Prod uksiBioetanoldenganMetodeSSF ... 20

3.9.1 Isola sidanPemurnianSaccharomycescerevisiae ... 20

3.9.2 Persi apanInokulumSaccharomycescerevisiae ... 20

3.9.3 Prod uksiBioetanol ... 20

3.10 PenentuanKonsentrasiEtanol... 21

IV. HASILDANPEMBAHASAN... 22

4.1 PretreatmentSampel... 22

4.2 UjiKualitatifLignin... 24

4.3 ProduksidanAktivitasEnzimSelulaseTerhadapSubstratCMC... 25

4.4 PengaruhVariasiJumlahAmpasTebuTerhadapKonsentrasi Glukosa... 27

4.5 PengaruhLamaSakarifikasiTerhadapKonsentrasiGlukosa... 28

4.6 IsolasidanPemurnianSaccharomycescerevisiae... 28

4.7 ProduksiBioetanol... 29

V. KESIMPULANDANSARAN... 31

5.1 Kesimpulan... 31

5.2 Saran... 31

DAFTARPUSTAKA... 32

LAMPIRAN... 36

DAFTARGAMBAR

Gambar1. Skemapretreatmentterhadapbiomassalignoselulosa...7

Gambar2. Mekanismereaksipemutusanlignindenganselulosa...8

Gambar3. Strukturselulosa... 11

Gambar4. SkemareaksidalamprosesSSF... 12

Gambar5. PengaruhkonsentrasiNH4OHterhadappersentasepengurangan beratampastebu... 22

Gambar6. Sebelumdansesudahperendaman... 23

Gambar7. Ujilignin... 25

Gambar8. BiakanTrichodermaviridestrainT1sk... 26

Gambar9. Pengaruhjumlahampastebuterhadapkonsentrasiglukosa dihasilkan ... 27

Gambar10.Pengaruhlamasakarifikasiterhadapkonsentrasiglukosayang dihasilkan... 28

Gambar11.BiakanSaccharomycescerevisiae... 29

DAFTARLAMPIRAN

Lampiran1. SkemaKerjaPretreatmentdenganNaOH-NH4OH... 36

Lampiran2. SkemaKerjaProduksiEnzimSelulase... 37 Lampiran3. SkemaKerjaPenentuanAktivitasEnzimSelulasedari

TrichodermaviridestrainT1sk... 38 Lampiran4. SkemaKerjaPembuatanInokulum... 39 Lampiran5. SkemaKerjaProduksiBioetanolDenganMetodeSSF... 40 Lampiran6. TabelPersentaseBeratSampelyangHilangPadaProses

Pretreatment... 41 Lampiran7. KurvaStandarGlukosa... 42 Lampiran8. TabelKonsentrasiGlukosaPadaVariasiJumlahAmpasTebu43 Lampiran9. TabelKonsentrasiGlukosaPadaVariasiLamaSakarifikasi... 44 Lampiran10.ContohPerhitunganAktifitasEnzimdengansubstratCMC... 45 Lampiran11.ContohPerhitunganRendemen... 46 Lampiran12.Kromatogram... 47

Ketahanan energi, penurunan produksi minyak bumi, dan pemanasan global

telah menjadi pendorong utama untuk mengembangkan bahan bakar

terbarukan yang dapat menggantikan bahan bakar yang berasal dari minyak

bumi,sepertibensindansolar.Padasaatini,bioetanolmerupakanbahanbakar

mobilterbarukanyangpalingumumdigunakansesuaidenganPPNo.5tahun

2006 tentangkebijakanenerginasional.Sebagianbesar bioetanoldihasilkan

darifermentasigulaataubahanmakananyangmengandungpati,sepertitebu,

jagung,dangandum[1,2].

MenurutSamsuri(2007),potensiampastebuterutamapadaindustri-industri

besar belum banyak dimanfaatkan. Sebanyak 40% ampas tebu tersebut

digunakan sebagai bahan bakar oleh pabrik gula, bahan baku untuk kertas,

industri jamur, dan lain-lain. Menurut Anwar (2008), ampas tebu memiliki

komposisikimiayangterdiridari3,82%abu,22,09%lignin,37,65%selulosa,

1,81%sari,27,97%pentosan,dan3,01%SiO2[3,4].

Berdasarkanpenelitianpadatahun2000,ampastebumemilikikandungan

selulosayangpalingtinggidiantarabahanlignoselulosalainnyasepertibatang

kayudaunlebar,batangkayudaunjarum,daun,tongkoljagung,kulitkacang,

jeramigandum,dantandankosongkelapasawit.Kandunganselulosadalam

ampas tebu adalah sebesar 50%, 25% hemiselulosa, dan 25% lignin.

Kandungan karbohidrat dalam ampas tebu adalah 42,7% glukan, 21% xilan,

dan0,6%arabinan[5].

Ampas tebu merupakan bahan baku potensial untuk produksi bioetanol.

Teknikproduksibioetanolterdiridariempatjalur,yaitupretreatment,hidrolisis,

fermentasi, dan destilasi. Pretreatment merupakan langkah utama dalam

meningkatkandayacernaterhadapselulosadariampastebu,sehinggadapat

meningkatkanefisiensiproses.Diantarabeberapametodepretreatment,yang

paling sering digunakan adalah pretreatment alkali dan pretreatment dengan

asam. Namun, pretreatment dengan menggunakan asam sulfat atau asam

klorida kurang ramah lingkungan karena penggunaan asam dalam proses

tersebutdisamping membutuhkan biaya yangrelatif mahal,asamjuga dapat

menimbulkankorosif.Sedangkanpretreatmentalkalimemilikikeunggulanyang

cukupbesar.Pretreatmentalkalidapatmemberikanefektifitasdelignifikasidan

depolimerisasiselulosa,serta biaya danenergi yangdibutuhkancukupkecil.

AlkaliyangpalingseringdigunakanadalahNaOHdanNH4OH[3,6].

Penggunaan NaOH encer dapat meningkatkan luas permukaan internal

bahan dengan pembesaran permukaan. Pembesaran permukaan

menyebabkan terjadinya penurunan derajat polimerisasi, pemisahan ikatan

struktur lignin dan karbohidrat, serta merusak struktur lignin. Semakin

berkembangnyateknologi,prosespretreatmentmengarahpadateknologiyang

efektif, hemat energi, dan hemat biaya. Salah satu teknik yang digunakan

adalah perendaman dalam larutan ammoniak pada temperatur ruangan.

Ammoniak efektif dalam menghilangkan lignin dari biomassa dengan reaksi

utama menghidrolisis ikatan eter. Keuntungan dari penggunaan ammoniak

adalah mempunyai selektifitas yang tinggi terhadap lignin, mempertahankan

karbohidrat dalam bentuk aslinya, memperlihatkan efek pengembungan

lignoselulosa yang signifikan, interaksi yang sangat sedikit dengan

hemiselulosa,dansangatvolatil.Ammoniaksangatefektifuntukbahandengan

kandunganligninyangrendah[7,8].

Pada penelitian sebelumnya, pembuatan bioetanol dari tongkol jagung

denganmetodeSSF.PretreatmentdilakukandenganmenggunakanNaOH1%,

NH4OH4%dan8%denganvariasikonsentrasicairanpretreatment1%NaOH,

8%NH4OH,1%NaOH+4%NH4OH,dan1%NaOH+8%NH4OHselama48

jam.Berdasarkanvariasikonsentrasitersebut,cairandengankonsentrasi1%

NaOH + 8% NH4OH memberikan hasil pengurangan lignin yang lebih baik.

Pada proses SSF, enzim selulase yang digunakan adalah selulase murni

dengan mikroorganisme Pichiastipitis CBS6054. Produksibioetanoldengan

metodeSSFmenghasilkanetanolsebesar36,1g/Ldenganfermentasiselama

72jam[9].

Produksibioetanoldengan metodeSSFlebihbaik daripada metodeSHF.

PadametodeSSF,hidrolisisselulosadanfermentasiglukosadilakukandalam

satu wadah. Fermentasi glukosa menjadi etanol terjadi lebih cepat dan

fermentasi glukosa dalam wadah yang sama dapat mengurangi jumlah

fermentoryangdibutuhkan[10].

Denganmengamatipotensibiomassalignoselulosa,khususnyaampastebu

sebagai bahan dasar bioetanol, peneliti ingin melakukan “Pengaruh

Penambahan NaOH-NH4OH Untuk Produksi Bioetanol Dari Ampas Tebu

Dengan Metode Simultaneous Sacharification Fermentation (SSF)”, dengan

variasikonsentrasiNH4OH(2%-10%)padasuhupretreatment50oCdanjamur

TrichodermaviridestrainT1sk.

1.2. RumusanMasalah

Bertolakdarilatarbelakangdiatas,penelitimerumuskanbeberapamasalah,

antaralain:

1.Berapa rasio perbandingan cairan (NaOH-NH4OH) : padatan (ampas

tebu)dankonsentrasiNaOH:NH4OHyangdapatmemberikanreaksi

hidrolisisyangsempurna.

2.BagaimanaaktivitasenzimselulaseyangdihasilkanolehTrichoderma

viridestrainT1sk.

3.Bagaimana pemanfaatan ampas tebu dalam pembuatan bioetanol

denganmetodeSSF.

1.3. TujuanPenelitian

1.Mendapatkan rasio perbandingan cairan (NaOH-NH4OH) : padatan

(ampastebu)yangmenghasilkanreaksihidrolisisyangsempurna.

2.Mendapatkan konsentrasi NaOH : NH4OH yang terbaik untuk

menghidrolisislignoselulosa.

3.Memproduksi dan menentukan aktivitas enzim selulase dari jamur

TrichodermaviridestrainT1sk.

4.Memproduksi bioethanol dari ampas tebu dengan menggunakan

metodaSimultaneousSacharificationFermentation(SSF).

1.4.ManfaatPenelitian

Padapenelitianini,penelitimengharapkandapatmemberikaninformasikepada

masyarakat umumnya dan mahasiswa khususnya bahwa ampas tebu yang

diberiperlakuanpretreatmentdengancampuranNaOHdenganNH4OHdapat

dimanfaatkansecaramaksimaluntukmenghasilkanbioetanolsebagaisumber