METODE FLOW SYSTEM DALAM PURIFIKASI BIOETANOL DENGAN MENGGUNAKAN DUAL ADSORBEN (KS-SG).

(1)

METODE FLOW SYSTEM DALAM PURIFIKASI BIOETANOL HASIL FERMENTASI DARI SINGKONG DENGAN DUAL ADSORBEN (KS-SG)

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia

Oleh:

PUTRI ANNISAA’

0902250

PROGRAM STUDI KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

(2)

METODE FLOW SYSTEM DALAM PURIFIKASI BIOETANOL HASIL FERMENTASI DARI SINGKONG DENGAN DUAL ADSORBEN (KS-SG)

Oleh Putri Annisaa’

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana

Sains pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Pendidikan Indonesia

Januari 2014

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhya atau sebagian,

(3)

(4)

Putri Annisaa’, 2014

Metode flow system dalam purifikasi bioetanol dengan menggunakan dual adsorben (ks-sg).

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian mengenai metode flow system dalam purifikasi bioetanol dengan menggunakan dual adsorben (KS-SG). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui metode purifikasi bioethanol dan kadar bioetanol yang dihasilkan dari proses purifikasi, mengetahui kapasitas adsorpsi dual adsorben (KS-SG) dalam proses purifikasi, dan memperoleh informasi mengenai efisiensi hasil purifikasi adsorpsi bioetanol metode flow system hingga diperoleh kemurnian bioetanol maksimum. Sampel yang di purifikasi adalah bioetanol hasil fermentasi dari singkong. Bioetanol hasil fermentasi didestilasi diskontiniyu sebanyak tiga kali dan adsorpsi metode flow

system sebanyak dua kali. Diperoleh kadar bioetanol melalui destilasi diskontiniyu

masing-masing sebesar 14%, 54%, dan 91%. Proses purifikasi dilanjutkan dengan adsorpsi metode flow system, diperoleh kapasitas adsorpsi total untuk 2,28 L bioetanol dengan dua kali adsorpsi metode flow system menggunakan dual adsorben (KS–SG) adalah selama 464 menit (7 jam 44 menit). Dapat disimpulkan bahwa, bioetanol yang dihasilkan dengan metode purifikasi dual adsorben (KS-SG) flow

system memiliki nilai efisiensi yang tinggi, hal ini dibuktikan dengan kadar bioetanol

yang tinggi, biaya produksi yang rendah, serta proses purifikasi ini lebih hemat energi. Diperoleh randemen sebesar 2.08% dengan kadar bioetanol sebesar 100%.

Kata kunci:Purifikasi, Dual adsorben (KS-SG), Bioetanol, Flow system

ABSTRACT

Methods of flow systems in the purification of bioethanol by using dual adsorbents (KS – SG) has been studied. This research aims to determine method of purification bioethanol and bioethanol consentration resulting from the purification process, to know adsorption capacity of dual adsorbent ( KS - SG ) in purification process, and to obtain information on adsorption efficiency of bioethanol purification method by flow system to get maximum purity bioethanol. Sample to purification is bioethanol from cassava fermented. Bioethanol from fermented proced for three times discontinuous distillation and two times adsorption methods of flow system. Retrieved ethanol consentration by discontinuous distillation process respectively 14 %, 54 %, and 91 %. Purification process followed by adsorption methods flow system, obtained total adsorption capacity from 2.28 L bioethanol with two times adsorption method of flow system using dual adsorbents (KS-SG) for 464 minutes (7 hours 44 minutes). It can be concluded that, bioethanol produced by method of flow system purification with dual adsorbent (KS-SG) has a high efficiency rating, this is evidenced by high ethanol consentration, lower production costs, as well as the purification process more energy efficient. Retrieved randemen 2.08 % with 100 % ethanol consentration..

(5)

Putri Annisaa’, 2014

Metode flow system dalam purifikasi bioetanol dengan menggunakan dual adsorben (ks-sg).

(6)

Putri Annisaa’, 2014

Metode flow system dalam purifikasi bioetanol dengan menggunakan dual adsorben (ks-sg).

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ……….…… i

KATA PENGANTAR ……….. ii

UCAPAN TERIMAKASIH ……….……….. iii

DAFTAR ISI ………... v

DAFTAR TABEL ……….. vii

DAFTAR GAMBAR ………. viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ……… 1

1.2. Rumusan Masalah ………... 4

1.3. Tujuan Penelitian ……… 4

1.4. Manfaat Penelitian ……….. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Bioetanol ………. 6

2.1.1. Bioetanol sebagai bahan bakar ………. 6

2.1.2. Bahan baku bioetanol ………... 8

2.2. Produksi bioetanol ………... 8

2.3. Proses purifikasi ………..… 9

2.3.1. Purifikasi dengan destilasi ………... 9

2.3.2. Adsorpsi ………... 9

2.3.2.1. Adsorpsi fisik ………..… 10

2.3.2.2. Adsorbsi kimia ……… 10

2.3.2.3. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi ……….... 11

(7)

Putri Annisaa’, 2014

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

2.3.4. Kulit sapi ……… 13

2.4.5. Silika gel ……… 14

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Lokasi penelitian ………... 17

3.2. Sistematika penelitian ………... 17

3.3. Alat dan bahan ……….. 18

3.3.1. Alat ……… 18

3.3.2. Bahan ………. 18

3.4. Cara kerja ………..… 18

3.4.1. Proses produksi bioethanol dari bahan baku singkong ……….. 18

3.4.2. Optimasi metode purifikasi adsorpsi dual adsorben (KS-SG) flow system..19

3.4.3. Purifikasi bioethanol dengancaraadsorpsi dual adsorben (KS-SG) Flow system ……….... 20

3.4.4. Analisis sifat fisik dan penentuan kadar bioethanol……….... 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Produksi bioethanol dari bahan baku singkong …..……….. 22

4.2. Rancangan set alat adsorpsi bioethanol metode flow system …………. 25

4.3.Optimasi Purifikasi Etanol Teknis 95% dengan Cara Destilasi Diskontiniyu dan Adsorpsi Menggunakan Dual Adsorben (KS-SG) Secara Flow System……….……… 27

4.3.1. Destilasi Secara Diskontiniyu Etanol Teknis 14% ………..…………..… 28

4.3.2. Adsorpsi Etanol Hasil Destilasi ………. 28

4.4.Purifikasi Bioetanol Hasil Destilasi ke-I dengan Cara Destilasi Diskontiniyu dan Adsorpsi Menggunakan Dual Adsorben (KS-SG) Secara Flow System ……… 30

(8)

Putri Annisaa’, 2014

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu 4.4.2. Adsorpsi Bioetanol Hasil Destilasi Menggunakan Dual Adsorben

(KS-SG) Metode Flow System ………... 31

4.4.3. Karakterisasi Bioetanol Hasil Purifikasi ……… 34

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ………... 38

5.2. Saran ……….. 38

DAFTAR PUSTAKA ………... 40

LAMPIRAN ……… 43

RIWAYAT HIDUP DAFTAR TABEL halaman Tabel 4.1 Data massa singkong dan pati kering ... 22

Tabel 4.2 Data volume hasil gelatinisasi dan hidrolisis ... 23

Tabel 4.3 Data massa ragi dan volume hasil fermentasi ... 24

Tabel 4.4 Data karakterisasi sifat fisik dan kadar bioetanol hasil fermentasi dan destilasi ke-I ... 23

Tabel 4.5 Data karakterisasi sifat fisik dan kadar etanol hasil oprimasi destilasi secara diskontiniyu ... 28

Tabel 4.6 Data karakterisasi sifak fisik dan kadar etanol hasil optimasi adsorpsi 29 Tabel 4.7 Data volume hasil destilasi bioetanol secara diskontiniyu ... 31

(9)

Tabel 4.9 Data volume dan kapasitas adsorpsi bioetanol hasil adsorpsi ke-II ... 34

Tabel 4.10 Data karakterisasi sifat fisik dan kadar bioetanol hasil destilasi secara diskontiniyu ... 35

Tabel 4.11 Data karakterisasi sifat fisik dan kadar bioetanol hasil adsorpsi ke-I 35 Tabel 4.12 Data karakterisasi sifat fisik dan kadar bioetanol hasil adsorpsi ke-II ... 36

DAFTAR GAMBAR halaman Gambar 2.1 Singkong (Manihot utilissima) ... 8

Gambar 2.2 Penyerapan suatu zat oleh zat pendadsorpsi ... 12

Gambar 2.3 Struktur kolagen ... 14

Gambar 2.4. Silika gel ... 15

Gambar 2.5 Skema permukaan silika gel ... 16

(10)

Gambar 3.2 Rancangan set alat adsorpsi flow system ... 20

Gambar 4.1 Set alat destilasi ... 24

Gambar 4.2. Bioetanol hasil destilasi ke-I ... 25

Gambar 4.3 Rancangan set alat adsorpsi metode flow system... 26

Gambar 4.5 Kromatogram hasil optimasi etanol ... 30

Gambar 4.5 (a) KS kering, (b) Silika gel ... 33

Gambar 4.6 Kromatogran bioetanol sampel A ... 36

(11)

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Etanol menurut tipenya terbagi menjadi dua, yaitu etanol sintetis dan

bioetanol. Etanol sintetis diperoleh melalui proses sintesa kimia, yang berasal dari

minyak bumi. Sedangkan bioetanol diperoleh dari biomassa (tanaman) melalui

proses biologi secara enzimatis dan fermentasi. Bahan baku yang bisa digunakan

untuk bioetanol adalah bahan berpati (singkong, jagung, gandum, sagu, kentang),

bahan bergula (molase, nira tebu, nira sorgurn manis), dan bahan berselulosa

(limbah pertanian, seperti jerami padi, ampas tebu, janggel jagung, dll).

Bioetanol mendapatkan perhatian lebih karena bioetanol merupakan bahan

bakar alternatif terbaharui. Potensi penggunaan bioetanol yang cukup bagus

adalah sebagai campuran BBM untuk sektor transportasi. Bioetanol cocok sebagai

octan enhancer (aditif) pada bahan bakar karena kandungan oksigennya tinggi

(35%) sehingga pembakaran lebih sempurna. Bioetanol sebagai bahan bakar juga

ramah lingkungan karena menghasilkan emisi gas karbon monoksida yang lebih

rendah 19 sd. 25% dibanding BBM. Selain itu, bioetanol juga mempunyai nilai

oktan yang lebih tinggi, yaitu sebesar 118 dan yang lebih penting bioetanol

bersifat terbarukan.

Kadar bioetanol yang dihasilkan melalui proses fermentasi masih sangat

rendah yaitu 5 sampai 15%. Pembuatan bioetanol dari singkong karet, pada waktu

fermentasi 168 jam dihasilkan bioetanol dengan kadar paling tinggi yaitu 6%

(Mira,A, 2013). Selain itu diperoleh bioetanol dari fermentasi glukosa hasil

hidrolosis selulosa tandan kosong kelapa sawit (Elaeis guineensis Jack) yaitu

sebesar 7,392 % (Anisa,S, 2013). Bioetanol yang digunakan sebagai bahan bakar

(12)

2

Putri Annisaa’, 2014

(Fuel Grade Etanol) pada suhu 15°C berdasarkan persyaratan mutu 3 yaitu

sebesar 99.55 % v/v (BSN, 2009).

Metode konvensional yang umum digunakan dalam purifikasi bioetanol

adalah dengan destilasi. Proses destilasi dapat menghasilkan bioetanol hingga

kadar 95,6% volume. Kadar bioetanol rata-rata meningkat dengan semakin

seringnya dilakukan destilasi. Diperoleh kadar bioetanol setelah destilasi ke-14

sebesar 92.17% (Anom, 2012). Penggunaan energi pada purifikasi bioetanol

dengan metode destilasi ini sangat besar dan akan terjadi kehilangan etanol

berlebih (etanol lose) dalam proses ini. Hasil akhir bioetanol yang diperoleh dari

14 kali proses destilasi yaitu sebanyak 200 ml dari 4000 ml volume awal (Anom,

2012). Apabila metode ini diterapkan tentunya tidak akan dapat bersaing pada

skala industri.

Metode purifikasi dengan destilasi memiliki kelemahan, yaitu tidak dapat

memurnikan bioetanol secara sempurna. Biasanya destilat bioetanol hasil

purifikasi melalui destilasi berupa campuran azeotrop. Pada perbandingan

komposisi tertentu air dengan bioetanol tidak dapat dipisahkan. Azeotrop ialah

suatu campuran yang mendidih pada titik didih konstan, seakan-akan itu suatu

senyawa murni (Fessenden, 1986). Pada keadaan atmosferik (1 atm) campuran ini

terdiri dari etanol 95,57% (massa) atau 97,3% (volume), dan air 4,43% (massa)

atau 2,7% (volume) (Kosari, 1993).

Keberadaan air dalam bahan bakar walaupun dengan kadar yang sedikit

sangat berpengaruh terhadap performa mesin. Pemisahan campuran bioetanol dan

air menjadi suatu hal yang sangat penting terutama dalam memperhatikan

hubungan kesetimbangan azeotrop. Oleh karena itu, diperlukan adanya suatu

metode baru dengan nilai ekonomis yang tinggi dan lebih baik dalam purifikasi

bioetanol, salah satunya adalah purifikasi bioetanol menggunakan suatu adsorben.

(13)

3

Putri Annisaa’, 2014

air tersebut, sehingga kadar bioetanol yang dihasilkan dari proses destilasi yang

dilanjutkan dengan proses adsorpsi akan lebih tinggi dibandingkan purifikasi

dengan menggunakan destilasi saja.

Proses purifikasi adsorpsi bioetanol dengan menggunakan adsorben

anorganik (CaO dan K2CO3) pertama kali dijadikan sebagai literatur dan

terpublikasi pada tahun 1930-an. Meskipun prosedur ini telah menjadi standar

teknik laboratorium selama 50 tahun, namum dalam perkembanganya telah

ditemukan metode adsorpsi dengan menggunakan bahan organik. Untuk efisiensi

energi, metode adsorpsi menggunakan bahan organik sangat tepat digunakan

dalam pemisahan bioetanol dan air. Salah satu adsorben organik yang digunakan

yaitu biji-bijian untuk dehidrasi bahan bakar bioetanol. Penggunaan adsorben ini

memberikan hasil yang sama dengan CaO. Hal ini menunjukan bahwa adsorben

organik mampu menghidrasi bioetanol menjadi murni lebih hingga kadar 99%

(Ladisch,D, 1979). Sementara itu untuk proses regenerasi adsorben organik

membutuhan energi yang jauh lebih rendah dibanding dengan CaO. Pada

regenerasi adsorben selulosa dibutuhkan 430 kJ/kg, sedangkan CaO dibutuhkan

900 kJ/kg. Proses regenerasi adsorben CaO dilakukan pada rentang suhu 160°C

sd.170°C, sedangkan untuk adsorben jagung pada rentang suhu 80°C sd. 100°C

(Robertson,P, 1985).

Telah banyak dilakukan penelitian mengenai purifikasi bioetanol yang

menggunakan single adsorben. Salah satunya adalah penelitian mengenai

pemurnian bioetanol dengan adsorben zeolit dimana kemurnian bioetanol yang

dihasilkan sebesar 98,42 % (Novitasari,D, 2009). Selain itu pemurnian bioetanol

dengan proses destilasi dan adsorben jagung menghasilkan bioetanol sebasar 99%

(Anonim, 2010).

Pada penelitian mengenai performa adsorben SK dan KS dalam pemurnian

(14)

4

Putri Annisaa’, 2014

destilasi dan adsorpsi. Berdasarkan hasil optimasi, diketahui bahwa waktu kontak

adsorpsi dengan menggunakan adsorben SG adalah 20 menit dengan jumlah 15

gram, sedangkan waktu kontak adsorpsi adsorben KS adalah 5 menit dengan

jumlah 5 gram. Diperoleh bahwa adsorben SG-KS mampu memurnikan hingga

99,954% (Chandra,P, 2012). Potensi penggunaan KS sebagai adsorben sangan

baik, hal ini dapat dilihat dari waktu kontak adsorpsi antara KS dan air sangat

cepat. Maka dari itu pada penelitian ini digunakan dual adsorben antara KS dan

SG. Dalam penggunaan dual adsorben ini, salah satu dari adsorben akan berfungsi

sebagai adsorben indikator.

Pada proses adsorpsi dengan batch system, bioetanol di masukkan ke dalam

suatu wadah bersamaan dengan adsorben lalu dilakukan suatu pengadukan secara

konstan. Namun proses adsorpsi dengan batch system apabila diterapkan kedalam

dunia industri akan mengalami beberapa kesulitan bila ditinjau dari segi teknis

dan prosedur. Pada proses adsorpsi secara flow system, larutan Bioetanol dialirkan

menuju kolom adsorben dengan laju alir tertentu (Utomo,P, 2011).

Maka dari itu, pada penelitian ini akan dilakukan purifikasi bioetanol

menggunakan dual adsorben (KS-SG) dengan metode flow system. Inovasi

menggunakan metode flow system dilakukan karena pada metode flow sytem

bioetanol hasil purifikasi melalui destilasi dapat langsung mengalir kedalam

kolom adsorben. Hal ini memungkinkan untuk tidak terjadinya kehilangan jumlah

bioetanol akibat penguapan. Diharapkan purifikasi metode flow system mampu

meningkatkan proses adsorpsi, sehingga akan lebih efektif dan efisien dari segi

energi untuk memisahkan bioetanol yang dihasilkan dari senyawa-senyawa yang

tidak di inginkan. Selain itu akan diperoleh bioetanol yang memiliki kemurnian

yang tinggi dengan biaya produksi yang relatif rendah.

(15)

5

Putri Annisaa’, 2014

Berdasarkan uraian yang dikemukakan diatas, maka masalah dalam

penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimanakah metode purifikasi bioetanol hasil fermentasi dari singkong

dengan dual adsorben (KS-SG) hingga diperoleh kadar bioetanol

maksimum?

2. Berapakah kapasitas adsorpsi dual adsorben (KS-SG) dalam proses

purifikasi bioetanol dengan cara adsorpsi metode flow system ?

3. Berapakah kadar bioetanol yang dihasilkan dari proses purifikasi dengan

menggunakan dual adsorben (KS-SG) flow system ?

4. Apakah metode purifikasi bioetanol dengan cara adsorpsi metode flow

system merupakan metode yang efisien bila digunakan untuk mendapatkan

kemurnian bioetanol maksimum ?

1.3. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui metode purifikasi bioetanol hasil fermentasi dari

singkong dengan dual adsorben (KS-SG) hingga diperoleh kadar bioetanol

maksimum.

2. Untuk mengetahui kapasitas adsorpsi dual adsorben (KS - SG) dalam proses

purifikasi bioetanol dengan cara adsorpsi metode flow system ?

3. Untuk mendapatkan informasi kadar bioetanol yang dihasilkan dari proses

purifikasi metode flow system dengan menggunakan dual adsorben (KS-SG).

4. Untuk mendapatkan informasi mengenai Apakah metode purifikasi

bioetanol dengan cara adsorpsi metode flow system merupakan metode yang

efisien bila digunakan untuk mendapatkan kemurnian bioetanol maksimum.

(16)

6

Putri Annisaa’, 2014

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Dapat memberi kontribusi untuk perkembangan teknologi dibidang

purifikasi bioetanol untuk digunakan sebagai metode alternatif baru dalam

produksi bioetanol di Indonesia.

2. Penemuan yang dihasilkan dapat menjadi acuan untuk penelitian selanjutnya

dalam pengembangkan metode dan bahan untuk purifikasi bioetanol.

3. Penemuan yang didapatkan dapat diaplikasikan ke dalam dunia industri

produksi bioetanol berdasarkan efisiensi hasil kemurnian bioetanol

maksimum dengan adsorpsi metode flow system, yang dapat meningkatkan

(17)

Putri Annisaa’, 2014

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Lokasi Penelitian

Pelaksanaan penelitian pada bulan Maret sampai Desember 2013. Lokasi

penelitian bertempat di Laboratorium Riset Kimia Lingkungan, FPMIPA UPI,

Bandung, Jawa Barat. Analisis titik didih, massa jenis, dan pH dilakukan di

Laboratorium Riset Kimia Lingkungan FPMIPA UPI dan uji Gas

Cromathography dilakukan di Laboratorium Kimia Analitik Instrumen FPMIPA

UPI.

3.2. Sistematika Penelitian

Sistematika penelitian dibagi dalam empat tahap, yaitu produksi bioetanol

dari bahan baku singkong, optimasi pmetode purifikasi adsorpsi dual adsorben

(KS-SG) flow system menggunakan etanol teknis 95%, Purifikasi bioetanol

dengan cara adsorpsi dual adsorben (KS-SG) metode flow system, dan analisis

sifat fisik dan penentuan kadar bioetanol. Secara keseluruhan penelitian dapat

(18)

Putri Annisaa’, 2014

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu Gambar 3.1.Bagan alir penelitian

3.3. AlatdanBahan 3.3.1.Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah gelas kimia 3 L, gelas

kimia 1 L, neraca analitik, gelas ukur 500 mL, gelas ukur 100 mL, oven, tabung

reaksi, Corong kaca, corong Buchner, lumping alu, set alat destilasi, penangas

listrik, waterbath shaker, inkubator, stopwatch, sel adsorpsi, selang silicon, botol

vial 500 mL, botol vial 100 mL, botol vial 20 mL, Areometer, pH meter, Gas

Chromatography.

3.3.2.Bahan

Singkong, H2SO4 1M, NaOH 1M, jamur aspergillus niger, ragi

saccharomices cerrevisiae, aquades, etanol teknis 96%, indikator universal, kulit

sapi, dan silica gel.

3.4. Cara Kerja

Produksi bioetanol dari bahan baku singkong

Optimasi metode purifikasi adsorpsi dual adsorben (KS-SG) flow system

(menggunakan etanol teknis 95%)

Purifikasi bioetanol dengan cara adsorpsi dual adsorben (KS-SG) metode flow system

(19)

Putri Annisaa’, 2014

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu 3.4.1.Proses Produksi Bioetanol dari Bahan Baku Singkong a) Tahap Persiapan bahan baku

Singkong yang telah bersih dihaluskan kemudian diperas hingga mendapat

sari singkong. Cairan kemudian di diamkan hingga terbentuk dua lapisan. Lapisan

atas merupakan air dan lapisan bawah merupakan pati. Pati kemudian dipisahkan

dan dikeringkan di bawah sinar matahari selama 2 hari.

b) Gelatinasi

Pati singkong ditimbang 100 gram, di tambahkan air sebanyak 1 L.

kemudian dipanaskan dan dimasak pada suhu 80oC selama 30 menit dalam water

bath shaker hingga larutan mengental, pH dijaga pada pH optimum dari

Aspergillus niger, yaitu pada pH 5.

c) Hidrolisis

Larutan hasil gelatinisasi dibiarkan dingin hingga suhu 40°C. Kedalam

larutan hasil gelatinisasi, ditambahkan jamur Aspergillus niger dan dikondisikan

pada pH 5 dengan konsentrasi 10 % (v/v) pada suhu 40oC dan di inkubasi selama

72 jam.

d) Fermentasi

Setelah proses hidrolisis ditambahkan ragi saccaramyces cerevisiae dengan

konsentrasi 3% (b/v) dan di inkubasi pada suhu 30oC selama 10 hari.

e) Destilasi

Bioethanol hasil fermentasi di destilasi menggunakan set alat destilasi

bertingkat, dan penampungan destilat dibagi menjadi dua bagian yaitu pada suhu

(20)

Putri Annisaa’, 2014

3.4.2.Optimasi Metode Purifikasi Adsorpsi Dual Adsorben (KS-SG) Flow System

a) PengenceranEtanol

Etanol teknis 95% disiapkan. Sebanyak 552,6 ml etanol 95% dimasukan

kedalam labu ukur 1L. kemudian ditambahkan aquades hingga tanda batas.

b) Destilasi

Etanol 15% di destilasi menggunakan set alat destilasi bertingkat, dan

penampungan destilat pada rentang suhu antara 71 sd. 84oC. Destilasi dilakukan

sebanyak dua kali secara diskontiniyu. Pada destilasi kedua penampungan destilat

pada rentang suhu antara 73 sd. 82oC.

c) Adsorpsi Etanol Metode Flow System 1. Persiapan Adsorben

Silica gel diletakkan di tempat yang tertutup rapat atau hampa udara.

Sebanyak 2kg kulit sapi dibersihkan, dipotong kecil-kecil, dan direbus. Setelah

direbus kulit sapi dikeringkan selama beberapa hari dibawah sinar matahari,

setelah kering kulit sapi disangrai hingga mengembang.

2. Proses Adsorpsi Bioetanol

Bioetanol hasil destilasi diadsorpsi dengan menggunakan dual adsorben

(KS-SG). Pada proses optimasi, sebanyak 3,5 L etanol dimasukan kedalam corong

lalu dialirkan menuju sel adsorpsi flow system. Laju alir adsorbat disesuaikan agar

proses adsorpsi adsorben terjadi secara maksimal di dalam sel adsorpsi. Adsorben

KS dimasukan kedalam sel adsorpsi pertama sebanyak 40 gram yang akan terisi ¾

dari volume sel adsorpsi, sedangkan adsorben SG dimasukan kedalam sel adsorpsi

kedua sebanyak 140 gram yang juga akan terisi ¾ dari volume sel. Rancangan set

(21)

Putri Annisaa’, 2014

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu Gambar.3.2.Rancangan Set alat adsorbs flow system

Keterangan gambar 3.2 : (1) statif, (2) corong, (3) selang silikon, (4) filter

glass, (5) adsorben KS, (6) sel adsorpsi I, (7) sel adsobrsi II, (8) adsorben SG, (9)

wadah penampung, (10) bioetanol.

3.4.3.Purifikasi Bioetanol dengan Cara Adsorpsi Dual Adsorben (KS-SG) Metode Flow System

Proses purifikasi bioetanol dilakukan berdasarkan metode hasil optimasi.

Bioetanol yang dihasilkan dari proses produksi bioetanol didestilasi terlebih

dahulu sebanyak dua kali secara diskontiniyu. Penampungan destilat pada

destilasi pertama yaitu pada rentang suhu antara 71 sd. 84oC. Pada destilasi kedua

penampungan destilat pada rentang suhu antara 73 sd. 82oC.

Bioetanol hasil destilasi diadsorpsi dengan menggunakan dual adsorben

(KS-SG). Bioetanol dimasukan kedalam corong lalu dialirkan menuju sel adsorpsi

flow system. Laju alir adsorbat disesuaikan agar proses adsorpsi adsorben terjadi

secara maksimal didalam sel. Sebanyak 40 gram kulit sapi dan 140 gram silika gel

(22)

Putri Annisaa’, 2014

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu 3.4.4.Analisis Sifat Fisik dan Penetuan Kadar Bioetanol a) Uji Titik Didih

Uji titik didih dilakukan dengan cara menyiapkan air sebagai penangas.

Sampel yang akan dianalisis dimasukkan kedalam tabung reaksi yang telah

ditambahkan thermometer dan pipa kapiler, kemudian gelembung awal,

gelembung constant dan gelembung pertama kali masuk di amati terus menerus.

Suhu dicatat saat gelembung terakhir. Pengujian titik didih dilakukan untuk

Bioetanol hasil produksi setelah di destilasi dan bioetanol hasil adsorpsi.

b) Analisis pH

Analisis pH dilakukan menggunakan pH meter. Sampel dimasukan kedalam

gelas kimia 100 ml, kemudian pH diukur menggunakan pH meter.

c) Analisis Massa Jenis dengan Areometer

Sampel yang akan diukur massa jenisnya dimasukkan kedalam gelas ukur

250 ml pada suhu 20oC. Areometer dimasukkan secara perlahan dan hati-hati

kedalam gelas ukur. Dibaca skala pada Areometer.

d) Uji Etanol dengan Menggunakan Instrumen Gas Chromatografi (GC) Sampel hasil optimasi dan sampel bioetanol setelah adsorpsi ke-II dilakukan

(23)

Putri Annisaa’, 2014

Metode flow system dalam purifikasi bioetanol dengan menggunakan dual adsorben (ks-sg). Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan hal-hal

berikut:

1. Metode purifikasi bioetanol hasil fermentasi dari singkong dengan dual adsorben

(KS-SG) hingga diperoleh kadar bioetanol maksimum dapat dilakukan dengan

mendestilasi bioetanol sebanyak tiga kali secara diskontiniyu, dilanjutkan dengan

adsorpsi menggunakan dual adsorben (KS-SG) flow system sebanyak dua kali.

2. Kadar bioetanol yang dihasilkan dari proses purifikasi dual adsorben (KS-SG)

flow system adalah 100%

3. Kapasitas adsorpsi total untuk 2,28 L bioetanol dengan dua kali adsorpsi metode

flow system menggunakan dual adsorben (KS–SG) adalah selama 464 menit (7

jam 44 menit).

4. Bioetanol yang dihasilkan dengan metode purifikasi dual adsorben (KS-SG) flow

system memiliki nilai efisiensi yang tinggi, hal ini dibuktikan dengan kadar

bioetanol yang tinggi, biaya produksi yang rendah, serta proses purifikasi ini

lebih hemat energi. Diperoleh randemen sebesar 2.08%.

5.2 Saran

Dari penelitian yang telah dilakukan, saran-saran yang dapat diberikan untuk

penelitian berikutnya antara lain:

1. Perlu ditemukan rancangan set alat adsorpsi metode flow system yang lebih

efektif dan efisien, yaitu set alat yang dapat mengganti adsorben KS dan SG saat

adsorben telah mencapai kapasitas adsorpsi optimal.

2. Sebaiknya dilakukan studi mengenai pengaruh perbedaan massa adsorben dan

(24)

Putri Annisaa’, 2014

3. Sebaiknya pada penelitian berikutnya, proses purifikasi dengan metode destilasi

dan adsorbsi dilakukan secara kontiniyu.

4. Sebaiknya dilakukan pengujian lebih lanjut terhadap bioetanol seperti pengujian

menggunakan spektrofotometri serapan atom (SSA) untuk penentuan kadar

tembaga, Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometry untuk

penentuan belerang, dan penentuan kandungan getah menggunakan air jet

evaporation sehingga dapat diketahui apakah bioetanol sudah memenuhi syarat

(25)

40

Putri Annisaa’, 2014

DAFTAR PUSTAKA

Anom,I Made, dkk. (2012). Potensi Kelapa Sebagai Bahan Baku Bioetanol. Udayana Jurnal Bumi Lestari, Volume 12 No. 1, hlm. 85 - 92

Anonima. (1982). Ensiklopedi Bioetanol Indonesia. Djambatan, Jakarta.

Anonimb. (2006). Silika gel pore structure and composition. [Online]. Tersedia: http://www.malchem.com/catalog/silika/silika.asp. (diakses pada tanggal 20 november 2013)

Anonimc, (2010). Pelatihan Pembuatan Bioetanol dari Singkong (Ubi kayu). [Online]. Tresedia : http://www.indobioetanol.com (diakses pada tanggal 14 November 2013).

Anonimd, (2011). Bahan Bakar Etanol. [Online]. Tersedia: http://id.wikipedia. org/wiki/Bahan_bakar_etanol (diakses pada tanggal 24 november 2013).

Anonime, (2012). [Online]. Tersedia: http://repository.usu.ac.id/bitstream/1 23456789/31521/3/Chapter%20II.pdf (diakses pada tanggal 30 Oktober 2013).

Anwar Chairil, Yanni Kussuryani. (2008). Aplikasi SNI 7390:2008, Analisis

Bioetanol dan Campura- nyadengan bensin, LEMIGAS , Jakarta.

Arif, Hutema (2008), Business Consultancy Bioetanol, Migas Indonesia-Online ; Jakarta

Badan Standarisasi Nasional. (2008). Bioetanol Terdenaturasi Untuk Gasohol. Jakarta : Badan Standarisasi Nasional.

Berry, K.E. and M.R. Ladisch, (2001), “Adsoption of Water fro Liquid-Phase Ethanol-Water Mixtures at Room Temperature Using Starch-Based

Adsorbents”, Purdu University, Indiana USA.

Brown, G.G., (1950), “Unit Operation”, John Wiley & Sons, Inc., New York.

Chandra, Pingky. (2013). Performa Adsorben SG dan KS Dalam Pemurnian

Bioetanol Hasil Fermentasi Singkong (Manihot utilissima). Skripsi

(26)

41

Putri Annisaa’, 2014

Cookson, J.T. Jr. (1978). Adsorption Mechanism. The Chemistry of Organic

Adsorption on Activated Carbon. Di dalam P.N. Cheremisinoff dan F.

Djatmiko, B., S. Ketaren dan S. Setyahartini. (1981). Arang Pengolahan dan

Kegunaannya. Jurusan Teknologi Industri Pertanian. Fakultas

Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Ellerbusch. (1978). Carbon Adsorption Handbook, p.241. Ann Arbor Science Publishers Inc., Michigan.

Fardiaz,S., 1992, “Mikrobiologi Pangan I” PT.Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, hal : 180-205.

Fennema, G.R. (1976). Principles of Food Science. Marcel Dekker Inc. New York.

Fessenden, R.J. dan Fessenden, J.S. (1986). Kimia Organik Jilid 1 (ed.

Ketiga). Jakarta : Erlangga.

Fessenden, R.J., and Fessenden, J.S. 1982. Kimia Organik jilid 2. Jakarta : Erlangga

Green,D.W. dan Perry, R.H. (2008). Perry’s Chemical Engineers’ Handbook

(Eight ed.). New York : The McGraw-Hill Companies,Inc.

Hart,Harold. (1999). Organic Chemistry. Haughton Mifflin Company : New York.

Imam, dan Godod,. (2008). Bioetanol alternative BBM, Investor dan Bioetanol production : Jakarta

Indriawati., dan Aprilianto, Rommy., 2009. Identifikasi Proses Pada

Bioreaktor Anaerob Untuk Pengolahan Limbah Cair Tahu, Jurusan

Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya Jawa Timur.

Ketaren, S. (1986). Minyak dan Lemak Pangan. UI-Press, Jakarta.

Kirk, R.E. dan D.F. Othmer. (1964). Encyclopedia of Chemical Technology. John Willey and Sons, New York.

(27)

42

Putri Annisaa’, 2014

Muchtadi, T.R., Purwoyatino dan A. Basuki, (1987). Teknologi Pemasakan

Ekstrusi. PAU. IPB. Bogor.

Murdiyatmo Untung, (2006), Pengembangan Industri Ethanol : prospek,

Kendala dan tantangan ; Workshop Nasional Bisnis Biodiesel dan

Bioethanol di Indonesia, Jakarta

Nuryanti dkk, (2011), Verifikasi Analisis Kemurnian Bioetanol Untuk

Pembuatan Bahan Acuan, Prosiding PPI Standardisasi ; Jakarta

Poedjiadi, Anna dan Titin Supriyanti . (2009). Dasar-dasar Biokimia. Jakarta : UI-Press.

Rusmana, Iman., 2008. Sistem Operasi Fermentasi, Departemen Biologi FMIPA IPB, Bogor Jawa Barat.

Saripah, Ipah. (2011). Pengaruh Pengolahan Awal Pada Singkong Pahit

Terhadap Produksi Bioetanol Dengan Menggunakan Jamur Aspergillus niger Pada Proses Hidrolisis. Skripsi Sarjana Sains Jurusan Pendidikan

Kimia FPMIPA UPI. Bandung : tidak diterbitkan.

Seader, J.D., dan Z.M., Kurtyka, 1984. Distillation, dalam Perry’s Chemical Engineer’s HandBook Editor R.H., Perry, D.W., Green dan J.O., Malrney”,6th edition, Mc. Graw Hill Book Co. Singapore.Seksi 13.

Setyaningsih, H. (1995). Pengolahan Limbah Batik dengan Proses Kimia dan

Adsorpsi Karbon Aktif. Tesis. Program Pascasarjana. Universitas

Indonesia, Jakarta.

Tanaka, B. and L. Otten, (1986), Dehydration of Aqueous Ethanol. University of Guelph, Canada.

Trisnawati, D. (2004). Pembuatan Arang Aktif Dari Tempurung Biji Jarak

Pagar sebagai Adsorben Pada Pemucatan Minyak. Skripsi. Fakultas

Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Utomo, Priyo dan Priyanto, Ragil. (2009). Pemurnian Ethanol Teknis Menjadi

Ethanol Absolut Secara Batch Dan Kontinyu Dengan Adsorbent Tepung Jagung. Makalah Seminar , Universitas Diponegoro Semarang.

(28)

43