MAKALAH PENGANTAR ILMU LINGKUNGAN
JUDUL MAKALAH
PENGOLAHAN SAMPAH ORGANIK MENJADI BIOETANOL YANG EFEKTIF DAN RAMAH LINGKUNGAN
Disusun Oleh :
Madi (4313100127) Angkatan 2013
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
BATANG TUBUH
A. PENDAHULUAN
Sumber energi yang banyak digunakan untuk memasak, kendaraan bermotor, dan industri, berasal dari minyak bumi, gas alam, dan batu bara. Ketiga jenis bahan bakar tersebut berasal dari pelapukan sisa-sisa organisme sehingga disebut bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil merupakan salah satu sumber energi yang paling banyak dibutuhkan bagi kelangsungan hidup manusia. Akan tetapi diakhir-akhir tahun ini, bahan bakar fosil tersebut sudah hampir langka dijumpai oleh manusia, salah satunya bahan bakar yang bisa digunakan untuk memasak.
Untuk mengatasi masalah di atas, maka para peneliti sains berdiskusi untuk menghasilkan bahan bakar alternatif yang baru dan berkualitas. Mereka saling bertukar pikiran dengan ide kreatifnya, sehingga sebagian dari mereka ada yang membuat bahan bakar fosil dari tetes tebu, tanaman tebu, dan singkong. Akan tetapi, jika hanya ketiga tanaman tersebut, maka bagaimana untuk kedepanya apabila tanaman tebu dan singkong punah, ini semua dapat merugikan bagi bangsa dan tanah air.
Kita semua tahu bahwa sampah organik merupakan sampah yang paling banyak di temukan di Indonesia terutama di Jakarta. Sampah organik yang menumpuk di pasar dan di sungai dapat menyebabkan bencana banjir yang besar, bau yang membusuk, dan sarang serangga dan nyamuk. Akan tetapi di balik itu semua, ternyata sampah organik juga dapat bermanfaat besar bagi pendapatan Negara yaitu dapat di gunakan sebagai bahan bietanol sebagai bahan bakar fosil.
B. RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang yang ditulis, penulis perlu membatasi masalah yang lebih tegas lagi, rumusan masalah yang akan dibahas dalam KTI adalah :
a. Apakah sampah organik dapat diolah menjadi bioetanol ? b. Bagaimana cara mengolah sampah organik menjadi bioetanol ? C. LANDASAN TEORI
1. Sejarah Sampah Organik
meminta masyarakat untuk memisahkan sampah secara sederhana. Tujuan utamanya adalah menghindari penyakit dan menurunkan volume sampah. Pemisahan ini kurang mendapat perhatian serius karena Jepang sudah masuk Perang Dunia I.
Pada tahun 1960an, kondisi kota-kota di Jepang masih terbilang kotor. Pemerintah segera bertanggung jawab terhadap kebersihan kota. Ini pun tidak cukup membantu dalam mengurangi sampah, diperlukan kerjasama dengan masyarakat. Secara perlahan, masyarakat Jepang bergotong royong membersihkan lingkungan dan memisahkan sampah.
Pembagian sampah makin lama makin rumit karena jenis barang yang muncul di pasaran juga semakin banyak. Di Yokohama misalnya, pembagian sampah sampai belasan jenis berawal pada bulan April 2005. Wilayah lain juga mengesahkan aturan yang sama. Namun, ini tergantung pada ketersediaan mesin pembakar (incineration plant) dan truk sampah untuk memungut dari perumahan.
Salah satu dari banyak sekian sampah pada zaman tersebut adalah sampah organik. Pada saat itulah sampah organik semakin banyak ditemukan dan menjadi salah satu sampah yang berbau busuk. Sampah organik muncul semakin banyak seiring dengan perkembangan bahan pangan yang digunakan.
2. Jenis-jenis Sampah Organik
RT atau RW, dengan membuatnya menjadi kompos maka paling tidak volume sampah dapat dikurangi.
Sampah organik dibagi dua yaitu :
1. Sampah Organik Hijau (sisa sayur mayur dari dapur) Contohnya : tangkai/daun singkong, papaya, kangkung, bayam, kulit terong, wortel, labuh siam, ubi, singkong, kulit buah-buahan, nanas, pisang, nangka, daun pisang, semangka, ampas kelapa, sisa sayur / lauk pauk, dan sampah dari kebun (rumput, daun-daun kering/basah) .
2. Sampah Organik Hewan yang dimakan seperti ikan, udang, ayam, daging, telur dan sejenisnya.
Sampah organik hijau dipisahkan dari sampah organik hewan agar kedua bahan ini bisa diproses tersendiri.
Adapun berdasarkan kandungan air yang ada didalam sampah organk, dibagi menjadi du jenis yaitu:
1. Sampah organik basah. Istilah sampah organik basah dimaksudkan sampah mempunyai kandungan air yang cukup tinggi. Contohnya kulit buah dan sisa sayuran.
2. Sampah organik kering. Sementara bahan yang termasuk sampah organik kering adalah bahan organik lain yang kandungan airnya kecil. Contoh sampah organik kering di antaranya kertas, kayu atau ranting pohon, dan dedaunan kering.
3. Struktur Dan Komposisi Kimiawi Dalam Sampah Organik
Sampah organik yang berasal dari buah-buahan dan sayur-sayuran memperlihatkan komposisi dan struktur yang berlain-lainan, praktis tidak ada dua buah atau sayuran yang sama, sekalipun dari sebuah pohon yang sama. Lagi pula selalu terjadi perubahan-perubahan tergantung dari peranan fisologis, derajat kematangan dan sebagainya. Sampah organik yang berasal dari buah-buahan dan sayur-sayuran atau sampah organik hijau pada umumnya mengandung air, karbohidrat, asam-asam organik, protein, lemak, bahan cita rasa (aroma sampah organik), dan pigmen.
a. Air
Akan tetapi walaupun dalam jumlah yang sangat sedikit, terdapat pula bahan-bahan organik dan mineral yang berasal/diambil dari tanah. Sekalipun dalam jumlah sedikit, bahan-bahan ini bisa memegang peranan yang penting dalam sifat sampah yang digunakan untuk bioetanol sebagai bahan bakar alternatif.
b. Karbohidrat
Gula-gula yang sangat sederhana (simple sugars) seperti glukosa, fruktosa, sakharosa, merupakan produk langsung dari proses fotosintesa. Kadar karbohidrat dari buah-buahan dan sayur-sayuran berkisar dari 2% sampai 30%, dan bisa samapai 60% pada biji-bijian. Pada umumnya kurang lebih 75% dari bahan kering sampah organik adalah karbohidarat. Karbohidrat yang terkandung di dalam sampah organik terdiri atas :
a. Zat pati yang merupakan karbohidarat utama dari jaringan tanaman.
b. Polisakarida yang sebagian besar terdapat dalam dindin sel-sel seperti selulosa dan hemiselulosa.
c. Gula-gula sederhana terutama sakharosa, glukosa dan fruktosa. Yang ketiga terakhir ini terutama terdapat dalam cairan sel.
Jadi, jenis sampah organik yang paling banyak mengandung kerbohidrat adalah sampah organik kering.
c. Protein
Jenis sampah organik yang paling banyak mengandung protein adalah sampah organik jenis sayur-sayuran, sekitar 3%. Pada umumnya sayuran pati mengandung sedikit protein 0,5 – 2%, sedang sayuran non-pati lebih banyak, seperti kacang kedelai sampai 40% dari bahan kering. Sedangkan kandungan protein pada sampah buah-buahan biasanya sedikit, kurang dari 1% sekalipun sedikit, namun memegang peranan penting sebagai bahan struktur dari membran sel dan sebagai biokatalis (enzim).
d. Lemak
e. Asam-asam organik
Tidak semua jenis asam-asam organik yang terkandung didalam sampah organik, hanya asam-asam siklis (karboksiklis, aromatis) sajalah yang terkandung didalamya. Berikut ini rumus struktur dari jenis-jenis asam siklis :
Benzoat Khloropgenat
Catechin f. Bahan cita rasa (aroma sampah organik)
Zat-zat penyebab bau (aroma) antara lain adalah ester-ester, alkohol, asam, aldehid, keton, disetil, asetilkarbon, dan geraniol. Zat-zat yang mengandung belerang menyebabkan bau tajam, misalnya pada bawang-bawangan. Dari bebagai turunan alkana yang menyebabkan aroma tak sedap di setiap jenis sampah organik, sehingga saling bereaksi dan menyebabkan bau tak sedap atu bau busuk sampah organik, hal itulah yang menjadi peminat peneliti bahwa sampah yang bearoma busuk dapat dimanfatkan untuk kehidupan, terutama sebagai bahan bakar fosil.
g. Pigmen
Pigmen-pigmen utama dari sampah organik biasanya terdapat dalam jaringan tanaman adalah klorofil, antosianin, flavonoid, dan karotenoid.
Khlorofil
Antosianin
Antosianin merupakan segolongan pigmen yang berwarna merah, biru, atau ungu, larut dalam air. Semua antosianin merupakan derivirat dari struktur kation flavilium. Berikut rumus struktruk antosianin,
Flavonoid
Pigmen flavonoid berwarna kuning ysng mempunyai struktur kimia serupa (similar) antosianin. Salah satu golongan utama adalah flavonol, seperti kaemferol, dan quercetin
Kaemferol Quercetin Karotenoid
Zeaxantin(bagian utama dari xantofil)
Beta karoten (bagian utama dari karoten) 4. Bioetanol
a. Sejarah Bioetanol
1920an bahan bakar dari petroleum yang harganya lebih murah telah menjadi dominan menyebabkan etanol kurang mendapatkan perhatian. Akhir-akhir ini, dengan meningkatnya harga minyak bumi, bioetanol kembali mendapatkan perhatian dan telah menjadi alternatif energi yang terus dikembangkan.
b. Rumus Struktur Bioetanol
(Bio)Etanol sering ditulis dengan rumus EtOH. Rumus molekul etanol adalah C2H5OH atau rumus empiris C2H6O atau rumus bangunnya CH3-CH2-OH. (Bio)Etanol merupakan bagian dari kelompok metil (CH3-) yang terangkai pada kelompok metilen (-CH2-) dan terangkai dengan kelompok hidroksil (-OH). Secara umum akronim dari (Bio)Etanol adalah EtOH (Ethyl-(OH)). Biar lebih jelasnya lihatlah struktur bioetanol berikut ini
c. Manfaat Bioetanol Sebagai Bahan Bakar Alternatif
absolut memiliki angka oktan (ON) 117, sedangkan Premium hanya 87-88. Gasohol E-10 secara proporsional memiliki ON 92 atau setara Pertamax. Pada komposisi ini bioetanol dikenal sebagai octan enhancer (aditif) yang paling ramah lingkungan dan di negara-negara maju telah menggeser penggunaan Tetra Ethyl Lead (TEL) maupun Methyl Tertiary Buthyl Ether (MTBE).
Beberapa keunggulan yang dapat diperoleh dari bioethanol adalah sebagai berikut: 1. Nilai oktan yang tinggi menyebabkan campuran bahan bakar terbakar tepat
pada waktunya sehingga tidak menyebabkan fenomena knocking. 2. Emisi gas buang tidak begitu berbahaya bagi lingkungan salah satunya gas CO2
yang dapat dimanfaatkan kembali oleh tumbuhan untuk proses fotosintesa. 3. Efisiensi tinggi dibanding bensin.
d. Kelemahan Bioetanol
Selain memiliki keunggulan yang begitu banyak, bioethanol pun terdapat kelemahan, kelemahan-kelemahan tersebut diantaranya :
1. Memerlukan modifikasi mesin jika ingin menggunakan bioethanol murni pada kendaraan. 2. Bisa terjadi kemungkinan ethanol mengeluarkan emisi polutan beracun.
kelebihan bioetanol dibanding minyak tanah adalah api berwarna biru sehingga tidak menghanguskan alat masak.
D. METODE PENELITIAN 1. Teknik Pengumpulan Data
Teknik ini merupakan salah satu teknik atau metode yang paling banyak digunakan oleh para peneliti,karena teknik ini merupakan hal yang terpenting bagi para peneliti. Saya selaku penulis melakukan teknik ini dengan cara mengumpulkan data yang dicari dari sumber-sumber tertentu salah satunya internet dan majalah. Selain itu, penulis memperoleh data kti ini dari perpustakaan MAN 2 serang dan perpustakaan MTS N ciruas. Alhamdulillah penulis dapat menyelesaikan teknik ini selama 2 hari.
2. Teknik Pengolah Data
Teknik ini merupakan teknik yang dilakukan setelah teknik pengumpulan data. Setelah data yang terkumpul dari berbagai sumber dan literatu-literatur tertentu, maka penulis
E. PEMBAHASAN
Berdasarkan metode penelitian yang digunakan oleh penulis, yaitu metode pengumpulan dan penyusunan data, maka penulis perlu memperjelas data yang telah dikumpulkan dan disusun selain landasan teori di atas
Adapun data yang akan dibahas dalam KTI ini adalah : 1. Jumlah Sampah Organik di Indonesia
Ibu kota Negara Indonesia (Jakarta) adalah kota yang paling banyak ditemukan jenis sampah, salah satunya sampah organik. Bukan hanya di Jakarta, tapi dikota lainnya juga banyak ditemukan sampah.
Dalam KTI ini penulis hanya dapat mengumpulkan data jumlah sampah di Sembilan kota Indonesia, diantaranya Jakarta, Surabaya, pemalang, Palembang, Denpasar, Medan, Bandung, Padang, dan Makasar.
Supaya lebih jelasnya lagi, maka lihatlah tabel di bawah ini : Tabel
Jumlah Sampah Organik Kota di Indonesia Per hari (ton)
No Nama Kota Jumlah Sampah Per hari (ton)
1 Jakarta 6000
2 Surabaya 5.200
3 Semarang 4.300
4 Palembang 2.877
5 Denpasar 2.300
6 Medan 1.200
7 Bandung 600
8 Padang 500
9 Makassar 400
Diberbagai daerah sampah menjadi masalah belum terpecahkan. Padahal jumlahnya dari hari ke hari semakin bertambah. Setiap hari dihasilkan sampah kota sebanyak 6000 ton di Jakarta, Surabaya 5.200 ton, dan Semarang 4.300 ton. Semakin banyaknya jumlah sampah tersebut, maka akan mengakibatkan bencana banjir dan bau busuk yang dapat mengurangi kadar oksigen yang digunakan untuk proses pernapasan. Selain itu, sampah yang menumpuk akan menjadi sarang serangga salah satunya nyamuk sehingga banyak di daerah Indonesia yang terserang penyakit DBD.
Jika dibiarkan seperti itu saja, maka sampah terus dipandang sebagai pembawa bencana besar. Padahal bila dikelola dengan baik, sampah dapat dimanfatkan untuk sumber pendapatan.
Sejumlah teknologi dari yang sederhana hingga yang mutakhir telah digunakan untuk mengatasi timbunan sampah. Ia diolah menjadi bioenergi, sumber energi berkelanjutan dan bisa diperbarui. Berbagai produk olahan sampah yang kini sedang populer yaitu : bioetanol, biogas, dan briket. Tak ketinggalan produk yang selalu popular yaitu pupuk organik.
Berbagai sampah dari kulit buah yang difermentasi dihasilkan cairan. Bahan itulah yang kemudian disuling 2 kali menjadi bioetanol 80-90%. Biayanya? Cukup dengan modal Rp 1.500 per liter, seorang praktisi mampu menjualnya menjadi Rp 5.000. Sebagai sumber energi yang lain yaitu biogas. Lewat produk ini sampah disulap menjadi sumber penerangan dan bahan bakar kompor.
Jadi jelaslah dari penjelasan di atas, sampah organik banyak mempunyai keuntungan yang amat besar dibandingkan kerugiannya, salah satu manfaatnya yaitu dapat dirubah menjadi bioetanol. (Argohartono Arie Raharjo/Peliput: Sardi duryatmo “TRUBUS”, 2010, hlm. 68).
3. Proses Fermentasi Sampah Organik
Proses fermentasi merupakan salah satu proses yang sangat dibutuhkan dalam pembuatan bioetanol dari sampah organik, karena dengan proses ini akan dihasilkan cairan dari bakteri pengurai, yang kemudian cairan fermentasi tersebut akan didestilasi.
Proses fermentasi ini biasanya berlangsung pada drum berkapasitas masing-masing 100 liter dan di dalam drum itulah terdapat cairan fermentasi dari sampah organik.
Sebelum prosese ini berlangsung, mula-mula sampah organik digiling secara terpisah. Artinya antara sampah yang satu dengan sampah yang lainya digiling secara terpisah atau tidak dicampur, misalnya sampah jeruk hanya digiling dengan sampah jeruk. Cairan hasil penggilingan itu difermentasi selama minimal 7 hari. Setiap drum hanya berisi satu jenis cairan buah atau sayur.
Kemudian di dalam drum fermentasi, tambahkan 9 keping ragi seukuran buah jengkol, 2 sendok makan urea, dan satu sendok makan NPK dalam 100 liter cairan fermentasi. Khusus cairan jeruk, tambahkan air bersih dengan rasio 1:1.
4. Proses Destilasi Sampah Organik Menjadi Bioetanol
Setelah proses fermentasi selesai, maka dihasilkanlah cairan fermentasi yang kemudian cairan itu akan masuk ke proses selanjutnya yaitu proses destilasi.
memisahkan fraksi-fraksi minyak bumi. (Nana Sutresna, Kimia untuk SMA/MA kelas XII Jilid 1, 2007, hlm. 17.).
Minyak bumi adalah suatu cairan kompleks yang sebagian besar terdiri atas hidrokarbon. Hidrokarbon yang terkandung dalam minyak bumi terutama adalah alkana, kemudian sikloalkana. Komponen lainnya adalah hidrokarbon aromatik, sedikit alkena dan berbagai senyawa karbon yang mengandung oksigen, nitrogen, dan belerang. Komponen minyak bumi sangat berfariasi dari satu sumur ke sumur lainya dan dari satu daerah ke daerah lain. ( Micheal Purba, Kimia untuk SMA/MA kelas X, 2006, hlm. 231).
Dari penjelasan minyak bumi oleh Micheal Purba, maka bioetanol dapat dikategorikan sebagai minyak bumi dan pada umumnya jika minyak bumi didestilasi, maka pada sulingan atau pemisahan pertama minyak mentah dipanaskan pada suhu 370 C sehingga mendidih dan menguap. Fraksi minyak mentah yang tidak menguap menjadi residu. Residu minyak bumi meliputi parafin , lilin, dan aspal. Residu-residu ini memiliki rantai karbon dengan jumlah atom C lebih dari 20 atom. Minyak mentah yang menguap pada proses ini naik ke bagian atas kolom dan selanjutnya terkondensasi pada suhu yang berbeda-beda. Fraksi minyak yang tidak terkondensasi terus naik kebagian atas kolom sehingga keluar sebagai gas alam. (Nana Sutresna, Kimia untuk SMA/MA kelas X Jilid 1, 2007, hlm. 251).
Adapun untuk bioetanol sendiri, maksimal diperlukan 2 kali proses penyulingan/destilasi, sehingga menghasilkan 90% bioetanol. Jika hanya 1 kali penyulingan, maka hanya didapat 45-50% bioetanol.
5. Cara Mengolah Sampah Organik Menjadi Bioetanol.
1. Jika kondisi sampah berupa sayuran masih keras, segera giling agar lumat menyerupai bubur. Sampah yang lembek dapat segera diperas. Setiap ton sampah menghasilkan 200 liter air perasan.
2. Sampah berupa buah seperti jeruk, papaya, dan semangka perlakukan secara terpisah. Giling buah jeruk tanpa mencampur dengan jenis buah lain, begitu juga semangka. Sebelum menggiling, potong kecil-kecil buah terutama semangka yang berkulit keras untuk memudahkan penghancuran.
3. Hancurkan 2 sendok makan urea, 1 sendok makan NPK, dan 1 ons ragi tapai lalu tambahkan 100 liter cairan hasil perasan sampah sayuran. Begitu juga pada hasil penggilingan buah semangka dan papaya tambahkan air sedikitpun. Khusus bubur jeruk, tambahkan air dengan perbandingan 1:1.
4. Aduk hinnga rata campuran bahan itu dan biarkan terfermentasi dalam kondisi tertutup selama minimal 7 hari. Ragi tapai yang terdiri atas beragam organisme seperti Bacillus sp, Rhizopus sp, Candida utillus, merombak bahan organik itu menjadi alkohol.
5. Dalam 7 hari, limbah padat hasil penggilingan akan mengapung di permukaan. Di dalam drum berkapasitas 100 liter, ketebalan limbah padat kira-kira 7-10 cm. Segera pindahkan limbah padat dan cairan fermentasi itu ke dalam drum destilasi.
PENUTUP 1. Kesimpulan
Dari landasan teori dan pembahasan yang mendasari aspek-aspek terkumpulnya data, maka dapat diperoleh kesimpulan bahwa sampah organik mengandung senyawa kimia yang unsurnya merupakan salah satu unsur dari senyawa bioetanol, sehingga sampah oreganik dapat dirubah menjadi bioetanol dengan kadar 90% yang didapat dari proses penyuilingan ke dua.
Cara pengolahan sampah organik menjadi bioetanol sangatlah sederhana tapi membutuhkan waktu yang cukup lama minimal 7 hari. Adapun proses pengolahan yang sangat penting adalah proses penggilingan, fermentasi, dan penyulingan/destilasi.
3.2. Saran
“Sesungguhnya islam itu bersih, hendaklah kamu mewujudkan kebersihan karena sesungguhnya tidak akan masuk surga kecuali orang yang bersih”. (H.R. Khatib).
“Buanglah duri/sampah dari jalan, sesungguhnya hal demikian itu termasuk dari sedekahmu”. (H.R. Bukhari).
Berdasarkan terjemahan kedua hadist di atas, maka sebaiknya sebagai umat muslim kita semua menjaga kebersihan lingkungan, salah satunya membuang sampah pada tempatnya, dan lebih baik lagi mengolahnya menjadi sumber pendapatan negara yang bermanfaat untuk kedepannya.
DAFTAR PUSTAKA
http://energibio.wordpress.com/bioetanol/
http://tombomumet.wordpress.com/2011/03/29/keunggulan-dan-kelemahan-bioethanol/
http://ari3f.wordpress.com/2010/08/09/sampah/
Purba, Micheal. 2006. Kimia Untuk SMA Kelas X Jilid 1. Jakarta : Erlangga.
Sutresna, Nana. 2007. Kimia Untuk SMA/MA Kelas X Jilid 1. Jakarta : Grafindo Media Pratama.
