BAB I
PENDAHULUAN
1.1LATAR BELAKANG
Sumber energi utama yang digunakan saat ini berasal dari bahan bakar konvensional [1]. Bahkan di negara-negara berkembang, termasuk Indonesia, konsumsi energi yang berasal dari bahan tak terbarukan mencapai 90 % dari total energi yang digunakan. Yang mana sumber bahan bakarnya diimpor dari negara lain [2].
Sektor transportasi mengkonsumsi energi paling besar, yakni 27% dari total kebutuhan energi dunia [3] Hal ini menyebabkan tekanan pada pasokan minyak, emisi CO2 ke atmosfer dan mendorong terjadinya perubahan iklim [2].
Untuk mengatasi krisis energi dunia, telah banyak dilakukan usaha diversifikasi sumber energi seperti pemanfaatan limbah pertanian, hasil perkebunan dan kehutanan, serta pengembangan alternatif lain seperti biobriket yang digunakan untuk kebutuhan rumah tangga, biodiesel yang digunakan sebagai bahan campuran diesel maupun gasohol yang merupakan campuran bioetanol dan bensin [1].
Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan biokimia yang merupakan produk hasil proses fermentasi gula dari karbohidrat dengan bantuan mikroorganisme [4] dan memiliki sifat seperti minyak premium [1]. Bioetanol menjadi perhatian dunia dewasa ini karena potensinya yang besar sebagai alternatif bahan bakar terbarukan untuk mengantikan bahan bakar fosil [5], memiliki manfaat besar dalam bidang ekonomi, ramah lingkungan [1], dan merupakan teknologi biofuel yang paling efisien untuk menurunkan emisi gas rumah kaca secara signifikan [5].
2
memulai proses fermentasi sehingga dapat mempersingkat tahapan produksi etanol [11]. Hal ini berbeda jika bahan baku berasal dari pati dan selulosa, dimana pati harus melalui proses hidrolisis untuk masuk ke tahapan fermentasi gula sedangkan selulosa harus dikonversi terlebih dahulu untuk mendapatkan gula dengan bantuan mineral asam [12].
Aren (Arenga pinnata Merr) merupakan tanaman dengan produk utamanya adalah nira aren [13]. Produksi nira aren dapat mencapai 10-12 liter nira/pohon/hari [14] dengan kandungan total gula dalam nira aren berkisar 6-16 % sehingga sangat berpotensi untuk dijadikan sumber bahan baku dalam pembuatan etanol [11]. Selain itu tanamen aren mudah untuk dibudidayakan karena daya adaptasinya yang tinggi terhadap berbagai kondisi lahan termasuk lahan kritis dan kondisi agroklimat serta dapat berperan sebagai tanaman konservasi tanah dan air [15]. Oleh karena itu, produktivitas bioetanol yang dapat dihasilkan oleh tanaman aren mencapai 20.160 liter/ha/tahun dan angka ini sangat tinggi dibandingkan sumber bahan baku lainnya seperti ubi kayu, tebu, sagu dan gandum manis [16].
Beberapa penelitian yang telah dilakukan tentang pembuatan bietanol dari bahan baku dan penggunaan mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae dapat dilihat pada table 1.1.
Metode fermentasi dengan bantuan mikroba adalah metode yang paling umum digunakan untuk proses pembuatan bietanol dari biomassa [17]. Pembuatan bioetanol dengan proses fermentasi dapat dilakukan hanya dengan bahan baku yang mengandung gula [18]. Beberapa penelitian menggunakan beberapa jenis mikroorganisme untuk memproduksi bioetanol, seperti E. mundtii QU 25 NITE BP-965 [19], Saccharomyces cerevisiae Y-2034 dan Pachysolan tannophilus Y-2460 [20] dan Saccharomyces cerevisiae sebagai biokatalis tunggal [21]. Saccharomyces cerevisiae digunakan untuk memecah glukosa dalam proses
fermentasi [22] untuk menghasilkan kadar etanol yang tinggi [23].
Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Bioetanol dari Berbagai Bahan Baku dan Penggunaan Mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae
No Nama Tahun Judul Penelitian Katalis Variabel Hasil
1 Fahrizal et al 2013
The Effect of Temperature and Length of Fermentation on
Bioethanol Production from Arenga
Plant (Arenga pinnata MERR)
-
Variabel tetap : Tanpa penambahan nutrisi
Variabel berubah : waktu fermentasi (72, 96, 120, 144, 168) jam, temperatur (27 o
Fresh Oil Palm Frond Juice as a Renewable, Food, Non-Cellulosic and Complete Medium For Direct Bioethanol Production
Saccharom yces cerevisiae
Variabel tetap : kecepatan pengadukan
150 rpm, suhu 30 oC
Variabel berubah : bahan baku (OPF,
sugarcane), waktu (24, 48)
Yield bioetanol:
Influence of Nutrient Addition on
The Bioethanol Yield From Oil Palm
Trunk Sap Fermented by
Saccharomyces cerevisiae
Saccharom yces cerevisiae
Variabel tetap : suhu reaksi 32 oC, kecepatan pengadukan 170 rpm, pH 6, jumlah penambahan nutrisi 0,2% berat
4
Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Bioetanol dari Berbagai Bahan Baku dan Penggunaan Mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae (Lanjutan)
No Nama Tahun Judul Penelitian Katalis Variabel Hasil
4 Kismurtono 2012
Fed Batch Alcoholic Fermentation of
Palm Juice (Arenga pinnata Merr) :
Influence of The Feeding Rate on Yeast, Yield and Productivity
Saccharomy ces
cerevisiae
Variabel tetap : waktu fermentasi 24 jam
Variabel berubah : proses treatment (p1,p2,p3,p4)
Bioethanol Production From Thick Juice as Intermediate of Sugar Beet Processing
Saccharomy ces
cerevisiae
Variabel tetap : waktu reaksi 72 jam, kecepatan pengadukan 200 rpm, suhu 30 o
C
Variabel berubah: konsentrasi total gula (5,10,15,20,25% w/w)
1.2PERUMUSAN MASALAH
Adapun perumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh suhu dan volume starter terhadap kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan dalam proses fermentasi nira aren (Arenga pinnata Merr).
1.3TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Mempelajari hubungan suhu dan volume starter terhadap kadar bioetanol hasil proses fermentasi nira aren.
2. Mempelajari hubungan suhu dan volume starter terhadap yield bioetanol hasil proses fermentasi nira aren.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah :
1. Memberikan informasi mengenai pengaruh suhu dan volume starter pada proses fermentasi nira aren.
2. Mendapatkan data percobaan yang diperlukan untuk merancang dan membangun unit pembuatan bioetanol dari nira aren untuk skala yang lebih besar (scale up).
3. Memberikan informasi kepada masyarakat tentang bagaimana kualitas bioetanol yang dihasilkan dari proses fermentasi nira aren sekaligus meningkatkan nilai ekonomis dari nira aren tersebut.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi Teknik Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater USU Medan, Indonesia.
6
Variabel-variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : Variabel tetap :
1. Waktu fermentasi = 24 jam [21]
2. Nutrisi = NPK 0,4% (m/m) [21]
Variabel berubah :
1. Suhu = 32 oC [10]
35 oC 39 oC
2. Volume Starter = 15%
25% [21]
35% 45% 55%
Adapun analisis yang akan dilakukan di dalam penelitian ini adalah analisis Fourier Transform Infra Red (FTIR), oksidasi dengan kalium dikromat
(K2Cr2O7), pengukuran volume bioetanol, perhitungan densitas, kadar bioetanol, specific gravity (sg), API Gravity dan nilai kalor.
