BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 GLISEROL

Gliserol pertama kali ditemukan oleh Scheele pada tahun 1779, dengan memanaskan campuran minyak zaitun (olive oil) dan litharge, kemudian membilasnya dengan air [5]. Bilasan dengan air tersebut, menghasilkan suatu larutan berasa manis, yang disebutnya sebagai “the sweet principle of fats”. Sejak 1784, Scheele membuktikan bahwa gliserol dapat diperoleh dari minyak nabati dan lemak hewan seperti lard dan butter. Hasil temuan Scheele ini diberi nama oleh Chevreul pada tahun 1811 dengan sebutan gliserin, yang berasal dari bahasa Yunani yaitu glyceros, yang berarti manis [5]. Kemudian Chevreul mendapatkan paten untuk pertama kalinya pada tahun 1823 atas manufaktur gliserin, yang kemudian berkembang menjadi industri lemak dan sabun. Formulasi gliserol berhasil ditemukan oleh Pelouze tahun 1836, dan Berthelot dan Luce pada tahun 1883 mempublikasikan rumus struktur dari gliserol [5].

Gliserol ialah suatu trihidroksi alkohol yang terdiri atas 3 atom karbon. Jadi tiap atom karbon mempunyai gugus –OH. Satu molekul gliserol dapat mengikat satu, dua, tiga molekul asam lemak dalam bentuk ester, yang disebut monogliserida, digliserida dan trigliserida. Molekul gliserol mengandung gugus alkohol primer dan alkohol sekunder yang dapat mengalami reaksi oksidasi. Pada umumnya gugus alkohol sekunder lebih suka dioksidasi daripada gugus alkohol primer, sehingga apabila gliserol dioksidasi maka mula-mula akan terbentuk aldehida dan pada oksidasi selanjutnya akan membentuk asam karboksilat seperti asam gliserat atau asam tartronat [6].

Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Sifat Kimia Gliserol [7]

Sifat Fisika Sifat Kimia

Memiliki Bobot molekul 92,09382 g/mol

Memiliki rumus kimia C3H8O3

Memiliki Densitas 1,261 g/cm3 Larut dalam air dan tidak larut dalam eter

Memiliki Titik leleh 18 °C Merupakan senyawa higroskopis

Memiliki Titik didih 290 °C Tidak stabil pada suhu kamar

Memiliki Viskositas 1499 cP

Memiliki Panas spesifik 0,5795 kal/ g

Gliserol bisa didapatkan dari hasil olahan industri lain, seperti industri sabun dan minyak kelapa sawit (CPO). Gliserol yang berasal dari industri sabun merupakan produk samping yang disebut spent lye soap. Industri pengolahan minyak kelapa sawit (CPO) atau disebut juga industri oleochemical tidak hanya menghasilkan crudgliserol, tapi juga menghasilkan asam oleat dalam prosesnya. Di negara tertentu, gliserol dihasilkan melalui pemecahan minyak sawit atau minyak inti sawit dengan menggunakan metode berikut :

a. Penyabunan minyak / lemak dengan NaOH untuk membentuk sabun dan larutan alkali sabun. Larutan alkali sabun yang terbentuk mengandung 4 – 20 % gliserol dan juga diketahui sebagai sweetwater atau gliserin.

b. Splitting atau hidrolisis dari minyak inti sawit pada tekanan dan temperatur yang tinggi untuk menghasilkan asam lemak dan sweetwater. Sweetwater ini mengandung 10 – 20 % gliserol.

c. Transesterifikasi dari minyak dengan metanol dan katalis untuk menghasilkan metil ester atau biodiesel. Konsentrasi gliserol lebih tinggi ketika tidak terdapat air didalam proses berlangsung [5].

Crude Gliserol yang terbentuk dari reaksi transesterifikasi pada produksi

biodiesel mengandung lebih banyak pengotor dibandingkan dengan proses

splitting dan penyabunan, dikarenakan adanya kehadiran reaktan yang tidak

bereaksi dan sabun. Komponen-komponen utama yang terkandung dalam crude gliserol hasil transesterifikasi tersebut adalah gliserol (49-92 % w/w) ; metanol (0,01-38 % w/w) ; garam (1-12 % w/w) ; air (6-36 % w/w) ; dan sabun/FFA (1-25

% w/w). Terdapat juga pengotor-pengotor lain seperti abu, logam-logam berat dan lignin, walupun dalam jumlah yang sedikit. Adanya penggunaan katalis jenis alkali didalam proses transesterifikasi, menyebabakan crude gliserol yang dihasilkan memiliki kandungan pH diatas 8 [8].

Pada keanekaragaman industri kimia khususnya, gliserol adalah salah satu bahan yang penting di dalam industri. Gliserol adalah bahan yang dibutuhkan pada berbagai industri, misalnya: obat-obatan, bahan makanan, kosmetik, pasta gigi, industri kimia, larutan anti beku, dan tinta printer. Di samping itu gliserol berguna bagi kita untuk sintesis lemak di dalam tubuh. Gliserol digunakan dalam industri farmasi dan kosmetika sebagai bahan dalam preparat yang dihasilkan [5].

2.2 PURIFIKASI GLISEROL

Gliserol merupakan salah satu hasil samping produksi biodiesel yang mempunyai jumlah yang paling banyak dibandingkan dengan hasil samping lainnya. Jumlah gliserol yang dihasilkan dari setiap produksi biodiesel kurang lebih 10 % dari total produksi biodiesel. Selama ini gliserol hasil samping produksi biodiesel masih bernilai ekonomis rendah, karena kemurniannya masih belum memenuhi standar. Gliserol hasil samping produksi biodiesel belum dapat dimanfaatkan, baik dalam bidang farmasi maupun makanan sebagaimana lazimnya gliserol paling banyak digunakan. Pachauri dan He pada tahun 2006 melaporkan berbagai penelitian yang dilakukan untuk meningkatkan nilai tambah gliserol hasil samping produksi biodiesel menjadi beberapa produk turunan seperti 1-3 propanadiol, 1-2 propanadiol, dihidroksiaseton, asam suksinat, hidrogen, poligliserol, poliester dan polihidroksialkonat. Oleh karena itu proses pemurnian gliserol harus dilakukan untuk meningkatkan derajat kemurnian gliserol sebelum digunakan [9]

Tabel 2.2 Karakteristik dari Gliserol Kasar dan Gliserol yang Dimurnikan dari Residu Gliserol Hasil Samping Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawir serta Gliserol Komersial oleh Mokhtar pada tahun 2001[10]

Parameter Crude Gliserol Gliserol Yang Dimurnikan

Gliserin Komersial Kadar Gliserol (%) 60-80 99,1-99,8 99,2-99,98

Kadar Air (%) 1,5-6,5 0,11-0,80 0,14-0,29 Kadar Abu (%) 1,5-2,5 0,054 <0,02 Kadar Sabun (%) 3-5 0,56 - Keasaman 0,7-1,3 0,10-0,16 0,04-0,07 Klorida - 1 ppm 0,6-9,5 ppm Warna Gelap 34-35 1,8-`0,3

Pemurnian gliserol dilakukan oleh Yong et al pada tahun 2001 yang diperoleh dari industri metil ester minyak inti sawit melalui proses destilasi sederhana pada suhu 120℃ – 126℃, tekanan 4.0 x 10-1 - 4.0 x 10-2mbar dan kemudian didinginkan pada suhu 8℃. Proses pemurnian ini berhasil meningkatkan kemurnian gliserol dari 50,4% menjadi 96,6%. Adanya penggunaan panas pada proses destilasi metode tersebut menyebabkan meningkatnya biaya pemurnian gliserol yang tidak sebanding dengan nilai ekonomi yang diperoleh. Proses peningkatan kemurnian gliserol yang lebih sederhana dan relatif lebih murah dilakukan oleh Farobie pada tahun 2009 dengan cara mereaksikan gliserol kasar dengan sejumlah asam fosfat sampai terbentuk endapan garam kalium fosfat. Tujuan utama proses ini adalah untuk menetralkan sisa katalis basa dengan asam fosfat. Proses ini berhasil meningkatkan kemurnian gliserol dari 50% menjadi 80%. Proses ini juga menghasilkan produk samping berupa garam kalium fosfat yang dapat digunakan sebagai pupuk. Selain garam kalium fosfat, produk lain yang dihasilkan pada saat pemurnian gliserol dengan menggunakan metode ini adalah asam lemak [9].

Prakoso pada tahun 2007 melaporkan bahwa purifikasi limbah biodiesel untuk menghasilkan gliserol dilakukan dengan cara menambahkan asam fosfat untuk memisahkan sabun dan asam lemak yang terdapat dalam crude gliserol. Hal ini menyebabkan terjadinya tiga lapisan, lapisan atas yaitu asam lemak bebas, lapisan tengah terdiri dari campuran metanol dan gliserol serta lapisan bawah terdiri dari campuran katalis dan fosfat yang berupa garam. Tahap selanjutnya yaitu mengambil lapisan tengah yaitu campuran metanol dan gliserol. Pengambilan lapisan ini menggunakan corong pemisah. Penambahan asam pada gliserol kotor tidak terlalu mempengaruhi warna gliserol yang dihasilkan. Hal ini disebabkan masih banyaknya zat pengotor lain yang tidak mampu dipisahkan oleh penambahan asam, sehingga warnanya tetap coklat kemerahan. Untuk menarik zat

pengotor lain yang masih terdapat dalam gliserol maka digunakan karbon aktif sebagai adsorben. Pemilihan karbon sebagai adsorben disebabkan karena karbon aktif mempunyai daya adsorbsi yang cukup tinggi. Selain itu dari segi ekonomi harganya juga lebih murah dibandingkan dengan adsorben lain dan mudah di dapat. Akan tetapi, pemakaian karbon aktif yang terlalu banyak dan waktu adsorbsi yang terlalu lama menyebabkan kadar gliserol turun. Aziz dalam penelitiannya pada tahun 2008 mengenai pemurnian gliserol hasil samping biodiesel dengan bahan baku minyak goreng bekas mendapatkan kondisi optimum pemurnian terjadi pada saat konsentrasi karbon aktif 5% dan waktu adsorbsi 24 jam, dimana kadar gliserol ditingkatkan dari 32,23% menjadi 76,43% [11].

Penambahan karbon aktif secara langsung kedalam gliserol kotor menyebabkan sebagian besar gliserol menempel pada karbon aktif karena viskositas gliserol cukup tinggi. Untuk itu sebelum karbon aktif ditambahkan, gliserol kotor diencerkan dulu dengan penambahan air sehingga memudahkan proses adsorbsi. Penambahan air ini membawa dampak terhadap kadar gliserol yang dihasilkan. Kadarnya menjadi turun. Untuk menarik air dari gliserol maka dilakukan proses penguapan [11].

2.3 FERMENTASI GLISEROL

Fermentasi adalah sebuah proses yang menyebabkan perubahan kimiawi pada suatu senyawa organik kompleks melalui pengaruh bebeapa enzim yang dihasilkan oleh mikroba. Proses fermentasi jauh lebih efektif, lebih mudah, dan lebih murah dibandingkan dengan proses-proses konvensional lainnya yang berbahan kimia [12]

Mikroba yang umumnya telibat dalam fermentasi adalah bakteri, khamir dan kapang. Prinsip dasar fermentasi adalah mengaktifkan kegiatan mikroba tertentu untuk tujuan mengubah sifat bahan, agar dapat dihasilkan sesuatu yang bermanfaat. Awalnya, fermentasi adalah pemecahan gula menjadi alkhol dan karbondioksida. Tetapi banyak proses yang dikatakan fermentasi tidak selalu menggunakan substrat gula dan menghasilkan alkohol serta karbondioksida, contohnya perubahan laktosa menjadi asam laktat oleh bakteri Streptococcus

jenis substrat, macam mikroba dan kondisi di sekelilingnya yang mempengaruhi pertumbuhan dan metabolisme mikroba tersebut. Menurut Judoamidjojo, menyatakan bahwa beberapa langkah utama yang diperlukan dalam melakukan suatu proses fermentasi diantaranya:

a. Seleksi mikroba atau enzim yang sesuai dengan tujuan. b. Seleksi media sesuai dengan tujuan.

c. Sterilisasi semua bagian penting untuk mencegah kontaminasi oleh mikroba yang tidak dikehendaki [13].

Fermentasi mikroba dapat dilakukan baik secaa homofermentatif menghasilkan produk tunggal utama dan heterofermentativ menghasilkan berbagai macam produk. Secara paradoks, industri fermentasi biasanya menggunakan prinsip aerobik atau anaerobik dalam prosesnya. Tetapi industri fermentasi, dengan menggunakan konsep teknik kimia di dalamnya, menjelaskan proses operasi yang memanfaatkan perubahan kimia yang diinduksi oleh organisme atau enzim yang memproduksi produk tertentu. Produk-produk fermentasi dapat meliputi :

a. Produk makanan : dari susu (yogurt, kefir, keju), buah-buahan (anggur), sayur-sayuran (soy sauce), daging.

b. Industri kimia (pelarut : aseton, butanol, etanol ; enzim ; asam amino) c. Bahan kimia khusus (vitmamin, pharmaceuticals) [14].

Kehadiran crude gliserol sebagai hasil samping dari pembuatan biodiesel dapat menjadi suatu masalah bagi lingkungan sekitar. Salah satu aplikasi yang paling menjanjikan dan memungkinkan dalam pemanfaatan crude gliserol menjadi lebih berguna adalah biokonversi gliserol menjadi suatu produk atau senyawa yang lebih bernilai melalui fermentasi mikroba. Kegunaannya sebagai sumber energi dan karbon sangat berguna bagi pertumbuhan mikroba dalam suatu industri mikrobiologi. Beberapa jumlah mikroorganisme yang dapat tumbuh secara anaerobik dengan kehadiran gliserol sebagai sumber energi dan karbon adalah Citrobacter freundii, Kllebsiella pneumoniae, Clostridium pasteurianum,

Clostridium butyricum, Enterobacter agglomerans, Enterobacter aerogenes, dan

kimia yang bernilai, seperti 1,3-Propanadiol, dihidroksiaseton, etanol, suksinat, dan lain sebagainya [15].

2.4 INOKULASI BAKTERI

Inokulasi adalah teknik pemindahan mikroba dari satu media ke media lainnya secara subkultur. Bentuk subkultur ada yang menggunakan kaldu sebagai media dan agar miring, tegak, atau lapisan. Inokulasi merupakan teknik yang penting dan banyak digunakan dalam penyiapan dan pemeliharaan kultur stok dan prosedur pengujian mikroba. Pemindahan mikroba dilakukan dengan menggunakan kawat ose dan jarum. Pemindahan mikroba secara steril juga dilakukan dengan menggunakan pipet. Pipet berperan sebagai sedotan yang mengangkat cairan. Alat ini terbuat dari plastik. Pipet disterilisasi dengan cara memasukkan semuanya ke canister atau masing-masing dibungkus kertas coklat dan disterilisasi dalam otoklaf (autoclave) atau oven pengering panas. Untuk tumbuh dan berkembang, mikroba membutuhkan suplai nutrisi yang memadai dan lingkungan pertumbuhan yang sesuai. Suplai nutrisi diberikan dalam bentuk media kultur yang mengandung senyawa sederhana. Media kultur dapat berbentuk cair, semi padat, dan padat. Media kultur berwujud cair tidak mengandung agar sebagai pengental dan biasa disebut medium kaldu (broth medium). Penambahan agar menjadikan medium berbentuk semi padat dan padat [16].

Media merupakan kumpulan zat organik maupun anorganik yang digunakan untuk menumbuhkan mikroba dengan syarat-syarat tertentu. Bahan-bahan dalam medium harus mencakupi kebutuhan elemen yang akan dipergunakan biomassa sel dan produksi metabolik, juga harus cukup memberi energi untuk biosintesa dan memeliharaan selama proses. Berbagai analisis dilaboratorium mikrobiologi memerlukan media untuk tujuan pembiakan, isolasi, identifikasi, diferensiasi, dan transport mikroba [17].

Media yang akan digunakan harus dalam keadaan steril, artinya sebelum ditanami mikroba yang dimaksud, tidak ditumbuhi oleh mikroba yang lain yang tidak diharapkan. Dalam pembiakan bakteri yang akan digunakan dalam proses fermentasi maka digunakan media cair. Media cair yang dapat digunakan untuk menumbuhkan atau membiakan mikroba Nutrien Broth [18].

Dalam proses perkembangbiakan bakteri, media cair tidak hanya dibuat dengan menambahkan Nutrien Broth kedalam air, akan tetapi juga ditambahkan sumber makanan bagi bakteri. Nutrien Broth berupa ekstrak sapi, pepton, margarin, glukosa yang mana akan dilarutkan dengan 1 liter air [19]. Makanan tambahan dalam pembiakan bakteri berupa FeCl3.6H2O, CaCl2.H2O,

CuSO4.5H2O, MnSO4.4 H2O, ZnSO4.7H2O, (NH4)2SO4, MgSO4.7H2O, Na2SO4,

dan KH2PO4 [20]. Persiapan media cair disterilkan terlebih dahulu sebelum kultur

bakteri dimasukkan ke dalam media. Kultur bakteri yang berupa agar, diambil dengan kawat ose yang telah disterilkan di atas api. Kultur dimasukkan ke dalam media cair yang kemudian diinkubasi di dalam inkubator pada suhu 37 0C selama 2 hari [20].

2.5 ENTEROBACTER AEROGENES

Enterobacter aerogenes (E. aerogenes) termasuk dalam kelas Enterobacteriaceae yang merupakan bakteri anaerob fakultatif yang mampu

menghasilkan H2. Bakteri ini memiliki ciri-ciri berbentuk batang dengan lebar

0,6-1,0 μm dan panjang 1,2-3,0 μm, gram negatif, menghasilkan koloni dengan bentuk smooth, berflagela, motilitas (dapat bergerak), dan suhu pertumbuhan optimum 37 0C. Bakteri tersebut menghasilkan H2 melalui proses metabolisme

secara fermentatif yang diawali glikolisis [21]

Gambar 2.1 Bakteri Enterobacter aerogenes [22]

2.6 SINTESIS 1,3-PROPANADIOL

1,3-Propanadiol (CH2(CH2OH)2) adalah suatu tipe produk yang dihasilkan

dari fermentasi glukosa, yang merupakan salah satu bahan baku menarik dalam industri kimiawi karena penggunaannya yang luas pada berbagai bidang yang berbeda [23]. 1,3-Propanadiol mempunyai bobot massa 76,09 g × mol -1, titik didih 210-212℃ dan titik lelehnya -28℃ [24]. 1,3-Propanadiol adalah senyawa glikol linear alifatik dengan dua gugus fungsional, yang mana dapat disintesis oleh metode kimiawi dan bioteknologi. Secara bioteknologi gliserol dapat dikonversi menjadi 1,3-Propanadiol oleh beberapa mikroorganisme. Sintesis secara bioteknologi lebih menarik dibandingkan dengan sintesis kimiawi seperti proses secara biologi relatif lebih mudah dan tidak menghasilakan produk samping yang beracun. Sedangkan sintesis secara kimiawi memerlukan temperatur yang tinggi, tekanan yang tinggi, dan katalis yang mahal. Terlebih lagi, proses secara mikroba menggunakan gliserol sebagai substrat yang mana relatif lebih murah, ramah lingkungan dan banyak tersedia [25].

Penggunaan mikroorganisme alam untuk menghasilkan 1,3-Propanadiol banyak diaplikasikan dengan menggunakan bakteri. Para penghasil alami dari 1,3-propanadiol berasal dari genus Klebsiella (Hijauan dan Foster, 1982; Menzel et al, 1997; Barbirato et al, 1998; Biebl et al, 1998; Huang et al, 2002; Nemeth dkk, 2003; Yang et al, 2007), Clostridia (Forsberg, 1987; Biebl et al, 1992; Dabrock et al, 1992; Abbad-Andaloussi et al, 1996; Luers et al, 1997 ; Barbirato et al, 1998; Himmi et al, 1999; Colin et al, 2001; Malaoui dan Marczak, 2001; Raynaud et al, 2003), Citrobacter (Homann et al, 1990; Boenigk et al, 1993; Pflugmacher dan Gottschalk, 1994, Daniel et al, 1995; Barbirato et al, 1998; Seifert et al, 2001),

Enterobacter (Barbirato et al, 1995; Barbirato et al, 1996; Barbirato dan Bories,

1997; Barbirato et al, 1998; Zhu et al, 2002) dan Lactobacilli (Schutz dan Radler, 1984) [4].

Fermentasi gliserol dengan mikroba dalam sintesis 1,3-Propanadiol melibatkan dua reaksi enzimatik (Gambar 2.2). Reaksi enzimatik pertama dikatalisis oleh gliserol dehidratase untuk mengkonversi gliserol menjadi 3-hidroksipropionaldehid dan air. Reaksi enzimatik kedua yaitu 3-

hidroksipropionaldehid direduksi menjadi 1,3-propanadiol oleh propanadiol dehidrogenase.

Gambar 2.2 Biokonversi Gliserol menjadi 1,3 Propanadiol [26]

Gambar 2.3 Perombakan Gliserol menjadi 1,3-Propanadiol [26]

Produksi 1,3-Propanadiol dari gliserol secara umum berlangsung dalam kondisi anaerobik dimana gliserol berperan sebagai sumber karbon dan energi dalam ketidakhadirannya aseptor eksogen lain yang setara. Tetapi beberapa diantaranya juga dapat memproduksi 1,3-Propanadiol dalam kondisi fakultatif-anaerobik [24].

1,3 Propanadiol mempunya potensi aplikasi yang luas. Berdasarkan hal ini, penggunaannya dalam reaksi polimerisasi meningkatkan minat. Politrimetilen tereptalet (PTT) salah satu yang tersedia secara komersial yang dijual oleh Shell atau DuPont dan dapat digunakan untuk kapet atau tekstil. Penggunaan lainnya

yaitu sebagai blok pembangun dalam reaksi kimia, selain itu 1,3-Propanadiol dapat digunakan sebagai pendingin atau anti beku untuk motor dan sel bahan bakar atau untuk meningkatkan sifat dari pelarut, pelumas, laminasi dan perekat. Karena potensi nya yang rendah dalam iritasi kulit membuat 1,3-Propanadiol menarik digunakan untuk aplikasi dalam kosmetik, yang dapat berguna sebagai humektan atau emolien [27].

2.7 SEPARASI HASIL FERMENTASI

Produksi 1,3-Propanadiol dari gliserol dilakukan dengan proses biologi dari konversi gliserol menjadi 1,3-Propanadiol dengan menggunakan berbagai jenis mikroorganisme. Disamping 1,3-Propanadiol yang dihasilkan, beberapa alkohol, asam-asam, dan senyawa-senyawa lainnya juga dihasilkan, dan pemisahan 1,3-Propanadiol dari senyawa-senyawa tersebut dari proses fermentasi menjadi suatu tantangan besar. Beberapa metode pemisahan atau separasi yang telah digunakan dalam pemisahan 1,3-Propanadiol dari senyawa-senyawa lainnya dari proses fermentasi adalah distilasi, ektraksi cair, dan ekstraksi reaktif, dan preevaporasi [28].

Perbedaan titik didih yang cukup tinggi dari senyawa-senyawa hasil fermentasi, mengakibatkan pemisahan dapat dilakukan dengan metode distilasi.

Tabel 2.3 Daftar Sifat Komponen Hasil Proses Fermentasi [21] Nama Senyawa Rumus Kimia Berat Molekul

(gr/mol)

Titik Didih (0C)

Etanol CH3CH2OH 46,07 78,50

Asam Formiat HCO2H 46,03 100,7

Asam Asetat CH3COOH 60,05 117,90

Asam Laktat CH3CH(OH)COOH 90,08 122

3-Hidroksi

Propinaldehid CHOCH2CH2OH 74,08 129,09

Asam Butirat CH3CH2CHOOH 88,12 165,5

2-3 Butanadiol CH3CHOHCHOHCH3 90,12 178-182,5

Asam Suksinat HO2CCH2CH2CO2H 118,09 235

Gliserol HOCH2CH(OH)CH2OH 92,11 290

Secara garis besar, distilasi merupakan suatu perubahan cairan menjadi uap dan uap tersebut didinginkan kembali menjadi cairan. Unit operasi distilasi merupakan metode yang digunakan untuk memisahkan komponen-komponen yang terdapat dalam suatu larutan atau campuran dan tergantung pada distribusi komponen-komponen tersebut antara fasa uap dan fasa air. Semua komponen tersebut terdapat dalam fasa cairan dan uap. Fasa uap terbentuk dari fasa cair melalui penguapan (evaporasi) pada titik didihnya. Syarat utama dalam operasi pemisahan komponen-komponen dengan cara distilasi adalah komposisi uap harus berbeda dari komposisi cairan dengan terjadi keseimbangan larutan-larutan, dengan komponen komponennya cukup dapat menguap [29].

Berdasarkan tekanan operasi yang digunakan, distilasi dibedakan menjadi tiga jenis, yaitu distilasi atmosferik, distilasi vakum, dan distilasi tekanan tinggi (lebih dari 1 atm). Distilasi atmosfer adalah proses pemisahan dua komponen berdasarkan perbedaan titik didihnya pada tekanan atmosfer [30]. Teknik pemisahan kimia yang digunakan untuk memisahkan dua atau lebih komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang jauh. Suatu campuran dapat dipisahkan dengan destilasi atmosfer ini untuk memperoleh senyawa murni. Senyawa yang terdapat dalam campuran akan menguap saat mencapai titik didih masing-masing [31].

Distilasi pada tekanan vakum dan atmosfer ini selain dapat menurunkan titik didih bahan dapat juga bertujuan untuk menghindari kerusakan komponen pada proses pemisahan [30].

2.8 KROMATOGRAFI GAS (GAS CHROMATOGRAPHY)

Kromatografi adalah cara pemisahan campuran yang didasarkan atas perbedaan distribusi dari komponen campuran tersebut diantaranya terdapat dua fase, yaitu fase diam (stationary) dan fase bergerak (mobile). Fase diam dapat berupa zat padat atau zat cair, sedangkan fase bergerak dapat berupa zat cair atau gas. Banyaknya macam-macam kromatografi yang salah satunya adalah

kromatografi gas, yang merupakan metode kromatografi pertama yang dikembangkan pada zaman instrumen dan elektronika. Kromatografi gas metode yang tepat dan cepat untuk memisahkan campuran yang sangat rumit. Waktu yang dibutuhkan beragam, mulai dari beberapa detik untuk campuran yang sederhana sampai berjam-jam untuk campuran yang mengandung 500-1000 komponen. Metode ini sangat baik untuk analisis senyawa organik yang mudah menguap seperti hidrokarbon dan eter [32].

Kromatografi Gas adalah proses pemisahan campuran menjadi komponen-komponennya dengan menggunakan gas sebagai fase bergerak yang melewati suatu lapisan serapan (sorben) yang diam. Fase gerak dan fase diam dari Kromatografi Gas yaitu :

a. Fase gerak adalah gas dan zat terlarut terpisah sebagai uap. Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak.

b. Fase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada zat padat penunjangnya [32].

2.8.1 Bagian-Bagian Alat Kromatografi Gas 2.8.1.1 Fase Mobil (Gas Pembawa)

Fasa mobil (gas pembawa) dipasok dari tanki melalui pengaturan pengurangan tekanan. Kemudian membawa cuplikan langsung ke dalam kolom. Jika hal ini terjadi, cuplikan tidak menyebar sebelum proses pemisahan. Cara ini cocok untuk cuplikan yang mudah menyerap. Gas pembawa ini harus bersifat inert dan harus sangat murni. Seringkali gas pembawa ini harus disaring untuk menahan debu, uap air, dan oksigen. Gas sering digunakan adalah N2, H2 He dan

Ar [32].

2.8.1.2 Sistem Injeksi Sampel

Sampel dimasukkan ke dalam aliran gas, jika sampel berupa cairan harus diencerkan terlebih dahulu dalam bentuk larutan. Injeksi sampel dapat diambil dengan karet silikon ke dalam oven, banyak sampel + 0,1-10 ml [32].

2.8.1.3 Kolom

Fungsi kolom merupakan ”jantung” kromatografi gas dimana terjadi pemisahan komponen-komponen cuplikan. Kolom terbuat dari baja tahan karat, nikel, kaca [32].

2.8.1.4 Detektor

Fungsi detektor untuk memonitor gas pembawa yang keluar dari kolom dan merespon perubahan komposisi yang terelusi [32].

2.8.1.5 Pencatat (Recorder)

Fungsi recorder sebagai alat untuk mencetak hasil percobaan pada sebuah kertas yang hasilnya disebut kromatogram atau kumpulan puncak grafik [32].

2.8.2 Prinsip Kerja Alat Kromatografi Gas

Cara kerja Kromatografi Gas adalah gas pembawa dialirkan dari tangki bertekanan tinggi melalui alat pengatur tekanan yang dapat menentukan kecepatan aliran gas pembawa yang akan mengalir ke komponen yang lain. Sampel dimasukkan dalam injektor yang dipanaskan agar sampel berubah menjadi gas dan mengalir ke dalam kolom. Pada kolom, campuran zat penyusun mengalami proses pemisahan partisi pada fase cair, melalui detekor kemudian mengirimkan

signal ke recorder setelah mengalami amplifikasi. Bila sampel berupa cairan

dapat dimasukkan dengan syringe, bila berupa gas melalui katup. Sampel masuk ke dalam injektor mengalir dengan gas pembawa masuk kedalam kolom [32].

2.8.3 Kelebihan dan Kekurangan Kromatografi Gas Adapun kelebihan dari Kromatografi Gas adalah :

1. Waktu analisis yang singkat dan ketajaman pemisahan yang tinggi

2. Dapat menggunakan kolom lebih panjang untuk menghasilkan efisiensi pemisahan yang tinggi

3. Gas mempunyai vikositas yang rendah

4. Kesetimbangan partisi antara gas dan cairan berlangsung cepat sehingga analisis relatif cepat dan sensitifitasnya tinggi

5. Pemakaian fase cair memungkinkan kita memilih dari sejumlah fase diam yang sangat beragam yang akan memisahkan hampir segala macam campuran.

Sedangkan kekurangan dari Kromatografi Gas adalah : 1. Terbatas untuk zat yang mudah menguap

2. Kromatografi gas tidak mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah besar. Pemisahan pada tingkat miligram mudah dilakukan, pemisahan pada tingkat gram mungkin dilakukan, tetapi pemisahan dalam tingkat pon atau ton sukar dilakukan kecuali jika ada metode lain.

3. Fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan zat terlarut. [32]

2.9 ANALISA EKONOMI

Produksi crude gliserol akan meningkat seiring dengan meningkatnya produksi biodisel. Crude gliserol sebagai produk hasil samping pembuatan biodiesel ini tidak dapat langsung dibuang ke lingkungan karena kandungan bahan organiknya yang tinggi. Selain itu crude gliserol ini memiliki nilai ekonomis yang rendah karena mengandung impurities seperti metanol, asam lemak (sebagai sabun) dan garam. Salah satu solusi untuk menangani produksi crude gliserol yang terus meningkat adalah mengubahnya menjadi suatu produk yang lebih berharga dengan proses yang efektif dan efisien.

Salah satu produk dengan nilai tambah tinggi yang dapat dengan mudah dibuat dari gliserol adalah 1,3-propanadiol. 1,3-Propanadiol banyak digunakan untuk berbagai produk seperti polimer, kosmetik, makanan, pelumas, dan obat-obatan. Produksi 1,3-Propanadiol dengan bahan baku crude Gliserol dilakukan dengan tahapan sebagai beikut:

1. Pemurnian Crude Gliserol

2. Pembiakan Bakteri Enterobacter aerogenes 3. Fermentasi Gliserol

4. Distilasi

5. Analisa Hasil Fermentasi

Berikut merupakan rincian biaya pembuatan 1,3-Propanadiol dengan fermentasi gliserol menggunakan bakteri Enterobacter erogenes yang telah dilakukan selama penelitian dengan basis bahan baku crude gliserol 5 liter.

2. Pembiakan Bakteri (1 L) Rp 25.000,-

3. Fermentasi Rp 10.000,-

4. Distilasi Rp 10.000,-

5. Analisa Rp 250.000,-

Rp 355.000,-

Pada proses pemurnian crude gliserol sebanyak 5 liter akan menghasilkan gliserol murni sebanyak 1,8 L. Setiap fermentasi 50 ml gliserol diperkirakan akan menghasilkan 20 ml 1,3-Propanadiol. Sehingga, diperoleh hasil 1,3-Propanadiol hasil fermentasi gliserol sebanyak 1,8 L diperoleh sekitar 720 ml 1,3-Propanadiol.

Dari rincian biaya yang telah dilakukan diatas maka total biaya yang diperlukan untuk produksi 1,3-Propanadiol dengan fermentasi gliserol adalah Rp 355.000,-.

Harga 1,3 Propanadiol di pasaran, khususnya kota medan sekitar 4.000.000,-/L. Dengan demikian 1,3-Propanadiol untuk 1 ml memiliki harga 4000/ml. Oleh karena itu, hasil fermentasi 1,8 L gliserol memperoleh 1,3-Propanadiol sebesar 720 ml, sehingga harga jual hasil fermentasi gliserol menjadi 1,3 Propanadiol sebesar 2.880.000,-. Jika dibandingkan harga penjualan 1,3-Propanadiol dengan biaya pengeluaran untuk menghasilkan 1,3-1,3-Propanadiol menghasilkan keuntungan yang besar. Sehingga fermentasi gliserol menjadi 1,3-Propanadiol dengan menggunakan bakteri Enterobacter aerogenes layak dipertimbangkan.