ALKALINE PRETREATMENT DAN PROSES SIMULTAN SAKARIFIKASI FERMENTASI UNTUK PRODUKSI ETANOL DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

ALKALINE PRETREATMENT DAN PROSES SIMULTAN SAKARIFIKASI – FERMENTASI UNTUK PRODUKSI ETANOL DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT Kristina, Evi Retno Sari, Novia* Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662 Email: [email protected]

Abstrak Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) merupakan limbah pertanian yang memiliki kandungan lignoselulosa yang cukup tinggi. TKKS ini belum dimanfaatkan secara maksimal. Metode yang digunakan untuk mendegradasi kandungan lignin pada TKKS adalah alkaline pretreatment. Lalu dilanjutkan dengan proses simultan sakarifikasi-fermentasi menggunakan enzim selulase dan ragi saccharomyses cerevisiae. Setelah itu larutan etanol didistilasi pada suhu 78 °C. Kadar etanol tertinggi yang dihasilkan sebesar 4,37% dengan konsentrasi NaOH 3% dan waktu tinggal pretreatment 90 menit. Kata kunci: Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS), hidrolisis enzimatik, fermentasi, etanol.

Abstract Palm fruit empty bunch (PFEB) was the waste which has not been utilize optimally. Meanwhile, PFEB has a fairly high content of lignocelluloses. The method used to degrade lignin is by using the variety of dilute NaOH and the residence time of pretreatment. Furthermore it was continued by SSF process with enzyme cellulase and yeast of saccharomyses cerevisiae. Then, ethanol was destilated in 78°C. The highest concentration of ethanol obtained was 4.37% with 3% of NaOH and the residence time of pretreatment at 90 minutes. Keywords: Palm fruit empty bunch (PFEB), enzymatic hydrolysis, fermentation, ethanol

1. PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara agraris yang memiliki beragam kekayaan alam terbarukan yang sangat berpotensi menghasilkan bioenergi. Bahan bakar nabati seperti bioetanol, masih dibuat dari bahan berpati dan bergula yang merupakan bahan pangan. Hal ini akan berdampak buruk bagi penyediaan bahan pangan yang dibutuhkan masyarakat. Jika bahan bakar nabati (BBN) terus menerus dibuat dari bahan pangan, maka akan terjadi persaingan antara penyediaan pangan dan energi. Untuk menghindari persaingan tersebut, telah dikembangkan teknologi bahan bakar nabati generasi kedua. Teknologi bahan bakar nabati generasi kedua adalah teknologi yang

Page 34

mampu memproduksi bahan bakar nabati, seperti biodiesel atau bioetanol dari bahan lignoselulosa. Ketika hasil-hasil pertanian dan perkebunan dipanen, bahan lignoselulosa akan tertinggal sebagai limbah pertanian yang biasanya kurang termanfaatkan. Walaupun demikian, akan tetapi lignoselulosa tersebut dapat digunakan sebagai bahan baku produksi bahan bakar nabati. Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah yang dapat dikonversi menjadi bioetanol sebagai sumber energi alternatif. Tandan kosong kelapa sawit masing-masing mengandung 4050% selulosa dan 24-40% hemiselulosa (Saha, 2003; Sun, 2002). Salah satu bahan bakar nabati yang dapat dihasilkan dari lignoselulosa adalah bioetanol generasi kedua. Tingginya kadar selulosa pada polisakarida tersebut dapat

Jurnal Teknik Kimia No. 3, Vol. 18, Agustus 2012

dihidrolisis menjadi gula sederhana selanjutnya difermentasi menjadi etanol.

dan

Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah berlignoselulosa yang belum termanfaatkan secara optimal. Selama ini pemanfaatan tandan kosong hanya sebagai bahan bakar boiler, kompos dan juga sebagai pengeras jalan di perkebunan kelapa sawit. Padahal tandan kosong kelapa sawit berpotensi untuk dikembangkan menjadi barang yang lebih berguna, salah satunya menjadi bahan baku bioetanol. Hal ini karena tandan kosong kelapa sawit banyak mengandung selulosa yang dapat dihirolisis menjadi glukosa kemudian difermentasi menjadi bioetanol. Kandungan selulosa yang cukup tinggi yaitu sebesar 40-50% (Saha, 2003; Sun, 2002) menjadikan kelapa sawit sebagai prioritas untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol.

Teknologi Pretreatment Biomassa Lignoselulosa Proses pretreatment biomassa dapat dibedakan menjadi empat, yaitu : 1. Pretreatment secara Biologi 2. Pretreatment secara Fisika a. Secara Mekanik b. Penghancuran Bahan 3. Pretreatment Secara Kimia a. Alkali Pretreatment b. Acid Pretreatment c. Ozonolysis d. Organosolv e. Ionic LiquidsPretreatment ( ILS ) 4.Pretreatment Secara Fisika-Kimia a. Steam Explosion:SO2 (Steam Explosion) b. Liquid Hot Water c. Ammonia Fiber Explosion ( AFEX ) d. Wet Oxidation e. Microwave Pretreatment f. Ultrasound Pretreatment g. CO2 explosion

Alkaline Pretreatment Alkali pretreatment dapat meningkatkan efektifitas enzim pada proses enzimatik hidrolisis. Kandungan lignin pada biomassa akan mengalami proses penguraian dengan proses NaOH pretreatment, tetapi tidak terjadi pada kandungan selulosanya. Alkali pretreatment dapat miningkatkan kandungan selulosa dan efektif untuk menghilangkan lignin. Gambar 1. Tandan Kosong Kelapa Sawit

Tabel 1. Komponen Tandan Kosong Kelapa Sawit Komponen % Berat Selulosa 86 Hemiselulosa 8.5 Lignin 3.5 Sumber: (Astima et al.,2002) Pretreatment Bahan Baku Dalam teknologi biokonversi, pretreatment biomassa lignoselulosa dilakukan untuk mendapatkan hasil yang tinggi. Pretreatment ini dilakukan agar lignoselulosa lebih mudah untuk dibuka sehingga polimer polisakarida dapat dipecah menjadi monomer gula.


Simultan Sakarifikasi dan Fermentasi (SSF) Gambar 2. Skema pretreatment dari konversi biomassa (Hsu, dkk, 2009)

Page 35

Dalam SSF, enzim selulase mengkonversi polimer karbohidrat ke gula yang dapat difermentasi. SSF menghasilkan yield bioetanol lebih tinggi sesuai dengan yang diharapkan dan membutuhkan jumlah enzim yang lebih rendah karena adanya inhibisi produk akhir dari selulobiosa dan glukosa yang terbentuk selama hidrolisis enzim yang kemudian dilanjutkan dengan fementasi oleh yeast. Fermentasi adalah suatu proses perubahan kimia pada substrat organik, baik karbohidrat, protein, lemak atau lainnya melalui kegiatan enzim atau mikroba spesifik. Khamir yang sangat potensial untuk fermentasi etanol adalah Saccharomyces cereviseae karena memiliki daya konversi menjadi etanol sangat tinggi, metabolismenya sudah diketahui, metabolit utama berupa etanol, karbondioksida, dan air dan sedikit menghasilkan metabolit lainnya. Faktor – faktor yang mempengaruhi fermentasi adalah (Muljono, 2002): a. Ragi b. Suhu c. Oksigen d. Pengaruh pH e. Kadar Gula Distilasi Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan larutan berdasarkan perbedaan titik didih. Destilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari beer (sebagian besar adalah air dan etanol). Titik didih etanol murni adalah 78oC sedangkan air adalah 100oC (kondisi standar). Dengan memanaskan larutan pada suhu rentang 78-90oC akan mengakibatkan sebagian besar etanol menguap. Bioetanol Bioetanol adalah etanol yang berasal dari makhluk hidup, dalam hal ini adalah bahan nabati. Bioetanol adalah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan, dimana memiliki keunggulan mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18 %. Bioetanol ini dibuat melalui proses hidrolisis dan fermentasi. Bahan baku etanol bisa berasal dari bahan berpati, bahan bergula dan bahan berselulosa. Etanol banyak digunakan sebagai pelarut berbagai bahan-bahan kimia yang ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia. Mekanisme pembentukan bioetanol dari tandan kosong kelapa sawit (Risvank, 2008): (C6H10O5)n 3C5H10O5

Page 36

3C5H10O5 + C6H12O6 5C2H5OH + 5CO2

C6H12O6 Glukosa

No

2C2H5OH + 2CO2 Etanol Karbondioksida

Tabel 2. Sifat Fisika Etanol Properti Nilai

1 2 3 4 5

Titik Beku Titik Didih ( oC ) Densitas ( gr/mL ) Indeks Bias Tegangan Permukaan (dyne/cm ) 6 Viskositas (cP ) 7 Panas penguapan (cal/gr )

-114,1 78,32 0,7893 1,36143 23,1

8 Panas pembakaran pada 25 o C (cal/gr) 9 Titik Nyala (oF )

7092,9

10 Panas Spesifik (cal/groC)

0,579

1,17 200,6

70

11 Termal Kondukstivitas pada 20 oC J/(sec)(cm2)(oC/cm) 12 Nilai Oktan

106-111

13 Wujud pada suhu kamar

Cair

14 Dicampur dengan Natrium 15 Kelarutan dalam air 16 Dapat terbakar

0,00170

berekai Larut sempurna ya

Sumber : Kirk-Othmer, 1967

Penelitian Terdahulu Garcia melakukan penelitian tentang pembuatan bioetanol dari jerami gandum dengan variabel : laju alir ozon, moisture dan ukuran partikel biomassa. Metode penelitian yang digunakan adalah ozonolysis pretreatment. Hasil penelitian mereka menunjunkkan bahwa waktu ozonolysis yang baik diatas 2,5 jam. Hal ini dikarenakan, pada waktu tersebut Acid insoluble lignin(AIL) menurun sedangkan acid soluble lignin meningkat. Corvero melakukan penelitian tentang pembuatan etanol dari hasil press tandan kelapa sawit menggunakan metode hidrolisa enzimatik dan fermentasi. Hari hasil penelitiannya tersebut dapat disimpulkan bahwa PKC berpotensi baik sebagai raw material produksi bioetanol. Daru melakukan penelitian tentang pembuatan etanol dari tandan kosong kelapa sawit. Metode yang digunakan untuk mendegradasi lignin adalah pretreatment menggunakan H2SO4 encer (1%) dan NaOH


(4%). Setelah itu dilakukan hidrolisis enzimatik menggunakan enzim selulase dan difermentasi dengan yeast saccharomyses cerevisiae. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar etanol yang dihasilkan semakin tinggi sampai waktu fermentasi tertentu (waktu optimum) dan setelah waktu optimum terlewati kadar etanol yang dihasilkan menurun. Kadar bioetanol tertinggi yang dihasilkan sebesar 13,89%, pada hari fermentasi ke-5 menggunakan enzim sebanyak 9 ml. Ikhsan dan Zamzami melakukan penelitian tentang pengaruh konsentrasi asam dan basa pada proses delignifikasi terhadap kadar etanol yang dihasilkan dari tandan kosong kelapa sawit. Dalam penelitian ini digunakan variasi konsentrasi asam 1%, 2%, 3%, 4% dan 5% sedangkan untuk variasi konsentrasi basanya adalah 2%, 4%, 6%, 8% dan 10%. Proses hidrolisis enzimatik dilakukan dengan menggunakan enzim selulase sebanyak 10 ml yang kemudian dilanjutkan dengan proses fermentasi selama 5 hari dengan menggunakan yeast saccharomyses cerevisiae. Larutan bioetanol kemudian dipisahkan dari residu untuk dilanjutkan ke proses distilasi. Dari hasil penelitian di peroleh bahwa kondisi penelitian terbaik didapat pada saat konsentrasi asam 4% dan konsentrasi basa 10 % dengan kadar etanol 22,82 %. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi asam dan konsentrasi basa maka semakin besar kadar etanol yang dihasilkan. Namun setelah melewati konsentrasi asam 4 %, kadar etanol yang dihasilkan semakin menurun.

2. METODOLOGI Penelitian ini dilakukan di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. Metode yang digunakan adalah eksperimental, dilakukan untuk mengetahui sejauh mana tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dapat menghasilkan alkohol (etanol) melalui proses Alkali Pretreatment dan SSF. Prosses konversi lignoselulosa tandan kosong kelapa sawit menjadi bioetanol terjadi melalui tahap – tahap berikut, yaitu : 1. Pretreatment secara mekanik dengan megubah ukuran biomassa 2. Pretreatment atau delignifikasi dengan alkali pretreatment ( NaOH ) 3. Proses SSF 4. Destilasi 5. Analisa produk


Bahan dan Peralatan Penelitian Bahan-Bahan Penelitian 1) Enzim Selulase berasal dari Aspergillus niger 2) PDA (Potato Dextrose Agar) 3) sukrosa 12,5 % 4) (NH4)2SO4 0,25 % 5) KH2PO4 0,2 % 6) C2H5OH 96 % 7) Urea 8) MgSO4.7H2O 9) Yeast Saccromyces Cerevisiae 10) NaOH 11) H2SO4 25 % 12) Aquadest 13) Acetone 14) BSA (Bovine Serum Albumin) 15) Luff Schoorl 16) Na2S2O3 0,1 N 17) Kalium Iodida 20 %

fungi

Peralatan Penelitian 1) Beaker Gelas 50, 100, 250, 500 ml 2) Erlemeyer 250 ml, 500 ml 3) Gelas Ukur 10 ml, 50 ml 4) Labu Takar 1000 ml 5) Cawan Petri 6) Spatula 7) Bunsen 8) Kawat Ose 9) pH Meter / Kertas pH 10) Rotary Shaker 11) Autoclave 12) Corong Gelas 13) Pipet Tetes 14) Pipet ukur 5 ml, 10 ml 15) Neraca Analitik 16) Blender 17) Oven 18) Batu didih 19) Labu bundar 20) Peralatan Destilasi 21) Piknometer 5 ml 22) Buret Digital 23) Hot plate Prosedur Penelitian Pembuatan Enzim Selulase A. Pembenihan Inokulasi Mikroba yang digunakan adalah Aspergillus niger. Pembenihan dilakukan pada media PDA (Potato Dextrose Agar) secara zigzag dengan menggunakan kawat inokulasi di dalam cawan petri secara aseptik. Mikroba diinkubasi pada suhu ± 30°C selama 120 jam.

Page 37

B. Penyiapan Inokulum 1. 100 ml media cair (media cair ini terdiri dari sukrosa 12,5%, (NH4)2SO4 0,25 %, KH2PO4 0,2 %). 2. pH media cair diatur dengan HCl hingga pH 3. 3. Ujung kawat ose dicelupkan ke dalam etanol 96 % lalu dipanaskan pada api bunsen sampai berwana merah. 4. Biakan Aspergillus niger dari media PDA diambil dengan menggunakan kawat ose lalu dicelupkan beberapa saat pada media cair hingga tampak keruh. Pekerjaan ini dilakukan di ruang aseptik. 5. Media cair ditutup dengan kapas dan diletakkan pada rotary shaker selama 48 jam dengan kecepatan 130 rpm. C. Produksi Enzim selulase dalam media cair padat 1. TKKS dicacah dan dikeringkan kemudian dihaluskan. 2. Menimbang 20 gram TKKS dimasukkan ke dalam beaker glass 250 ml dan menambahkan nutrisi urea 0,03 gr, MgSO4.7H2O, 0,005 gr, KH2PO4 0,0023 gr. 3. 80 ml aquadest ditambahkan dalam media tersebut 4. pH diatur hingga pH 5 lalu media disterilkan di dalam autoclave pada suhu 120 ºC selama 15 menit. 5. Media yang telah disterilkan kemudian didinginkan. 6. Suspensi spora aspergillus niger ditambahkan sebanyak 10 ml pada media tersebut. 7. Media diinkubasi pada suhu ±30 oC dengan waktu fermentasi 96 jam. D. Pengambilan Enzim 1. Hasil fermentasi diekstrak dengan aquadest sebanyak 100 ml lalu di letakkan pada rotari shaker 150 rpm selama 1 jam 2. Cairan hasil fermentasi dipisahkan dengan menggunakan kertas saring. 3. Enzim yang diperoleh kemudian disimpan di lemari pendingin dan siap digunakan. Persiapan Bahan Baku 1. Bahan baku yang telah tersedia dijemur selama beberapa hari. 2. Kemudian bahan baku dicacah menjadi ukuran yang lebih kecil lalu dioven. 3. Biomassa kemudian diperkecil kembali dengan menggunakan blender hingga menjadi ukuran 3-5 mm. .

Page 38

Alkaline Pretreatment (NaOH) 1. Menimbang 30 gram TKKS, memasukkan kedalam 5 buah erlemeyer 500 ml. 2. Menambahkan 150 ml NaOH 1 %, 1,5 %, 2 %, 2,5 %, 3 % dan menutup rapat erlenmeyer dengan gabus. 3. Lalu dipanaskan dengan suhu 121 oC dengan waktu 30 menit. Kemudian mencuci fase solidnya dengan air beberapa kali. 4. Langkah 2 dan 3 diulangi dengan variasi waktu untuk 45 menit, 60 menit, 75 menit, dan 90 menit. SSF 1. Hidrolisis dan fermentasi dilakukan pada erlenmeyer dengan pengisian biomassa sebanyak 30 gram hasil pretreatment dengan menambahkan aquadest 100 ml dan mengatur pH. Kemudian dipanaskan dalam autoclave pada suhu 121 oC selama 15 menit. 2. Bubur TKKS dibiarkan menjadi dingin. 3. Kemudian ditambahkan enzim sebanyak 10 mL untuk proses hidrolisis dan ditutup rapat. 4. Selanjutnya erlenmeyer diletakkan pada rotary shaker dengan kecepatan 170 rpm selama 24 jam. 5. Setelah itu ditambahkan Saccaromyces Cerevisiae sebanyak 4 gram diaduk pada 150 rpm sampai homogen. Fermentasi dimulai dengan adanya penambahan yeast ini. 6. Erlenmeyer ditutup dengan penutup yang dilengkapi dengan selang karet yang ujung selang dimasukkan ke dalam air agar tidak terjadi kontak dengan udara. Sakarifikasi dan fermentasi dilanjutkan selama 5 hari. 7. Selanjutnya larutan hasil SSF dipisahkan dari bubur TKKS. 8. Larutan tersebut didistilasi pada suhu 80oC selama 1,5 – 2 jam sampai etanol tidak menetes lagi. 9. Mengukur destilat etanol yang didapat. Analisa Produk Penentuan kadar Etanol Untuk menganalisa kadar alkohol (etanol) yang didapat digunakan analisa density. Analisa density ini dilakukan dengan menggunakan alat piknometer, piknometer yang digunakan adalah piknometer 5 ml pada suhu kamar. Prosedur perhitungan density dengan menggunakan piknometer yaitu : 1) Menimbang berat piknometer kosong pada suhu kamar diperoleh a gr. 2) Menimbang berat piknometer yang telah berisi aquadest penuh pada suhu kamar diperoleh b gr. 3) Menghitung volume piknometer dengan menggunakan rumus


ba  c ml 0.995797 4) Menimbang berat piknometer yang telah diisi penuh dengan zat (etanol) yang akan ditentukan densitynya pada suhu kamar diperoleh d gr. Volume piknometer 

Density 

Berat piknometer isi zat  Berat piknometer kosong Volume piknometer Density 

d a c

Dari density yang diperoleh, dapat ditentukan kadar alkohol (etanol) yang terkandung, dengan melihat tabel density standar etanol pada suhu kamar (terlampir). Analisa ini dilakukan terhadap hasil fermentasi yang telah di destilasi, gunanya untuk mengetahui kadar alkohol (etanol) yang terdapat dalam hasil fermentasi. No.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Berat TKKS (gr)

Lama waktu tinggal (menit)

30

30

30

45

30

60

30

75

30

90

Konst. NaOH (%)

Kadar Alkohol (% v/v )

1 1,5 2 2,5 3 1 1,5 2 2,5 3 1 1,5 2 2,5 3 1 1,5 2 2,5 3 1 1,5 2 2,5 3

2,6560 2,8205 3,2730 3,2730 3,2730 3,3827 3,4650 3,4924 3,6843 3,9037 3,5335 3,7392 3,8078 3,8352 4,2054 3,6706 3,7940 3,9037 3,9860 4,3228 3,8352 3,8626 3,9772 3,9860 4,3699

ditambahkan 25 ml aquadest masukkan ke dalam erlenmeyer. 2) Larutan tersebut dinetralkan sampai pH 7. 3) Karena larutan berwarna coklat maka ditambahkan larutan Pb-asetat, penambahan bahan penjernih ini diberikan tetes demi tetes sampai tidak menimbulkan pengeruhan lagi. 4) Kemudian larutan disaring dan filtrat ditampung dalam erlenmeyer. Untuk menghilangkan kelebihan Pb, ditambahkan Na2CO3 anhidrat secukupnya. Kemudian ditambah aquadest sampai volume tertentu, digoyangkan dan disaring. 5) Mengambil filtrat 10 ml yang telah bebas Pb dan menambahkan 25 ml larutan Luff schoorl ke dalam erlenmeyer. 6) Selanjutnya dipanasi di atas hot plate sampai mendidih lalu diangkat dan didinginkan. 7) Menambahkan 5 ml larutan KI 20 % dan menambahkan 5 ml H2SO4 25 %. 8) Menambahkan 3 tetes indikator amilum. 9) Melakukan titrasi dengan larutan Na2S2O3 0,1 N sampai berwarna putih susu. 10) Melakukan percobaan untuk blanko dengan menggunakan 25 ml larutan luff schoorl dan 25 ml aquadest. 11) Perhitungan -Jumlah titrasi blanko dengan Na2S2O3 -Jumlah titrasi sampel dengan Na2S2O3 -Selisih titrasi (blanko – sampel) = Jumlah ml Na2S2O3 yang setara dengan gula reduksi

3. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh Waktu Tinggal Pretreatment Terhadap Kadar Etanol Pada Berbagai Variasi Konsentrasi NaOH

Penentuan Kadar Glukosa Untuk analisa kadar glukosa digunakan Dengan Metode Luff Schoorl. 1) Larutan yang sudah difermentasikan (gula invert) di ambil sebanyak 10 ml dan


Gambar 3. Pengaruh waktu tinggal pretreatment terhadap kadar etanol pada berbagai variasi konsentrasi NaOH.

Page 39

Konsentrasi NaOH yang ditambahkan pada proses pretreatment bervariasi : 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, dan 3%. Gambar 3. menunjukkan pengaruh waktu tinggal NaOH selama proses pretreatment terhadap kadar etanol pada berbagai variasi konsentrasi NaOH. Dari gambar 3. terlihat bahwa semakin lama waktu tinggal pretreatment, maka kadar etanol yang dihasilkan semakin tinggi. Demikian juga dengan semakin tinggi konsentrasi NaOH, maka kadar etanol juga semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena semakin lama waktu tinggal maka menyebabkan senyawa lignin yang terdegradasi lebih banyak. Sehingga selulosa dapat terhidrolisis lebih banyak menjadi glukosa dengan enzim selulosa. Dari gambar di atas dapat disimpulkan bahwa kadar etanol tertinggi yang diperoleh adalah 4, 3699 % pada konsentrasi NaOH 3 % dengan waktu tinggal 90 menit.

Pengaruh Waktu Tinggal Pretreatment Terhadap Kadar Glukosa Pada berbagai Variasi Konsentrasi NaOH Pengaruh waktu tinggal pretreatment terhadap kadar glukosa pada berbagai variasi konsentrasi NaOH dapat dilihat pada gambar 5. Massa TKKS yang digunakan 30 gram dan waktu hidrolisis selama 24 jam.

Gambar 5

Gambar 4.

Hasil Analisa GC untuk beberapa konsentrasi NaOH

Dari Hasil analisa GC terlihat perbedaan antara nilai hasil analisa secara piknomter dengan menggunakan GC. Perbedaaan tersebut disebabkan karena dalam analisa piknomter, produk masih menganduk senyawa lain sedangkan dari analisa GC hanya menganalisa etanol murni yang dihasilkan

Page 40

Pengaruh waktu tinggal pretreatment terhadap kadar glukosa pada berbagai variasi konsentrasi NaOH.

Gambar 5 menunjukkan bahwa kadar glukosa sisa proses SSF semakin menurun. Hal ini menunjukkan bahwa glukosa hasil hidrolisis telah difermentasi menjadi etanol. Sementara itu, selulosa semakin lama semakin berkurang karena terurai menjadi unit glukosa. Kadar gula cenderung menurun disebabkan gula yang terdapat dalam media digunakan sebagai sumber karbon bagi sel khamir untuk mensintesis energi melalui proses fermentasi etanol. Semakin tinggi kadar etanol maka semakin sedikit gula reduksi yang tersisa. Karena, selama proses fermentasi gula diubah menjadi etanol dengan bantuan ragi. Dari gambar di atas dapat disimpulkan bahwa kadar glukosa pada konsentrasi NaOH 3 % dan waktu tinggal 90 menit adalah 0,086 %. Besarnya kadar etanol yang dihasilkan berbanding terbalik dengan sisa gula reduksi. Semakin tinggi kadar etanol maka semakin sedikit gula reduksi yang tersisa. Karena, selama proses fermentasi gula diubah menjadi etanol dengan bantuan ragi.


Hubungan Antara Kadar Glukosa Dan Kadar Etanol dengan Konsentrasi NaOH

Gambar 6. Hubungan antara kadar glukosa, kadar etanol dengan konsnetrasi NaOH yang ditambahkan pada waktu tinggal pretreatment 30 menit.

Gambar 7. Hubungan antara kadar glukosa, kadar etanol dengan konsentrasi NaOH yang ditambahkan pada waktu tinggal pretreatment 45 menit.

Gambar 9. Hubungan antara kadar glukosa, kadar etanol dengan konsentrasi NaOH yang ditambahkan pada waktu tinggal fermentasi 75 menit.

Gambar 10. Hubungan antara kadar glukosa, kadar etanol dengan konsentrasi NaOH yang ditambahkan pada waktu tinggal pretreatment 90 menit. Dari kelima gambar di atas terlihat bahwa tampak adanya hubungan antara kadar etanol, kadar glukosa dan konsentrasi NaOH yang ditambahkan yaitu semakin besar konsentrasi NaOH yang digunakan maka semakin besar pula kadar etanol yang diperoleh. Namun berbeda untuk kadar glukosa, semakin besar konsentrasi NaOH yang digunakan, maka kadar glukosa semakin berkurang. Hal ini disebabkan ketika NaOH pada konsentrasi yang semakin tinggi, menyebabkan terurainya kandungan lignoselulosa dalam suatu biomassa sehingga kandungan selulosa semakin lebih mudah untuk diubah menjadi glukosa pada proses SSF.

Gambar 8. Hubungan antara kadar glukosa, kadar etanol dengan konsentrasi NaOH yang ditambahkan pada waktu tinggal pretreatment 60 menit.


Page 41

4. KESIMPULAN Dari penelitian yang dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan : 1. Kadar etanol tertinggi yang diperoleh adalah 4,3699 % pada konsentrasi NaOH 3 % dengan waktu tinggal 90 menit. 2. Semakin besar konsentrasi NaOH dan semakin lama waktu tinggal pretreatment maka kadar etanol yang dihasilkan semakin besar. 3. Semakin besar kadar etanol yang dihasilkan maka semakin kecil sisa gula reduksi.

DAFTAR PUSTAKA Alvira, P, dkk. 2009. Pretreatment technologies for an efficient bioethanol production process based on enzymatic hydrolysis. Diakses tanggal 26 Maret 2010 dari (http://elsevier.com/locate/biotech/2010/03/ 26/Pretreatment-technologies-for-anefficient bioethanol-production-processbased-on-enzymatic-hydrolysis). Balat, Mustafa, dkk. 2007. Progress in Bioethanol Processing. Diakses tanggal 30 November 2009dari (http://elsevier.com/ locate/pecs/2009/03/30/Progress-inbioethanol-processing). Corvero, Jose Maria dkk. 2009. Enzimatic hydrolysis and fermentation of palm kernel press cake for production of bioethanol. Diakses tanggal 23 Februari2010dari (http://elsevier.com/locate/emt/2010/02/23/ enzimatic-hydrolysis-and-fermentation).

Page 42

Hidayat, Rina, dkk. 2009. Pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit Menjadi Bioetanol sebagai Bahan Bakar Masa Depan yang Ramah Lingkungan. Diakses tanggal 15 Agustus 2010 dari (http://chemistry.org/ 2010/08/15/ pemanfaatan-tandan-kosongkelapa-sawit). Institut Pertanian Bogor. 2010. Ampas Perasan Kelapa Sawit Sebagai Biomassa Lignoselulosa. Diakses 13 Agustus 2010 dari (http:// chemistry. org /2010/08/13/ ampas-perasan-kelapa-sawit-sebagaibiomassa-lignoselulosa). Minarli, Ikhsan.,Zamzami. 2011. Pengaruh Variabel Konsentrasi Asam dan Basa pada Proses Delignifikasi terhadap Kadar Etanol yang dihasilkan dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS). Universitas Sriwijaya: Indralaya. Kumar, Parveen, dkk. 2009. Methods for pretreatment of lignocellulosic biomass for efficient hydrolysis and biofuel production. Diakses tanggal 25 Maret 2010 dari (http://pubs.acs.org/methods-forpretreatment-lignocellulosic-biomassa). Prawita, Dewi. 2010. Mengolah Limbah Sawit Menjadi Bioetanol dan Kompos. Diakses tanggal 13 Agustus 2010 dari (http://blogs.unpad.ac.id/ 2010/08/13/ mengolah- limbah- sawit- menjadibioetanol-dan-kompos.html). Yogamina, Daru.HW., Melinda,FA. 2011. Pembuatan Bioetanol dari Tandan Kosong Kelapa Sawit menggunakan Metode Hidrolisis Enzimatik dan Fermentasi. Universitas Sriwijaya: Palembang.



Page 43

ALKALINE PRETREATMENT DAN PROSES SIMULTAN SAKARIFIKASI FERMENTASI UNTUK PRODUKSI ETANOL DARI TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

Recommend Documents