PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI DALAM PEMBUATAN BIOETANOL DARI NIRA AREN (ARENGA PINNATA MERR)
SKRIPSI
Oleh
MEILANI MANDHALENA MANURUNG 110405070
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI DALAM PEMBUATAN BIOETANOL DARI NIRA AREN (ARENGA PINNATA MERR)
SKRIPSI
Oleh
MEILANI MANDHALENA MANURUNG 110405070
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA JANUARI 2016
Universitas Sumatera Utara
ii Universitas Sumatera Utara
iii Universitas Sumatera Utara
PRAKATA Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan Skripsi dengan judul “Pengaruh Volume Starter Dan Agitasi Dalam Pembuatan Bioetanol Dari Nira Aren (Arenga Pinnata Merr)”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Hasil penelitian ini ditujukan untuk memanfaatkan nira dari pohon Aren menjadi bioetanol. Dimana tanaman aren ini tumbuh subur di Indonesia khususnya di provinsi Sumatera Utara. Berbagai penelitian tentang pembuatan bioetanol dari nira telah dilakukan, namun masih rendahnya yield dan kadar bioetanol yang diperoleh menjadi pokok permasalahan yang amat penting. Oleh karena itu, penulis berpikir untuk melakukan suatu penelitian pengolahan nira aren menjadi bioetanol dengan variasi volume starter dan agitasi untuk mencapai yield dan kadar bioetanol yang lebih besar. Selain itu dengan menggunakan nira aren sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, diharapkan dapat memberikan bahan baku alternatif untuk pembuatan bahan bakar terbarukan di masa yang akan datang.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Ir. Netti Herlina, M.T. selaku dosen pembimbing. Ir. Renita Manurung, M.Sc. selaku koordinator skripsi. Dr. Eng. Irvan, M.Si. selaku ketua departemen teknik kimia. Dr. Ir. Iriany, M.Si.selaku dosen penguji I. Dr. Maya Sarah, S.T., M.T. selaku dosen penguji II. Keluarga penulis yaitu Ayahanda Jonniar Manurung, S.T., Ibunda Nismah br Sinulingga, A.Md.Bid., Abangda Afrisa Nelson Manurung, S.E., dan Ariguna Manurung yang tidak pernah lupa memberikan dukungan kepada penulis baik berupa moril maupun materil. 7. Sahabat terbaik Gusti Handayani dan Maradona Simanjuntak yang selalu memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.
iv Universitas Sumatera Utara
8. Teman-teman seangkatan 2011 dan semua orang yang tidak dapat ditulis namanya satu per satu, yang telah membantu penulis hingga penyusunan skripsi ini selesai. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, 27 Januari 2016
Penulis Meilani Mandhalena Manurung
v Universitas Sumatera Utara
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada kedua orang tua penulis.
Jonniar Manurung, S.T. Nismah br Sinulingga, A.Md.Bid.
Terimakasih telah mendidik, mencintai dan membimbing penulis dengan penuh kasih tanpa batas.
vi Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Meilani Mandhalena Manurung NIM : 110405070 Tempat/Tgl. Lahir : Batam, 12 Mei 1993 Nama orang tua Ayah : Jonniar Manurung Ibu : Nismah br Sinulingga Alamat orang tua : Tiban Housing B5 No.8, Sekupang, Batam Asal Sekolah TK Kartini 1 Batam, tahun 1997-1999 SD Kartini 1 Batam, tahun 1999-2005 SMP Kartini 1 Batam, tahun 2005-2008 SMAN 1 Batam, tahun 2008-2011 Pengalaman Organisasi/ Kerja: 1. Pengurus Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) periode 2014-2015 2. Kerja Praktek di PT Ecogreen Oleochemicals Batam tahun 2014 Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah 1. Pengaruh Volume Starter dan Agitasi dalam Pembuatan Bioetanol dari Nira Aren (Arenga pinnata Merr). Jurnal Teknik Kimia USU. Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai : 1. Juara I Renang tingkat Kota Batam 2. Juara I Renang tingkat Provinsi Kepulauan Riau 3. Juara I Catur tingkat Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
vii Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh volume starter dan agitasi terhadap kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan dari Nira Aren (Arenga pinnata Merr). Biokatalis yang digunakan adalah Saccharomyces cerevisiae. Variabel-variabel yang diamati adalah volume starter dan kecepatan agitasi pada proses fermentasi. Tahapan pertama adalah pembuatan starter yang kemudian dilanjutkan dengan proses fermentasi secara anaerobik. Hasil fermentasi kemudian didistilasi pada temperatur 88 oC. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi volume starter dan kecepatan agitasi maka kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan akan semakin tinggi hingga mencapai titik tertinggi. Jika melebihi titik tersebut penambahan volume starter dan kecepatan agitasi tidak meningkatkan kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan. Kadar dan yield bioetanol tertinggi yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah 47,618% (v/v) dan 48,1411% yang diperoleh pada volume starter 35% dengan agitasi 100 rpm. Kata kunci : bioetanol, fermentasi, nira aren, saccharomyces cerevisiae
viii Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT The purpose of this study was to determine the effect of agitation and volume of starter on yield and concentration of bioethanol produced from Nira Aren (Arenga pinnata Merr). Biocatalyst used was Saccharomyces cerevisiae. Observed variables was starter’s volume and agitation speed in anaerobic fermentation condition. It was started by preparing the starter and then followed by anaerobic fermentation process. Then the fermented result was distillated at temperature of 88 oC. The results showed that the higher starter volume and agitation speed, the higher concentration and yield of bioethanol produced until it reached its highest point. Adding starter’s volume and increasing the agitation speed beyond its highest point did not increase levels and yield of bioethanol produced. The highest concentration and yield of bioethanol produced in this study amounted to 47.618% (v/v) and 48.1411% was obtained at 35% starter volume with agitation speed of 100 rpm. Keywords : bioethanol, fermentation, nira aren, saccharomyces cerevisiae
ix Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
ii
PENGESAHAN
iii iii
PRAKATA
iv
DEDIKASI
vi
RIWAYAT HIDUP PENULIS
vii vii
ABSTRAK
viii
ABSTRACT
ix
DAFTAR ISI
x
DAFTAR GAMBAR
xii
DAFTAR TABEL
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
xiv
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
5
1.3 TUJUAN PENELITIAN
5
1.4 MANFAAT PENELITIAN
5
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
7
2.1 BIOETANOL
7
2.2 NIRA AREN
8
2.3 FERMENTASI
8
2.4 SACCHAROMYCES CEREVISIAE
10
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
11
3.1 LOKASI PENELITIAN
11
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
11
3.2.1 Bahan
11
3.2.2 Peralatan
11
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
ii
12
x Universitas Sumatera Utara
3.3.1 Prosedur Pembuatan Starter
12
3.3.2 Prosedur Fermentasi
12
3.3.3 Prosedur Analisis
13
3.3.3.1 Prosedur Analisis Gula
13
3.3.3.2 Prosedur Analisis Oksidasi Bioetanol Dengan
13
Kalium Dikromat (K2Cr2O7) 3.3.3.3 Prosedur Analisis Densitas Bioetanol
13
3.3.3.4 Prosedur Analisis Spesific Gravity dan API Gravity
14
3.3.3.5 Prosedur Analisis Nilai Kalor
15
3.3.3.6 Analisis Kadar Bioetanol
15
3.4 FLOWCHART PENELITIAN
16
3.4.1 Flowchart Pembuatan Starter
16
3.4.2 Flowchart Fermentasi
17
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
18
4.1 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU DAN BIOETANOL
18
4.1.1 Hasil Analisis Kadar Gula Nira Aren
18
4.1.2 Karakterisasi FTIR (Fourier Transform Infra Red) Etanol
18
4.1.3 Hasil Analisis Oksidasi Bioetanol Dengan Kalium Dikromat
19
(K2Cr2O7) 4.2 PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI TERHADAP KADAR BIOETANOL 4.3 PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI TERHADAP YIELD BIOETANOL 4.4 PERBANDINGAN STANDAR BAKU MUTU BIOETANOL BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
20
5.1 KESIMPULAN
23
5.2 SARAN
25
DAFTAR PUSTAKA
25
LAMPIRAN
25
22
26 32
xi Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 3.1
Flowchart Pembuatan Starter
16
Gambar 3.2
Flowchart Fermentasi
17
Gambar 4.1
Karakterisasi FTIR (Fourier Transform Infra Red) Etanol
18
Gambar 4.2
Hasil Analisis Oksidasi Bioetanol dengan Kalium
19
Dikromat Gambar 4.3
Pengaruh Volume Starter Dan Agitasi Terhadap Kadar
20
Bioetanol Gambar 4.4
Pengaruh Volume Starter Dan Agitasi Terhadap Yield
22
Bioetanol Gambar L3.1
Bahan Baku Nira Segar
37
Gambar L3.2
Hasil Pembacaan Refraktometer untuk Kadar Gula
37
Nira Gambar L3.3
Proses Fermentasi
38
Gambar L3.4
Proses Distilasi
38
xii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1
Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan
3
Bioetanol dari Berbagai Bahan Baku dan Penggunaan Mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae Tabel 3.1
Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol
15
Tabel L1.1
Hasil Analisis Kadar Etanol
32
xiii Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA PERCOBAAN
32
L1.1 Data Hasil Penelitian
32
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN
33
L2.1 Contoh Perhitungan Densitas Bioetanol
33
L2.2 Contoh Perhitungan Kadar Bioetanol Berdasarkan Densitas
33
L2.3 Contoh Perhitungan Yield Bioetanol
34
L2.4 Contoh Perhitungan Spesific Grafity dan API Grafity Bioetanol
34
L2.5 Contoh Perhitungan Nilai Kalor Bioetanol
35
L2.6 Perhitungan Analisis Ekonomi
35
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN
37
L3.1 Foto Bahan Baku Nira Segar
37
L3.2 Foto Analisis Kadar Gula Nira Dengan Refraktometer
37
L3.3 Foto Proses Fermentasi
38
L3.4 Foto Proses Dsitilasi
38
xiv Universitas Sumatera Utara
