Avls* S s l r w Ip@toUrma2010 IarrtitutTtlmoloe;iNssioasl
PEIMII3UATAN BIOETANOL DARI BAHAN BERIBASIS SELULOSA Haryono, R o w Kumiawan, Ani N h y a n i . Dian Anus Soviyani Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri Institut Teblogi Nasional Jl. PKH. Hasan Mustarpa NO.23 Bandung - 40124 e-mail: haryono ri~@,yahoo.mm
AbstMk sunbet d q a alam nabahah yang melimpah. tersebut contohnyu addah h a n g h d e t d dan ubf Aayu k a n g industri t& dm ubi kayu banyak Dari industri-indwtri tersebut selain i l h limbahpadat. Di didam limbahpazfat
,
W dipv?inthcmgkm r~ebagc~i bahcPr um mencakwp empat rangkaianproses, yaitu pengotahan ian Pads penelitian ini yung menjdi pusat kqjiun F &ah tahap hkbolisis. Hidrollisis dildengan menggunakrm asam sulfat sebagai katalis. 6 8 S e d m g h bahan baka yang digrmakun acfatah £imbah paat industri tahu rfcm Eimbah 4 industri t e p g tapioka #?# Hidrolisis dilakukun dengan sebuah reahor yang dilengkapi dengan labu bulat leher P@ &Idkngan re@a&tonteter. Penelitian ini mempeZajaripengaruh rasio b b b a h pada 6.tic variasi msw 1:8, 1:10, d m 1:I2 b h (g/m1) dengan khan boku bempa a m p tahu dan a m p ~ t ~ ~ i ~ i s i s t ~ k d ~ b f f t l a s a r k a n - ~ k o ~ i g f t a E e
h~ tefinggipqda setiap bahan bakz~ '
*
Konsentrai gluhma terthggipadapenelitian ini tejadipada rmio 1:12 Wv untuk bahan ainpas W ~ y e i h t s e b e s a ~ 4 6 % $ ; B P ~ ~ 1 : l 0 - ~ ~ a l w kwtsemid ghbsa sebarar 51% HasiIgidaw terbaik k d b d i p = ke *-mi dan p m u r n h P m g v lanjut ~ t e r h d q glukwa &ri ampus tahu diperoleh e&l dmgm hmtrasl2,63%, * s & a d deffgaff baker, bakx h ia q m tqmg &pioh tiipwdek sebesar5,26%.
AbstmCt Indonesia h an agrim2xhra.l country with u h m h t natural resources, Natural resource kd c o d t r i e s are such crr soya beans and c a f s m Soy beans h e been wed as tofi raw matwids and wsizva has beem med as tqpia~:(~JJaw raw matwid. From t h e industries, aprt j b m producing tofi and tapioca your also generated solid waste. Solid waste containing . cetlul'ose can be consideredas raw mat&* btoethoL - . m hdkticwr bkethand general&, klwak &mr series qf the prwess, ie. pre-treatment, which became the center stage of hydrolysis, jrmemkztion and p w i j b t k m h thh research is hyahlyssis. h this research. hyhly~is reaction use s+ic acid as a catalyst. And the raw material wed is i n h M o l sol# waste of topl and t t q d a c a ~ .
-4
EM-1
Pmridqg Senrinm Ijiptoutm~2410 ~ T t k w l o g i N ~
-
ISSN :1693 1
The highest colicentrution of glucose in this stu& occurred at a ratio of 1:12 w / v for tk materials solid waste of tofi that is equal to 46% and the rcrtro of 1:lOfw matwjd solid watW of krpioca$our with 51% glucose concentration. TIrtr r d t is p m d in rrj.kmt?nt& d p@icatwn. Further procwsiitg of @ w e f i m tofi waste i f k r h w d e w with a curaceof 2.63% ethanol with raw mat& ~~P,~QCU$MLT amunfedta 5.26% Eitywordr: s@u2c ackl; bbethanob &tMan,f-dapt,
g k o s e y hyhityJ&, cefluhe.
1. PENnAHULUAhT
ICrisi energi dunia merupakan masaIah yang w t h g di hadapi banyak negara di dmia temasuk Indonesia. Krisis ini w a d i assibat ketergantungsn pemenuhm energi bahan bakrrr duaia yang basPrS dari bahan bakar fosil. Sedangkan bahan bakar fosil merupakm sumber daya alam yang tidak dqet d i p x h u i dm ketemediaamya di dunia sangat terbatas. Data Departemen Emgi Dan SumbereDap M i n d menyebuhn babwa c a b g i n ufftuk mhyak Bumi ItrQaneshh y a &p untdc 18 UUSI kedepan, cadangan gas burni mencukupi untuk 61 tahun kedepan, dan batu bara baru habis dalam waktu 147 tahun jika ti& ada eksplorasi. (www.inctoneskpo.id, 2006). Okh karena itu sangat diperlukan ussha-usaha pencarla sumber energi altematif untuk r n e a ~ &ah i W i s energl hi. Salsrh satu sumber energi altennatif yang dapat di pcrtimbangkan untuk mengatasi lcrisis mergi yaitu bioetanol. Bioetanol dapat diolah dari berbagai jenis tanaman herpati (ubikap, jagung, sorgum biji, sap), tanaman bergula (tebu, sorgum manis, bit) serta selulosa (jerami, serbuk kayu sisa p e m j i a n kayy ampas tebu, kutit biji kacang kedetai). Selulosa merupatcan penyusun utarna sel tumbuhtumbuhan clan merupakan senyawa organik yang melimpah dibumi. Bioetanol juga clapat diperokh dari bahan baku limbah pengolahan rnakanan dm hasil pertanian yang masih mengindung selulosa (Hambati,ZOOt). Indonesia merupakan negara agraris dengan sumber daya hh t i yang melimpah. S u m k dam alam tembut di blah dan di hasitkan dari &tor pertmian dan peddmum KOmQdh dari perkebunan dan pertanian tersebut contohnya adahh k a u q kedelai dan ubi Icayu. b m g kedelai banyak dimanfaatkan sehgai bahan baku pada pembuatan tabu di industri tahu. Dari iachtstri Cahy selah d ~M u yangi m a ~ w sahb satu nwkmu~rakyet, juga dlimbak padat bedupft ampas kacang kedelai. Didalam limbah padat tahu ini masih mengandung selulosa &tar kurang lebih 42-490/a, sehingga dapat dipertimbangh sebagai bahan baku pembuatan bioebmL Selain l i b a h ampas kacang kedelai dari pabrik tahu, bioetaml juga dapat diperaleh dari a m p ubi kayu yang merupakan l i b a h dari pabrik tepung tapioka. Indonesia termasuk sebagai Negara pengbasil ubi kayu terbesar ketiga (I3.000.000 ton) setelah Brasit (25.554.000 ton), 'Lhaitang (13.500.000 ton) serta disusul Negara-negara seperti Nigeria (11.0(30.000 Indim (6.500.000 ton) dari takal pmdulrsi dunia s e k 122.134.000 ton per tahun (Bigcmsava.com, 2007). Berdasartran konsbibusi tabdq produksi nasional tedapt seputuh propinsi utama penghasil singkong yaitu Jaw Thur, Jawa Ten&, Lanpung, Sumdm Setatan, SuIawesi Taggam, Maluku, SumatRta Setatan dan Yagpkmh yang menyumbang sebesar 89,47% dari produksi Nasional h g l c a n produksi propinsi lainnya sekitar 1112*h. Di Daerah Istimewa Yogyakarta terutama di kabupaten Gunung Kitid dari tahun 19!@ sampai dengan 2QQSm e n d m i flukhwi ptaduldivitas antam 127 k w h t a b sampoi 174 kwinkdh dm produksi tertinggi sebesar 812321ton (Martono dan Sasongko, 2007).
B4-2
-
ISSN :1693 1750
P&@*inl,ypernbttatanW&d*mddG4wmysth:trthap piapanbahanbalcu+tahap hiilisis+tahap kmembsi +-,tabap distilmi. Pada pg~;iftianid proses yang dijadikau sebagd pusat kajian add& tahap hidrolisis. Hidrolisis
-w lanrbatlasamsulfia~). T a b p W i s i s t t m q d a a tallap yang haw diparZnstikaa lximja~ Kirseja pads tahapan BidFolisis
ini akan dipclajari berdasarkan atas pengaruh kondisi-kondisi operasi, rneliputi jenis bahan balru dan ~ b r f i r n b a k u ~ ~ i ~ ~ ~ Yariabd png dipnakan dnlnm re*ksi h id: konsentmsi H2S04 a Vmiabel tetap
(~WO), w&u reaksi (2,s jam), dan tempmhw reaksi (lm) b. Variabtl baubah : bahm hku (amps tahu dan a m p tepung tapioka) dan rash khan hku
terhadap hutan HzSOr(l:12, 1:10,1:8 bh dalam gml)
Hidrolisisjmda rasio bahan baku 1:8, 1:10, 1:ld Wv pada temperaau:1WC selama 2,5 jam
Ditambahkan
[
.
] -LFamentor
Homogcnisasi m c n w shaker
Pemisahan I '
ECanol+ air #
ISSN : I
pertelitian ,..= =ini - p m yang dijrwlikan sebagai pusat kajian- adalah tahap hlidrotisis. dilakukan d e n w meng&ak& la.rut&~&am sulf&( ~ 2 ~ 0 4 ) : Tahq hidrdis% me&&~ tabp yang haws diperh&krtnkrtnkhfjmYh K k r j 8 pa& t a h p hidn>Iisis ~ ini &an dipeiajari b e d a w h atas pen& kondisi-kondisi eperasi, meliptiti jenis bahan balw b rasio bahan baku untuk menghasilkan glukosa. =-
1
I
VaABel p e g cligumkfn &lam realrsi h iamlisis a Variabel tetap (lOO/o),waktu reaksi (2,5 jam), dan temperatur reaksi : konsentrasi H2S04 (1Oo0C)
b. Variabel berubah : bahan baku (ampas tahu dan mpas tepung tapioka) dan rasio bahan baku terhadap larutan HzS04(1 :12, 1 :10,1:8 blv da1a.m dm]) Tahapan pelalisanaan hihlisis ditarnpilkan pada Gambar I.
Umpan padat kering
I
Gambar 1. Tahap hidrolisis
1
Rasio 8ahan Baku terhadap . Konsentrasi Glukosa
i
1
I ;4
9
Pi&
r .
.L-'-
*
%
'
;
;\
-3
<
&upas ' idbu dbn* per6anbi& 1: 10 blv konsentras, glukosa yang arperoleh mengalam1 pnurunan sebelumnya mengalami kenaikan pada rasio 1:8 blv kemudian pada perbandigan 1:12 b/v jakan mengdami kenaikan kemwi. Sebafiknya untuk ampas tepung tapioka pa& perbandingan 1:10
$. .#/v konsentrasi yang dipmleh mengalami kenaikan sebetumnya pada raslo 1:s mengalami penurvaan
:
'
kemudian pada perbandiigan 1 :12 blv akan mengalami penurunan #%cia Gambar 3 mash tediht adanya fluktuasi, hal ini disebabkan @ens ka&r glukosa yang @ihasilhbelurn mencapai kondisi rnaksimum. Kondisi maksimum dapat diipai denw penambahan balm bdcu &tti m e m w konse&mi rtsam sulfat.
r*
3 3 Peroleban bioetand Bioetanol pada penelitian ini diperoleh dari hasil fermentasi terhadap larutan glukosa yang dihasilkan &,ti re&i hiblisis d e n m kondisi terbaii. Ronsentrasi etanof h i tahap fennentasi ditampikan mda Tabel 3. Konsentrasi perolehan etanol dari h i 1 fennentasi
Jenis W a n baku Ampas tahu Amp a ts eunp gtapioka
Konsentrasi glukosa
Konsentrasi etanot
(%-bh-)
(Ye)
46
2,63 5,26
51
pada Tabel 3 nampak bahwa semakin tin& konsentrasi glukosa maka makin tinggi ' +la konsentmsi etanol yang d i h a s i i . Karena glukosa yang terkonsumsi merupakan sumber : untuk mikroba agar &pat bertahan hidup, maka jlh gtukosa yang d i i h tin& mikroba @g tumbuh akan semakin banyak, sehingga akan maghasilkan etanol yang lebih banyak pula
gerdasarkan
G
fermentasi dapat dipmgamhi okh beberapa faktor, diautanmya:jumlab subtrat, jumlah set yang
substrat gula yang terkmentasi. Menurut Fessendens dan Fessendens (1997) dari suatu molekul dukosa &an ttxbmtuk dm molelurt wiCu a W o E dan l m l x m k w Namm komatimsi alultosa t a k l u tinggi aLan men-6 -pernbentuk.an alkohol sebab glukosa dcog.0 kadar tinggi menyebablum pertumbuhan khamir terhambat sebhgga kadar allcohol yang d i h a s i sedikit. Menwut
mb
yaG
~(200~semaicin~&f~tasi~srrmrrrkin~p&lcadatalksholyang b d k a n dan semakIn banyak dais ragi yang dikikan malca kafiar alkoholjuga
tin@.
digunakan maka k~a~entrasi glukasa 1. Pada bahan ampas tahu, semakin png d i h a s i k semdrh besar pu yang digunakan maka konscntrasi glukosa yang di basilkan cendePung semakin kecir *-
2. Kammtmi terbaik yaag di perdeh dari proses hidrolisis dicapjli pada rasio bahan baku 1:12 Illl$dr unpastahusebesar46%dan1:10untukampastepung~oebeduv51%.
3. Konscntrasi etano1 yang di peroleh pada penelitian ini aAntah 563 % mtuk ampas tahu dan 526% m~ampaswwtapi~ di pcroleh pada penelitian ini dalah 11,94 % untuk ampas tahu dan 16,72 4. Rendeman etano1 %/oamp~tapidra
