FERMENTASI SAMPAH BUAH MENJADI ETANOL MENGGUNAKAN BAKTERI
Zy momona s mobilis
TRIA AULIA DOSEN PEMBIMBING Ir. ATIEK MOESRIATI, MKes
JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2011
Latar Belakang
Bahan bakar fosil (minyak bumi)
Etanol Sumber energi alternatif
Sampah
Penanganan
Peneliti
Kompos
... Hidrolisis Ide
Sampah Buah Fermentasi Zymomonas mobilis
Hidrolisis Fermentasi
Perumusan Masalah
1. Pada waktu kapankah kadar etanol maksimum yang dihasilkan?
2. Penambahan H2SO4 manakah yang dapat menghasilkan kadar etanol lebih banyak?
Tujuan Penelitian
1. Menganalisis kadar etanol dengan variasi waktu fermentasi. 2. Menganalisis kadar etanol dengan penambahan H2SO4. 3. Mengetahui produksi etanol per kg sampah.
Ruang Lingkup •Sampel yang digunakan adalah sampah buah pisang dan nanas, yaitu memanfaatkan kulit dan buahnya •Sampel diambil dari pasar Pucang, yaitu sampah yang tidak terlalu busuk •Penelitian ini dilaksanakan pada skala laboratorium. •Variasi yang akan dilakukan pada penelitian ini adalah: 1. Variasi jenis sampah - Sampah buah Pisang -Sampah buah Nanas 2. Variasi waktu fermentasi 3 hari, 5 hari, 7 hari, 9 hari dan 11 hari
... 3. Variasi penambahan H2SO4 H2SO4 = 0,5 ml H2SO4 = 1 ml H2SO4 = 1,5 ml • Analisa-analisa yang dilakukan adalah: - Analisa pH - Analisa kadar gula reduksi - Analisa kadar etanol
Manfaat Penelitian
1. Menambah wawasan dan pengetahuan bagi peneliti 2. Memberikan informasi mengenai keefektifan perbandingan waktu fermentasi dan penambahan H2SO4 yang dapat digunakan untuk memperoleh kadar etanol pada fermentasi sampah buah pisang dan nanas yang optimum. 3. Memberikan nilai lebih terhadap sampah pisang dan nanas.
Pisang
Tinjauan Pustaka
Buah pisang banyak mengandung karbohidrat baik isinya maupun kulitnya. Hasil analisis kimia menunjukan bahwa kulit buah pisang banyak mengandung air 69,80% dan karbohidrat sebesar 18,50% (Retno dan Nuri, 2011). Taksonomi tanaman pisang adalah sebagai beriku: Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Sub Divisi : Angiospermae Kelas : Monocotylae Bangsa : Musales Suku : Musaceae Marga : Musa Jenis : Musa paradisiacal (Rismunandar ,1990)
Nanas Kulit buah nanas mengandung 81,72 % air dan17,53% karbohidrat Taksonomi tanaman nanas adalah sebagai berikut: Kingdom : Plantae Diviso : Spermatophya Kelas : Angiospermae Ordo : Farinosae Famili : Bromiliaceae Genus : Ananas Species : Ananas comosus (Wulandari, 2010).
Etanol disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol saja, adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
Hidrolisis adalah proses antara reaktan dengan menggunakan air atau asam supaya suatu persenyawaan pecah atau terurai
Fermentasi Fermentasi merupakan proses perubahan dari glukosa menjadi alkohol (Lee, 1992). Peruraian dari kompleks menjadi sederhana dengan bantuan mikroorganisme sehingga menghasilkan energi. Zymomonas mobilis Zymomonas mobilis merupakan bakteri anaerob fakultatif yang mampu memanfaatkan sukrosa, glukosa dan fruktosa sebagai sumber energinya dalam menghasilkan etanol dan CO2, mempunyai laju pertumbuhan yang tinggi dan tahan terhadap konsentrasi etanol sekitar 10% (Schlegel, 1994). Meskipun demikian, Zymomonas mobilis mempunyai kelemahan yaitu menghasilkan produk samping antara lain asam asetat, gliserol, aseton dan sorbitol. (Gunasekaran dan Raj, 1999)
Tahapan Penelitian
Sampah:Air 75% : 25%
NaOH 4,5
Menghentikan bakteri beraktifitas
Hasil dan Pembahasan Setelah penambahan H2SO4
pH
Hari ke
Pisang 3,88
3 5 7 9 11
Hari ke
Nanas 3,69
3 5 7 9 11
Penambahan H2SO4
H2SO4 0,5 ml H2SO4 1 ml H2SO4 1,5 ml 2,64 1,92 1,86 1,97 2,02
1,72 1,51 1,64 1,38 1,4
Setelah penambahan NaOH
1,4 1,33 1,22 1,2 1,25
Penambahan H2SO4 H2SO4 0,5 ml H2SO4 1 ml H2SO4 1,5 ml 1,53 1,37 1,46 1,55 1,45
1,26 1,32 1,25 1,22 1,32
4,5
1,3 1,16 1,06 1,1 1,33
Hal ini dikarenakan H2SO4 merupakan asam kuat yang dapat menghidrolisis pati yang terdapat pada sampel menjadi glukosa. (C6H10O5)n + n H2O Karbohidrat
n(C6H12O6) Glukosa
Setelah fermentasi pH Pisang dengan Penambahan H2SO4 H2SO4 0,5 ml H2SO4 1 ml H2SO4 1,5 ml 4,23 4,4 4,07 4,12 4,29 4,07 4,26 4,27 4,04 4,25 3,92 4,01 3,85 3,9 3,87
Hari ke 3 5 7 9 11
pH Nanas dengan Penambahan H2SO4 H2SO4 0,5 ml H2SO4 1 ml H2SO4 1,5 ml 4,26 4,33 4,07 4,03 3,86 3,68 4,28 3,84 3,68 4,33 3,64 3,56 3,86 3,6 3,5
Waktu fermentasi vs pH Pisang
Waktu fermentasi vs pH Nanas
4,5 4,4
4,4
4,2 4
H2SO4 0,5 ml
4,2
H2SO4 1 ml 4,1
H2SO4 1,5 ml
4
H2SO4 0,5 ml pH
pH
4,3
3,8
H2SO4 1 ml
3,6
H2SO4 1,5 ml
3,4
3,9
3,2
3,8
3
1
3
5
7
9
Waktu ferm entasi (hari)
11
13
1
3
5
7
9
Waktu ferm entasi (hari)
11
13
Kadar Gula Kadar Gula Pisang
7,18%
Penambahan H2SO4
Sebelum Fermentasi
H2SO4 0,5 ml
10,34
H2SO4 1 ml
12,3
H2SO4 1,5 ml
12,32
3 8,68 8,75 8,72
5 7,84 7,61 7,58
Sesudah Fermentasi Hari ke 7 9 5,96 2,67 6,14 2,72 5,98 2,65
11 2,81 2,2 2,14
... Kadar Gula Nanas 8,86%
Penambahan H2SO4 H2SO4 0,5 ml H2SO4 1 ml H2SO4 1,5 ml
Sebelum Fermentasi 10,96 12,88 12,9
3 8,71 8,66 8,74
5 7,66 6,48 6,51
Sesudah Fermentasi Hari ke 7 9 5,02 2,1 5,44 2,36 5,12 2,3
11 1,92 1,89 2,03
Kadar Etanol
Nanas
Pisang
Hari ke 3 5 7 9 11
Penambahan H2SO4
H2SO4 0,5 ml 1,65 2,48 4,36 7,65 7,2
H2SO4 1 ml 3,42 4,66 6,11 9,56 9,48
H2SO4 1,5 ml 3,46 4,72 6,3 9,62 9,52
Hari ke 3 5 7 9 11
Penambahan H2SO4 H2SO4 0,5 ml H2SO4 1 ml H2SO4 1,5 ml 2,06 3,88 3,86 3,2 6,12 6,15 5,86 7,21 7,24 8,82 10,46 10,52 8,76 10,22 10,2
... Nanas
Pisang
Kadar gula 8,86%
Kadar gula 7,18%
Etanol 10,52%
Etanol 9,62%
Menurut Fessenden dan Fessenden (1997), satu molekul glukosa akan terbentuk dua molekul alkohol dan karbondioksida.
Perhitungan Etanol
Sampah Pisang Densitas sampah pisang = 0,54 kg/L Suhu = 30°C Kadar etanol = 9,62 % Perbandingan sampel dan air 75%:25% = 3 : 1 untuk 1 L etanol membutuhkan: = (1/9,62) x 100 = 10,4 L sampel untuk 10,4 L sampel dibutuhkan : = (10,4/4) = 2,6 L air dan = 2,6 x 3 = 7,8 L sampah karena satuan sampah dalam kg maka: = 7,8 L x 0,54 kg/L = 4,2 kg sampah pisang
Sampah Nanas Densitas sampah nanas 0,98 kg/L Suhu = 29°C Kadar etanol = 10,52 % Perbandingan sampel dan air 75% : 25% = 3 : 1 untuk 1 L etanol membutuhkan: = (1/10,52) x 100 = 9,51 L sampel untuk 9,51 L sampel dibutuhkan: = (9,51/4) = 2,4 L air dan = 2,4 x 3 = 7,1 L sampah karena satuan sampah dalam kg maka: = 7,1 L x 0,98 kg/L = 6,9 kg sampah nanas
Kesimpulan
1. Kadar etanol tertinggi pada sampah pisang dan nanas dengan penambahan H2SO4 0,5 ml, 1ml dan 1,5 ml terjadi pada hari kesembilan. 2. Penambahan H2SO4 pada sampah pisang dan nanas yang menghasilkan kadar etanol lebih banyak adalah penambahan H2SO4 1,5 ml. 3. Waktu optimum fermentasi menggunakan bakteri zymomonas mobilis melalui proses hidrolisis (H2SO4) adalah hari 9. 4. Untuk 1 L etanol 9,62% membutuhkan 4,2 kg sampah pisang dan untuk 1 L etanol 10,52% membutuhkan 6,9 kg sampah nanas.
Saran
•Untuk penelitian selanjutnya dapat melakukan kontrol pada suhu selama proses fermentasi dan penambahan variasi keadaan sampah yang akan digunakan •Untuk mendapatkan pengocokan optimal pada saat hidrolisis, dapat dilakukan dengan menggunakan Digital Platform Shaker •Perlu dilakukan kontrol tanpa penambahan H2SO4 pada metode yang sama dengan penelitian ini. •Untuk memperoleh hasil etanol yang lebih tinggi, perlu dilakukan destilasi bertingkat.
