potensi limbah kulit durian sebagai bahan baku pembuatan energi alternatif

i

LAPORAN HASIL PENELITIAN

POTENSI LIMBAH KULIT DURIAN SEBAGAI BAHAN BAKU

PEMBUATAN ENERGI ALTERNATIF

Disusun Oleh :

HARUN PAMPANG 10.14.017

LOIS YUNITA ANGGRAENI 10.14.023

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI NASIONAL MALANG

2014

ii

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN HASIL PENELITIAN

Kami yang bertanda tangan dibawah ini :

Malang, 24 Februari 2014

Menyatakan bahwa seluruh hasil Penelitian ini adalah hasil karya sendiri. Apabila di

kemudian hari terbukti bahwa ada beberapa bagian dari karya ini adalah bukan hasil

karya sendiri, maka kami siap menanggung resiko dan konsekuensi apapun.

Demikian surat pernyataan ini kami buat, semoga dapat dipergunakan

sebagaimana mestinya.

Tanda Tangan

Harun Pampang

Tanda Tangan

Lois Yunita Anggraeni

Materai

6000

iii

LEMBAR PERSETUJUAN




Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat

Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Kimia Jenjang Strata Satu (S-1)

Di Institut Teknologi Nasional Malang

Disusun Oleh :




Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Kimia

Jimmy, ST. MT.

NIP. Y 1039900330

Menyetujui,

Dosen Pembimbing

Dwi Ana Anggorowati, ST. MT.

NIP. 197009282005012001

iv

LEMBAR PENGESAHAN




Disusun Oleh :




Telah menyelesaikan revisi laporan hasil penelitian sebagai salah satu syarat untuk

menempuh wisuda sarjana pada jenjang strata satu (S-1)

Dosen Penguji :

1. Dra. Siswi Astuti, MPd. (..)

2. Elvianto Dwi Daryono, ST. MT. (..)

3. M. Istnaeny Hudha, ST. MT. (..)

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Kimia

Jimmy, ST. MT.

NIP. Y 1039900330

Menyetujui,

Dosen Pembimbing

Dwi Ana Anggorowati, ST. MT.

NIP. 197009282005012001

v

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena

dengan rahmat-Nya penyusunan Laporan Penelitian yang berjudul Potensi Limbah

Kulit Durian Sebagai Bahan Baku Pembuatan Energi Alternatif dapat

terselesaikan dengan baik.

Laporan penelitian ini disusun dan diajukan sebagai syarat untuk melengkapi

Tugas Penelitian serta syarat untuk mengerjakan Tugas Akhir yang wajib dilaksanakan

oleh mahasiswa Teknik Kimia Institut Teknologi Nasional Malang. Dalam kesempatan

ini, penyusun tidak lupa mengucapkan terimakasih kepada:

1. Bapak Jimmy, ST. MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia ITN Malang.

2. Bapak M. Istnaeny Hudha, ST. MT., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia ITN

Malang dan Dosen Penguji

3. Bapak Ir. Bambang Susila Hadi selaku Kepala Laboratorium Teknik Kimia ITN

Malang.

4. Ibu Dwi Ana Anggorowati, ST. MT., selaku Dosen Pembimbing Penelitian.

5. Ibu Dra. Siswi Astuti, MPd., selaku Dosen Penguji.

6. Bapak Elvianto Dwi Daryono, ST. MT., selaku Dosen Penguji.

7. Teman-teman Jurusan Teknik Kimia serta semua pihak yang telah membantu secara

langsung dan tidak langsung dalam pelaksanaan penelitian ini.

Kami menyadari bahwa Laporan Penelitian ini masih jauh dari sempurna, karena

itu kritik dan saran yang membangun diharapkan untuk penyempurnaan Laporan

Penelitian ini. Semoga Laporan Penelitian ini berguna bagi rekan-rekan mahasiswa

khususnya Jurusan Teknik Kimia.

Malang, Maret 2014

Penyusun

vi

DAFTAR ISI

Lembar Pernyataan Keaslian Tugas Penelitian ........................................................ i

Lembar Persetujuan Dosen Pembimbing ................................................................... ii

Lembar Pengesahan Laporan Hasil Penelitian.......................................................... iii

Kata Pengantar ............................................................................................................. iv

Daftar Isi ........................................................................................................................ v

Daftar Tabel .................................................................................................................. vii

Daftar Gambar ............................................................................................................ viii

Abstrak ......................................................................................................................... ix

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah ................................................................................. 1

1.2. Perumusan Masalah ........................................................................................ 3

1.3. Tujuan ............................................................................................................. 3

1.4. Luaran yang Diharapkan ................................................................................ 3

1.5. Kegunaan ........................................................................................................ 3

1.6. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kulit Durian .................................................................................................... 4

2.2. Bioetanol ........................................................................................................ 5

2.3. Pretreatment ................................................................................................... 6

2.4. Lignifikasi ...................................................................................................... 6

2.5. Hidrolisis Asam .............................................................................................. 6

2.6. Fermentasi ...................................................................................................... 7

2.7. Saccharomyces cereviceae ............................................................................. 9

2.8. Penelitian Terdahulu ...................................................................................... 9

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Metode Penelitian .......................................................................................... 11

3.2. Variabel Penelitian ........................................................................................ 11

3.2.1 Variabel Tetap ...................................................................................... 11

3.2.2 Variabel Berubah .................................................................................. 11

3.3. Alat dan Bahan .............................................................................................. 12

vii

3.3.1 Alat yang digunakan ............................................................................. 12

3.3.2 Bahan yang digunakan ......................................................................... 12

3.4. Prosedur Penelitian ........................................................................................ 13

3.4.1 Tahap Pemurnian Selulosa ................................................................... 13

3.4.2 Tahap Hidrolisis Selulosa ..................................................................... 14

3.4.3 Tahap fermentasi .................................................................................. 14

3.4.4 Tahap analisa ........................................................................................ 15

3.5. Kerangka Penelitian ...................................................................................... 16

3.6. Deskripsi Peralatan ........................................................................................ 17

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengamatan .......................................................................................... 19

4.2. Gambar dan Pembahasan ............................................................................... 21

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan ..................................................................................................... 26

5.2. Saran ............................................................................................................... 26

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Komposisi Kimia Kulit Durian ................................................................... 4

Tabel 4.1. Data Pengamatan Hasil Analisa Awal Kulit Durian ................................... 19

Tabel 4.2. Data Pengamatan Hasil Hidrolisis .............................................................. 19

Tabel 4.3. Data Pengamatan Hasil Fermentasi ............................................................ 20

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kulit Buah Durian ................................................................................... 4

Gambar 3.1. Diagram Alir Proses Pembuatan Bioetanol dari Limbah Kulit Durian .. 16

Gambar 3.2. Rangkaian Alat Hidrolisa ........................................................................ 17

Gambar 3.3. Fermentor ................................................................................................ 17

Gambar 4.1. Kandungan Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin Sebelum dan

Sesudah Pretreatment Kimia ................................................................... 21

Gambar 4.2. Proses Pengrusakan Lignin ..................................................................... 22

Gambar 4.2. Reaksi Lignin dengan Gugus Hidroksil dari NaOH

pada Proses Delignifikasi ........................................................................ 22

Gambar 4.4. Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Asam Terhadap Kadar Glukosa

pada Proses Hidrolisis ............................................................................. 22

Gambar 4.5. Hubungan antara Lama Fermentasi terhadap Kadar Etanol yang

dihasilkan pada Proses Fermentasi ......................................................... 24

x



Harun Pampang dan Lois Yunita Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, ITN Malang

Jl. Bendungan Sigura-gura No.2 Malang 65145

e-mail: [email protected]

Abstrak

Limbah kulit durian yang merupakan sumber bahan organik berkadar selulosa dan tersedia melimpah di

Indonesia, sehingga limbah kulit durian dapat dimanfaatkan menjadi bioetanol. Sebagai energy alternatif

pengganti Bahan Bakar Minyak (BBM), bioetanol memiliki kelebihan dibandingkan dengan BBM,

diantaranya memiliki kandungan oksigen yang lebih tinggi sehingga terbakar lebih sempurna, bernilai

oktan lebih tinggi dan lebih ramah lingkungan karena mengandung emisi gas CO lebih rendah. Proses

pembuatan bioetanol dilakukan dengan menghidrolisis kulit durian menjadi glukosa menggunakan

katalis H2SO4 dan HCl. Selanjutnya glukosa difermentasi menjadi etanol mengunakan Saccharomyces

cereviceae. Variabel yang digunakan: jenis asam (H2SO4 dan HCl), konsentrasi asam (10; 15; 20; 25;

30%) dan waktu fermentasi (4; 5; 6; 7; 8 hari). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kulit durian dapat

digunakan sebagai bahan baku alternatif pembuatan bioetanol dengan proses hidrolisis dan fermentasi,

hasil glukosa tertinggi diperoleh pada konsentrasi HCl 20% sebesar 61,4273%, waktu fermentasi hari

ke-6 menghasilkan kadar etanol sebesar 3.38075%.

Kata Kunci: bioetanol, kulit durian, hidrolisis, glukosa, fermentasi

Abstract

Durian peel waste which is a source of organic material and high levels of cellulose and is available in

Indonesia, that can be made to become bioethanol. As an alternative energy fuel, bioethanol which has

higher oxygen content, higher octane value, burnt effectively and contains lower CO emissions, and

friendly to environment. The process production of bioethanol from durian peel waste is made by

hydrolyzing the waste into glucose using H2SO4 and HCl. Then glucose is fermented into bioethanol using

Saccharomyces cereviceae. The variables are the species (H2SO4 dan HCl), consentrations of acid (10;

15; 20; 25; 30%) and time of fermentation (4; 5; 6; 7; 8 days).. The result shows that durian peel can be

used as an alternative to produce bioethanol by hydrolyzing and fermentation process, the best result of

glucose obtained at the concentration of HCl 20% as 61,4273% and time of fermentation in sixth days

produce the highest concentrations of ethanol 3,38075%.

Keywords: bioethanol, durian peel, hydrolysis, glucose, fermentation

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Cadangan minyak bumi nasional terus mengalami penurunan. Disamping itu,

konsumsi bahan bakar minyak semakin meningkat. Sehingga, 40 dari kebutuhan

nasional harus dipenuhi dengan mengimpor minyak dari luar negeri. Krisis energi tidak

hanya melanda Indonesia tetapi juga sedang dihadapi banyak negara di dunia. Krisis ini

terjadi akibat ketergantungan terhadap bahan bakar yang berasal dari fosil. Sedangkan

bahan bakar fosil merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui dan

ketersediaannya di dunia sangat terbatas. Data Kementrian Energi dan Sumber Daya

Mineral (ESDM) menyebutkan bahwa cadangan untuk minyak bumi Indonesia akan

habis 10 sampai 20 tahun kedepan, cadangan gas bumi mencukupi untuk 68 tahun

kedepan, dan batu bara habis dalam waktu 200 sampai 300 tahun kedepan (Hildah dkk.,

2010). Selain itu, pembakaran dari bahan bakar minyak menimbulkan polusi udara,

salah satunya adalah gas CO2 yang dapat terakumulasi di atmosfer sehingga dapat

menimbulkan pemanasan global (global warming). Berdasarkan Inpres No 13 Tahun

2011 tentang pemanfaatan bahan bakar subtitusi yaitu bahan bakar nabati (BBN) serta

pemanfaatan energi baru terbarukan lainnya maka perlu adanya upaya pencarian sumber

energi alternatif pengganti bahan bakar minyak. (www.indonesia.go.id). Salah satu

sumber energi alternatif untuk mengatasi krisis atau ketergantungan terhadap bahan

bakar minyak maupun untuk mengurangi dampak terhadap lingkungan yaitu bioetanol.

Bioetanol dapat diolah dari berbagai jenis tanaman berpati (ubi kayu, jagung,

sorgum biji, sagu), tanaman bergula (tebu, sorgum manis, bit) serta selulosa (jerami,

serbuk kayu sisa penggergajian kayu, ampas tebu, kulit biji kacang kedelai). Selulosa

merupakan penyusun utama sel tumbuh-tumbuhan dan merupakan senyawa organik

yang melimpah di bumi (Hambali dkk, 2008). Bioetanol memiliki beberapa kelebihan

dibandingkan energi alternatif lainnya. Etanol memiliki kandungan oksigen yang tinggi

(35%) sehingga terbakar lebih sempurna, bernilai oktan lebih tinggi (118), dan ramah

lingkungan karena mengandung emisi gas CO lebih rendah 19-25% (Indartono, 2005).

Disamping itu, substrat untuk produksi bioethanol cukup melimpah di Indonesia.
http://www.indonesia.go.id/

2

Produk ini diharapkan nantinya bisa menggantikan bahan bakar minyak kendaraan dan

mesin industri.

Beberapa penelitian tentang BBN telah dilakukan, misalnya biodiesel dari minyak

sawit dan jarak pagar, bioetanol dari singkong dan tetes tebu. Hasil yang diperoleh juga

sudah mampu menyumbangkan solusi bagi masalah kelangkaan minyak. Namun,

keberadaan BBN juga menimbulkan beberapa masalah, seperti penebangan hutan untuk

penanaman tumbuhan penghasil biodiesel, kenaikan harga bahan pangan seperti

singkong akibat naiknya nilai jual. Permasalahan tersebut menimbulkan pemikiran-

pemikiran baru untuk menggunakan bahan berselulosa yang bukan termasuk bahan

pangan sebagai bahan baku bioetanol. Salah satunya adalah limbah kulit durian.

Tanaman durian ( Durio zibethinus Murray ) dikenal sebagai buah tropis basah

asli Indonesia. Tanaman durian merupakan buah asli Indonesia yang menempati posisi

ke-4 buah nasional dengan produksi yang tidak merata sepanjang tahun, lebih kurang

700 ribu ton per tahun. Bagian buah yang dapat dimakan (persentase bobot daging

buah) tergolong rendah yaitu hanya 20,52%. Hal ini berarti ada sekitar 79,48% yang

merupakan bagian yang tidak termanfaatkan untuk dikonsumsi seperti kulit dan biji

durian (Chaerul Novita, 2013). Sehingga, dapat diperkirakan limbah yang dihasilkan

sekitar 556.360 ton per tahun. Dari hasil penelitian yang ada, pemanfaatan kulit durian

dalam bentuk ekstrak kulit durian dimanfaatkan sebagai bahan pengusir nyamuk atau

lalat, pengental dalam makanan pencegah kanker, dan sebagai bahan campuran dalam

pembuatan material industri. Kulit durian mempunyai komposisi kimia yaitu, selulosa

60,45%, hemiselulosa 13,09%, dan lignin 15,45% (Linda Jana dkk., 2010). Melihat

kandungan serat tersebut, maka kulit durian dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku

produksi bioethanol.

3

1.2 Rumusan Masalah

Potensi kulit durian sebagai bahan baku alternatif pembuatan bioetanol dengan

menggunakan variasi hidrolisis asam dan waktu fermentasi menggunakan

Saccharomyces cerevisiae.

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu :

1. Memanfaatkan limbah kulit durian sebagai bahan baku pembuatan bioetanol.

2. Mengetahui jenis dan kosentrasi asam yang digunakan pada proses hidrolisis untuk

mencari kadar glukosa tertinggi yang selanjutnya digunakan dalam proses proses

fermentasi.

3. Mengetahui waktu fermentasi yang optimal

4. Mendapatkan kadar etanol terbaik dari kombinasi variabel penelitian.

1.4 Luaran Yang Diharapkan

Luaran dari penelitian ini adalah dapat ditemukan teknologi tepat guna untuk

produksi bioetanol dari limbah kulit durian, sehingga mudah untuk diaplikasikan di

masyarakat. Lebih jauh dapat berpeluang untuk dapat diproduksi secara massal pada

masa sekarang dan di masa yang akan datang, sehingga dapat berpengaruh pada aspek

ekonomi dan lingkungan, dan dapat dipublikasikan sebagai artikel ilmiah.

1.5 Kegunaan

1. Menambah wawasan tentang proses hidrolisis asam kulit durian menjadi bioetanol

dengan beberapa variabel yang mempengaruhi optimalisasi kandungan etanolnya.

2. Menjadikan bioetanol sebagai bahan bakar alternatif yang dapat membantu

masyarakat.

3. Menghindari persaingan antara bahan pangan dengan bahan baku pembuatan

bioetanol

4. Memberikan inovatif produk olahan baru dari limbah kulit durian

5. Menciptakan lapangan kerja baru bagi masyarakat.

1.6 Waktu dan Tempat Penelitian

Waktu : Oktober 2013 Februari 2014

Tempat : Laboratorium Teknik Kimia, Institut Teknologi Nasional Malang

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kulit Durian

Tanaman durian termasuk dalam ordo Malvales, family Bombacease Genus

Durio. Dikenal sebanyak 27 species dalam genus Durio, 19 species diantaranya

merupakan tanaman asli Kalimantan , 11 species di Malaysia Barat , dan 7 species di

Sumatra. Dari 27 species tersebut hanya 6 species saja yang menghasilkan buah yang

dapat dimakan, tetapi hanya Durio zibethinus secara ekonomis penting dan ditanam

secara komersial. Buah durian yang berbentuk sangat bagus dan umumnya mempunyai

lima ruang (lokulus) yang penuh berisi biji dan daging buah. Pada buah yang berbentuk

kurang bagus, jumlah ruangan lima atau kurang dan tidak semua ruangan berisi biji dan

daging buah. Nilai kalor kulit durian menunjukkan angka sebesar 520 kj kalori per 100

gram (SNI 01-4482-1998).

Tabel 2.1. Komposisi Kimia Kulit Durian

Senyawa Persentase (%)

Hemiselulosa 13,09

Selulosa 60,45

Lignin 15,45

Abu 4,35

Sumber: Linda Jana dkk., 2010

Gambar 2.1. Kulit buah durian

5

2.2 Bioetanol

Bioethanol dapat dibuat dari berbagai bahan hasil pertanian. Secara umum bahan-

bahan dapat dibagi dalam 3 golongan yaitu :

1. Bahan yang mengandung turunan gula (sakarin) : molase, gula tebu, gula bit,

sari buah.

2. Bahan yang mengandung pati : bijian-bijian, kentang, tapioka.

3. Bahan yang mengandung selulosa : kayu dan beberapa limbah pertanian

lainnya.

Pengembangan bioenergi seperti bioetanol dari biomassa sebagai sumber bahan

baku yang dapat diperbarui merupakan satu alternatif yang memiliki nilai positif dari

aspek sosial dan lingkungan. Pada umumnya etanol diproduksi dengan cara fermentasi

dengan bantuan mikroorganisme oleh karena itu sering disebut sebagai bioetanol. Satu

diantara energi alternatif yang relatif murah ditinjau aspek produksinya dan relatif

ramah lingkungan adalah pengembangan bioetanol dari limbah-limbah pertanian

(biomassa) yang mengandung banyak lignocellulose seperti bagas (limbah padat

industri gula) atau tandan kosong kelapa sawit.

Indonesia memiliki potensi limbah biomassa yang sangat melimpah. Selain itu

keuntungan lain dari pemanfaatan bioetanol adalah dapat digunakan mensubstitusi

langsung atau bahan campuran premium. Substitusi premium dengan etanol sebagai

bahan bakar transportasi secara tidak langsung akan mengurangi emisi karbon dioksida.

(Hermiati dkk., 2010).

Etanol atau etil alkohol C2H5OH merupakan cairan tak berwarna dengan

karakteristik antara lain mudah terbakar, larut dalam air, biodegradable, dan tidak

karsinogenik (Kusnadi dan Syulasmi, 2009).

Karakteristik etanol sebagi biofuel adalah sebagai berikut:

- Memiliki angka oktan yang tinggi

- Mampu menurunkan tingkat opasiti asap, dan emisi CO serta CO2.

- Mirip dengan bensin, sehingga penggunaanya tidak memerlukan modifikasi mesin.

- Tidak mengandung senyawa timbal.

(Nurfiana dkk., 2009)

6

2.3 Pretreatment

Perlakuan pendahuluan (pretreatment) bertujuan untuk menghilangkan lignin,

mengurangi kristalinitas selulosa, dan meningkatkan porositas bahan. Pretreatment

dapat dilakukan secara fisika, fisiko-kimia, kimia, biologis maupun kombinasi dari cara-

cara tersebut. Pretreatment secara fisika antara lain berupa pencacahan secara mekanik,

pengilingan, penepungan untuk memperkecil ukuran bahan, pemanasan dan tekanan

tinggi sedangkan secara kimia dengan hidrolisis asam dan hidrolisis alkali, untuk cara

biologi menggunakan mikroorganisme (Sun dan Cheng, 2002). Menurut Kusnadi

(2009) pada penelitiannya dengan menggunakan perlakuan pemanasan dapat

mengurangi kadar lignin yaitu 75 ppm dari 350 ppm jika dibandingkan tanpa

pemanasan. Dari hasil penelitian Matura Unhasirikul dkk., (2012) tentang reducing

sugar production from durian peel by hydrochloric acid hydrolysis menggunakan

treatment awal yaitu, kulit durian dicuci dan dipotong 1-2 cm dan dikeringankan dengan

oven 600C sampai berat konstan kemudian diblender. Diperoleh hidrolisis terbaik pada

konsentrasi HCl 2 selama 45 menit menghasilkan glukosa 17,86 g/L.

2.4 Lignifikasi

Senyawa lignoselulosa terdiri dari atas tiga komponen utama, yaitu selulosa,

hemiselulosa, dan lignin yang merupakan bahan utama penyusun dinding sel tumbuhan.

Fujita dan Harada (1991) menjelaskan selulosa, hemiselulosa, dan lignin yang berada

dalam kayu yang merupakan salah satu bahan lignoselulosa. Selulosa adalah senyawa

kerangka yang menyusun 40 50 bagian kayu dalam bentuk selulosa mikrofibril,

dimana hemiselulosa adalah senyawa matrik yang berada di antara mikrofibril-

mikrofibril selulosa. Lignin dilain pihak, adalah senyawa yang keras yang menyelimuti

dan mengeraskan dinding sel. Menurut Murni dkk., (2008) dalam perlakuan

pendahuluan secara kimia, bahan kimia yang sering digunakan adalah NaOH, KOH,

Ca(OH)2, NH3, NH4OH, SO2, H2SO4, HCl, dan NaCl. Perlakuan dengan alkali dilihat

paling efektif karena pada prinsipnya kerja alkali memutuskan sebagian ikatan antara

selulosa dan hemiselulosa dengan lignin. Berdasarkan penelitian Wahyudi, 2002

dilakukan pretreatment basa menggunakan NaOH 10% dengan perbandingan larutan

pemasak dengan bahan 1:4 (b/v) dan dipanaskan selama 2 jam dengan suhu 100oC dapat

menghasilkan selulosa 87,69% dari 5,942%.

7

2.5 Hidrolisis Asam

Hidrolisis asam adalah hidrolisis dengan menggunakan asam yang dapat

mengubah polisakarida (pati, selulosa) menjadi glukosa. Dalam hidrolisis asam

biasanya digunakan asam klorida (HCl) atau asam sulfat (H2SO4) dengan kadar

tertentu. Hidrolisis ini biasanya dilakukan dalam tangki khusus yang terbuat dari baja

tahan karat atau tembaga yang dihubungkan dengan pipa saluran pemanas dan pipa

saluran udara untuk mengatur tekanan dalam udara (Soebijanto, 1986). Konsentrasi

mempengaruhi laju reaksi hidrolisis. Untuk hidrolisis asam digunakan konsentrasi HCl

pekat atau H2SO4 pekat.

Penggunaan asam pekat pada proses hidrolisis selulosa dilakukan pada

temperature 100oC dan membutuhkan waktu reaksi antara 2-6 jam dengan konsentrasi

asam yang digunakan adalah 10-30%. Keuntungan dari penggunaan asam pekat ini

adalah konversi gula yang dihasilkan tinggi, yaitu bisa mencapai konversi 90% (Badger,

2002).

Dari hasil penelitian Siswati dkk., (2010) tentang bioetanol dari limbah kulit kopi

dengan proses fermentasi menggunakan HCl dan H2SO4 pada proses hidrolisis, kondisi

terbaik konsentrasi HCl 20% suhu 100oC selama 4 jam dengan berat kulit kopi 100 gr

menghasilkan kadar glukosa 10,04% dan kondisi terbaik fermentasi dengan volume 500

mL starter 11% yaitu selama 7 hari menghasilkan etanol dengan kadar 9,04%.

Dalam proses ini selulosa dalam limbah kulit durian diubah menjadi glukosa

dengan reaksi sebagai berikut:

(C6H10O5)n + n H2O C6H12O6

selulosa glukosa

2.6 Fermentasi

Pada prinsipnya teknologi dan peralatan yang diperlukan untuk proses fermentasi

gula dari selulosa sama dengan yang digunakan pada fermentasi gula dari pati atau nira

yang tersedia secara komersial. Pada proses ini, gula sederhana yang terbentuk

difermentasi menjadi etanol dengan bantuan Saccharomyces cereviceae (Euis Hermiati,

dkk., 2010). Bahan-bahan yang mengandung sakarin dapat langsung di fermentasi,

akan tetapi bahan yang mengandung pati dan selulosa harus dihidrolisis terlebih dahulu

menjadi komponen yang sederhana. Pada penelitian Pratiwi dkk., (2010) tentang

pemanfaatan limbah kulit buah cokelat sebagai bioethanol dengan suhu fermentasi 30oC

8

pH 4,5 volume fermentasi 200 mL, starter 10%. Diperoleh hasil glukosa terbaik pada

hidrolisis 25,5%, berat kulit cokelat 25 gr. Kondisi terbaik fermentasi 6 hari

menghasilkan etanol 10,9% dan kadar glukosa sisa 1,05%.

Faktor - faktor yang berpengaruh dalam proses fermentasi antara lain sebagai berikut:

1. pH

pH yang baik untuk fermentasi, yaitu antara pH 4 - 5. pH ini merupakan pH

optimum untuk Saccharomyces cereviceae dan pada pH ini dapat menahan

perkembangan banyak jenis bakteri. Untuk mengasamkan biasanya dipergunakan

asam sulfat. Yang lebih baik lagi adalah asam laktat, karena asam laktat baik untuk

pertumbuhan Saccharomyces cereviceae, tetapi kekurangannya menimbulkan

tumbuhnya bakteri asam butirat yang dapat merugikan fermentasi dari

Saccharomyces cereviceae.

2. Waktu

Waktu yang diperlukan untuk fermentasi tergantung pada temperatur,

konsentrasi gula. Tetapi pada umumnya waktu yang diperlukan antara 36 - 50 jam

(Bahri D. S., 2010).

3. Suhu

Pada umumnya suhu yang baik untuk proses fermentasi antara 25 - 30C. Semakin

rendah suhu fermentasi akan semakin tinggi alkohol yang di hasilkan. Hal ini

dikarenakan pada suhu yang rendah fermentasi akan lebih lengkap dan kehilangan

alkohol karena terbawa oleh gas karbondioksida akan lebih sedikit.

4. Bahan Nutrient

Kecepatan fermentasi akan dipengaruhi oleh konsentrasi garam logam dalam

perasan. Pada konsentrasi yang rendah akan menstimulur aktivitas dan

pertumbuhan khamir, sedangkan pada konsentrasi tinggi akan menghambat

pertumbuhan khamir. Unsur yang dibutuhkan untuk aktivitas Saccharomyces

cereviceae. antara lain Mg, K, Zn, CO, Fe, Ca, Cu, P, S, dan N. Sebagai sumber P

dan N perlu ditambahkan ammonium phospat. Sebagai sumber N lainnya dapat

pula ditambahkan ammonium klorida dan ammonium karbonat (Budiyanto dan

Krisno Agus, 2002). Pada penelitian terdahulu (Wahyudi, 2002) pembuatan

bioethanol dari sabut buah siwalan diperoleh waktu fermentasi terbaik adalah 240

9

jam dengan penambahan nutrisi (NH4)2HPO4 9 gram dihasilkan kadar etanol

11,09%.

5. Konsentrasi Glukosa

Penambahan kadar glukosa akan mengarahkan fermentasi lebih sempurna serta

menghasilkan alkohol yang tinggi. Kadar glukosa optimum untuk fermentasi adalah

16%, apabila kadar glukosa lebih dari 16% dilakukan pengenceran, kalau kadar

glukosa kurang dari 16% dilakukan penambahan glukosa (Ni Ketut Sari, 2009).

2.7 Saccharomyces cereviceae

Saccharomyces cereviceae memiliki sel berbentuk ellipsoid atau silinder (Hidayat

dkk., 1996). Ukuran sel antara 5-20 mikron, biasanya 5-10 kali lebih besar dari ukuran

bakteri dan merupakan mikroorganisme bersel tunggal, tidak bergerak sehingga tidak

memiliki struktur tambahan di bagian luarnya seperti flagella (Bucle, 1987).

Saccharomyces cereviceae memerlukan kondisi lingkungan yang cocok untuk

pertumbuhannya, yaitu nutrisi sebagai sumber energi, pH optimum 4-5, temperature

optimum 28 0C - 30

0C serta kebutuhan oksigen terutama pada awal pertumbuhan

(Hidayat dkk., 1996). Saccharomyces cereviceae merupakan organisme fakultatif, ini

berarti mikroba tersebut memiliki dua mekanisme dalam mendapatkan energinya. Jika

ada udara, tenaga diperoleh dari respirasi aerob dan jika tidak ada udara tenaga

diperoleh dari respirasi anaerob. Tenaga diperoleh dari respirasi aerob digunakan untuk

pertumbuhan dan perkembangan sel, sehingga praktis tidak ada kenaikan jumlah

alkohol (Eka dan Halim, 2012). Dalam proses ini, gula akan dikonversi menjadi etanol

dan gas karbon dioksida . Persamaan reaksi fermentasinya:

C6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2

glukosa etanol karbon dioksida

10

BAB III

METODELOGI PENELITIAN

3.1 Metode Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Mikrobiologi dan Laboratorium

Penelitian Bioenergi ITN Malang. Tahap penelitian adalah studi literatur, perancangan

penelitian, persiapan penelitian, pelaksanaan penelitian, pengumpulan data dan terakhir

analisa data. Untuk mendapatkan etanol dari kulit durian dengan kualitas baik

diperlukan variabel sebagai berikut:

3.2 Variabel Penelitian

3.2.1 Variabel Tetap

Variabel tetap antara lain:

- Berat kulit durian : 100 gram

- Volume air yang ditambahkan : 1000 mL

- Konsentrasi NaOH : 10%

- Waktu pemanasan pretreatment kimia : 2 jam

- Suhu pemanasan pretreatment kimia : 100oC

- Waktu hidrolisis : 4 jam

- Suhu hidrolisis : 100oC

- Suhu fermentasi : 30 oC

- pH fermentasi : 4,5

- Starter : 10%

- Volume fermentasi : 3000 mL

- Ayakan : 50 mesh

- Jenis Mikroba : Saccaromycess cereviceae

3.2.2 Variabel Berubah

Variabel berubah antara lain:

- Jenis Asam : Asam sulfat 95% dan Asam klorida 32%

- Waktu fermentasi : 4, 5, 6, 7, dan 8 hari

- Konsentrasi asam : 10, 15, 20, 25, 30%

11

3.3 Alat dan Bahan

3.3.1 Alat alat yang digunakan

- Autoclave

- Batang pengaduk

- Beakerglass

- Blender

- Botol aquadest

- Botol sampel

- Cawan porselin

- Erlenmeyer

- Gas LPG

- Gelas arloji

- Incubator

- Kompor

- Labu leher tiga

- Labu ukur

- Magnetic stirer

- Mortar-stamper

- Oven

- Panci

- pH meter

- Pipet tetes

- Pisau

- Reflux

- Termometer

- Timbangan Digital

- Water bath

3.3.2 Bahan bahan yang digunakan

- Aquadest

- H2SO4

- HCl

- Kulit durian

- NaOH

- (NH4)2HPO4

- Saccaromycess cereviceae

12

3.4 Prosedur Penelitian

3.4.1 Tahap Pemurnian Selulosa

1. Preteatment Fisik

- Kulit durian dicuci bersih

- Dipotong kecil 1-2 cm dan dikeringkan di oven 60oC sampai berat

konstan

- Kulit durian yang sudah kering diseleb, kemudian diayak dengan ukuran

50 mesh.

2. Pretreatment Kimia

- 100 gram kulit durian yang sudah diayak ditambahkan NaOH 10%

dengan perbandingan bahan dengan NaOH sebesar 1 : 4

- Dipanaskan selama 2 jam 100oC

- Disaring, residunya dinetralkan dicuci dengan aquades

- Kemudian dikeringkan di dalam oven sampai berat konstan.

3. Prosedur Analisa Lignin dan Selulosa dengan Metode Chesson

- Sebanyak 1 g (a) sampel kering ditambahkan 150 mL aquades, direfluks

pada suhu 100oC dengan magnetic stirer selama 1 jam

- Hasilnya disaring, residu dicuci dengan air panas sampai netral, volume

larutan sekitar 300 mL

- Residu kemudian dikeringkan dengan oven pada suhu 105oC sampai

konstan kemudian ditimbang (b)

- Residu ditambahkan 150 mL H2SO4 1N kemudian direfluks dengan

magnetic stirer selama 1 jam pada suhu 100oC. Hasilnya disaring dan

dicuci dengan aquades sampai netral (300 mL)

- Dikeringkan dengan oven pada suhu 105oC sampai berat konstan (c)

- Residu kering ditambahkan 10 mL H2SO4 72% (v/v) dan direndam pada

suhu kamar selama 4 jam

- Ditambahkan 150 mL H2SO4 1 N dan direfluks pada magnetic stirer

selama 1,5 jam pada pendingin balik

- Residu disaring dan dicuci dengan aquades sampai netral (400 mL)

kemudian dipanaskan dalam oven pada suhu 105oC dan hasilnya

ditimbang sampai bobot tetap (d)

13

- Selanjutnya residu digiling atau diabukan dan ditimbang (e).

- Perhitungan kadar hemiselulosa, selulosa dan lignin sebagai berikut:

100%a

c-b saHemiseluloKadar ...................................... (1)

%100a

d-c SelulosaKadar ............................................... (2)

%100a

e-d Lignin Kadar ................................................. (3)

(Chesson, 1981)

3.4.2 Tahap Hidrolisis Selulosa

- Residu ditambahkan sampai total volume 1000 ml aquades dimasukkan ke

dalam labu leher tiga dengan menambahkan HCl sesuai dengan variabel

konsentrasi yang telah ditetapkan

- Dihidrolisis pada suhu 100oC selama 4 jam

- Larutan hasil hidrolisis kemudian disaring dan diambil filtratnya kemudian

didinginkan

- Diambil sampel untuk dianalisa kadar glukosanya

- Mengulangi prosedur di atas dengan H2SO4.

3.4.3 Tahap Pengenceran

- Mengambil hasil hidrolisis glukosa sebanyak 50 ml

- Menambahkan aquadest hingga kadar glukosa 16 %

- Diambil sampel untuk dianalisa kadar glukosanya hingga 16 %

3.4.3 Tahap Fermentasi

1. Pembuatan starter

- Mengambil hasil hidrolisis sebanyak 300 mL

- Ditambahkan 1,5 gram (NH4)2HPO4

- Dipanaskan selama 30 menit, lalu disaring

- Ditambahkan buffer sitrat hingga pH 4,5

- Disterilisasi dengan autoclave pada suhu 121oC selama 30 menit

- Didinginkan kemudian ditambahkan biakan Saccaromycess cereviceae

sebanyak 1% dari inokulum

- Dikocok hingga homogen

14

- Diinkubasi pada suhu 33oC sampai pertumbuhan sel mencapai fase

logaritma.

2. Proses fermentasi

- Hasil hidrolisis dimasukkan ke dalam beakerglass, lalu dimasukkan 27

gram (NH4)2HPO4

- Filtrat diatur pHnya menjadi 4,5 suhu 30 oC dengan penambahan NaOH

kemudian disterilisasi dengan autoclave pada suhu 121oC

- Setelah filtrat dingin, dimasukkan ke dalam fermentor kemudian starter

10% dimasukkan dengan volume fermentasi 3000 mL

- Inkubasi dilakukan selama selang waktu tertentu sesuai dengan variabel

yang ditentukan.

(Kultsum, 2009)

3. Prosedur pengoperasian bio-reaktor

- Nyalakan bio-reaktor dengan menyambungkan alat pada arus listrik,

kemudian menekan tombol ON pada control panel (3)

- Memasukkan starter dan hasil hidrolisa ke dalam bio-reaktor (1) melalui

valve (4) dan kemudian diaduk perlahan dengan menekan tombol

pengaduk pada panel control (3)

- Memasukkan air ke dalam tangki penampungan air (7) sampai tanda

batas

- Menghidupkan pompa air (8) dengan menekan tombol pompa pada

control panel (3) untuk sirkulasi ke tangki pemanas (6)

- Menekan tombol heater pada panel kontrol (3) dan menyeting suhu

masuk dan suhu keluar bio-reaktor hingga menunjukkan suhu 30oC

- Pengambilan sampel dilakukan melalui valve (2) produk bio-reaktor

sesuai dengan waktu fermentasi yang telah ditentukan untuk dianalisa

kadar etanolnya.

3.4.4 Tahap Analisa

Menganalisakan kadar etanol yang didapatkan menggunakan GC.

15

3.5 Kerangka Penelitian

Gambar 3.1. Diagram Alir Proses Pembuatan Bioethanol dari Limbah Kulit Durian

Fermentasi

pH 4,5, 30oC

waktu 4,5,6,7,8 hari

NaOH 10%

Analisa Kadar Selulosa dan Lignin

Analisa Kadar Etanol

Analisa Kadar Glukosa

Etanol

Starter S. Cerevisiae

Kadar Glukosa Tertinggi

Pretreatment Kimia

Dipanaskan 100oC 2 jam

Hidrolisis

10,15,20,25,30% (v/v)

suhu 100oC selama 4

jam

Analisa Kadar Selulosa dan Lignin

Kulit durian

Cuci bersih

HCl dan H2SO4

Dipotong kecil

(1-2 cm) dan

Di oven 60oC

Digiling dan diayak

(lolos ayakan 50 mesh)

Pengenceran jika kadar

glukosa lebih dari 16 %

16

3.6 Deskripsi Peralatan

Gambar 3.2. Rangkaian alat hidrolisa

Keterangan:

1. Pendingin balik

2. Labu leher tiga

3. Wadah dan minyak goreng

4. Hot plate

5. Statif dan klem

6. Termometer

Gambar 3.3. Fermentor

77

32

56

13

1

6 4

2 87

1

3

1

2

3

4

5

6

17

Keterangan:

1. Fermentor

2. Product Outlet

3. Temperature control

4. Inlet

5. Gas outlet

6. Tangki pemanas

7. Tangki penampung outlet

8. Pompa

18

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Pengamatan

4.1.1 Pretreatment Kimia

Setelah dilakukan proses lignifikasi mengunakan NaOH 10% dengan

perbandingan bahan dan larutan NaOH sebesar 1:4 (b/v) untuk 100 gram kulit durian,

maka berdasarkan hasil analisa kadar lignin, selulosa dan hemiselulosa sebelum dan

sesudah treatment kimia menggunakan Metode Chesson didapatkan data sebagai

berikut:

Tabel 4.1. Data Pengamatan Hasil Analisa Awal Kulit Durian

Kondisi Awal Pretreatment Kimia

Selulosa Hemiselulosa Lignin Selulosa Hemiselulosa Lignin

27.5 13.5 10.5 69.5 20.5 4

Dari data di atas dapat diketahui bahwa kadar lignin sebelum dan sesudah

pretreatment kimia mengalami penurunan dari 10.5% menjadi 4% dan kadar selulosa

meninggkat dari 27.5% menjadi 69.5%.

4.1.2 Hidrolisis dengan Asam Sulfat dan Asam Klorida

Proses hidrolisis dilakukan menggunakan kulit durian yang telah ditreatment

kimia menggunakan NaOH 10% dengan suhu hidrolisis 100oC dan volume 1000 mL

selama 4 jam. Hasil hidrolisis akan dianalisa kadar glukosanya menggunakan

Spektrofotometer UV-Vis. Sehingga diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 4.2. Data Pengamatan Hasil Hidrolisis

Jenis Asam Konsentrasi (%) Kadar Glukosa (%)

HCl

10 46.2868

15 45.7279

20 61.4273

25 60.3402

30 55.6257

H2SO4

10 15.7372

15 19.7130

20 20.6123

25 28.9546

30 22.6798

19

Dari data di atas dapat diketahui bahwa kadar glukosa tertinggi yang diperoleh

dari proses hidrolisis yaitu dengan menggunakan HCl dengan konsentrasi 20%

menghasilkan 61.4273% glukosa.

4.1.3 Fermentasi

Kadar glukosa tertinggi yang didapatkan setelah proses hidrolisis, digunakan

sebagai bahan untuk fermentasi selama delapan hari dengan volume fermentasi 3000

mL, suhu 30oC dan starter 10%, maka berdasarkan hasil analisa mengunakan Gas

Chromatography (GC) didapatkan data sebagai berikut:

Tabel 4.3. Data Pengamatan Hasil Fermentasi

Waktu Fermentasi

(Hari) Kadar Etanol (%)

4 0.49819

5 0.95634

6 3.38075

7 1.36625

8 0.63185

Dari data di atas dapat diketahui bahwa kadar etanol tertinggi diperoleh pada

fermentasi hari ke-4 dengan kadar etanol 3.38075%.

20

4.2 Gambar dan Pembahasan

4.2.1 Pengaruh Preteatment Kimia Terhadap Kandungan Selulosa dan Lignin

pada Kulit Durian

Gambar 4.1. Kandungan Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin Sebelum dan Sesudah Pretreatment

Kimia

Selulosa secara alami diikat oleh hemiselulosa dan dilindungi oleh lignin. Adanya

senyawa pengikat lignin inilah yang menyebabkan bahan-bahan lignoselulosa sulit

dihidrolisa (Iranmahboog dkk., 2002). Oleh sebab itu, proses pretreatment merupakan

tahapan proses yang sangat penting yang dapat mempengaruhi jumlah yield etanol.

Proses pretreatment dilakukan untuk mengkondisikan bahan-bahan lignoselulosa baik

dari segi struktur dan ukuran dengan memecah dan menghilangkan kandungan lignin

(Sun dan Cheng, 2002). Berdasarkan gambar 4.1 dapat diketahui bahwa kandungan

lignin dan hemiselulosa pada kulit durian setelah pretreatment kimia berkurang dari

10,5% menjadi 4% dan kandungan hemiselulosa dari 14% menjadi 20,5% sedangkan

kandungan selulosanya bertambah dari 27.5% menjadi 69.5%. Hal ini disebabkan

karena adanya senyawa lignin yang melindungi lapisan selulosa dan hemiselulosa

sehingga pada saat dilakukan analisa, selulosa dan hemiselulosa yang teranalisa masih

sedikit. Dengan adanya NaOH dapat mendegradasi ikatan lignin yang terdapat pada

kulit durian. Penambahan basa akan menyebabkan tingginya konsentrasi ion hidroksil

dalam larutan pemasak sehingga mempercepat pemutusan pada ikatan intra molekul

lignin saat pretreatment dan mempercepat delignifikasi. Selama berlangsungnya proses

pemasakan dengan larutan NaOH, polimer lignin akan terdegradasi dan kemudian larut

0,0%

20,0%

40,0%

60,0%

80,0%

Sel

ulo

sa

Hem

isel

ulo

sa

Lig

nin

Sel

ulo

sa

Hem

isel

ulo

sa

Lig

nin

Kondisi Awal Pretreatment Kimia

27,5%

13,5% 10,5%

69,5%

20,5%

4,0% Per

sen

tase

(%

)

21

dalam larutan pemasak. Larutnya lignin ini disebabkan oleh terjadinya transfer ion

hydrogen dari gugus hidroksil pada lignin ke ion hidroksil. Dimana, pada saat dilakukan

treatment kimia, komponen selulosa dan hemiselulosa didapatkan sebagai residu yang

digunakan sebagai bahan untuk proses analisa sedangkan lignin didapatkan sebagai

filtrat yang terbuang. Sehingga didapatkan komponen selulosa dan hemiselulosa yang

meningkat dari kondisi sebelum treatment kimia. Menurut Ladish, dalam Pretreatment

Tehnology (2007), proses pengrusakan lignin ditunjukkan seperti pada gambar 4.2

Gambar 4.2. Proses perusakan Lignin

Gambar 4.3. Reaksi lignin dengan gugus hidroksil dari NaOH pada proses delignifikasi

(Gilligan, 1974)

22

4.2.2 Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Asam pada Proses Hidrolisis terhadap

Kadar Glukosa

Gambar 4.4. Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Asam terhadap Kadar Glukosa pada Proses

Hidrolisis

Untuk mengubah selulosa menjadi glukosa diperlukan proses hidrolisis. Dari

gambar 4.4. menunjukkan bahwa kadar glukosa meningkat seiring dengan

meningkatnya konsentrsai asam dimana konsentrasi optimum hidrolisis untuk HCl yaitu

konsentrasi 20% dan untuk H2SO4 pada konsentrasi 25%. Menurut Orchidea dkk.,

(2010), semakin tinggi konsentrasi asam menyebabkan selulosa dan hemiselosa lebih

mudah terdegradasi menjadi glukosa dan senyawa gula lainnya, terlebih lagi waktu

kontak yang lama. Namun seiring dengan tingginya konsentrasi asam dan waktu reaksi,

inhibitor yang dihasilkan juga semakin besar. Hal ini mengindikasikan bahwa dengan

konsentrasi asam yang tinggi, glukosa dan senyawa gula lainnya akan lebih banyak

terdegradasi membentuk HMF dan furfural (Palmqvist and Hahn-Hagerdal, 2000).

Pada konsentrasi HCl 25% dan H2SO4 30% kadar glukosa yang dihasilkan

menurun. Hal ini disebabkan terjadi reaksi continue dari selulosa sehingga sebagian

glukosa yang terbentuk langsung dikonversi menjadi senyawa furfural mengakibatkan

kadar glukosa yang dihasilkan menurun (Graf dan Koehler, 2000). Selain itu hidrolisis

dengan asam klorida menghasilkan kadar glukosa yang lebih besar dari pada asam sulfat

pada berbagai konsentrasi yang sama. Salah satu contohnya yaitu hidrolisis

menggunakan HCl 20% menghasilkan kadar glukosa sebesar 61.4273% sedangkan

hidrolisis dengan H2SO4 25% menghasilkan kadar glukosa sebesar 28.9546%. Hal ini

disebabkan karena H2SO4 memecah struktur hemiselulosa dan selulosa secara acak

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

0% 10% 20% 30% 40%

Ka

da

r G

luk

osa

Konsentrasi Asam

H2SO4

HCl

23

menjadi xylose, mannose galaktosa dan glukosa sedangkan HCl hanya memecah

struktur selulosa (Graf dan Koehler, 2000).

4.2.3 Pengaruh Lama Fermentasi terhadap Kadar Etanol yang Dihasilkan

Gambar 4.5. Hubungan antara Lama Fermentasi terhadap Kadar Etanol yang Dihasilkan pada

Proses Fermentasi

Proses fermentasi merupakan suatu proses pemecahan senyawa kompleks menjadi

senyawa yang sederhana. Dalam proses mikrobiologi, fermentasi dilakukan oleh

mikroba yang menghasilkan atau mempunyai enzim yang sesuai dengan proses tersebut.

Setelah dilakukan analisa kadar etanol menggunakan Gas Chromatography (GC), kadar

ethanol terbesar yaitu 3.38075 % pada fermentasi hari ke-6, dimana proses fermentasi

dilakukan pada kondisi anaerob. Hal ini disebabkan pada waktu fermentasi hari ke-6

merupakan titik optimum dari Saccharomycess cerevisiae dalam mengkonversi glukosa

menjadi etanol, selain itu antara hari ke-5 dan hari ke-6 juga merupakan fase

eksponensial Saccharomycess cerevisiae. Fase eksponensial merupakan fase

pembentukan produk etanol yang terbesar. Pada fase ini ditandai dengan terjadinya

periode pertumbuhan yang cepat. Setiap sel dalam populasi membelah menjadi dua sel

dimana laju pertumbuhan sel sebanding dengan konsentrasi substratnya. Variasi

pertumbuhan pada fase eksponensial sangat dipengaruhi oleh kadar nutrient dalam

media, suhu inkubasi dan kondisi pH. Sedangkan pada fermentasi hari ke-4 didapatkan

kadar etanol yaitu 0.49819% dan hari ke-5 yaitu 0.95634%, terlihat bahwa selisih

kenaikan jumlah etanol yang dihasilkan masih kecil, hal ini menunjukkan bahwa

Saccharomycess cerevisiae masih dalam tahap pertumbuhan lambat atau fase lag

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

0 2 4 6 8 10

Ka

da

r E

tan

ol

(%)

Waktu Fermentasi (Hari)

24

dimana jumlah sel bertambah sangat sedikit sehingga glukosa yang diubah menjadi

etanol masih sedikit. Pada fermentasi hari ke-7 dan hari ke-8 kadar etanol yang

dihasilkan cenderung turun seiring dengan bertambahnya waktu, hal ini disebabkan

perkembangan Saccharomycess cerevisiae memasuki death phase sehingga jumlah

mikroba yang tumbuh semakin melambat mengakibatkan tidak adanya pembelahan sel

lagi. Hal tersebut disebabkan kadar glukosa dan nutrient yang semakin berkurang

sehingga mengakibatkan kadar etanol berkurang. Kadar etanol yang didapatkan dari

penelitian ini belum maksimal, hal ini kemungkinan disebabkan karena hasil hidrolisis

mengandung senyawa hydroxymethylfurfural (HMF), furfural yang bersifat toxic bagi

Saccharomycess cerevisiae (Taherzadeh et al, 2000). Sehingga menghambat

pertumbuhan dan perkembangan Saccharomycess cerevisiae dalam memproduksi enzim

yang bisa mengkonversi glukosa menjadi etanol. Hal ini ditandai dengan adanya

glukosa sisa hasil fermentasi yaitu 11,7164%.

Untuk mendapatkan hasil yang lebih maksimum sebaiknya konsentrasi asam yang

digunakan lebih rendah untuk mencegah terbentuknya HMF. Menurut Palmqvist and

Hahn-Hagerdal (2000), hidrolisis menggunakan konsentrasi asam berkisar 25%

didapatkan adanya peningkatan terbentuknya hidroksi-metilfurfural dan furfural

mencapai 17,64%.

25

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan data-data penelitian di atas dapat disimpulkan bahwa:

1. Limbah kulit durian dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan

bioetanol

2. Hidrolisis selulosa menggunakan HCl lebih maksimal dari pada H2SO4

dengan konsentrasi HCl terbaik yaitu 20% sedangkan H2SO4 25%

3. Waktu fermentasi terbaik diperoleh pada hari ke-6

4. Kadar etanol terbaik dari hasil fermentasi adalah 3.38075%

5.2 Saran

1. Kadar etanol yang dihasilkan dari penelitian ini masih rendah sehingga perlu

penelitian lanjut untuk mengetahui cara menghilangkan senyawa furfural yang

terbentuk dari proses hidrolisis asam sehingga kadar etanol yang dihasilkan

pada proses fermentasi bisa meningkat.

2. Sebaiknya setelah hidrolisis asam, hidrolisat jangan dibiarkan terlalu lama

agar glukosa yang dihasilkan tidak dikonversi menjadi senyawa furfural dan

setelah dilakukan pengenceran sebaiknya kadar glukosa di cek sebelum di

masukkan ke fermentor.

3. Sebaiknya mikroba yang digunakan dibiakkan sendiri agar kemungkinan

pengaruh lingkungan terhadap produktivitas mikroba dapat diminimalisir.

4. Sebaiknya di Laboratorium Institut Teknologi Nasional Malang lebih

dilengkapi dengan sarana instrument analisa yang lebih baik dan memadai

sehingga memudahkan mahasiswa untuk penelitian dan mendapatkan hasil

yang optimum.

DAFTAR PUSTAKA

Anonymous. Industri Besi dan Baja Wajib Menggunakan BBN,

http://www.indonesia.go.id, diakses tanggal 9 September 2013.

Badan Standarisari Nasional tentang Buah Durian. SNI 01-4482-1998.

Badger, D. C., 2002. Ethanol fom cellulose: A General review in trend in new crope and

new uses, J. Jannick and A. Whipkey (eds). Alexandria, VA: ASHS Press.

Bahri, D. S., 2010. Laporan Penelitian Pembuatan Alkohol dari Nira Aren dan

Lontara, Departemen Perendustrian Balai Penelitian Kimia, Ujung Pandang.

Bucle, K. A., Ilmu Pangan, Universitas Indonesia Press, Jakarta, 1987

Budiyanto, Krisno Agus., 2002. Mikrobiologi Dasar, UMM, Malang.

Chaerul Novita P., 2013Durian dan Kandungan Kulitnya More Benefit for Us,

http://lsp.fkip.uns.ac.id/durian-dan-kandungan-kulitnya-more-benefit-for-us/,

diakses tanggal 26 Juli 2013.

Chesson, A., 1981. Effects of sodium hydroxide on cereal straws in relation to the

enhanced degradationof structural polysaccaharides by rumen microorganisms. J.

Sci. Food Agric. 32:745-758.

Eka, A. P., dan Halim, A., 2012. Pembuatan Bioethanol dari Nira Siwalan Secara

Fermentasi Fase Cair Menggunakan Fermipan. Semarang: Jurusan Teknik

Kimia, Universitas Diponegoro.

Fujita, M. and H. Harada., 1991. Ultrastructure and formation of wood cell wall. P. 3

57. In D.N.S. Hon and N. Shiraishi (Ed). Wood and cellulosic Chemistry. Marcel

Dekker, Inc., New York.

Gilligan, J. J., The Organic Chemicals Industries. Dalam J. L. Pyle. Chemistry and

Technology Backlash. Prentice-Hall, Inc, New York, 1974.

Graf, A. dan Koehler, T. Oregon Cellulose-Ethanol Study. Oregon office of Energy.

Salem Or USA. 2000.

Hambali, E., Mujdalifah, S., Armansyah H. T., Abdul Waries P., Roy Hendroko.

Teknologi Bioenergi. Jakarta: Agromedia Pustaka, 2008.

Hermiati Euis, Mangunwidjaja D, Sunarti C. T, Suparno O, Prasetya B., 2010.

Pemanfaatan Biomassa Lignoselulosa Ampas Tebu Untuk Produksi Bioetanol,

Jurnal Litbang Pertanian, p. 121-130.
http://www.indonesia.go.id/http://lsp.fkip.uns.ac.id/durian-dan-kandungan-kulitnya-more-benefit-for-us/

Hidayat N., Masdiana, C. P., Sri, S., Mikrobiologi Industri, CV. Andi offset,

Yogyakarta, 1996.

Hildah, Nurmaliki, H., Hadayani, R., & K. Irfan, (Eds), Warta mineral, batubara dan

panas bumi (7th

ed), Direktorat Jenderal Mineral, Batubara & Panas Bumi,

Jakarta, 2010.

Indartono Y., 2005. Bioethanol, Alternatif Energi Terbarukan: Kajian Prestasi Mesin

dan Implementasi di Lapangan. Fisika, LIPI.

Iranmahboob, J., Nadim, F., Monemi, S., 2002. Optimizing acid-hydrolysis: a critical

step for production of ethanol from mixed wood chips. Biomass and Bioenergy,

22: 401-404.

Jana L., H. Oktavia, Wulandari D., 2010. The using of durian peels trashes as a

potential source of fiber to fiber to prevent colorectal cancer. Fakultas

Kedokteran Universitas Sebelas Maret. Surakarta.

Kultsum, U., 2009. Pengaruh variasi nira tebu (Saccharumofficinarum) dari beberapa

varietas tebu dengan penambahan sumber nitrogen (N) dari tepung kedelai hitam

(Glycine Soja) sebagai substrat terhadap efisiensi fermentasi etanol. UIN

Maulana Malik Ibrahim, Malang.

Kusnadi, Syulasmi A., 2009. Pemanfaatan Sampah Organik Sebagai Bahan Baku

Produksi Bioetanol Sebagai Energi Alternatif. Laporan Penelitian. Fakultas

Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Pendidikan

Indonesia.

Murni R. Suparjo, Akimal, Ginting B. L., 2008. Buku Ajar Teknologi Pemanfaatan

Limbah untuk Pakan. Laboratorium Makanan Ternak. Fakultas Peternakan,

Universitas Jambi.

NC State University., 2007. Pretreatment Technology. BAE 590G.

Nurfiana Fifi, Mukaromah U, Jeannisa C. V dan Putra S., 2009. Pembuatan Bioethanol

dari Biji Durian Sebagai Sumber Energi Alternatif, Seminar Nasional V. Sekolah

Tinggi Teknologi Nuklir BATAN.

Orchidea, R., Andi Krishnanta W., Dedy Ricardo P., Lisa Febrianti S., Khoir Lazuardi,

Reza Pahlevi, Cakra Darma M., 2010. Pengaruh metode Pretreatment pada bahan

lignoselulosa terhadap kualitas hidrolisat yang dihasilkan. Jurnal Ketahanan

Pangan dan Energi. ISSN 1978-0427.

Palmqvist, E., Hahn-Hagerdal, B., 2000. Review paper. Fermentation of lignocellulosic

hydrolysates. II: inhibitors and mechanisms of inhibition. Bioresource

Technology, 74, 25-33.

Pratiwi, P. Eka, Yatim M., Edahwati L., 2010. Pemanfaatan Limbah Kulit Cokelat

Sebagai Bioetanol. Jurnal. ISSN 1978-0427.

Sari, N. K., 2009. Produksi Bioethanol dari Rumput Gajah secara Kimia. JTKI Vol.

4(1), p. 265-273.

Siswati D. Nana, Yatim M, Hidayanto R., 2010. Bioetanol Dari Limbah Kulit Kopi

dengan Proses Fermentasi. Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri,

Universitas Pembangunan Nasional.

Soebijanto, T., HFS dan industri ubi kayu lainnya, Gramedia: Jakarta, 1986.

Sun Y., Cheng J., 2002. Hydrolysis of Lignincellulosic Material for Ethanol Production:

A. review. Bioresour. Thecnol.

Taherzadeh, M., Keikhosro Karimi, 1997b. Acetic acid-friend or foe in anaerobic batch

convertion of glukcose to ethanol by Saccharomyces cerevisiae. Chem. Eng. Sci.

52(15), 2653-2659.

Unhasirikul M., Naranong N., Narkrugsa W., 2012. Reducing Sugar Production from

Durian Peel by Hydrochloric Acid Hydrolysis. Word Academy of Science,

Engineering and Tecknology, Vol. V. p. 444-449.

Wahyudi Bambang., 2002. Pembuatan bioethanol dari sabut buah siwalan dengan

proses hidrolisis fermentasi. Jurnal Kimia dan Teknologi. ISSN 0216-163X

LAMPIRAN I

1. Membuat larutan untuk Variabel Percobaan

a. Membuat NaOH 10% dalam 500 ml

( )

( )

b. Membuat H2SO4 1 N dalam 500 ml

( )

( )

( )

c. Membuat H2SO4 72% dalam 50 ml

d. Analisa kadar lignin, selulosa dan hemiselulosa

Analisa serbuk kulit durian Awal

a = 1 gram

b = 0,54 gram

c = 0,39 gram

d = 0,12 gram

e = 0,01 gram

Kadar Hemiselulosa 100%a

cb

100%1

0,390,54

= 15%

Kadar Selulosa 100%a

dc

100%1

0,120,39

= 27%

Kadar lignin 100%a

ed

100%1

0,010,12

= 11%

Analisa serbuk kulit durian setelah pretreatment kimia

a = 1 gram

b = 0,91 gram

c = 0,74 gram

d = 0,05 gram

e = 0,01 gram

Kadar Hemiselulosa 100%a

cb

100%1

0,740,91

= 20%

Kadar Selulosa 100%a

dc

100%1

0,050,74

= 69%

Kadar lignin 100%a

ed

100%1

0,010,05

= 4%

e. Menentukan konsentrasi HCl 32%

( )

( )

f. Membuat HCl 10% dalam 1000 ml

( )

( )

( )

g. Membuat HCl 15% dalam 1000 ml

( )

( )

( )

h. Membuat HCl 20% dalam 1000 ml

( )

( )

( )

i. Membuat HCl 25% dalam 1000 ml

( )

( )

( )

j. Membuat HCl 30% dalam 1000 ml

( )

( )

( )

k. Menentukan Konsentrasi H2SO4 95%

( )

( )

l. Membuat H2SO4 10% dalam 1000 ml

( )

( )

( )

m. Membuat H2SO4 15% dalam 1000 ml

( )

( )

( )

n. Membuat H2SO4 20% dalam 1000 ml

( )

( )

( )

o. Membuat larutan H2SO4 25% dalam 100 ml

( )

( )

( )

p. Membuat larutan H2SO4 30% dalam 100 ml

( )

( )

( )

Hasil Analisa GC

Data File C:\HPCHEM\1\DATA\ALK-ITN\F-H-4.D Sample Name: FER-HARI-KE-4

Instrument 1 1/15/2014 10:13:42 AM

HP-PORAPLOTQ04/1uL direct

=====================================================================

Injection Date : 1/15/2014 10:09:59 AM

Sample Name : FER-HARI-KE-4 Location : Vial 1

Acq. Operator : Inj : 1

Inj Volume : Manually

Method : C:\HPCHEM\1\METHODS\ETOH.M

Last changed : 1/15/2014 10:13:34 AM

(modified after loading)

=====================================================================

External Standard Report (Sample Amount is 0!)

=====================================================================

Sorted By : Signal

Calib. Data Modified : 1/15/2014 10:13:34 AM

Multiplier : 1.0000

Dilution : 1.0000

Signal 1: FID1 A,

RetTime Type Area Amt/Area Amount Grp Name

[min] [pA*s] [%(v/v)]

-------|------|----------|----------|----------|--|------------------

1.422 PB + 4958.47682 1.00474e-4 4.98198e-1 EtOH

Totals : 4.98198e-1

=====================================================================

*** End of Report ***


Instrument 1 1/15/2014 10:19:26 AM


=====================================================================






Last changed : 1/15/2014 10:13:34 AM


=====================================================================


=====================================================================

Sorted By : Signal


Multiplier : 1.0000

Dilution : 1.0000

Signal 1: FID1 A,


[min] [pA*s] [%(v/v)]

-------|------|----------|----------|----------|--|------------------

1.422 PB + 9518.30324 1.00474e-4 9.56342e-1 EtOH

Totals : 9.56342e-1

=====================================================================



Instrument 1 1/15/2014 10:23:56 AM


=====================================================================






Last changed : 1/15/2014 10:13:34 AM


=====================================================================


=====================================================================

Sorted By : Signal


Multiplier : 1.0000

Dilution : 1.0000

Signal 1: FID1 A,


[min] [pA*s] [%(v/v)]

-------|------|----------|----------|----------|--|------------------

1.430 VB + 3.36480e4 1.00474e-4 3.38075 EtOH

Totals : 3.38075

=====================================================================



Instrument 1 1/15/2014 10:31:05 AM


=====================================================================






Last changed : 1/15/2014 10:13:34 AM


=====================================================================


=====================================================================

Sorted By : Signal


Multiplier : 1.0000

Dilution : 1.0000

Signal 1: FID1 A,


[min] [pA*s] [%(v/v)]

-------|------|----------|----------|----------|--|------------------

1.421 VB + 1.35981e4 1.00474e-4 1.36625 EtOH

Totals : 1.36625

=====================================================================

*** End of Report **


Instrument 1 1/15/2014 10:35:37 AM


=====================================================================






Last changed : 1/15/2014 10:13:34 AM


=====================================================================


=====================================================================

Sorted By : Signal


Multiplier : 1.0000

Dilution : 1.0000

Signal 1: FID1 A,


[min] [pA*s] [%(v/v)]

-------|------|----------|----------|----------|--|------------------

1.422 PB + 6288.64184 1.00474e-4 6.31845e-1 EtOH

Totals : 6.31845e-1

=====================================================================


LAMPIRAN II

Gambar 1 Hasil fermentasi

Gambar 2. Serbuk kulit durian

Gambar 3. Potongan kulit durian

Gambar 4. Blender

Gambar 5 neraca

Gambar 6 Rangkaian Hidrolisis

potensi limbah kulit durian sebagai bahan baku pembuatan energi alternatif

Documents