BIOETANOL DARI KULIT PISANG KEPOK

PROSES PEMBUATAN BIOETANOL

DARI KULIT PISANG KEPOK

Bioetanol dapat dihasilkan dari tanaman yang banyak mengandung senyawa pati dan selulosa dengan menggunakan bantuan dari aktivitas ragi. Provinsi Lampung mempunyai kapasitas produksi kulit pisang 180.153 ton pertahun (Anonim, 1998). Menurut Munadjim (1982), bagian yang dapat dimakan dari buah pisang adalah dua per tiga bagian dan sepertiga bagian sisanya merupakan limbah pisang. Angka tersebut (1/3 x 80.153 = 60.000 ton/tahun) merupakan jumlah limbah yang cukup banyak yang dapat mencemari lingkungan apabila tidak ditangani dengan cepat. Selain mengandung air, kulit pisang juga mengandung karbohidrat yang relatif tinggi yaitu 18,50 % (Tety, 2006). Limbah kulit pisang kepok mengandung monosakarida terutama glukosa sebesar 8,16 %. Oleh karena itu limbah kulit pisang kepok berpotensi untuk dimanfaatkan    sebagai    bahan    baku         dalam pembuatan bioetanol melalui proses fermentasi (Munadjim, 1982). Pada penelitian ini permasalahan  yang  diangkat adalah  bagaimana cara  pembuatan  bioetanol  dengan  bahan  baku kulit pisang kepok. Berdasarkan permasalahan itulah penelitian tentang pengolahan limbah kulit pisang  ini dilakukan  agar  lebih  berguna  untuk menambah wawasan masyarakat.

Bioetanol

Bioetanol sering ditulis dengan rumus EtOH. Rumus molekul etanol adalah C2H5OH, sedang rumus empirisnya C2H6O atau rumus bangunnya CH3-CH2-OH. Bioetanol merupakan bagian dari kelompok metil (CH3-) yang terangkai pada kelompok metilen (-CH2-) dan terangkai dengan kelompok hidroksil (-OH). Secara umum akronim dari Bioetanol adalah EtOH (Ethyl-(OH)).

Bioetanol  merupakan  salah  satu  biofuel  yang hadir sebagai bahan bakar alternatif yang lebih ramah lingkungan dan sifatnya terbarukan. Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan  bantuan  mikroorganisme. Bioetanol  diartikan  juga  sebagai  bahan  kimia yang diproduksi dari bahan pangan yang mengandung pati, seperti ubi kayu, ubi jalar, jagung, dan sagu. Bioetanol merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak premium (Khairani, 2007)    Bioetanol  bersifat  multi-guna  karena dicampur    dengan    bensin    pada    komposisi

berapapun memberikan dampak yang positif.

Kelebihan-kelebihan bioetanol dibandingkan bensin:

1) Bioetanol aman digunakan sebagai bahan bakar, titik nyala etanol tiga kali lebih tinggi dibandingkan bensin.

2)  Emisi hidrokarbon lebih sedikit.

Kekurangan-kekurangan bioetanol dibandingkan bensin:

1)   Pada  mesin  dingin  lebih  sulit  melakukan starter bila menggunakan bioetanol.

2)     Bioetanol  bereaksi  dengan  logam  seperti

magnesium dan aluminium.

Produksi bioetanol (alkohol) dengan bahan baku tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat, dilakukan melalui proses konversi karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut air. Sebagai alternatif digunakan campuran bioetanol dengan bensin. Sebelum dicampur, bioetanol harus dimurnikan hingga 100%. Campuran ini dikenal  dengan  sebutan  gasohol (Skadrongautama, 2009).

Pada  kenyataannya  tidak  ada  atau  sulit sekali kita mendapatkan etanol absolute, apalagi dengan peralatan seadanya.

Demikian     pula     rasanya     tidak     mungkin

mendapatkan/merecovery 100% etanol yang ada di dalam cairan fermentasi. Dengan kata lain efisiensi hidrolisisnya kurang dari 100%.  Kadar bioetanol maksimal yang bisa diperoleh dari proses distilasi adalah 95%. Seringkali kadarnya hanya 60%, 80%, atau 90%. Kita menghitungnya berdasarkan kadar etanol yang keluar dari distilator saja (Abimosourus, 2010).

Etanol

Etanol   atau   etil   alkohol   C H OH. merupakan  cairan  yang  tidak  berwarna,  larut dalam air, eter, aseton, benzene, dan semua pelarut organik, serta memiliki bau khas alkohol. Sifat-sifat    kimia    dan    fisis    ethanol    sangat tergantung pada gugus hidroksil. Pada tekanan >0,114 bar (11,5 kPa) ethanol dan air dapat membentuk larutan azeotrop.

Etanol  banyak  digunakan  sebagai pelarut, germisida, minuman, bahan anti beku, bahan bakar, dan senyawa antara untuk sintesis senyawa-senyawa     organik     lainnya.     Etanol sebagai pelarut banyak digunakan dalam industri farmasi, kosmetika, dan resin maupun laboratorium. Pada suhu kamar etanol berupa zat cair bening, mudah menguap, dan berbau khas. (Fessenden dan Fessenden, 1986).

     Kulit pisang kepok digunakan karena mengandung karbohidrat. Karbohidrat tersebut diurai terlebih dahulu melalui proses hidrolisis kemudian di fermentasi dengan menggunakan starter menjadi alkohol. Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan dari fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme   (Anonim,   2007).  

Ragi

Ragi atau khamir adalah jamur yang terdiri dari satu sel, dan tidak membentuk hifa. Termasuk golongan jamur Ascomycotina. Reproduksi dengan membentuk tunas (budding).

Contoh dan peranan Ragi/Khamir

1.    Saccharomyces cerevciae: berfungsi untuk pembuatan roti, tape, dan alkohol

2.   Saccharomyces tuac: berfungsi untuk mengubah air niral legen menjadi tuak.

3.   Saccharomyces ellipsoideus: berfungsi untuk peragian buah anggur menjadi anggur minuman (akhyasrinuki , 2011).

Adapun ragi yang digunakan pada penelitian ini yaitu : ragi tape dan ragi roti. Mikroorganisme ini dipilih karena ragi tape dan ragi roti adalah Saccharomyces cerevicae yang dapat memproduksi alkohol dalam jumlah besar dan mempunyai toleransi pada kadar alkohol yang tinggi. Kadar alkohol yang dihasilkan sebesar 8-

20% pada kondisi optimum. Ragi tape dan ragi roti yang bersifat stabil, tidak berbahaya atau menimbulkan racun, mudah di dapat dan malah

mudah    dalam    pemeliharaan.    Bakteri    tidak

banyak digunakan untuk memproduksi alkohol secara  komersial,  karena  bakteri  tidak  dapat tahan     pada     kadar     alkohol     yang     tinggi (Sudarmadji K., 1989).

 Fermentasi

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel   dalam   keadaan anaerobik   (tanpa oksigen). Secara   umum,   fermentasi   adalah   salah   satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi   sebagai respirasi dalam   lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal (Winarno & Fardiaz,1992).

Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam  laktat,  dan hidrogen.  Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan  dari  fermentasi  seperti  asam  butirat dan aseton (Satuhu & Supardi, 1994).

Fermentasi  bioetanol  dapat didefenisikan sebagai proses penguraian gula menjadi bioetanol dan karbondioksida yang disebabkan enzim yang dihasilkan oleh massa sel mikroba. Perubahan yang terjadi selama proses fermentasi  adalah  glukosa  menjadi  bioetanol oleh sel-sel ragi tape dan ragi roti (Prescott and Dunn, 1959).

Variabel yang Berpengaruh

 Variabel yang berpengaruh pada proses fermentasi adalah bahan baku, suhu, pH, konsentrasi  ragi,  lama  fermentasi,  kadar  gula, dan nutrisi ragi.

1)  Bahan Baku

Pada    umumnya    bahan    baku    yang

mengandung senyawa organik terutama glukosa dan pati dapat digunakan sebagai substrat dalam proses fermentasi bioetanol (Prescott and Dunn,

1959).   Pada   penelitian   kali   digunakan   kulit pisang kepok sebagai bahan baku.

2)  Suhu

Suhu    berpengaruh    terhadap    proses

fermentasi melalui dua hal secara langsung mempengaruhi   aktivitas   enzim   khamir   dan secara  langsung  mempengaruhi  hasil  alkohol

karena adanya penguapan, seperti proses biologis

(enzimatik) yang lain, kecepatan fermentasi akan bertambah sesuai dengan suhu yang optimum umumnya 27 – 32oC. Ragi tape dan ragi roti mempunyai temperatur maksimal sekitar 40 – 50oC dengan temperatur minimum 0oC.   Pada interval 15 –

30oC fermentasi mengikuti pola bahwa semakin tinggi suhu, fermentasi makin cepat berlangsung. Suhu optimum untuk ragi roti adalah 19 – 32oC

dan suhu optimum untuk ragi tape adalah 35 –

47oC. Oleh karena itu, pengaturan suhu dibuat dalam range tersebut. (Winarno & Fardiaz,1992).

3)  pH

Pada  umumnya  pH  untuk  fermentasi

dibutuhkan keasaman 3,4 – 4, ini didasari lingkungan hidup dari starter yang dapat tumbuh dan  melakukan  metabolisme  pada  pH  tersebut

(Winarno & Fardiaz,1992).

4)   Konsentrasi Ragi

Konsentrasi  ragi  yang  diberikan  pada

larutan yang akan difermentasikan optimalnya adalah 2 – 4% dari volume larutan (Satuhu & Supardi, 1994).   Jika konsentrasi ragi yang diberikan kurang dari kadar optimal yang disarankan akan menurunkan kecepatan fermentasi karena sedikitnya massa yang akan menguraikan glukosa menjadi etanol, sedangkan maka   akan   dibutuhkan   substrat   yang   lebih banyak karena substrat yang ada tidak cukup, karena itu menurunkan kecepatan fermentasi. (Winarno & Fardiaz,1992).

5)  Lama fermentasi

Lama  fermentasi    biasanya  ditentukan

pada jenis bahan dan jenis yeast serta gula. Fermentasi berhenti ditandai dengan tidak terproduksinya lagi CO2. Kadar etanol yang dihasilkan akan semakin tinggi sampai waktu optimal dan setelah itu kadar etanol yang dihasilkan menurun (Prescott and Dunn, 1959). Pada penelitian ini dipakai waktu yang dipakai 1,

2, 3, 4 dan 5 hari.

6)  Kadar Gula

Kadar    gula    yang    optimum    untuk

aktivitas pertumbuhan starter   adalah 10-18%. Gula disini sebagai substrat, yaitu sumber karbon bagi nutrient ragi tape dan ragi roti yang mempercepat pertumbuhan untuk selanjutnya menguraikan  karbohidrat  menjadi  etanol. Apabila terlalu pekat, aktivitas enzim akan terhambat sehingga waktu fermentasi menjadi lambat  disamping  itu  terdapat  sisa  gula  yang tidak dapat terpakai dan jika terlalu encer maka hasilnya berkadar alkohol rendah.

Jika  kadar  gula  di  bawah  10% fermentasi dapat berjalan tetapi etanol yang dihasilkan  terlalu  encer  sehingga  tidak  efisien untuk didestilasi dan biayanya mahal. Jika kadar gula di atas 18 % fermentasi akan menurun dan alkohol yang terbentuk akan menghambat aktivitas ragi, sehingga waktu fermentasi bertambah  lama  dan  ada  sebagian  gula  yang tidak terfermentasi. (Winarno & Fardiaz,1992).

7)  Nutrisi ragi

Nutrisi   diperlukan   sebagai   tambahan makanan bagi pertumbuhan ragi. Nutrisi yang diperlukan      misalnya:      garam      ammonium (NH CL)  dan  garam  phosphate  (pupuk  TSP).

 II.       METODOLOGI

Prosedur penelitian yang pertama adalah melakukan pretreatment kulit pisang kepok yaitu dengan memotong-motong kulit pisang kepok menjadi kecil lalu diberi aquadest dengan perbandingan 1:1 berat umpan, kemudian diblender dan diambil filtratnya. Lalu ambil sampel dengan berat bubur kulit pisang kepok masing-masing sebanyak 200 gr dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500 ml. Setelah itu dilakukan proses fermentasi.

Masukkan ragi ke dalam bubur kulit pisang dengan konsentrasi 1, 2, 3, 4, dan 5 % dari berat bubur kulit pisang. Lalu diaduk selama

5 menit sampai homogen, Kemudian pH larutan diukur dan divariasikan sesuai dengan variabel penelitian yaitu 2, 3, 4, 5, dan 6.

Setelah  itu  erlenmeyer  500  ml  yang berisi bubur kulit pisang kepok tersebut dihubungkan dengan selang karet dan ujung selang dimasukkan kedalam air agar tidak terjadi kontak langsung dengan udara.

Selanjutnya  larutan  difermentasi  selama

1,  2,  3,  4,  dan  5  hari.  Kemudian  larutan  dan bubur kulit pisang kepok dipisahkan sehingga diperoleh cairan alkohol-air. Liquid yang mengandung etanol dipisahkan dari kulit pisang dengan cara disaring menggunakan kertas saring. Pemurnian hasil dilakukan dengan menggunakan evaporator untuk mendapatkan bioetanol pada suhu 79oC.

Selanjutnya dilakukan analisa densitas etanol dengan piknometer. Piknometer 5 ml dikeringkan  dalam  oven  pemanas  pada  suhu

80ºC selama 15 menit kemudian dinginkan sampai suhu kamar dan ditimbang piknometer (kosong) 5 ml ini dengan menggunakan neraca analitis kemudian catat beratnya. Piknometer 5 ml yang sudah didinginkan tadi diisi dengan aquadest   kemudian   timbang   dengan   neraca analitis,   catat   beratnya.   Kemudian   dilakukan perhitungan untuk menentukkan voumenya.

Piknometer   dikeringkan   lagi   dengan cara memanaskan dalam oven pemanas dengan

suhu  100  ºC  selama  15  menit,  lalu  dinginkan sampai  suhu  kamar,  kemudian  sampel  distilat

dimasukkan ke dalam piknometer, sampai tidak

ada gelembung udara.

Kemudian ditimbang piknometer yang berisi   sampel   distilat   dengan   menggunakan neraca analitis. Dicatat suhu kamar pada saat dilakukan penimbangan. Alasan penggunaan piknometer karena piknometer merupakan alat yang  digunakan  untuk  mengukur  nilai  massa jenis atau densitas fluida. Terdapat beberapa macam ukuran piknometer, tetapi biasanya volume piknometer yang banyak digunakan adalah 5 ml dan 10 ml dimana nilai volume ini valid pada temperatur yang tertera pada piknometer (Putuwibisana, 2011)

III.      HASIL DAN PEMBAHASAN

         Ragi yang baik pada proses pembuatan bioetanol

Masing – masing sampel menggunakan

jumlah bahan baku yang sama yaitu 200 gram bubur kulit pisang kepok, pH alami (5), dan fermentasi selama 2 hari dengan konsentrasi ragi dihasilkan  sebanyak  6,1277%,  sedangkan  pada 5,2897%.

Jadi, ragi roti lebih baik dari ragi tape dalam menghasilkan bioetanol karena ragi tape tidak hanya  mengandung  khamir  yang  sama  dengan ragi roti yaitu Saccharomyces cerevisiae melainkan mikroorganisme lain sehingga hasil bioetanol yang diperoleh dengan menggunakan ragi tape tidak terlalu baik dibandingkan dengan menggunakan ragi roti.

Konsentrasi ragi yang baik pada proses pembuatan bioetanol

Dari  hasil  analisa  dapat  disimpulkan bahwa  umpan  dengan  konsentrasi  ragi  sebesar 3%   berat   umpan   menghasilkan   etanol   yang maksimal karena penambahan ragi sesuai dengan banyaknya nutrisi di dalam sampel. Pada penambahan dosis ragi 4 dan 5% bioetanol yang dihasilkan menurun karena produktivitas mikroorganisme menurun akibat kurangnya nutrisi yang dibutuhkan oleh mikroorganisme tersebut.  Apabila  terlalu  banyak  penambahan ragi juga akan menghasilkan banyak asam dan bioetanol yang dihasilkan juga sedikit

   pH   yang   baik   pada   proses   pembuatan bioetanol

Pada  umumnya  pH  untuk  fermentasi khamir dibutuhkan keasaman optimum antara 3,0– 5,0.  Diluar  itu  maka  pertumbuhan  mikroba akan terganggu.

     Lama   fermentasi   yang   baik   pada   proses pembuatan bioetanol

Dari hasil penelitian didapat bioetanol yang  baik  pada  hari  kedua  karena mikroorganisme telah beradaptasi dengan lingkungan dan nutrisi yang tersedia sehingga mikroorganisme banyak tumbuh dan membelah diri dan jumlahnya meningkat dengan cepat dibanding hari yang lain. Pada hari ketiga, keempat, dan kelima pertumbuhan mikroorganisme tidak diimbangi dengan nutrisi yang cukup sehingga bioetanol yang dihasilkan menurun,  selain  itu  bioetanol  yang  terbentuk akan terhidrolisis menjadi asam apabila difermentasi terlalu lama.

Masing – masing sampel ditambah jumlah ragi yang sama yaitu 3% berat sampel, pH 4 dan difermentasi selama 2 hari dengan perebusan umpan terlebih dahulu. Dari hasil analisa  diperoleh  kadar  bioetanol  yang  baik adalah   9,8528%   (sampel   1)   dan   9,7307% (sampel 2) pada umpan yang direbus. Hal ini disebabkan karena dengan perebusan umpan terlebih dahulu terjadi proses hidrolisa sederhana dan bateri-bakteri pengganggu akan mati.

IV.     KESIMPULAN

1)   Dengan   menggunakan   ragi   roti   kadar bioetanol yang dihasilkan lebih baik yaitu sebesar 6,1277%  dibanding ragi tape yang hanya  menghasilkan  kadar  bioetanol sebesar 5,2897%.

2)   Pada  konsentrasi  ragi  3%  berat  sampel, dihasilkan kadar bioetanol yang baik  yaitu sebesar 7,0774%.

3)   Pada pH 4, dihasilkan bioetanol yang baik yaitu sebesar 7,5995%.

4)   Pada  waktu  fermentasi  2  hari  dihasilkan bioetanol yang baik yaitu sebesar 6,2646%.

5)     Dengan   perebusan   bahan   baku   terlebih

dahulu dihasilkan kadar bioetanol yang baik yaitu sebesar 9,7917% dibanding dengan kadar bioetanol tanpa perebusan yaitu sebesar 6,2646%.

DAFTAR PUSTAKA

Abimosourus, 2010. http://teknologi.kompasiana. com/terapan./ menghitung-produksi- bioetanol. Diakses 20 Oktober 2012.

Akhyasrinuki,     2011.     http://id.shvoong.com/ writing-and-speaking/2150298-definisi- ragi-khamir-protozoa.      Diakses      20

Oktober 2012

Anonim,1998. Statistika Indonesia, Online dihttp:// Biro.Pusat.Statistika.Provinsi Lampung.com. Diakses

10 Juni 2011

Sumber:

http://pelajarnesia.blogspot.com/2014/03/makalah-pembuatan-bioetanol-dari-kulit.html