Tidak berjudul

PEMANFAATAN LIMBAH AMPAS TEBU / BAGASSE (Saccharum
officinarum L.) SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN
BIOETANOL
Eni Dwi Yantiningsih, Muhammad Nur Arif, Apriansyah Ronallis,
Kresna Wijayanti, Bekti Nugraheni
Sekolah Tinggi Ilmu Farmasi “YAYASAN PHARMASI” Semarang
SARI
Pemakaian bahan bakar sangat tinggi sedangkan sumber bahan bakar
minyak bumi yang dipakai saat ini semakin menipis. Perlu adanya bahan alternatif
yang dapat digunakan sebagai pengganti minyak bumi. Salah satu energi alternatif
yang menjanjikan adalah bioetanol. Bioetanol diperoleh dari proses fermentasi
gula dari sumber karbohidrat yang menggunakan bantuan mikroorganisme.
Pengembangan bioetanol dapat dilakukan dari limbah-limbah pertanian
(biomassa) yang mengandung banyak lignoselulosa seperti bagasse (limbah padat
industri gula). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh
konsentrasi ragi roti dan lama fermentasi terhadap kadar bioetanol dari ampas tebu
(Saccharum officinarum L.) dengan pemberian ragi roti konsentrasi 0,5%; 0,75%
dan 1,0%. Dan juga untuk mengetahui kadar bioetanol tertinggi hasil fermentasi
dari ampas tebu (Saccharum officinarum L.). Hasil fermentasi didestilasi dan
penentuan kadar bioetanol dilakukan dengan Kromatografi Gas. Hasil pengukuran
bioetanol menggunakan kromatografi gas diperoleh hasil dengan pemberian ragi
roti konsentrasi 0,5% dengan waktu fermentasi 3, 6 dan 9 hari sebesar 0,46%;
0,64% dan0,96%. Pada konsentrsai ragi roti 0,75% dengan lama fermentasi 3, 6
dan 9 hari sebesar 0,43%; 0,85% dan 1,13. Pada konsentrasi ragi roti 1,0% dengan
waktu fermentasi 3, 6 dan 9 hari sebesar 0,97%; 1,23% dan 1,55%. Ada
perbedaan terhadap kadar bioetanol dengan konsentrasi ragi roti dan waktu
fermentasi yang berbeda. Kadar bioetanol dengan konsentrasi ragi roti 1,0%
dengan waktu fermentasi 9 hari sebesar 1,55%.
Kata kunci : Ampas Tebu (bagasse), Bioetanol, Fermentasi, Kromatografi Gas
pabrik kertas, namun karena tuntutan
PENDAHULUAN
Industri
Tebu
dari kualitas kertas dan sudah banyak
industri
tersedia bahan baku kertas lain yang
pangan yang terdapat di Indonesia.
lebih berkualitas, sehingga pabrik
Bahan baku industri ini adalah Tebu
kertas
yang diolah menjadi gula. Bagasse
menggunakannya.
tebu (Saccharum officinarum L.)
Salah
merupakan
Gula
salah
dari
satu
semula banyak dimanfaatkan oleh
minimalisasi
mulai
satu
limbah
jarang
upaya
untuk
dari
proses
798
pembuatan
gula
dengan
metode diantaranya dengan hidrolisis
memanfaatkan
kembali
limbah
asam dan secara enzimatis. Metode
tersebut.
Teknologi
biokonversi
hidrolisis
secara enzimatis
lebih
merupakan konversi bahan secara
sering digunakan karena lebih ramah
enzimatik melalui fermentasi yang
lingkungan
dapat
katalis asam. Glukosa yang diperoleh
dimanfaatkan
meningkatkan
nilai
untuk
ekonomi.
dibandingkan
selanjutnya
dengan
dilakukan
proses
Perkembangan bioteknologi melalui
fermentasi atau peragian dengan
pemanfaatan mikroba dengan proses
menambahkan
fermentasi
sehingga
dapat
mengkonversi
bahan secara enzimatik, misalnya
pati
dapat
dimanfaatkan
yeast
atau
diperoleh
ragi
bioetanol
(Khairani, 2007).
untuk
Menurut
Schlegel
(1994),
meningkatkan nilai ekonomisnya dan
produksi utama alkohol adalah ragi,
mengurangi pencemaran udara atau
terutama dari stram Saccharomyces
gas
Untuk
cerevisiae. Ragi-ragi, seperti yang
berlangsungnya proses fermentasi
juga kebanyakan fungi merupakan
oleh suatu mikroba perlu adanya
organisme
medium
Dalam lingkungan terisolasi dari
yang
terjadi.
fermentasi
yang
nutrien
untuk
mengandung
udara,
karbohidrat
dan
karbon
produk-produk
metabolisme (Rahman, 1989).
menjadi
dioksida.
meragikan
etanol
dan
Saccharomyces
penting pada fermentasi yang utama
hasil proses fermentasi gula dari
dan
sumber
memproduksi
menggunakan
ini
aerob.
cerevisiae merupakan khamir yang
Bioetanol merupakan cairan
karbohidrat
bersifat
organisme
pertumbuhan, bahan pembentuk sel
biosintesis
yang
(pati)
bantuan
mikroorganisme. Produksi bioetanol
akhir,
karena
mampu
alkohol
dalam
konsentrat tinggi dan fermentasi
spontan (Sudarmaji, 1982).
dari tanaman yang mengandung pati
atau karbohidrat, dilakukan melalui
proses konversi karbohidrat menjadi
gula atau glukosa dengan beberapa
799
METODOLOGI PENELITIAN
Pembuatan Bioetanol dari Ampas
Alat
Tebu (Saccharum officinarum L.)
Alat yang digunakan dalam
Ditimbang 5
gram
sampel
penelitian, alat–alat gelas, Corong
halus ampas tebu ditambahkan air
Buchner, blender, neraca digital
hingga 400 ml kemudian dididihkan
(AND, GF-600), mortir dan stamper,
hingga 100oC selama 30 menit.
penangas air (waterbath), rangkaian
Diambil 150 ml sebagai starter dan
alat destilasi, batu didih, kain flannel
sisanya sebagai bubur ampas tebu.
dan Kromatografi Gas.
Starter setelah dingin, ditambah
Bahan
larutan
H2SO4
2N,
diaduk.
Bahan yang digunakan sebagai
Dilakukan pemeriksaan pH 5.Bubur
berikut : ampas tebu, ragi roti yaitu
ditutup rapat lalu dibiarkan selama 1
Saccharomyces cerrevisiae, H2SO4
jam. Setelah 1 jam, dimasukkan ragi
2N, H2SO4 25%, Aquadest, KI 20%,
roti (bread yeast) dengan konsentrasi
CH3COOH
0,5%;
3%,
reagent
Luff
0,75%
dan
1,0%
(b/v).
Schoorl, Na2S2O3 0,1N, Amylum
Erlenmeyer ditutup rapat, dilakukan
1,0%, NaOH 30%, HCl 3%, es batu,
fermentasi secara anaerob dan suhu
glukosa, fermipan dan urea.
dijaga pada 28-32o C selama 6 jam.
Persiapan Sampel
Dicampur 250 ml bubur dengan
Ampas tebu disortasi, diambil
starter. Dilakukan fermentasi selama
yang bagus, tidak terserang penyakit
0, 3, 6 dan 9 hari. Larutan disaring,
bercak merah, jamur dan gangguan
dilakukan
lain, kemudian dicuci dan diperas
pengulangan sampai 2 kali.
dengan bantuan air sampai hilang
Metode Analitik
kadar
kemanisannya.
Selanjutnya
Untuk
destilasi.
Dilakukan
mengetahui
kadar
ampas tebu dipotong-potong ukuran
karbohidrat dalam sampel ampas
± 2 cm dan dikeringkan dalam
tebu dilakukan
kabinet dryer suhu 50º C selama 6
menggunakan metode luff schrool
jam. Setelah kering ampas tebu
yang bertujuan untuk mengetahui
diblender dan diayak dengan ayakan
kadar karbohidrat dalam ampas tebu.
100 mesh.
Kadar bioetanol hasil fermentasi
analisa dengan
800
dilakukan
dengan
metode
waktu retensi selama 10 menit,
kromatografi gas (GC) jenis Agilent
temperatur maksimal kolom 300o C,
6890. Spesifikasi alat kromatografi
dan detektor yang digunakan adalah
gas Agilent 6890 adalah kolom jenis
FID (Flame Ionization Detector).
Capillary coloumn, jenis gas Helium,
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1. Penetapan Kadar Glukosa Ampas Tebu (Saccharum officinarum L.)
Replikasi
Kadar Gula
Kadar Karbohidrat
Sebelum Inversi
Replikasi I
21,87%
19,68%
Replikasi II
21,76%
19,58%
Replikasi III
22,07%
19,86%
X ± SD
21,90% ± 0,16
19,71% ± 0,14
Tabel 2. Hasil Kadar Bioetanol dari Ampas Tebu (Saccharum officinarum L.)
Lama
Fermentasi
0
3
6
9
Konsentrasi Ragi roti
0,5%
0%
0%
0,43%
0,39%
0,63%
0,65%
0,91%
1,00%
0,75%
0%
0%
0,44%
0,42%
0,83%
0,87%
1,14%
1,12%
1,0%
0%
0%
0,93%
1,01%
1,21%
1,24%
1,54%
1,55%
Kadar bioetanol ampas tebu
0,75% dengan lama fermentasi 0, 3,
(Saccharum officinarum L.) dengan
6 dan 9 hari sebesar 0; 0,43%; 0,85%
penambahan konsentrasi ragi roti
dan 1,13%. Pada konsentrasi ragi roti
0,5% dengan waktu fermentasi 0, 3,
1,0% dengan waktu fermentasi 0, 3,
6 dan 9 hari sebesar 0; 0,46%; 0,64%
6 dan 9 hari sebesar 0; 0,97%; 1,23%
dan 0,96%. Pada konsentrsai ragi roti
dan 1,55%. Ada perbedaan terhadap
801
kadar bioetanol dengan konsentrasi
perekat
ragi roti dan waktu fermentasi yang
menunjang
berbeda. Kadar bioetanol dengan
Kehilangan
konsentrasi ragi roti 1,0% dengan
menyebabkan
waktu fermentasi 9 hari sebesar
diantara fibril dan kurangnya ikatan
1,55%. Hasil bioetanol diperoleh dari
antar serat (Anindyawati, 2009).
hasil analisis karbohidrat ampas tebu
dengan
hasil
rata-rata
19,71%.
antar
selulosa
kekuatan
yang
fisik
serat.
hemiselulosa
terjadinya
akan
lubang
Dalam ragi roti terkandung
khamir Saccharomyces cerevisiae
Ampas tebu dapat dibuat menjadi
yang
produk
karena
zimase, invertase, karboksilase dan
mengandung gula walau dalam kadar
maltase selama proses fermentasi
yang rendah. Karena ampas tebu
berlangsung.
mengandung senyawa lignoselulosa
menghasilkan maltosa yang akan
yang dapat dimanfaatkan menjadi
dihidrolisis lagi menjadi glukosa
bioetanol
oleh
proses
bioetanol
tetapi
harus
melewati
fermentasi.
akan
enzim
menghasilkan
Proses
enzim
hidrolisis
zimase
dan
enzim
Bahan
maltase yang dihasilkan oleh khamir
lignoselulosa merupakan biomassa
Saccharomyces cerevisiae. Glukosa
yang berasal dari tanaman dengan
yang terbentuk
komponen utama lignin, selulosa dan
glikolisis atau proses pemecahan
hemiselulosa (Hermiati, et al., 2010).
glukosa
Bahan
Mayerhoff-Parnas (EMP).
akan
melalui
mengalami
jalur
Embden-
berselulosa
dapat
menjadi
bioetanol
Kadar alkohol dalam sampel
karena bahan berselulosa ini bila
tergolong sangat rendah. Hal ini
dihidrolisis akan menghasilkan gula
disebabkan
dan dilanjutkan dengan fermentasi
dilakukannya
akan
terlebih
dimanfaatkan
menghasilkan
Hemiselulosa
kesatuan
bioetanol.
merupakan
yang
suatu
membangun
karena
proses
dahulu
Delignifikasi
tidak
delignifikasi
pada
sampel.
merupakan
suatu
proses pembebasan lignin dari suatu
komposisi serat dan mempunyai
senyawa
kompleks.
peranan yang penting karena bersifat
penting dilakukan sebelum hidrolisis
hidrofilik sehingga berfungsi sebagai
bahan
selulosa,
Proses
sebab
ini
lignin
802
merupakan
dinding
kokoh
yang
sedangkan sampel yang dianalisis
melekat pada serat selulosa dan
mengandung
hemiselulosa sehingga suatu tanaman
penelitian jerami padi juga dilakukan
menjadi keras dan dapat berdiri
dilignifikasi
kokoh. Adanya lignin ini dapat
lignin
menghambat penetrasi asam sebelum
tetapi pada penelitian ini hanya
hidrolisis
dan
dilakukan hidrolisis dengan asam
menghambat pertumbuhan mikroba
klorida. Hasil kadar pada jerami padi
dalam proses fermentasi. Menurut
dengan lama fermentasi 13 hari dan
penelitian produksi bioetanol dari
konsentrasi HCl 21% yaitu 6,405%.
jerami padi, penggunaan larutan
Sehingga
NaOH karena larutan ini dapat
bioetanol
menyerang dan merusak struktur
selulosa yaitu ampas tebu kurang
lignin, bagian kristalin dan amorf,
efektif sebagai bioetanol tetapi lebih
melarutkan lignin dan hemiselulosa
efektif
serta menyebabkan pengembangan
pembuatan kertas. Sehingga harus
struktur selulosa (Gunam, et al.,
dilakukan proses penghilangan lignin
2010).
dengan NaOH atau H2O2 sehingga
berlangsung
Pada penelitian jerami padi
selulosa.
yaitu
sebelum
penghilangan
proses
proses
dengan
sebagai
karbohidrat
Pada
hidrolisis
pembuatan
bahan
bahan
yang
akan
dasar
baku
diubah
(Aryani, 2013) dilakukan dengan
menjadi gula lebih banyak. Dan lama
penambahan asam klorida 21% dan
fermentasi perlu ditambahkan sampai
lama fermentasi selama 13 hari,
hari ke-12 untuk mendapatkan hasil
sedangkan penelitian ini mengacu
bioetanol
yang
lebih
maksimal.
pada penelitian yang berbahan pati
803
10000
y = 5180x + 73.889
R² = 0.9997
Luas Area
8000
6000
4000
2000
0
0
0.5
1
1.5
2
Konsentrasi
Gambar1. Kurva linier standar etanol
Dengan pengukuran
kadar
3. Ada
pengaruh
interaksi
lama
standar etanol 5 titik tersebut dapat
fermentasi dan konsentrasi ragi
digunakan untuk mengetahui kadar
roti terhadap kadar bioetanol dari
bietanol
limbah ampas tebu.
dari
ampas
tebu
yang
dihasilkan dari proses fermentasi.
Saran
Pengukuran dengan Kromatografi
1. Perlu dilakukan penelitian sejenis
Gas digunakan gas jenis Helium
dengan menggunakan bahan dasar
dengan Kolom yang digunakan jenis
pembuatan
Capillary Coloum dengan temperatur
berbeda.
maksimal yang dapat digunakan
2. Perlu
dilakukan
kolom 300ºC dan detektor yang
lanjutan
digunakan
konsentrasi
adalah
FID
(Flame
Ionization Detector).
bioetanol
dengan
yang
penelitian
perbandingan
yang
lebih
menggunakan proses delignifikasi
pada
sampel
yang
memiliki
SIMPULAN DAN SARAN
kandungan
lignoselulosa
Simpulan
pemecahan polisakarida menjadi
1. Ada pengaruh lama fermentasi
glukosa
dapat
terjadi
agar
dan
terhadap kadar bioetanol dari
memperoleh kadar bioetanol yang
limbah ampas tebu.
maksimal.
2. Ada pengaruh konsentrasi ragi
roti terhadap kadar bioetanol dari
3. Perlu dilakukan proses fermentasi
sampai 14 hari.
limbah ampas tebu.
804
4. Proses
destilasi
sebaiknya
dilakukan secara bertingkat untuk
mendapatkan etanol yang lebih
murni.
UCAPAN TERIMA KASIH
Kementrian
Pendidikan
dan
Kebudayaan
(Kemendikbud)
Provinsi
Tengah
membiayai
Jawa
Program
yang
Penelitian
Inovasi Mahasiswa (PPIM) Tahun
2014. Serta Ibu Bekti Nugraheni,
M.Sc., Apt yang telah membimbing
penelitian selama ini.
DAFTAR PUSTAKA
Anindyawati, T. 2009. Prospek
Enzim
dan
Limbah
Lignoselulosa untuk Produksi
Bioetanol. Pusat Penelitian
Biotekologi-LIPI
Ariyani, E., Kusumo, Ersanghono.,
dan
Supartono.
Produksi
Bioetanol dari Jerami PA
(Oryza sativa L). Jurusan
Kimia FMIPA Universitas
Negeri Semarang, 2013
Khairani, Rini. 2007. Tanaman
Jagung Sebagai Bahan Bio-fuel
http://www.Macklintmip
unpad. net/ Biofuel/ Jagung/
Pati.pdf. diakses tanggal 10
Desember 2014
Gunam, I.B., K. Buda, I.M.Y.S.
Guna.
2010.
Pengaruh
perlakuan Delignifikasi dengan
larutan NaOH dan konsentrasi
Substrat Jerami Padi terhadap
produksi enzim selulase dari
Aspergillus niger. NRRL, A11, 264. Jurnal biologi. XIV :
55-61
Hermiati, E., Mangunwidjaja, D.,
Sunarti, T.C., Suparno, O., dan
Bambang Prasetya, B. 2010.
Pemanfaatan
Biomassa
Lignoselulosa Ampas Tebu
Untuk Produksi Bioetanol.
Jurnal Litbang Pertanian,
29(4), 2010.
Sudarmadji, Slamet, 1982. “BahanBahan
Pemanis”,
Yogyakarta
805