PEMANFAATAN SERBUK GERGAJI MENJADI

PEMANFAATAN SERBUK GERGAJI
MENJADI BIOBUTANOL DENGAN
HIDROLISI SELULASE DAN
FERMENTASI BAKTERI
Clostridium acetobutylicum
Hayuni Devina Fajariah
3307100013
Pembimbing:
Prof. Dr. Ir. Wahyono Hadi, MSc
19570602 198903 2002
Latar Belakang...
Perpres No.5 2006
Inpres No.1 2006
ENERGI ALTERNATIF
BIOBUTANOL
Tujuan dan Manfaat...
T
U
J
U
A
N
1. Membandingkan pengaruh penambahan
enzim selulase pada proses hidrolisis
2. Menentukan pH optimum untuk
fermentasi serbuk gergaji menggunakan
bakteri Clostridium acetobutylicum
3. Menentukan konsentrasi inokulum
optimum proses fermentasi serbuk
gergaji
Memberikan informasi mengenai cara
pembuatan biobutanol dari serbuk
gergaji
M
A
N
F
A
A
T
Tinjauan Pustaka
BUTANOL
LIGNOSELULOSA
SERBUK GERGAJI
Clostridium acetobutylicum
BUTANOL
Butanol adalah senyawa alkohol yang
memiliki ikatan 4 atom karbon atau butil
alkohol dan memiliki rumus molekul
n-C4H9OH yang terbuat dari biomassa.
 Pada umumnya butanol digunakan untuk
bahan campuran kosmetik, obat-obatan,
pembersih rumah tangga,sebagai pelarut,
pengencer, plasticizer, dan bahan baku
produksi bahan kimia.

BUTANOL

Kelebihan Butanol Dibanding Etanol
Tidak memerlukan modifikasi khusus
pada mesin kendaraan bermotor dengan
bahan biobutanol
Proses pembuatan biobutanol dapat
menggunakan infrastruktur dan
teknologi bioetanol yang sudah ada
Biobutanol tidak mudah menyebabkan
korosi
Biobutanol tidak mudah menguap
ataupun meledak
Biaya proses distilasi butanol lebih
rendah daripada etanol
LIGNOSELULOSA
SERBUK GERGAJI
Lignoselulosa adalah senyawa kimia yg
terdiri atas lignin dan selulosa yg
merupakan komponen utama tumbuhan.
 Bahan lignoselulosa merupakan komponen
organik yang berlimpah di alam, misalnya
batang padi, jerami, kertas bekas, ampas
tebu, bonggol jagung, dan limbah
pertanian lainnya.
 Lignoselulosa terdiri dari 3 polimer yakni
selulosa, hemiselulosa, dan lignin.

LIGNOSELULOSA
SERBUK GERGAJI
Dinding Sel
LIGNOSELULOSA
SERBUK GERGAJI
Kesulitan proses degradasi lignoselulosa
adalah susunan heterogen dari
polisakarida yang terdapat pada dinding
sel sehingga diperlukan proses
pretreatment.
 Proses pretreatment dilakukan untuk
untuk membebaskan lignin dari suatu
senyawa kompleks lignoselulosa.
 Proses pretreatment ini disebut dengan
delignifikasi

LIGNOSELULOSA
SERBUK GERGAJI
LIGNOSELULOSA
SERBUK GERGAJI
Serbuk gergaji merupakan salah satu
bahan limbah pertanian yang
mengandung lignoselulosa sangat tinggi.
 Serbuk gergaji mengandung selulosa
(55%), hemiselulosa (14%), dan lignin
(21%).
 Dimana kandungan selulosa dan
hemiselulosa ini dapat dihidrolisis menjadi
bentuk glukosa, yang merupakan bahan
baku pembuatan biobutanol

Clostridium acetobutylicum
Clostridium acetobutylicum
Bakteri C.acetobutylicum pertama kali
ditemukan oleh Louis Pasteur pada tahun
1861. Bakteri ini disebut juga sebagai
“Organisme Weizmann”.
Ciri-ciri bakteri C.acetobutylicum:
 Pada umumnya berada di tanah
 Merupakan bakteri gram positif
 Bersifat mesofilik dan memerlukan kondisi
anaerob
 Mampu bertahan pada pH rendah, antara
4,5-5
Proses Pembuatan Biobutanol
Lignoselulosa
Pretreatment
Hidrolisis Enzim
Fermentasi Bakteri
Hasil
Hasil Fermentasi
Variabel Penelitian
Enzim
• Penambahan Enzim Selulase
• Tanpa Penambahan Enzim
Selulase
pH Awal
Fermentasi
• pH 5
• pH 7
Konsentrasi
Inokulum
• 5 ml
• 10 ml
Parameter yang Diukur
Kadar Selulosa
Gula Tereduksi
Kadar Butanol
Kadar Butanol
Penambahan
Enzim
pH
5
Enzim
Selulase
7
5
Tanpa Enzim
Selulase
7
Lama Waktu Fermentasi (Hari)
Konsentrasi
Bakteri
2
4
6
8
10
12
5 ml
0,00
0,00
0,00
0,00
1,00
1,55
10 ml
0,00
0,00
0,00
0,00
1,34
1,88
5 ml
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
1,07
10 ml
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
1,25
5 ml
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
10 ml
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,20
5 ml
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
10 ml
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,21
Series
Series
Series
Series
Series
Series
Series
Series
1
2
3
4
5
6
7
8
=
=
=
=
=
=
=
=
Variasi
Variasi
Variasi
Variasi
Variasi
Variasi
Variasi
Variasi
Enzim Selulase, pH 5, Konsentrasi inokulum 5 ml
Enzim Selulase, pH 5, Konsentrasi inokulum 10 ml
Enzim Selulase, pH 7, Konsentrasi inokulum 5 ml
Enzim Selulase, pH 7, Konsentrasi inokulum 10 ml
Tanpa Enzim Selulase, pH 5, Konsentrasi inokulum
Tanpa Enzim Selulase, pH 5, Konsentrasi inokulum
Tanpa Enzim Selulase, pH 7, Konsentrasi inokulum
Tanpa Enzim Selulase, pH 7, Konsentrasi inokulum
5 ml
10 ml
5 ml
10 ml
Pengaruh Penambahan Enzim Selulase
Sebagai Katalis Terhadap Kadar Butanol
Variasi penambahan enzim selulase sangat berpengaruh
terhadap proses hidrolisis dan pembentukan senyawa
gula. Hal ini berpengaruh pula terhadap kadar butanol.
Kadar butanol pada sampel yang ditambahkan enzim
selulase lebih besar dari pada variasi tanpa penambahan
enzim. Hal ini disebabkan oleh enzim selulase
memecahkan ikatan kompleks selulosa menjadi ikatan
yang lebih sederhana yaitu gula. Gula hasil hidrolisis ini
pada proses selanjutnya akan difermentasi oleh bakteri
menjadi bentuk hidrokarbon butanol. Berbeda dengan
variasi tanpa penambahan enzim, kadar gula yang
dihasilkan pada proses hidrolisis sangat sedikit.
Sehingga kadar butanol yang dihasilkan sangat sedikit
hingga mendekati angka nol dan tidak terbaca pada
kurva kromatografi gas.
pH Optimum untuk Fermentasi Limbah
Serbuk Gergaji menjadi Biobutanol
Sampel dengan
dengan variasi
variasi pH
5 dengan
dengan lama
lama waktu
Sampel
pH 5
waktu
fermentasi 12
12 hari
hari lebih
lebih besar
besar dari
dari pada
pada variasi
variasi pH
pH
fermentasi
7. Hal
Hal ini
ini disebabkan
disebabkan oleh
rentang pH
pH optimum
optimum
7.
oleh rentang
bakteri Clostridium
bakteri
Clostridium acetobutylicum
acetobutylicum menghasilkan
menghasilkan
butanol berada
berada pada
pada rentang
rentang pH
pH 4,5-5.
4,5-5. Sehingga
Sehingga
butanol
bakteri dapat
dapat memfermentasi
memfermentasi gula
gula menjadi
menjadi
bakteri
butanol. Sedangkan pada pH awal fermentasi 7
kemungkinan bakteri Clostridium acetobutylicum
tidak aktif bekerja memproduksi senyawa butanol.
Sebagian besar bakteri dengan genus Clostridium
sp. tidak aktif pada pH netral.
Pengaruh Jumlah Penambahan
Inokulum Pada Proses Fermentasi
Terhadap Kadar Butanol
Kadar butanol dengan konsentrasi inokulum 10 ml lebih
besar dibanding dengan konsentrasi inokulum 5 ml yakni
pada waktu fermentasi 12 hari dengan variasi penambahan
enzim dan pH awal fermentasi 5. Hal ini disebabkan oleh
jumlah bakteri dengan konsentrasi inokulum 10 ml lebih
banyak dari pada konsentrasi inokulum 5 ml. Sehingga
semakin banyak gula yang dicerna oleh bakteri dan
semakin besar pula kadar butanol yang dihasilkan.
Sedangkan pada variasi tanpa penambahan enzim, gula
yang terbentuk dari proses hidrolisis sangat sedikit.
Sehingga butanol yang dihasilkan sangat sedikit hingga
mendekati angka nol. Hal ini disebabkan oleh minimnya
senyawa gula dan banyaknya jumlah inokulum sehingga
menyebabkan bakteri kekurangan makanan dan akhirnya
mati.
Analisis Kadar Selulosa Serbuk Gergaji
Selulosa (%)
Penambahan
Enzim
Enzim
Selulase
Tanpa Enzim
Selulase
pH
5
7
5
7
Konsentrasi
Bakteri
5 ml
10 ml
5 ml
10 ml
5 ml
10 ml
5 ml
10 ml
Setelah
Delignifikasi
Setelah
Hidrolisis
57,6
57,6
57,6
57,6
57,6
57,6
57,6
57,6
13,7
13,7
13,7
13,7
42,4
42,4
42,4
42,4
Analisis Gula Reduksi
Limbah Serbuk Gergaji
Gula Reduksi (%)
Penambahan
Enzim
pH
Konsentrasi
Bakteri
Sebelum
Setelah
Akhir
Hidrolisis Hidrolisis Fermentasi
5 ml
17,3
33,71
0,32
10 ml
17,3
33,69
0,21
5 ml
17,3
33,61
0,99
10 ml
17,3
33,76
0,97
5 ml
17,3
20,62
0,22
10 ml
17,3
19,88
0,13
5 ml
17,3
20,31
0,09
10 ml
17,3
20,68
0,03
5
Enzim
Selulase
7
5
Tanpa Enzim
Selulase
7
Kadar
Butanol
Akhir
KESIMPULAN



Kadar gula reduksi pada proses hidrolisis
dengan penambahan enzim selulase lebih
besar 13±1% dibanding dengan proses
hidrolisis tanpa penambahan enzim selulase.
pH optimum untuk fermentasi limbah serbuk
gergaji menjadi biobutanol menggunakan
bakteri Clostridium acetobutylicum adalah pH
5.
Jumlah starter inokulum bakteri Clostridium
acetobutylicum yang efektif pada proses
fermentasi serbuk gergaji sebesar 10 ml.
SARAN
Sebaiknya diperlukan penelitian lebih lanjut
tentang fermentasi butanol dengan
menggunakan sampah atau limbah bahan
lignoselulosa lainnya.
 Perlu dicoba penelitian lebih lanjut tentang
proses hidrolisis dalam berbagai kondisi, antara
lain dalam kondisi asam, basa, atau proses
hidrolisis lainnya.
 Selain itu, penambahan konsentrasi inokulum
dan lama waktu fermentasi juga dapat divariasi
dalam penelitian berikutnya agar didapatkan
produksi butanol dari limbah serbuk gergaji yang
lebih optimal.
