Full Paper Reaction2017_institut Teknologi Sepuluh Nopember_2201129_pemanfaatan Limbah Daun Nanas.pdf

REACTION (RESEARCH OF APPLIED CHEMISTRY COMPETITION) CHEMISTRY WEEK 9

“Chemical Technology Innovations in Developing Indonesia Through Sustainable Development Goals (SDGs)” SUB-TEMA: Energi JUDUL KARYA TULIS Pemanfaatan Limbah Daun Nanas (Ananas comosus (L.) Merr.) Menjadi Eco-Friendly Renewable Energy dengan Metode Fermentasi Kombinasi Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis dan Distillation Process

Disusun Oleh: Deni Alek Sandy

2315030063

Filo Sofia Kamila Mukmin

2315030064

Resdiana Dewi

2315030015

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2017

REACTION (RESEARCH OF APPLIED CHEMISTRY COMPETITION) CHEMISTRY WEEK 9 “Chemical Technology Innovations in Developing Indonesia Through Sustainable Development Goals (SDGs)” SUB-TEMA: Energi JUDUL KARYA TULIS Pemanfaatan Limbah Daun Nanas (Ananas comosus (L.) Merr.) Menjadi Eco-Friendly Renewable Energy dengan Metode Fermentasi Kombinasi Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis dan Distillation Process

Disusun Oleh: Deni Alek Sandy

2315030063

Filo Sofia Kamila Mukmin

2315030064

Resdiana Dewi

2315030015

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2017

i

ii

ii

iii

KATA PENGANTAR Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan karunia dan petunjuknya sehingga penulis dapat meneyelesaikan karya tulis ini dengan baik. Penyusunan karya tulis ini tidak akan terwujud tanpa adanya bantuan dari pihak lain. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih yang sedalamdalamnya kepada semua pihak yang telah turut membantu selama penyelesaian karya tulis ini. Ucapan terima kasih tersebut yaitu kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Heru Setyawan, M.Eng selaku Wakil Rektor Bidang Akademik dan Kemahasiswaan, 2. Bapak Ir. Agung Subyakto, MS., selaku kepala departemen teknik kimia industri yang telah membantu penelitian kami, 3. Ibu Nurlaili Humaidah, ST, MT., selaku dosen pembimbing, 4. Bapak Sugeng selaku Laboran di laboratorium teknologi makanan dan teknologi pengolahan limbah departemen teknik kimia industri ITS, 5. Orang tua yang telah memberikan doa restu, motivasi serta dorongan dan bimbingan untuk meraih cita-cita penulis, 6. Teman-teman departemen teknik kimia industri ITS yang telah membantu atas terselesainya karya tulis ilmiah ini dengan lancar, 7. Pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu pelaksanaan karya tulis ilmiah kami sampai laporan selesai. Penulis menyadari bahwa karya tulis ini masih jauh dari kesempurnaan oleh karena itu segala saran dan kritik yang membangun, sangat penulis harapkan untuk lebih mendapatkan hasil yang mendekati sempurna. Semoga karya tulis ini bermanfaat bagi semua pihak, khususnya bagi pembaca. Surabaya, 27 Mei 2017

Penulis

iv

DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL ........................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... ii LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................. iii KATA PENGANTAR.......................................................................................... iv DAFTAR ISI ...........................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vii DAFTAR GRAFIK ............................................................................................ viii DAFTAR TABEL ................................................................................................. ix ABSTRAK...............................................................................................................x BAB I. PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang..........................................................................................1 I.2 Rumusan Masalah ....................................................................................2 I.3 Tujuan Penelitian .....................................................................................2 I.4 Manfaat Penelitian ..................................................................................2 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA II.1 Cadangan Bahan Bakar Fosil dan Dampak Terhadap Lingkungan ..........3 II.2 Bioenergi ..................................................................................................4 II.3 Daun Nanas ..............................................................................................5 II.4 Selulosa ...................................................................................................6 II.5 Lignin ......................................................................................................6 II.6 Hidrolisa ...................................................................................................7 II.7 Fermentasi ................................................................................................8 II.8 Destilasi ....................................................................................................8 BAB III. METODE PELAKSANAAN III.1 Studi Literatur .........................................................................................9 III.2 Pencarian Alat dan Bahan Penelitian .......................................................... 9 III.3 Pembuatan Bioetanol ............................................................................ 10 III.4 Analisa Hasil ......................................................................................... 11 III.5 Penarikan Kesimpulan ..........................................................................11 III.6 Penyusunan Laporan ...................................................................................12 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Hasil Penelitian...........................................................................................12 IV.2 Pembahasan.......................................................................................... 12 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan.............................................................................................15

v

V.2 Saran ....................................................................................................... 15 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................16 LAMPIRAN-LAMPIRAN................................................................................... 17 Lampiran 1. Biodata Ketua, Anggota dan Dosen Pembimbing Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Penyusun dan Pembagian

vi

DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Gambar II.2 Gambar II.3 Gambar II.4 Gambar II.5 Gambar II.6 Gambar III.1 Gambar III.2

Proyeksi Kebutuhan Energi Final .................................................3 Polusi Udara di Kota-Kota Besar ..................................................4 Prospek Penyediaan EBT dan Rasio Kontribusi EBT ...................5 Limbah Daun Nanas di Pasar Jagir Surabaya................................5 Skema Tujuan Pretreatment Biomassa Lignoselulosa ..................7 Reaksi Hidrolisis Asam Selulosa Menjadi Glukosa ......................7 Seperangkat Alat Fermentasi dan Destilasi ................................ 10 Produk Hasil Penelitian ............................................................... 11

vii

DAFTAR GRAFIK Grafik IV.1

Pengaruh Lama Fermentasi dan Fermipan terhadap Volume Etanol..............................................................................................12 Grafik IV.2 Pengaruh Lama Fermentasi dan Fermipan terhadap Densitas Etanol..............................................................................................13 Grafik IV.3 Pengaruh Lama Fermentasi dan Fermipan Terhadap Kadar Etanol..............................................................................................14

viii

DAFTAR TABEL Tabel II.1 Kandungan Kimia Daun Nanas Kering ...................................................6 Tabel IV.1 Hasil Analisa Bioetanol Dari Daun Nanas ............................................ 12

ix

Pemanfaatan Limbah Daun Nanas (Ananas comosus (L.) Merr.) Menjadi Eco-Friendly Renewable Energy dengan Metode Fermentasi Kombinasi Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis, dan Distillation Process Institut Teknologi Sepuluh Nopember 1. Deni Alek Sandy (2315030063) 2. Filo Sofia Kamila Mukmin (2315030064) 3. Resdiana Dewi (2315030015) Abstrak: Cadangan dan produksi bahan bakar minyak fosil di dunia mengalami penurunan 10% setiap tahunnya, sedangkan tingkat konsumsi minyak rata-rata naik 6% per tahun. Peningkatan kebutuhan bahan bakar minyak bumi ini tidak diimbangi dengan peningkatan produksi bahan bakar minyak, sehingga kebutuhan bahan bakar lebih besar daripada ketersediaan bahan bakar. Pemanfaatan energi fosil selama ini menimbulkan dampak negatif terutama meningkatnya kadar gas rumah kaca di atmosfer sehingga memicu terjadinya pemanasan secara global dan perubahan iklim. Bioetanol merupakan sumber energi alternatif yang mempunyai prospek yang baik sebagai pengganti bahan bakar fosil, dengan bahan baku yang dapat diperbaharui, ramah lingkungan, serta sangat menguntungkan secara ekonomi makro terhadap komunitas pedesaan terutama petani. Berdasarkan penelitian, daun nanas mengandung selulosa sebesar 69% dan lignin 4.4 sehingga memiliki potensi untuk dimanfaatkan sebagai alternative fuel yang ramah lingkungan. Oleh karena itu, dalam penelitian ini, kami berinisiatif memanfaatkan limbah daun nanas sebagai bahan baku pembuatan bioetanol. Penelitian ini terbagi ke dalam 3 tahap, yakni pretreatment, praktikum, dan analisa. Pada tahap pretreatment, yaitu mencuci daun nanas terlebih dahulu. Selanjutnya memotong daun nanas hingga diperoleh ukuran kecil-kecil agar pengeringan daun nanas lebih optimal. Kemudian, mengeringkan daun nanas menggunakan panas matahari selama 4 hari hingga kering. Setelah itu, menumbuk daun nanas yang sudah kering hingga menjadi lembut. Pada tahap praktikum, menimbang 100 gram daun nanas dan memasukkannya ke dalam beaker glass 1 L. Kemudian menambahkan larutan NaOH 4M sebanyak 15 mL dan menambahkan aquadest hingga batas ukur beaker glass, serta membiarkan selama 30 menit. Selanjutnya memanaskannya pada suhu 120˚C selama 60 menit. Setelah larutan dingin, kemudian menyaring larutan menggunakan kertas saring dan mencuci menggunakan akuades hingga pH netral dan mengeringkannya pada suhu 70oC hingga kering. Selanjutnya, menambahkan 500 mL akuades ke dalam 50 gr serbuk daun nanas yang sudah melalui tahap pretreatment, kemudian mengatur pH larutan hingga mencapai pH 2 dengan menambahkan HCl 2M. Setelah itu, memanaskan larutan dalam oven selama 1 jam pada suhu 120˚C. Lalu, mendinginkan dan menyaring rendeman daun nanas hasil hidrolisis, dimana larutan hasil hidrolisat sebagai produk utama. Selanjutnya mengatur pH larutan hasil saringan hidrolisat daun nanas yang bersifat asam hingga pH nya menjadi 4,5. Penambahan pH dilakukan dengan menambahkan NaOH 4M. Kemudian mendinginkan hidrolisat tersebut hingga mencapai suhu ruangan. Setelah itu, memasukkan substrat fermentasi sebanyak 500 mL ke dalam fermentor. Kemudian menambahkan fermipan (Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis), urea, dan pupuk NPK sebanyak 0,5 % (v/v). Lalu, melakukan proses fermentasi selama variabel waktu 1, 2, 3, dan 4 hari pada suhu 30˚C. Setelah melalui proses fermentasi

x

selama variabel waktu, selanjutnya menyaring endapan dan mengambil airnya. Kemudian melakukan proses destilasi terhadap air hasil saringan dengan suhu 78oC hingga diperoleh bioetanol. Langkah terakhir yakni melakukan analisa terhadap bioetanol yang telah diperoleh. Berdasarkan hasil analisa, didapatkan hasil optimum fermentasi menggunakan kombinasi Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis dengan perbandingan 50%:50% selama 2 hari dimana etanol yang diperoleh sebanyak 19,8 mL; densitas 0,956 g/cm3; dan kadar etanol sebesar 29,1%. Dari penelitian kami diharapkan dapat menjadi solusi energi terbarukan pengganti bahan bakar fosil. Kata kunci: Bioetanol, Daun Nanas, Fermentasi.

xi

1

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Saat ini, sumber daya energi nasional sudah tidak mencukupi kebutuhan energi yang terus meningkat sehingga impor energi tidak dapat dihindari. Kebutuhan bahan bakar minyak dan minyak mentah sebagai intake kilang minyak sudah tergantung pada komoditas impor sejak tahun 2004. Pada tahun 2020 ketergantungan impor terhadap pasokan energi sebesar 27,1%. Namun, mulai tahun 2030, produksi dalam negeri tidak mampu mengimbangi kenaikan kebutuhan energi sehingga ketergantungan terhadap impor akan terus meningkat. Bahan bakar minyak (BBM) adalah sumber energi tidak terbarukan dan akan habis sekitar tahun 2040. Pada tahun 2005 pemakaian energi di Indonesia mencapai 68,9 juta ton BBM, dengan rincian 57,9% dari minyak, 35,1% gas alam, serta 7% batubara dan hidro energi (BPPT, 2016). Perubahan iklim global terjadi karena penggunaan yang berlebihan dari bahan bakar fosil seperti batu bara, produk minyak bumi, dan gas alam di pembangkit tenaga listrik, transportasi, bangunan, dan pabrik, dan telah menjadi perhatian dalam beberapa dekade terakhir. Pada tahun 1995, sebanyak 6,5 miliar ton karbon terlepas ke atmosfer sebagai CO 2 . Konsentrasi CO 2 di atmosfer sekarang ini adalah sekitar 360 ppm (atau 0,36%). Konsentrasi ini adalah 20% lebih tinggi dari satu abad yang lalu, dan diperkirakan akan meningkat sampai lebih dari 700 ppm pada tahun 2100. Dalam laporan tahun 1995, ilmuwan terkemuka di dunia menyimpulkan bahwa suhu di bumi meningkat sekitar 0,5oC selama beberapa abad terakhir, dan mereka memperkirakan bahwa suhu di bumi akan meningkat sekitar 20oC lagi pada tahun 2100 (Astra, 2010). Keadaan tersebut menyebabkan manusia berupaya untuk menemukan sumber bahan bakar pengganti minyak sebagai sumber energi alternatif. Beberapa sumber energi yang dapat digunakan sebagai pengganti minyak adalah gas, matahari, nuklir, air, batu bara, produk tanaman, dan angin. Salah satu sumber bahan bakar alternatif dari nabati (tumbuhan) yang cukup potensial sebagai sumber energi adalah bioetanol. Penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar merupakan salah satu jalan pemecahan masalah energi pada saat ini. Penggunaan bioetanol, selain dapat mengurangi tingkat polusi, juga dapat menghemat bahan bakar fosil yang jumlahnya terbatas, tidak dapat diperbaharui, dan tidak ramah lingkungan. Kebutuhan bioetanol di dunia untuk berbagai penggunaan semakin bertambah beberapa tahun belakangan ini. Pada tahun 2010, konsumsi etanol di dunia diperkirakan mencapai 82,13 juta liter dan pada tahun 2015 diperkirakan meningkat 171,23 juta liter. Pertumbuhan ini dikarenakan banyaknya negara di dunia yang mendorong penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar. Di Indonesia, industri bioetanol mengalami perkembangan yang cukup pesat, hal ini didukung oleh tersedianya bahan baku tumbuh-tumbuhan yang melimpah berupa: bahan berpati

2

seperti umbi-umbian, bahan bergula seperti molasses (tetes tebu), serta bahan berselulosa seperti limbah kayu, jerami, dan padi (Aryani, et al., 2015). Banyak limbah daun nanas yang dapat dijumpai di lingkungan sekitar dan terbuang sia-sia. Total produksi nanas di Indonesia pada tahun 2009 sebesar 1.558.196 ton, tahun 2010 sebesar 1.406.445 ton, dan tahun 2011 sebesar 1.540.626. Selama ini buah nanas hanya dimanfaatkan bagian dagingnya, sementara bagian kulit dan daun buahnya dibuang. Berdasarkan penelititan sebelumnya, daun nanas mengandung komposisi selulosa sebesar 69,5% hingga 71,5%, sehingga berpotensi untuk diolah menjadi bioetanol (Ayunda, et al., 2013). Berdasarkan latar belakang tersebut, kami berinisiatif untuk memanfaatkan limbah daun daun nanas menjadi biofuel yang ramah lingkungan. Diharapkan penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar, selain dapat mengurangi tingkat polusi, juga dapat menghemat bahan bakar fosil yang jumlahnya terbatas, tidak dapat diperbaharui, dan tidak ramah lingkungan. I.2 Rumusan Masalah Permasalahan yang akan diselesaikan melalui lomba karya tulis ilmiah ini adalah sebagai berikut: 1. Bagaimana cara membuat bioetanol dari limbah daun nanas? 2. Bagaimana pengaruh lama waktu fermentasi dan fermipan terhadap volume, densitas, dan kadar etanol yang diperoleh? I.3 Tujuan Penelitian Permasalahan yang akan diselesaikan melalui lomba karya tulis ilmiah ini adalah sebagai berikut: 1. Memahami bagaimana cara membuat bioetanol dari limbah daun nanas. 2. Memahami pengaruh lama waktu fermentasi dan variabel fermipan terhadap volume, densitas, dan kadar etanol yang diperoleh. I.4 Manfaat Penelitian Manfaat penulisan karya tulis ilmiah pada pelaksanaan lomba karya tulis ini adalah sebagai berikut: 1. Hasil penelitian akan sangat bermanfaat dalam pembuatan renewable energy yang ramah lingkungan untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai energi alternatif masa depan. 2. Mengurangi pemakaian bahan bakar fosil yang banyak menimbulkan polusi udara dan permasalahan lingkungan lainnya dengan mensubtitusinya dengan biofuel yang eco-friendly. 3. Sebagai referensi pembuatan energi baru terbarukan (EBT) dari limbah yang jarang diolah, mudah dijumpai, serta mudah diaplikasikan.

3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Cadangan Bahan Bakar Fosil dan Dampak Terhadap Lingkungan Cadangan dan produksi bahan bakar minyak bumi (fosil) di Indonesia mengalami penurunan 10% setiap tahunnya, sedangkan tingkat konsumsi minyak rata-rata naik 6% per tahun. Indonesia memiliki beberapa potensi sumber daya energi fosil diantaranya minyak bumi, gas bumi, dan batubara. Pada tahun 2014, cadangan terbukti minyak bumi sebesar 3,6 miliar barel, gas bumi sebesar 100,3 TCF, dan cadangan batu bara sebesar 32,27 miliar ton. Bila diasumsikan tidak ada penemuan cadangan baru, berdasarkan rasio R/P (Reserve/Production) tahun 2014, maka minyak bumi akan habis dalam 12 tahun, gas bumi dalam 37 tahun, dan batubara dalam 70 tahun. Cadangan ini akan lebih cepat habis dari tahun yang disebut di atas karena kecenderungan produksi energi fosil yang terus meningkat (BPPT, 2016). Kondisi cadangan minyak mineral diperkirakan tinggal dapat dieksploitasi hingga 18 tahun lagi. Kondisi seperti ini tidak dapat dipecahkan melalui penghematan, namun harus dicari solusi alternatif secara komprehensif. Bahkan tingginya kebutuhan BBM di dalam negeri juga menunjukkan angka yang cukup signifikan. Apabila masalah ini tidak segera terpecahkan, maka dalam jangka waktu 2 - 3 tahun mendatang Indonesia dapat menjadi pengimpor BBM dalam yang semakin besar. Semakin banyaknya industri maka akan mempercepat habisnya cadangan minyak mineral di Indonesia. Kondisi ini menuntut ditemukannya sumber energi yang terbarukan dan ramah lingkungan. Persediaan sumber energi terbarukan ini niscaya dapat mensuplai kebutuhan di dalam negeri, namun juga tidak menutup kemungkinan diekspor ke luar negeri (Senam, 2009). 8,000

Pertumbuhan Skenario Dasar/Base Scenario Growth : 4,3% Pertumbuhan Skenario Tinggi/High Scenario Growth : 5,1%

Juta SBM/Million BOE

7,000

7,107

BBN/Biofuel 5,975

6,000

LPG

5,449

Listrik/Electricity

4,839 4,743

5,000 4,000

3,763

3,000

2,511

2,803

Gas

3,988

Batubara/Coal BBM/ Oil Fuel

3,229

Total

1,868 1,995

2,000 1,000

Biomassa/Biomass

962

1,015

SD : Skenario Dasar / Base Scenario ST : Skenario Tinggi / High Scenario

1,363 1,393

0 SD

ST 2014

SD

ST 2015

SD

ST 2020

SD

ST 2025

SD

ST 2030

SD

ST 2035

SD

ST 2040

SD

ST 2045

SD

ST

2050

Gambar II.1 Proyeksi Kebutuhan Energi Sumber : (BPPT, 2016)

Perubahan iklim global terjadi karena penggunaan yang berlebihan dari bahan bakar fosil seperti batu bara, produk minyak bumi, dan gas alam di pembangkit tenaga listrik, transportasi, bangunan, dan pabrik, dan telah menjadi perhatian dalam beberapa dekade terakhir. Pada tahun 1995, sebanyak 6,5 miliar ton karbon terlepas ke atmosfer sebagai CO 2 . Konsentrasi CO 2 di atmosfer sekarang ini adalah

4

sekitar 360 ppm (atau 0,36%). Konsentrasi ini adalah 20% lebih tinggi dari satu abad yang lalu, dan diperkirakan akan meningkat sampai lebih dari 700 ppm pada tahun 2100. Dalam laporan tahun 1995, ilmuwan terkemuka di dunia menyimpulkan bahwa suhu di bumi meningkat sekitar 0,5oC selama beberapa abad terakhir, dan mereka memperkirakan bahwa suhu di bumi akan meningkat sekitar 20oC lagi pada tahun 2100 (Astra, 2010).

Gambar II.2 Polusi Udara di Kota Surabaya Sumber: (Haryono, 2013).

II.2 Bioenergi Bioenergi adalah energi alternatif yang berasal dari sumber-sumber biologis. Penggunaan bioenergi memiliki keunggulan dalam hal meningkatkan kualitas lingkungan serta mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil. Salah satu bioenergi yang terus dikembangkan dewasa ini adalah biofuel, yakni sumber energi yang dihasilkan dari biomassa, meliputi biodiesel, bioetanol dan biooil. Biomassa yang umum digunakan sebagai sumber biofuel adalah berasal dari tanaman. Kelebihan bioenergi, selain bisa diperbaharui, yaitu bersifat ramah lingkungan, dapat terurai, mampu mengeliminasi efek rumah kaca, dan kontinuitas bahan bakunya terjamin (Hambali, et al., 2007). Bioetanol adalah etanol yang dibuat dari biomassa yang mengandung komponen pati atau selulosa, seperi singkong dan tetes tebu. Dalam dunia industri, etanol umumnya digunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol, campuran untuk minuman keras serta bahan baku farmasi. Berdasarkan kadar alkoholnya, etanol dibagi menjadi tiga grade, yaitu grade industri dengan kadar alkohol 9094%, grade netral dengan kadar alkohol 96-99% yang umumnya digunakan untuk minuman keras atau bahan baku farmasi, dan grade bahan bakar dengan kadar alkohol diatas 99.5% (Hambali, et al., 2007). Bioetanol mempunyai nilai oktan yang lebih tinggi dibandingkan dengan premium. Bioetanol apabila dicampur dengan premium dapat meningkatkan nilai oktan, dimana nilai oktan untuk bioetanol 98% adalah sebesar 115, selain itu bioetanol mengandung 30% oksigen, sehingga campuran bioetanol dengan gasoline dapat masuk katagorikan high octane gasoline (HOG), dimana campuran sebanyak 15% bioetanol setara dengan pertamax (RON 92) dan campuran sebanyak 24% bioetanol setara dengan pertamax plus (RON 95). Hal itu menunjukkan bahwa bioetanol dapat dimanfaatkan sebagai aditif pengganti MTBE untuk meningkatkan

5

efisiensi pembakaran dan menghasilkan gas buang yang lebih bersih sehingga dapat dipastikan bioetanol berpotensi untuk diproduksi dan dimanfaatkan (Wahid, 2007). 14.9% 13.7% 1000

12.5%

13.3%

14.0% 14.0%

12.5%

Juta SBM/Million BOE

600

14.3%

974

14.9%

1,078

7.6%

Sampah/Waste 14%

10%

617 7.5%

8%

7.5%

465

400

6%

327

0

202 98

2014

2%

103

2015

Panas Bumi/Geothermal Nuklir/Nuclear Surya/Photovoltaic Hidro/Hydro Biomassa/Biomass Angin/Wind CTL/Coal To Liquid BBN/Biofuel

4% 200

Kelautan/Marine

12%

10.6%

7.6%

16%

13.7%

804

10.7% 800

14.4%

15.3%

Rasio EBT/NRE Ratio

1200

CBM/CoalBed Methane Total EBT / NRE Total Rasio Kontribusi EBT (Skenario Dasar) / NRE Contribution Ratio (Base Scenario)

2020

2025

2030

2035

2040

2045

2050

0%

Rasio Kontribusi EBT (Skenario Tinggi)/ NRE Contribution Ratio (High Scenario)

Gambar II.3 Prospek Penyediaan EBT dan Rasio Kontribusi EBT Sumber : (BPPT, 2016)

Walaupun bioetanol mempunyai nilai oktan lebih tinggi dan emisi yang lebih bersih dibandingkan dengan premium, namun bioetanol juga mempunyai sifat korosif dan membuat mesin lebih sulit distarter. Sifat korosif ini menyebabkan diperlukannya material yang tahan korosif pada peralatan-peralatan tertentu seperti, tangki bahan bakar, karburator, pipa-pipa, karet-karet penyekat dan lain-lain peralatan. Sedangkan kesulitan dalam starter ini memang sulit dihindari, karena temperatur pembakaran sendiri/flash point etanol yang tinggi sehingga pembakaran secara homogen akan sulit tercapai pada tekanan kompresi di ruang bakar, khususnya pada mobil lama yang menggunakan karburator konvensionil. Oleh karena itu, penggunaan campuran bioetanol dalam premium dibatasi antara 5 – 25% agar kinerja mesin tidak terlalu berbeda, sedangkan pemakaian campuran yang lebih besar harus menggunakan mesin yang sudah dimodifikasi atau mesin yang khusus untuk pemakaian etanol (Wahid, 2007). II.3 Daun Nanas

Gambar II.3 Limbah Daun Nanas di Pasar Jagir Surabaya Sumber: (Sandy, et.al, 2017)

Nanas (Ananas comosus (L) Merr.) merupakan tanaman buah yang dibudidayakan di daerah tropis maupun subtropis dan buahnya selalu tersedia

6

sepanjang tahun. Buah nanas banyak dikonsumsi masyarakat baik di dalam maupun luar negeri karena harganya terjangkau, mudah didapat, kandungan gizi yang cukup tinggi dan mudah dibudidayakan. Indonesia merupakan negara produsen nanas segar dan olahan terbesar ketiga di dunia setelah Thailand dan Filipina. Total produksi buah nanas di Indonesia pada tahun 2009 sebesar 1.558.196 ton, tahun 2010 sebesar 1.406.445 ton dan tahun 2011 sebesar 1.540.626 (BPS, 2012). Komposisi kandungan zat-zat tersebut pada umumnya sangat bervariasi tergantung pada jenis atau varietas tanaman nanas yang berbeda. Zat-zat tersebut perlu dihilangkan atau dikurangi pada proses selanjutnya (degumming) agar proses bleaching ataupun drying lebih mudah dikerjakan (Ayunda, et al., 2013). Tabel II.2 Komposisi Daun Nanas Kering

Komposisi kimia Alpha Selulosa Pentosan Lignin Abu Silika

Serat Nanas (%) 69,5 – 71,5 17,0 – 17,8 4,4 – 4,7 0,71 – 0.87 4,5 – 5,3

Sumber : (Hidayat, 2008)

II.4 Selulosa Selulosa adalah polimer glukosa yang membentuk rantai linier dan dihubungkan oleh ikatan β-1,4 glikosidik. Struktur yang linier menyebabkan selulosa bersifat kristalin dan tidak mudah larut. Selulosa tidak mudah didegradasi secara kimia maupun mekanis. Di alam, biasanya selulosa berasosiasi dengan polisakarida lain seperti hemiselulosa atau lignin membentuk kerangka utama dinding sel tumbuhan (Holtzapple, 1993). Kebanyakan selulosa berasosiasi dengan lignin sehingga sering disebut sebagai lignoselulosa. Selulosa, hemiselulosa dan lignin dihasilkan dari proses fotosintesis. Pada saat yang sama, komponen-komponen utama penyusun tanaman ini diuraikan oleh aktifitas mikroorganisme. Beberapa mikroorganisme mampu menghidrolisis selulosa untuk digunakan sebagai sumber energi, seperti bakteri dan fungi (Enari, 1983). II.5 Lignin Lignin adalah bagian utama dari dinding sel tanaman yang merupakan polimer terbanyak setelah selulosa. Lignin yang merupakan polimer aromatik berasosiasi dengan polisakarida pada dinding sel sekunder tanaman dan terdapat sekitar 20-40 %. Komponen lignin pada sel tanaman berpengaruh terhadap pelepasan dan hidrolisis polisakarida (Osvaldo, et al., 2012). Lignin adalah molekul komplek yang tersusun dari unit phenylphropane yang terikat di dalam struktur tiga dimensi. Lignin adalah material yang paling kuat di dalam biomassa. Lignin sangat resisten terhadap degradasi, baik secara biologi,

7

enzimatis, maupun kimia. Karena kandungan karbon yang relatif tinggi dibandingkan dengan selulosa dan hemiselulosa, lignin memiliki kandungan energi yang tinggi (Osvaldo, et al., 2012). Hemiseluloa merupakan polimer gula yang mirip dengan selulosa. Namun berbeda dengan selulosa, hemiselulosa tersusun dari bermacam-macam jenis gula. Monomer gula penyusun hemiselulosa adalah gula berkarbon misalnya xilosa, mannose, glukosa, galaktosa, arabinosa, dan sejumlah kecil rhumosa, asam glukoroat, asam metal glukoronat, dan asam galaturosat (Moeksin, et al., 2016)

Gambar II.5 Skema Tujuan Pretreatment Biomassa Lignoselulosa Sumber : (Mosier, 2005)

Pembuatan bahan-bahan lignoselulosa hingga menjadi etanol melalui empat proses utama: pretreatment, hidrolisa, fermentasi, dan terakhir adalah pemisahan serta pemurnian produk etanol. Bahan-bahan lignoselulosa umumnya terdiri dari selulosa, hemiselulosa dan lignin. Selulosa secara alami diikat oleh hemiselulosa dan dilindungi oleh lignin. Adanya senyawa pengikat lignin menyebabkan bahanbahan lignoselulosa sulit untuk dihidrolisa (Mosier, 2005) II.6 Hidrolisa Hidrolisa adalah suatu proses antara reaktan dengan air agar suatu senyawa pecah atau terurai. Reaksi ini dianggap reaksi orde satu, karena air yang digunakan berlebih, sehingga perubahan reaktan dapat diabaikan. Reaksi hidrolisa: n C 6 H12 O 6 (C 6 H10 O 5 ) n + n H2 O Selulosa Air Glukosa

Gambar II.6 Reaksi Hidrolisis Asam Selulosa Menjadi Glukosa Sumber : (Aiba, et al., 1973).

Reaksi hidrolisa berlangsung sangat lambat sehingga perlu ditambah katalisator untuk mempercepat reaksi. Katalisator yang dipakai adalah asam (contoh: HCl, HNO 3 , H2 SO 4 ) dan bisa juga enzim. Proses hidrolisa pati dengan

8

menggunakan asam dipengaruhi oleh ukuran bahan, konsentrasi asam, suhu, waktu, ratio bahan dan pengadukan. Semakin halus ukuran bahan permukaan bidang kontak akan semakin luas sehingga kecepatan reaksi akan bertambah cepat dan akan memperbesar konversi reaksi (Supranto, 1998). II.7 Fermentasi Fermentasi adalah suatu proses perubahan–perubahan kimia dalam suatu substrat organik yang dapat berlangsung karena aksi katalisator biokimia, yaitu enzim yang dihasilkan oleh mikrobia–mikrobia tertentu. Dalam fermentasi gula reduksi yang dihasilkan dari hidrolisis enzimatik digunakan metode fermentasi cair, yaitu fermentasi gula. Fermentasi gula oleh ragi, misalnya Saccharomyces cerevisiae dapat menghasilkan etil alkohol (etanol) dan CO 2 melalui reaksi sebagai berikut (Tjokroadikoesoemo, 1986): C 6 H12 O 6 2 C 2 H5 OH + 2 CO 2 Glukosa Etanol Fermentasi etanol merupakan proses pembuatan alkohol dengan memanfaatkan aktivitas mikroorganisme. Untuk fermentasi etanol skala komersial sebagian besar dilakukan oleh khamir, salah satunya Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae mempunyai kelebihan yaitu lebih cepat pertumbuhan selnya dan mudah menguraikan glukosa, fruktosa, dan sukrosa untuk memproduksi etanol. Sedangkan kekurangannya adalah tidak tahan dengan suhu tinggi. Yeast ini dapat digunakan untuk semua heksosa yang diperoleh dari bahan lignoselulosa tetapi yeast ini tidak dapat digunakan untuk xilosa. Pichia stipitis yang merupakan jamur yang potensial mengkonversi xilosa, dan mampu mendegradasi lignin dan selulosa menjadi etanol (Sun, et al., 2010). II.8 Destilasi Destilasi adalah suatu proses penguapan dan pengembunan kembali, yang dimaksudkan untuk memisahkan campuran dua atau lebih zat cair ke dalam fraksi– fraksinya berdasarkan perbedaan titik didih. Umumnya destilasi berlangsung pada tekanan atmosfer, contoh dalam hal ini adalah sistem alkohol air, yang pada tekanan atmosfer memiliki titik didih sebesar 78,4oC (Tjokroadikoesoemo, 1986). Etanol hasil fermentasi tersebut masih berupa broth yang dapat dikatakan masih banyak bahan pengotornya, pada broth ini kemudian dilakukan proses ekstraksi dengan solvent berbasis alkohol sehingga didapatkan etanol. Hasil ekstraksi ini pun belum didapatkan kadar etanol yang diinginkan sehingga diperlukan proses destilasi. Proses destilasi menghasilkan etanol yang telah terpisah dengan solvent dan air kemudian solvent dapat digunakan kembali untuk proses ekstraksi, tetapi sistem etanol-air akan membentuk azeotrop pada 78,2oC dengan komposisi 89,4% mol etanol dan 10,6% mol air sehingga dengan menggunakan destilasi biasa, tidak dapat diperoleh etanol absolut (Abdullah, et al., 2014).

9

BAB III METODE PENULISAN Pada bab ini akan dijabarkan alur penelitian mengenai pemanfaatan limbah daun nanas sebagai bioetanol. Gambar III.1 menunjukkan diagram alir dari penelitian ini. Mulai Studi Literatur

Pencarian Alat dan Bahan Penelitian

Pembuatan Bioetanol

Analisa Bioetanol Penarikan Kesimpulan

Penyusunan Laporan

Selesai Gambar III.1 Diagram Alir Metodologi Pembuatan Bioetanol Dari Limbah Daun Nanas

III.1 Studi Literatur Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium pengolahan limbah departemen teknik kimia industri dan dilakukan selama 2 bulan yakni, pada bulan April – Juni 2017. Persiapan yang dilakukan adalah mencari informasi tambahan baik mengenai bahan yang kami gunakan maupun metode-metode dalam pembuatan bioetanol. Dalam praktiknya, kami bisa mencari informasi melalui studi literatur yang ada baik dari jurnal ilmiah baik nasional ataupun internasional, buku, internet, maupun pembimbingan oleh dosen atau orang yang ahli dalam hal karya ilmiah ini. III.2 Pencarian Alat dan Bahan Penelitian Untuk pencarian alat dan bahan kami awali dengan mencari laboratorium dengan alat-alat praktikum yang menunjang penelitian kami. Selanjutnya mencari

10

bahan-bahan praktikum berupa limbah daun nanas yang diperoleh di Pasar Jagir Surabaya maupun pedagang es buah di sekitar kampus ITS. Kemudian kami mencari bakteri Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis di Laboratorium BBLK Kota Surabaya. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain daun nanas, urea, bakteri Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis, pupuk NPK, aquadest, NaOH 4M, dan HCl 2M. Sedangkan, peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain alkohol meter, timbangan analitik merk Scout Pro 600 g, blender, selang plastik, botol bekas, kertas saring, penangas air, oven, pH meter merk Trans Instrument BP3001, beaker glass, erlenmeyer, kaca arloji, labu ukur, labu destilat, kondenser, batang pengaduk, gelas ukur, mortar dan alu, dan termometer.

Gambar III.1 Seperangkat Alat Fermentasi dan Destilasi

III.3 Pembuatan Bioetanol Tahapan dalam pembuatan bioetanol dari limbah daun nanas terbagi menjadi 3 tahap, yakni tahap pretreatment, tahap praktikum, dan tahap analisa. Pada tahap pretreatment, yaitu mencuci daun nanas terlebih dahulu. Selanjutnya memotong daun nanas hingga diperoleh ukuran kecil-kecil agar pengeringan daun nanas lebih optimal. Kemudian, mengeringkan daun nanas menggunakan panas matahari selama 3 hari hingga kering. Setelah itu, menumbuk daun nanas yang sudah kering hingga menjadi lembut. Selanjutnya, mengayak serbuk daun nanas hingga semua sampel lolos ayakan 40 mesh. Pada tahap praktikum, menimbang 100 gram daun nanas dan memasukkannya ke dalam beaker glass 1 L. Kemudian menambahkan larutan NaOH 4M sebanyak 15 mL dan menambahkan aquadest hingga batas ukur beaker glass, serta membiarkan selama 30 menit. Selanjutnya memanaskannya pada suhu 120˚C selama 60 menit. Setelah larutan dingin, kemudian menyaring larutan menggunakan kertas saring dan mencuci menggunakan akuades hingga pH netral dan mengeringkannya pada suhu 70oC hingga kering. Selanjutnya, menambahkan 500 mL akuades ke dalam 50 gr serbuk daun nanas yang sudah melalui tahap pretreatment, kemudian mengatur pH larutan hingga mencapai pH 2 dengan menambahkan HCl 2M. Setelah itu, memanaskan larutan dalam oven selama 1 jam pada suhu 120˚C. Lalu, mendinginkan dan menyaring rendeman daun nanas hasil hidrolisis, dimana larutan hasil hidrolisat sebagai produk utama. Selanjutnya mengatur pH larutan hasil saringan hidrolisat daun nanas yang bersifat asam hingga pH nya menjadi 4,5. Penambahan pH dilakukan dengan menambahkan NaOH 4M. Kemudian mendinginkan hidrolisat tersebut hingga mencapai suhu ruangan.

11

Setelah itu, memasukkan substrat fermentasi sebanyak 500 mL ke dalam fermentor. Kemudian menambahkan fermipan (Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis), urea, dan pupuk NPK sebanyak 0,5 % (v/v). Lalu, melakukan proses fermentasi selama variabel waktu 1, 2, 3, dan 4 hari pada suhu 30˚C. Setelah melalui proses fermentasi selama variabel waktu, selanjutnya menyaring endapan dan mengambil airnya. Kemudian melakukan proses destilasi terhadap air hasil saringan dengan suhu 78oC hingga diperoleh bioetanol. Langkah terakhir yakni melakukan analisa terhadap bioetanol yang telah diperoleh.

Gambar III.2 Produk Hasil Penelitian

III.4 Analisa Hasil Bioetanol yang telah diperoleh dari limbah daun nanas selanjutnya dilakukan analisa untuk mengetahui kualitas dari bioetanol yang diperoleh. Untuk memperoleh penilaian terhadap kualitas bioetanol dari limbah daun nanas dilakukan penentuan volume bioetanol, analisa densitas, dan analisa kadar etanol. III.4.1 Penentuan Volume Bioetanol Analisa volume bioetanol dilakukan dengan menampung destilat bioetanol ke dalam gelas ukur. Kemudian, mengukur volume yang diperoleh dan dicatat untuk tiap-tiap perlakuan. Terakhir membandingkan hasil yang diperoleh dengan bahan awal. III.4.2 Analisa Densitas Untuk menganalisa densitas bioetanol yang diperoleh, maka digunakan piknometer. Analisa densitas dilakukan dengan menimbang berat piknometer kosong (W 1 ). Lalu menuangkan bioetanol ke dalam piknometer. Setelah itu menimbang berat piknometer yang telah berisi bioetanol (W 2 ). Lalu menghitung densitas bioetanol dengan rumus sebagai berikut Ρ bioetanol =

W2 -W1 Volume Piknometer

III.4.3 Analisa Kadar Etanol Menganalisa kadar bioetanol yang telah diperoleh menggunakan alat alkohol meter. III.5 Penarikan Kesimpulan Pada tahap ini, data-data yang telah diperoleh dari hasil analisa kualitas bioetanol dari limbah daun nanas yang telah diperoleh dikumpulkan dan diolah lebih lanjut dalam bentuk tabel dan grafik untuk dianalisis korelasi antara bakteri yang digunakan dalam fermentasi dan waktu fermentasi.

12

III.6 Penyusunan Laporan Penyusunan laporan dilakukan sebagai penyampaian hasil dari pelaksanaan penelitian. Laporan mengacu pada tahap-tahap sebelumnya dan menjelaskan seluruh proses kegiatan BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Hasil Penelitian Berdasarkan penelitian mengenai kualitas etanol yang diperoleh dari limbah daun nanas, diperoleh hasil sebagai berikut: Tabel IV.1 Hasil Analisa Bioetanol Dari Limbah Daun Nanas

No

Parameter

Variabel Waktu Fermentasi

1

Volume (mL)

Etanol

2

Densitas g/cm3)

3

Kadar Etanol (%)

1 hari 2 hari 3 hari 4 hari 1 hari 2 hari 3 hari 4 hari 1 hari 2 hari 3 hari 4 hari

Hasil Analisa Saccharomyces 50% Saccharomyces cerevisiae cerevisiae + 50% Pichia stipitis 14,8 16,1 17,6 19,8 15,4 19,2 13,2 17,9 0,97 0,961 0,968 0,956 0,972 0,965 0,981 0,969 26,4 28,2 26,9 29,1 25,9 27,4 24,7 26,4

Yield Bioetanol (mL)

IV.2 Pembahasan IV.2.1 Analisa Volume Etanol 25 20 Saccharomyces cerevisiae

15 10

50% Saccharomyces cerevisiae + 50% Pichia stipitis

5 0 0

1

2

3

4

5

Lama Fermentasi (hari)

Grafik IV.1 Pengaruh Lama Fermentasi dan Fermipan Terhadap Volume Etanol

13

Berdasarkan grafik IV.1, semakin lama waktu fermentasi, maka volume bioetanol akan semakin meningkat sampai batas waktu tertentu dan kemudian menurun. Pada waktu fermentasi menggunakan bakteri Saccharomyces cerevisiae selama variabel waktu 1, 2, 3, dan 4 hari diperoleh volume bioetanol berturut-turut sebanyak 14,8 mL, 17,6 mL, 15,4 mL, dan 13,2 mL. Pada waktu fermentasi menggunakan kombinasi bakteri 50% Saccharomyces cerevisiae dan 50% Pichia stipitis selama 1, 2, 3, dan 4 hari diperoleh volume etanol berturut-turut sebanyak 16,1 mL, 19,8 mL, 19,2 mL, dan 17,9 mL. Pada analisa volume bietanol, hasil optimum diperoleh dengan fermentasi kombinasi bakteri 50% Saccharomyces cerevisiae dan 50% Pichia stipitis dengan waktu fermentasi selama 2 hari dengan volume sebesar 19,8 mL dengan yield sebesar 19,8%. Hal ini menunjukkan bahwa kombinasi Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis lebih optimum dalam mengkonversi kandungan glukosa dan xilosa pada daun nanas menjadi etanol. Namun, penurunan yang terjadi terhadap volume etanol yang diperoleh setelah fermentasi selama 2 hari disebabkan karena bakteri Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis mengalami fase pertumbuhan diperlambat dan mengalami fase kematian sehingga aktivitas bakteri untuk mengubah glukosa semakin menurun. Selain itu, bioetanol yang dihasilkan telah diubah menjadi asam asetat oleh bakteri tersebut sehingga volume bioetanol yang dihasilkan mengalami penurunan (Riadi, 2007). IV.2.2 Analisa Densitas

Densitas Etanol (g/cm3)

0.985 0.98 0.975

Saccharomyces cerevisiae

0.97 0.965

50% Saccharomyces cerevisiae + 50% Pichia stipitis

0.96 0.955 0.95 0

1

2

3

4

5

Lama Fermentasi (hari)

Grafik IV.2 Pengaruh Lama Fermentasi dan Fermipan Terhadap Densitas Etanol

Berdasarkan grafik IV.2, semakin lama waktu fermentasi, maka denistas bioetanol akan semakin menurun sampai batas waktu tertentu dan kemudian meningkat. Pada waktu fermentasi menggunakan bakteri Saccharomyces cerevisiae selama variabel waktu 1, 2, 3, dan 4 hari diperoleh densitas bioetanol berturut-turut sebesar 0,97 g/cm3, 0,968 g/cm3, 0,972 g/cm3, dan 0,981 g/cm3. Pada waktu fermentasi menggunakan kombinasi bakteri 50% Saccharomyces cerevisiae dan 50% Pichia stipitis selama variabel waktu 1, 2, 3, dan 4 hari

14

diperoleh densitas bioetanol berturut-turut sebanyak 0,961 g/cm3, 0,956 g/cm3, 0,965 g/cm3, dan 0,969 g/cm3. Pada analisa densitas etanol, hasil optimum diperoleh dengan fermentasi kombinasi bakteri 50% Saccharomyces cerevisiae dan 50% Pichia stipitis dengan waktu fermentasi selama 2 hari dengan densitas sebesar 0.835 g/cm3. Semakin rendah nilai densitas dan mendekati densitas etanol absolut, maka kandungan airnya semakin berkurang dan kadar etanolnya semakin meningkat. Namun, penurunan yang terjadi terhadap densitas etanol yang diperoleh setelah fermentasi selama 2 hari disebabkan karena pada bakteri Saccharomyces cerevisiae dan Pichia stipitis mengalami fase pertumbuhan diperlambat dan mengalami fase kematian sehingga aktivitas bakteri untuk mengubah glukosa semakin menurun (Riadi, 2007). IV.2.3 Analisa Kadar Etanol 30

Kadar Etanol (%)

28 26

Saccharomyces cerevisiae

24 50% Saccharomyces cerevisiae + 50% Pichia stipitis

22 20 0

1

2

3

4

5

Lama Fermentasi (hari)

Grafik IV.3 Pengaruh Lama Fermentasi dan Fermipan Terhadap Kadar Etanol

Berdasarkan grafik IV.3, semakin lama waktu fermentasi, maka kadar etanolnya akan semakin meningkat sampai batas waktu tertentu dan kemudian menurun. Pada waktu fermentasi menggunakan bakteri Saccharomyces cerevisiae selama variabel waktu 1, 2, 3, dan 4 hari diperoleh kadar bioetanol berturut-turut sebanyak 26,4%, 27,5%, 26,9%, dan 25,9%. Pada waktu fermentasi menggunakan kombinasi bakteri 50% Saccharomyces cerevisiae dan 50% Pichia stipitis selama variabel waktu 1, 2, 3, dan 4 hari diperoleh kadar etanol berturut-turut sebanyak 28,2%, 29,1%, 27,4%, dan 26,4%. Pada analisa kadar etanol, hasil optimum diperoleh dengan fermentasi kombinasi bakteri 50% Saccharomyces cerevisiae dan 50% Pichia stipitis dengan waktu fermentasi selama 2 hari dengan kadar sebesar 29.1%. Semakin tinggi nilai kadar etanol, maka kandungan airnya semakin berkurang. Namun, penurunan yang terjadi terhadap kadar etanol yang diperoleh setelah fermentasi selama 2 hari disebabkan karena bakteri Saccharomyces cerevisiae dan Pichia

15

stipitis mengalami fase pertumbuhan diperlambat dan mengalami fase kematian sehingga aktivitas bakteri untuk mengubah glukosa semakin menurun (Riadi, 2007). Untuk pemakaian bioetanol sebagai bahan bakar kendaraan, kadar alkohol harus diatas 99.5%. Oleh karena itu, perlu ada permurnian kembali terhadap bioetanol yang telah diperoleh. Namun, dengan sifat bioetanol yang korosif, maka diperlukan material tahan korosif pada peralatan motor tertentu. Penggunaan campuran bioetanol dalam bensin dibatasi antara 5 – 25% agar kinerja mesin tidak terlalu berbeda, sedangkan pemakaian campuran yang lebih besar harus menggunakan mesin yang sudah dimodifikasi atau mesin yang khusus untuk pemakaian etanol. Diharapkan dengan penemuan kami ini, dapat menjadi solusi untuk mensubstitusi pemakaian bahan bakar fosil. Selain dapat diperbaharui, bioetanol ini bersifat ramah lingkungan, dapat terurai, mampu mengeliminasi efek rumah kaca, dan kontinuitas bahan bakunya terjamin. BAB V PENUTUP V.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan pada pemanfaatan limbah daun nanas menjadi bioetanol, diperoleh hasil sebagai berikut: 1. Pada analisa volume bioetanol, hasil optimum diperoleh dengan fermentasi kombinasi bakteri 50% Saccharomyces cerevisiae dan 50% Pichia stipitis dengan waktu fermentasi selama 2 hari sebesar 19,8 mL. 2. Pada analisa densitas etanol, hasil optimum diperoleh dengan fermentasi kombinasi bakteri 50% Saccharomyces cerevisiae dan 50% Pichia stipitis dengan waktu fermentasi selama 2 hari sebesar 0,956 g/cm3. 3. Pada analisa kadar etanol, hasil optimum diperoleh dengan fermentasi kombinasi bakteri 50% Saccharomyces cerevisiae dan 50% Pichia stipitis dengan waktu fermentasi selama 2 hari sebesar 29,1%. V.2 Saran Berdasarkan pengalaman dalam melakukan penelitian, disarankan untuk melakukan pembuatan dengan metode yang berbeda. Untuk proses hidrolisis menggunakan hidrolisis secara enzimatik. Perlu adanya analisa lebih lanjut mengenai pengaruh konsentrasi bahan terhadap etanol dan dosis optimum bakteri. Untuk proses destilasi alangkah baiknya menggunakan metode destilasi fraksinasi agar diperoleh kadar etanol yang lebih tinggi.

16

DAFTAR PUSTAKA Abdullah, A., Salikha, R. N., Widjaja, T. & Gunawan, S., 2014. Pemisahan Campuran Etanol-Oktanol-Air Dengan Metode Destilasi Dalam Structured Packing. Jurnal Teknik Pomits, Volume 3. Aiba, S., Humprey, A. E. & Millis, N. F., 1973. Bichemical Engineering. 2 Ed. Tokyo: University of Tokyo Press. Aryani, T., Chairul & Muria, S. R., 2015. Pembuatan Bioetanol Dengan Proses Fermentasi Nira Aren Menggunakan Saccharomyces Cerevisiae Dengan Variasi pH Awal dan Waktu Fermentasi. Jom Fteknik, Februari.Volume 2. Astra, I. M., 2010. Energi dan Dampaknya Terhadap Lingkungan. Jurnal Meteorologi Dan Geofisika, Volume 11, Pp. 131-139. Ayunda, V., Humaidi, S. & Barus, D. A., 2013. Pembuatan dan Karakterisasi Kertas Dari Daun Nanas dan Enceng Gondok. BPPT, 2016. Outlook Energi Indonesia. Pengembangan Energi Untuk Mendukung Industri Hijau. BPS. 2013. Luas Panen, Produksi dan Produktivitas Nanas. Enari, T. M., 1983. Microbial Cellulose, New York: Applied Science Publisher. Hambali E, Mujdalipah S, Tambunan AH, Pattiwiri AW, Hendroko R. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta: Agromedia Pustaka. Haryono, A., 2013. Kualitas Udara di Surabaya. [Online] Available At: Https://Daerah.Sindonews.Com/Read/746513/23/KualitasUdara-Di-Surabaya-Sumuk-Rek-1370417595 [Accessed 16 June 2016]. Holtzapple, M. T., 1993. Cellulose. 2 Ed. London: Academic Press.

Mosier, N., 2005. Features of Promising Technologies for Pretreatment of Lignocellulosic Biomass. Bioresource Technology, Pp. 673-686. Osvaldo, Z. S., S, P. P. & Faizal, M., 2012. Pengaruh Konsentrasi Asam dan Waktu Pada Proses Hidrolisis Dan Fermentasi Pembuatan Bioetanol Dari AlangAlang. Jurnal Teknik Kimia, Volume 18, Pp. 52-62. Riadi, L., 2007. Teknologi Fermentasi. Yogyakarta: Graha Ilmu. Senam, 2009. Prospek Bioetanol Sebagai Bahan Bakar Yang Terbarukan Dan Ramah Lingkungan. Yogyakarta, Universitas Negeri Yogyakarta. Sun, Z. H. Et Al., 2010. Identification and Charaterization of Dominant Lactic Acid Bacteria Isolated from Traditional Fermented Milk in Mongolia. Folia Microbiol, Volume 55, Pp. 270-276. Supranto, 1998. Proses Industri Kimia II, Yogyakarta: Teknik Kimia Ft Ugm. Tjokroadikoesoemo, S., 1986. HFS dan Industri Ubi Kayu Lainnya. Jakarta: Pustaka Utama. Wahid, L. O. M. A., 2007. Pemanfaatan Bio Etanol Sebagai Bahan Bakar Kendaraan Berbahan Bakar Premium.

17

Lampiran 1. Biodata Ketua, Anggota, dan Dosen Pembimbing BIODATA KETUA KELOMPOK Nama Lengkap NIM Program Studi/Jurusan Fakultas Tempat dan Tanggal Lahir Alamat E-mail No.Telp/Hp Karya Tulis Ilmiah

Penghargaan di Bidang Ilmiah

: Deni Alek Sandy : 2315030063 : Departemen Teknik Kimia Industri : Fakultas Vokasi : Surabaya, 19 Januari 1997 : Jl. Penjaringan Timur No.23, Surabaya : [email protected] : 081615999391 : Inovasi Pemanfaatan Limbah Sisik Ikan dan Ekstrak Kulit Buah Nanas (Ananas comosus) Sebagai Formula Pengawet Alami Ikan belanak (Mugil dossumieri) di Tempat Pelelangan Ikan Kenjeran Surabaya : Finalis CAKIL 2017 BEM FTI-ITS

18

BIODATA ANGGOTA 1 Nama Lengkap NIM Program Studi/Jurusan Fakultas Tempat dan Tanggal Lahir Alamat E-mail No.Telp/Hp Karya Tulis Ilmiah

Penghargaan di Bidang Ilmiah

: Filo Sofia Kamila Mukmin : 2315030064 : Departemen Teknik Kimia Industri : Fakultas Vokasi : Lamongan, 26 Juni 1997 : Ds. Tlanak RT 04/RW 03 Kedungpring, Lamongan : [email protected] : 085606814121 : Inovasi Pemanfaatan Limbah Sisik Ikan dan Ekstrak Kulit Buah Nanas (Ananas comosus) Sebagai Formula Pengawet Alami Ikan belanak (Mugil dossumieri) di Tempat Pelelangan Ikan Kenjeran Surabaya : Finalis CAKIL 2017 BEM FTI-ITS

19

BIODATA ANGGOTA 2 Nama Lengkap NIM Program Studi/Jurusan Fakultas Tempat dan Tanggal Lahir Alamat

: Resdiana Dewi : 2315030015 : Departemen Teknik Kimia Industri : Fakultas Vokasi : Tulungagung, 3 Februari 1996 : Dsn. Ringinsari RT. 02 RW. 01 Ds. Ringinpitu Kedungwaru, Tulungagung E-mail : [email protected] No.Telp/Hp : 082132318590 Karya Tulis Ilmiah : - CAKIL BEM FTI 2017 Penghargaan di Bidang Ilmiah: -

20

BIODATA DOSEN PEMBIMBING Nama Lengkap dan Gelar : Nurlalili Humaidah, ST. MT NIP : 2300201308001 Tempat dan Tanggal Lahir : Banyuwangi, 4 Juli 1982 Alamat : Jl. Klampis Sacharosa No.67 Sukolilo, Surabaya E-mail : [email protected] No.Telp/Hp : 085230047474 Penghargaan yang pernah diterima: - The Most Excelent Paper & The Best Presented ICCSE 2014 Asia Pasific

21

Lampiran 2. Justifikasi Anggaran 2.1 Peralatan Penunjang

Satuan

Harga Satuan (Rp)

Harga (Rp)

1

Roll

70.000

70.000

Menyaring endapan bioetanol

1

Lembar

15.000

15.000

Menonaktifkan enzim

1

Buah

-

-

Hidrolisis

1

Buah

-

-

5

Buah

-

-

10

Buah

-

-

Material

Justifikasi Pemakaian

Kuantitas

Alumunium Foil

Media Penghantar Panas

Kertas Saring Halus Oven

Penangas Air

Destilator

Destilasi

Erlenmeyer

Fermentasi

SUBTOTAL (Rp)

85.000

2.2 Bahan Habis Pakai Kuantitas

Satuan

Harga Satuan (Rp)

Harga (Rp)

Bioetanol

1

Kilo gram

-

-

Pupuk NPK

Bioetanol

1

Kilo gram

15.000

15.000

Urea

Bioetanol

1

Kilo gram

15.000

15.000

Bahan kimia lain

delignifikasi, hidrolisis enzim

-

-

-

-

Material

Daun Nanas

Justifikasi Pemakaian

SUBTOTAL (Rp)

30.000

22

2.3 Perjalanan Material

Justifikasi Pemakaian

Transportasi Survey Limbah daun nanas

Harga (Rp)

10.000

Mencari Bahan Baku Penelitian

Transportasi Pembelian Bahan Penunjang

Mencari Bakteri Fermentasi

10.000

SUBTOTAL (Rp)

20.000

2.4 Lain-Lain Satuan

Harga Satuan (Rp)

Harga (Rp)

Material

Justifikasi Pemakaian

Kuantitas

Kertas A4

Pembuatan proposal

1

Rim

30.000

30.000

Percetakan

Mencetak laporan proposal

1

-

-

10.000

1

Lembar

6.000

6.000

Materai 6000

Keperluan surat menyurat

SUBTOTAL (Rp) Total (Keseluruhan) (Rp)

46.000 181.000

23

Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Penyusun Dan Pembagian Tugas

No Nama/NIM

1.

2.

3.

Program Studi

Alokasi Waktu Bidang Ilmu (jam/minggu)

Deni Alek Sandy / 2315030063

Departemen Teknik Kimia Industri

Teknik kimia

15

Filo Sofia Kamila Mukmin / 2315030064 Resdiana Dewi /2315030015

Departemen Teknik Kimia Industri

Teknik kimia

15

Departemen Teknik Kimia Industri

Teknik kimia

15

Uraian Tugas Bertanggung jawab untuk mengkoordinir penelitian dan analisa bioetanol Bertanggung jawab penelitian bioetanol

atas

Bertanggung jawab atas survey limbah daun nanas dan bakteri fermentasi