Makalah Sdai Limbah Kertas.docx

Pembuatan Bioetanol Dengan Proses Hidrolisis Enzimatis Dari Limbah Kertas Penurunan produksi minyak bumi akibat peningkatan konsumsi Bahan Bakar Minyak (BBM) di dalam negeri, menyebabkan impor minyak bumi dan BBM terus meningkat. Hal ini menyebabkan ketahanan energi dalam negeri melemah. Untuk menyikapi hal tersebut dikembangkanlah BBN (Bahan Bakar Nabati). Diantara BBN tersebut terdapat bioetanol yang saat ini produksinya didunia semakin meningkat. Bioetanol sendiri merupakan bahan bakar dari tumbuhan yang memiliki sifat menyerupai minyak premium (Komarayati,dkk. 2010). Bioetanol adalah etanol yang dihasilkan dari fermentasi glukosa (gula) yang dilanjutkan dengan proses distilasi. Bahan baku pembuatan bioetanol dibagi menjadi 3 kelompok: bahan sukrosa contohnya yaitu nira dan tebu, bahan pati contohnya jagung dan singkong, dan bahan selulosa contohnya kayu dan kertas (Arief, 2015). Ditinjau dari ketersediaan bahan bakunya, maka kertas adalah bahan baku bioetanol yang paling mudah didapat disekitar kita. Disamping itu karena kandungan selulosa dalam kertas HVS sekitar 90% dari berat kertas tersebut menjadikan kertas sebagai bahan baku bioetanol yang berpotensi tinggi. (Fuadi,2015).

a)

Bioetanol Secara garis besar penggunaan bioetanol adalah sebagai pelarut untuk zat organik

maupun anorganik, bahan dasar industri asam cuka, ester, spirtus, asetal dehid, antiseptik dan sebagai bahan baku pembuatan eter dan etil ester, untuk campuran minuman dan bahan bakar (Wiratmaja dkk, 2011). Karena bioetanol dapat dijadikan bahan bakar, maka bioetanol merupakan salah satu biofuel yang hadir sebagai bahan bakar alternatif yang lebih ramah lingkungan dan sifatnya yang terbarukan. Selain dari tumbuhan bioetanol juga dapat dibuat dari kayu atau limbah kertas karena kandungan selulosa didalamnya (kurniawan dkk, 2011). Pengolahan bioetanol dari limbah kertas memiliki sedikit perbedaan dengan bahan yang lainnya. Karena dalam proses pengolahannya, kertas memiliki kandungan lignin yang harus dihilangkan terlebih dahulu. Secara jelas prosesnya antara lain adalah sebagai berikut : 1) Pretreatment (delignifikasi) : Untuk menghilangkan kandungan lignin dilakukan proses delignifikasi yang menggunakan proses kimiawi dengan menggunakan senyawa NaOH sebagai katalis 2) Hidrolisis : proses untuk mengkonversi selulosa menjadi glukosa dalam penelitian ini proses hidrolisis dilakukan secara biologi dengan menambahkan cairan Em4 3) Fermentasi : Proses fermentasi ini akan merubah glukosa dari limbah kertas tersebut menjadi etanol dengan menggunakan ragi

4) Destilasi : suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap. Karena dalam hasil fermentasi masih terdapat air yang dapat mengganggu kadar etanol yang diperoleh maka dilakukan destilasi untuk memisahkan air dan etanol tersebut.

b)

Hidrolisis Selulosa Menjadi Glukosa Secara umum material lignoselulosa terdiri dari selulosa (35- 50% berat), hemiselulosa

(20-35% berat) dan lignin (10- 25% berat) (Schacht dkk, 2008). Kandungan selulosa dan hemiselulosa yang besar inilah yang membuat lignoselulosa sangat potensial dimanfaatkan untuk proses hidrolisis Selulosa. Selulosa adalah senyawa organik yang paling melimpah di alam dan mudah diperbarui. Pemanfaatan selulosa telah dilakukan di berbagai bidang, diantaranya untuk produksi kertas,fiber, dan senyawa kimia turunannya untuk industri plastik, film fotografi, rayon, dan lainnya. Produk hidrolisis selulosa yaitu gula (glukosa) juga merupakan senyawa yang vital dalam industri bioproses. Hidrolisis merupakan proses pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana. Pada proses hidrolisis, selulosa diubah menjadi selobiosa atau sukrosa dan selanjutnya menjadi gula-gula sederhana seperti glukosa. Sementara itu hasil hidrolisis komponen hemiselulosa adalah campuran gula-gula sederhana seperti glukosa, galaktosa, xylosa, dan arabinosa (Schacht dkk, 2008). Hidrolisis selulosa dapat dilakukan menggunakan larutan asam, larutan basa secara enzimatik, maupun termal, masing-masing dengan kelebihan dan kekurangannya (Pejo dkk, 2008). Kandungan selulosa dan hemiselulosa yang tinggi pada bahan baku dapat menghasilkan glukosa dengan kandungan yang tinggi, yang dapat dikonversi menjadi etanol dengan jalan fermentasi, sedangkan kandungan lignin akan menyebabkan terbentuknya senyawa turunan fenol. Senyawa tersebut akan bersifat racun dan menghambat proses fermentasi. Kombinasi hemiselulosa dan lignin pada tumbuhan menghasilkan lapisan pelindung yang kuat di sekitar selulosa yang harus dihilangkan terlebih dahulu sebelum hidrolisis selulosa dilakukan. Semakin besar kandungan lignin dalam kertas, maka semakin besar pula halangan sterik yang akan menghambat penetrasi asam pada molekul selulosa dan mengakibatkan jumlah glukosa yang dihasilkan dari reaksi hidrolisis menjadi lebih kecil. Proses hidrolisa bertujuan untuk memecah ikatan dan menghilangkan kandungan lignin dan hemisellulosa serta merusak struktur kristal sellulosa menjadi senyawa gula sederhana. Menurut Sun and Cheng (2002), ukuran bahan baku akan mempengaruhi porositas sehingga dapat memaksimalkan kontak antara bahan dengan asam untuk meningkatkan hidrolisis

hemisellulosa. Semakin kecil ukuran bahan baku yang digunakan akan mempermudah terdegradasinya lignin sehingga sellulosa dan hemisellulosa akan terhidrolisa secara optimal.

c)

Pengaruh Konsentrasi Asam terhadap Kadar Etanol yang Dihasilkan dari Kertas Bekas Pada gambar 1 dari hasil penelitian Cindi Ramayanti (2017) dapat diambil kesimpulan

bahwa semakin tinggi konsentrasi asam sulfat yang digunakan maka akan semakin tinggi pula kadar etanol yang didapat. Sampai pada konsentrasi asam optimum maka akan terjadi penurunan kadar etanol.

Gambar 1. Pengaruh Konsentrasi Asam terhadap Kadar Etanol Pada proses hidrolisa, gugus H+ dari H2SO4 akan mengubah gugus serat dari kertas menjadi gugus radikal bebas. Gugus radikal bebas serat yang kemudian akan berikatan dengan gugus OH- dari air dan menghasilkan glukosa. Pada saat konsentrasi larutan H2SO4 4% kebutuhan H+ dari H2SO4 telah mencukupi pembentukan gugus radikal bebas dari serat kertas dan glukosa menghasilkan kadar glukosa yang maksimal. Namun jika dilakukan penambahan konsentrasi larutan H2SO4 menyebabkan glukosa yang dihasilkan semakin menurun. Meskipun peningkatan konsentrasi larutan H2SO4 akan terbentuk lebih banyak gugus radikal bebas serat, tetapi penambahan larutan H2SO4 menyebabkan semakin sedikit air dalam komposisi larutan hidrolisis. Akibatnya kebutuhan ion hidroksida sebagai pengikat radikal bebas serat berkurang dan glukosa yang dihasilkan semakin sedikit (Arianie dkk, 2011). Hal ini menyebabkan konsentrasi asam optimum untuk reaksi hidrolisis kertas menjadi glukosa terbanyak adalah 4%. Kadar etanol yang didapat dari proses fermentasi sebesar 6,12 %.

d)

Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Kadar Etanol yang Dihasilkan dari Kertas Bekas Hasil yang ditunjukkan dari Gambar 2 merupakan kadar etanol yang dipengaruhi

lamanya waktu fermentasi. Terlihat bahwa semakin lama waktu fermentasi maka kadar etanol yang dihasilkan semakin banyak hingga waktu optimum kemudian akan menurun. Kenaikan kadar etanol ini juga terjadi karena lama fermentasi berhubungan erat dengan kurva pertumbuhan mikroba. Pertumbuhan mikroba terdiri dari enam fase, yaitu fase adaptasi, fase permulaan pembiakan, fase pembiakan cepat, fase konstan atau stasioner dan fase terakhir adalah fase kematian (Said, 1994).

Gambar 2. Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Kadar Etanol

Dari penelitian Yoppy Hartantio (2018) setelah dilakukan pembuatan bioetanol dari limbah kertas, dengan 1 Kg limbah kertas diperoleh bioetanol sebanyak 30 ml dengan konsentrasi 86%. Konsentrasi asam sulfat mempengaruhi kadar etanol yang dihasilkan dan lama waktu fermentasi dan jenis kertas juga mempengaruhi kadar etanol yang dihasilkan dan lama waktu fermentasi 7 hari pH optimum untuk hidrolisis yaitu antara pH 5-6.

Daftar Pustaka AM Fuadi, Kun Harismah, Adi Setiawan. 2015 “Hidrolisis Enzimatis Kertas Bekas Dengan Variasi Pemanasan Awal” University Research Colloquium 2015 Cindi Ramayanti, Ketty R. Giasmara. 2017. “Pembuatan Bioetanol Berbahan Baku Kertas Bekas menggunakan Metode Hidrolisis Asam dan Fermentasi” , Indo. J. Chem. Res., 2017 Komarayati, Sri dan Gusmailina. 2010. Prospek Bioetanol Sebagai Pengganti Minyak Tanah. Bogor : Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Pejo, E. T., Oliva, J. M., & Ballesteros, M. 2008. Realistic approach for full scale bioethanol production from lignocellulose : A review. Journal of Scientific and Industrial Research, 67, 874 - 884 Schacht, C., Zetzl, C., & Brunner, G. (2008). From plant materials to ethanol by means of supercritical fluid technology. The Journal of Supercritical Fluids, 46, 299-321 Tajalli, Arief. 2015. Panduan Penilaian Potensi Biomassa Sebagai Sumber Energi Alternatif Di Indonesia. Penabulu Alliance Yoppy Hartantio, Rukmi Sari Hartati , I Nyoman Satya Kumara, 2018. “Analisa Penggunaan Bahan Bakar Bioetanol Dari Limbah Kertas Sebagai Bahan Bakar Genset”, Majalah Ilmiah Teknologi Elektro, Vol. 17, No. 3, September - Desember 2018 DOI: https://doi.org/10.24843/MITE.2018.v17i03.P19