RSS

PRODUCTION OF BIO-ETHANOL FROM JATROPHA OILSEED CAKES VIA DILUTE ACID HYDROLYSIS AND FERMENTATION BY SACCHAROMYCES CEREVISIAE

04 Jun

ABSTRAK

 Penelitian ini berkaitan dengan biokonversi selulosa menjadi etanol melalui pengepresan bungkil dari minyak biji Jarak. Bungkil adalah hasil produk sampingan (limbah) dari pengepresan biji jarak pada pabrik biodesel. Biokonversi selulosa dilakukan dengan metode hidrolisis dalam suasana asam, dan fermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae. Proses perlakuan awal dimulai dengan menumbuk halus bungkil yang kaya selulosa dengan ditambahkan asam sulfat encer, campuran kemudian dipanaskan pada temperature tinggi dengan tujuan untuk memecahkan struktur kristal dari lignoselulosa sehingga proses hidrolisis selulosa dengan asam dapat terjadi. Hidrolisis akan mengubah selulosa menjadi gula, proses hidrolisis pada suhu tinggi dilakukan selama 72 jam. Proses selanjutnya adalah fermentasi bahan hasil hidrolisis dengan menggunakan Saccharomyces cerevisiae dalam kondisi inkubasi yang tepat untuk menghasilkan etanol.  Proses ini akan menghasilkan sekitar 80% etanol.

 Kata Kunci :. bungkil minyak biji jarak, hidrolisis asam, fermentasi dan bio-etanol

 A.  Pendahuluan

Bungkil merupakan limbah hasil sampingan utama pada proses pengepresan biji jarak untuk produksi biodiesel dan minyak jarak. Pada umumnya, biji jarak yang melalui pengepresan hanya menghasilkan minyak sebanyak 30 %, sedangkan 70 % sisanya berupa bungkil. Bungkil berwarna coklat gelap sampai hitam dan mengandung karbohidrat, serat dan minyak. Bungkil memiliki jumlah air dan kadar karbon yang tinggi. Karena kandungan selulosa yang tinggi, bungkil dapat di konversi menjadi etanol. Selama ini metode pemanfaatan bungkil minyak biji jarak untuk produksi etanol belum dikembangkan. Karena itu dalam penelitian ini, dikembangkan metode pemanfaatan bungkil menjadi etanol melalui hidrolisis asam dan fermentasi oleh mikroorganisme.

B.  Pembahasan

1.    Tinjauan Pustaka

Hidrolisis bungkil yang kaya akan serat dan karbon (substrat selulosa) meliputi proses pemecahan polisakarida di dalam biomassa lignoselulosa, yaitu: selulosa dan hemiselulosa menjadi monomer gula penyusunnya. Hidrolisis sempurna selulosa menghasilkan glukosa, sedangkan hemiselulosa menghasilkan beberapa monomer gula pentose (C5) dan heksosa (C6). Hidrolisis dapat dilakukan secara kimia (asam) atau enzimatik. Hidrolisis asam dari substrat yang kaya selulosa merupakan alternatif yang sangat baik dari pada hidrolisis secara enzimatik. Dua asam yang umum digunakan dalam proses hidrolisis: Hidrolisis oleh asam encer dan hidrolisis dengan asam pekat. Bahan hasil hidrolisis akan difermentasi dengan bantuan mikroorganisme yang cocok untuk menghasilkan etanol. Saccharomyces cerevisae, Zymomonas mobilis, Aspergillus niger adalah beberapa mikroorganisme yang banyak digunakan untuk fermentasi etanol. Untuk menghasilkan tiap-tiap produk fermentasi dibutuhkan kondisi fermentasi yang berbeda-beda dan jenis mikroba yang bervariasi juga karakteristiknya. Oleh karena itu, diperlukan keadaan lingkungan, substrat (media), serta perlakuan (treatment) yang sesuai sehingga produk yang dihasilkan optimal. Pada percobaan ini digunakan khamir Saccharomycess cereviceae.

 2.    Bahan dan Metode

Proses produksi etanol dari bungkil minyak biji jarak,dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu

1. Preparasi sampel

Bungkil dihaluskan sampai 0,5-0,6 inci dan direndam dalam air selama semalam untuk menghilangkan kotoran dan minyak. Setelah direndam, dilakukan penyaringan dan pengeringan.

2. Preparasi Mikroorganisme

Saccharomyces cerevisiae diisolasi dari buah anggur busuk untuk kemudian dikembangbiakan secara murni.

3. Perlakuan awal

Sampel yang telah kering dihaluskan kembali hingga menjadi serbuk.
Serbuk kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 45 ̊ C selama 2 jam. Selanjutnya ditambahkan asam sulfat 0,5% dan dipanaskan pada suhu 125-130°C dengan tekanan 25 psi selama 1 jam. Campuran kembali dikeringkan pada 30-35 °C.

4. Hidrolisis

Metode hidrolis dilakukan dengan penambahan asam sulfat encer. Perbandingan volume sampel hasil perlakuan awal adalah dua kali dari jumlah volume H2SO4 yang ditambahkan. Sebagai variabel bebas digunakan H2SO4 encer dengan konsentrasi yang berbeda-beda yaitu H2SO4 2%, 3% dan 5%. Masing-masing campuran kemudian dituangkan dalam botol kaca dan ditutup kemudian disimpan pada suhu tinggi 55°C selama 3 hari. Selama penyimpanan campuran diaduk terus menerus.

5. Fermentasi

Setelah seluruh alat dan bahan disetrilisasi dengan menggunakan autoklav (dengan suhu 120°C, tekanan 15 psi, selama 30 menit), maka dilakukan proses fermentasi. Fermentasi pada wadah tertutup menggunakan saccharomyces cerevisiae dimana mediumnya berisi larutan nutrisi dan substrat hasil hidrolisis sebanyak 200 ml dengan Ph 4,2. Setelah dimasukkan dalam medium, inokulum tersebut diletakkan dalam alat shaker dengan suhu 32 °C dan tingkat atigasi 110 rpm selama 9 hari.

6. Destilasi, dilakukan untuk memisahkan etanol yang terbentuk dari proses fermentasi.

3.    Hasil dan Diskusi

Konsentrasi selulosa dalam bungkil setelah tahap perlakuan awal adalah 26,66 mg/g sampel, dimana jumlah glukosa yaitu 0,52 mg/g sampel. Hal ini menunjukkan menunjukkan bahwa bungkil sudah memiliki kandungan glukosa di dalamnya.  Setelah dilakukan hidrolisis selama tiga hari dengan asam sulfat 2%, jumlah glukosa dalam bahan meningkat menjadi 17,68 mg/g sampel, asam sulfat 3% = 17,90 mg/g sampel, dan asam sulfat 5% = 18,60 mg/g sampel. Sehingga dapat ditentukan laju hidrolisisnya untuk masing-masing adalah 0,250 mg/ g.hr (untuk 2%), 0,241 mg/ g.hr (2%),dan 0,238 mg/ g.hr (5%). Jadi konsentrasi hasil hidrolisis yang paling tinggi adalah ketika hidrolisis dilakukan dengan asam sulfat 5%. Semakin tinggi konsentrasi asam sulfat semakin besar laju hidrolisis dan konsentrasi glukosa yang dihasilkan.

Untuk menghitung konsentrasi glukosa dan etanol dari larutan medium fermentasi maka terlebih dahulu harus dibuat kurva kalibrasi larutan standar. Analisis glukosa dan etanol dilakukan setiap hari dari hari pertama sampai hari ke sembilan. Berdasarkan hasil analisis percobaan pada hari pertama mengandung 9,75 mg /ml glukosa. Setelah 9 hari fermentasi jumlah glukosa menurun menjadi adalah 5,85 mg/ml. Hal ini menunjukkan gula digunakan Saccharomycess cereviceae untuk proses fermentasi dan menghasilkan etanol. Sementara itu, konsentrasi etanol yang dihasilkan pada hari pertama adalah 0,016 ml/ml kemudian secara bertahap meningkat menjadi 0,079 ml/ml pada hari ke sembilan. Selanjutnya setelah dilakukan destilasi sederhana untuk memisahkan etanol ,dalam percobaan ini diperoleh sekitar 14,60 ml etanol dari 250 ml larutan medium fermentasi.

C.  Kesimpulan

Bungkil dari minyak biji jarak sebagai limbah pabrik biodesel dapat diolah menjadi bioetanol dengan metode hidrolisis asam lemah dan fermentasi. Hal ini dapat mengurangi masalah pembuangan dan pengolahan limbah bungkil. Pada industri biodiesel, dapat memproduksi dua biofuel penting yaitu biodiesel dan bioetanol yang dihasilkan dari satu bahan baku.

Dari Jurnal :

Mishra, et al. (2011) Production of Bio-Ethanol from Jatropha Oilseed Cakes Via Dilute Acid Hydrolysis and Fermentation by Saccharomyces Cerevisiae.. Vol. 3, Issue 1, 2011, pp-41-47 International Journal of Biotechnology Applications

Referensi Pendukung :

Budiman, S., dkk. (2010). Pembuatan Biobriket Dari Campuran Bungkil Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Dengan Sekam Sebagai Bahan Bakar Alternatif . Seminar Rekayasa Kimia Dan Proses ISSN : 1411-4216 . [Online]. Tersedia:  http://eprints.undip.ac.id/19583/1/D-12.pdf [14 november 2011]

Manai, S. (2010). Membuat Sendiri Biodesel. Yogyakarta: Andi offset

Pleczar, M.J., dan Chan, E.S.C. (2005). Dasar-dasar mikrobiologi. Jilid 1 edisi indonesia. Jakarta : UI-Press

Supriyanto,T., dan Wahyudi. (2010). Proses produksi etanol oleh saccharomyces cerivisiae  dengan operasi kontinyu pada kondisi vakum. Artikel ilmiah [Online]. Tersedia:  http://eprints.undip.ac.id/13471/1/Artikel_Ilmiah.pdf      [14 november 2011]

 

 
Leave a comment

Posted by on June 4, 2012 in BIOTEKNOLOGI

 

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

 
%d bloggers like this: