b BAB 8 HASIL DAN PEMBAHASAN KAJIAN PRODUKSI BIOETHANOL


BAB 8

HASIL DAN PEMBAHASAN

KAJIAN PRODUKSI BIOETHANOL

Pokok Bahasan :

Hasil dan pembahasan kajian bioethanol meliputi perlakuan awal penelitian tahun pertama, yang terdiri dari kualitas rumput gajah pemotongan rumput gajah dan pengeringan rumput gajah. Setelah itu dilakukan proses hidrolisis dan proses fermentasi penelitian tahun pertama dengan variabel berat rumput gajah, pH, volume HCl, waktu fermentasi dan starter (Saccaromyces Cereviceae).

Hasil dan pembahasan kajian bioethanol meliputi perlakuan awal penelitian tahun kedua, dari hasil penelitian tahun pertama diperoleh kondisi optimum seperti pH, yield glukosa, kemudian dari hasil optimum tersebut dilakukan proses fermentasi. Kadar glukosa maksimum 16 % pada proses fermentasi penelitian tahun kedua, dengan variabel rate filtrat hasil hidrolisis, kadar starter (Saccaromyces Cereviceae).

 

Tujuan Instruksional , pembaca diharapkan :

  1. Memahami pengertian tentang perlakuan awal penelitian tahun pertama.
  2. Memahami pengertian tentang proses hidrolisis penelitian tahun pertama.
  3. Memahami pengertian tentang proses fermentasi penelitian tahun pertama.
  4. Memahami pengertian tentang perlakuan awal penelitian tahun kedua.
  5. Memahami pengertian tentang proses hidrolisis penelitian tahun kedua.
  6. Memahami pengertian tentang proses fermentasi penelitian tahun kedua.

8.1. Pendahuluan

Hasil dan pembahasan kajian bioethanol meliputi perlakuan awal penelitian tahun pertama, yang terdiri dari kualitas rumput gajah yang akan digunakan, setelah itu dilakukan pemotongan rumput gajah sepanjang 3-5 cm dan pengeringan rumput gajah dilakukan secara alami kemudian dioven untuk memenuhi stándar SNI. Setelah itu dilakukan proses hidrolisis penelitian tahun pertama, akan dicari pH, kadar glukosa dan kadar selulosa sisa terhadap penambahan volumen HCl. Kadar glukosa maksimum 16 % pada proses fermentasi penelitian tahun pertama,  setelah itu dicari kadar glukosa sisa, yield ethanol dan kadar HCl terhadap kadar starter (Saccaromyces Cereviceae).

Hasil dan pembahasan kajian bioethanol meliputi perlakuan awal penelitian tahun kedua, yang terdiri dari kualitas rumput gajah yang akan digunakan, setelah itu dilakukan pemotongan rumput gajah sepanjang 3-5 cm dan pengeringan rumput gajah dilakukan secara alami kemudian dioven untuk memenuhi stándar SNI. Setelah itu dilakukan proses hidrolisis penelitian tahun kedua, digunakan pH tetap, berat rumput gajah tetap, volumen HCL tetap. Kadar glukosa maksimum 16 % pada proses fermentasi penelitian tahun kedua, setelah itu dicari kadar glukosa sisa, yield etanol, kadar ethanol dan kadar HCl terhadap rate filtrat hasil hidrolisis.

 

 

8.2.   Perlakuan Awal Penelitian Tahun Pertama

 

8.2.1.        Kualitas Rumput Gajah

 

Gambar 8.1. Rumput Gajah Daerah Kediri dan Malang

 

Berdasarkan hasil análisis laboratorium diketahui kualitas rumput gajah seperti tercantum dalam Tabel 8.1.

Tabel 8.1. Kualitas Rumput Gajah

No

Parameter

Konsentrasi 1

(%)

Konsentrasi 2

(%)

Konsentrasi

Rata-rata (%)

1 Selulosa

48,008

48,102

48,055

2 Glukosa

4,774

4,898

4,836

3 Pati

20,318

20,416

20,367

TOTAL

73,100

73,416

73,258

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

Berdasarkan hasil analisa laboratorium yang tercantum dalam tabel 8.1. tersebut diatas, diketahui bahwa jumlah unsur pembentuk bioethanol (selulosa, glukosa dan pati), untuk selulosa rata-rata sebesar 48,055 %, ini berarti jika seluruhnya bisa terhidrolisis secara sempurna diperoleh selulosa dalam jumlah yang besar. Dalam 100 gram rumput gajah dapat dihasilkan minimal selulosa sebesar 48,055 gram. Mengingat komposisi selulosa yang tinggi pada rumput gajah, proses hidrolisis diharapkan berjalan dengan sempurna, sehingga semua selulosa terdegradasi secara sempurna menjadi glukosa.

8.2.2.     Pemotongan Rumput Gajah

Pemotongan  rumput gajah dengan panjang kurang lebih 5 cm untuk memperoleh kadar glukosa yang tinggi dan selulosa bisa terhidrolisis dengan larutan HCl. Sebaiknya rumput gajah dibuat dalam bentuk powder, sehingga selulosa bisa terhidrolisis sempurna, akan tetapi dibutuhkan biaya yang lebih tinggi. Disamping itu juga dikwatirkan kalau rumput gajah dalam bentuk powder terjadi destruksi secara fisik, sehingga menyebabkan gugus glukosa rusak. Pada Gambar 5.2 terlihat setelah dilakukan pemotongan dilakukan pengeringan secara alami, yaitu ditaruh diatas meja pada suhu kamar sebelum dilakukan pengeringan menggunakan oven.

Gambar 8.2. Rumput Gajah setelah dipotong

 

8.2.3.     Pengeringan Rumput Gajah

 

Gambar 8.3. Pengeringan rumput gajah dengan  dioven

 

Pengeringan rumput gajah dilakukan secara alami terlebih dahulu dengan suhu kamar, setelah 2 – 3 hari baru dilakukan pengeringan dengan oven pada suhu 100 0C selama 3 jam, hal ini dilakukan untuk penghematan biaya. Pengeringan merupakan proses yang bertujuan untuk mengurangi kadar air dalam rumput gajah, iltr sebelum dilakukan proses standar yang diijinkan berdasarkan SNI adalah 1 %.

8.3.  Proses Hidrolisis Penelitian Tahun Pertama

Proses ekstraksi dilakukan dengan berat rumput gajah bervariasi yaitu : 50 100, 150, 200, 250, 300 gram dengan penambahan iltrat HCl yang bervariasi : 10, 20, 30, 40, 50 ml. Setelah proses ekstraksi selesai diperoleh filtrat dan padatan, filtrat akan diproses secara proses fermentasi untuk memperoleh kadar iltra dan padatan bisa digunakan sebagai pupuk kompos.

 

Gambar 8.4. Proses Ekstraksi Rumput Gajah

 

 

 

 

 

 

Tabel 8.2.  pH Filtrat dari Proses Hidrolisis

                          pH

No

Berat (gr)

R. Gajah

10 ml HCl

20 ml HCl

30 ml HCl

40 ml HCl

50 ml HCl

1

50

6,8

4,9

4,3

3,2

2,1

2

100

6,9

4,6

3,4

2,8

2,0

3

150

7,1

4,8

3,6

3,0

2,4

4

200

6,8

4,7

3,7

2,8

2,5

5

250

6,7

4,7

3,8

2,9

2,1

6

300

7,2

5,1

4,1

2,5

1,7

Jumlah

34,8

28,8

23,4

17,2

12,8

pH rata 2

5,8

4,8

3,9

2,9

2,1

 

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

Filtrat diukur pH nya sesuai syarat proses fermentasi yaitu kurang lebih 4,5. Untuk memperoleh pH 4,5 dilakukan penambahan NaOH apabila pH filtrat dibawah 4,5 dan dilakukan penambahan asam sitrat apabila pH filtrat diatas 4,5. Berdasarkan hasil pengukuran  diketahui pH seperti tercantum dalam Tabel 8.2.

Grafik 8.5.  Pengaruh Penambahan Volume HCl terhadap pH pada

                    Rumput Gajah

 

Dari Grafikr 8.1 diperoleh pengaruh pH terhadap penambahan volume HCl, dimana semakin besar penambahan volume HCl maka pH makin kecil. Karena dalam proses fermentasi dibutuhkan pH 4,5 maka penambahan volume HCl sebanyak 20 ml yang paling mendekati, untuk berat rumput gajah yang bervariasi.

Sebelum dilakukan proses fermentasi, iltrate diukur kadar glukosa optimum yaitu kurang lebih 16 %, apabila kadar glukosa lebih dari 16 % dilakukan pengenceran, kalau kadar glukosa kurang dari 16 % dilakukan penambahan glukosa. Berdasarkan hasil analisa laboratorium diketahui kadar glukosa seperti tercantum dalam Tabel 8.3.

Tabel 8.3.  Kadar Glukosa dari Proses Hidrolisis

Kadar Glukosa (%)

Berat (gr)

Volume HCl (ml)

No

Rumput Gajah

10

20

30

40

50

1

50

24,0

24,2

21,8

21,5

21,2

2

100

25,9

26,6

22,1

21,7

21,4

3

150

27,9

29,6

23,8

22,9

21,8

4

200

28,3

33,4

26,0

24,3

22,2

5

250

29,6

37,8

28,6

25,2

22,7

6

300

31,8

41,4

29,8

26,3

23,2

 

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

Grafik 5.6.  Pengaruh Penambahan Volume HCl terhadap Kadar Glukosa pada Rumput Gajah

Dari Table 8.3 setelah dibuat dalam bentuk grafik diperoleh kadar glukosa optimum pada penambahan volume HCl 20 ml. Penambahan volume HCl antara 10 – 30 ml menunjukkan proses hidrolisis maksimal dan diatas volume HCl 30 ml kinerja proses hidrolisis  menurun.

Sebelum dilakukan proses fermentasi diukur kadar selulosa yang masih terkandung dalam iltrate. Dari beberapa hasil analisa kadar selulosa diperoleh penurunan kadar selulosa setelah didiamkan 2-3 hari, setelah itu kadar selulosa tetap. Berdasarkan hasil analisa laboratorium diketahui kadar selulosa hari pertama dalam Tabel 8.4 dan hari ketiga seperti tercantum dalam Tabel 8.5.

Tabel 8.4.  Kadar Selulosa dari Proses Hidrólisis pada Hari Pertama

                     Selulosa (%)

No

Berat (gr) R.Gajah

10 ml HCl

20 ml HCl

30 ml HCl

40 ml HCl

50 ml HCl

1

50

3,23

2,97

2,71

2,63

2,50

2

100

1,92

1,02

0,65

0,48

0,30

3

150

4,55

3,49

2,66

1,97

1,10

4

200

5,35

4,23

3,88

3,01

2,50

5

250

7,29

6,34

5,97

4,34

3,96

6

300

14,84

12,01

11,56

10,76

10,60

 

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

 

Grafik 8.7.  Pengaruh Penambahan Volume HCl terhadap Kadar Selulosa pada Hari Pertama

Dari Grafik 8.3 diperoleh pengaruh kadar selulosa terhadap penambahan volume HCl, dimana semakin besar penambahan volume HCl kadar selulosa makin kecil. Pada penambahan diatas volume HCl 40 ml grafik menunjukkan profil yang konstan, dari penambahan volume HCl 10 ml sampai 40 ml mempunyai  kecendrungan profil menurun. Penambahan volume HCl sekitar (0,14 – 0,71) % merupakan jumlah yang sangat kecil, kemungkinan tidak akan berpengaruh terhadap produk bioethanol. Sekecil apapun penambahan HCl tetap akan dianalisa pada produk bioethanol akhir.

Tabel 8.5.  Kadar Selulosa dari Proses Hidrólisis pada Hari Ketiga

Selulosa (%)

No

Berat (gr) R. Gajah

10 ml HCl

20 ml HCl

30 ml HCl

40 ml HCl

50 ml HCl

1

100

0,95

0,72

0,55

0,38

0,13

2

250

3,19

2,37

1,67

1,03

0,91

 

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

Grafik 8.8.  Pengaruh Penambahan Volume HCl terhadap Kadar Selulosa pada Hari Ketiga

Setelah dilakukan analisa  kadar selulosa setelah 3 hari proses hidrolisis menunjukkan penurunan kadar selulosa, hal ini disebabkan karena belum sempurna selulosa terdegradasi menjadi glukosa, penurunan kadar selulosa hari pertama sampai hari ketiga sekitar (44–49) %, ditunjukkan pada Grafik 8.4. Dalam proses fermentasi sebaiknya digunakan filtrat hasil proses hidrolisis yang didiamkan selama 3 hari, karena kadar selulosa sisa menurun dan kadar glukosa makin besar.

 

 

8.4.  Proses Fermentasi Penelitian Tahun Pertama

Proses fermentasi filtrat rumput gajah seperti Gambar 8.5 dari proses hidrolisis dengan berat rumput gajah bervariasi yaitu pada 100 gram, 200 gram dan 250 gram dengan penambahan volume HCl 20 ml, kemudian dilakukan penambahan starter (saccaromycess sereviceai cair) 8%, 10%, 12 %. Dengan waktu fermentasi 4, 5, 6, 7, 8 hari akan diperoleh kadar glukosa sisa, kadar ethanol dan kadar HCl. Tabel  8.6 untuk berat rumput gajah 100 gr, Tabel 8.7 untuk berat rumput gajah 200 gr dan Tabel 5.8 untuk berat rumput gajah 250 gr.

Gambar 8.9. Proses Fermentasi Filtrat Rumput Gajah

 

 

 

 

 

Tabel 8.6.  Kadar glukosa sisa, yeild ethanol dan kadar HCl dari proses fermentasi untuk berat rumput gajah 100 gr   

         

Rumput

Jumlah

Waktu

Kadar Glukosa

Yeild

Kadar

Gajah

 Starter

Fermentasi

Sisa

Ethanol

HCl

(gr)

(%)

(hari)

(%)

(%)

(%)

4

3,326

29,25

0,101

5

3,639

28,59

0,098

8

6

3,106

30,31

0,091

7

3,055

28,56

0,121

8

3,082

28,81

0,131

4

3,221

29,97

0,112

5

3,468

29,56

0,095

100

10

6

3,218

31,09

0,083

7

3,137

28,81

0,119

8

3,358

28,62

0,129

4

3,403

29,24

0,109

5

3,772

28,75

0,091

12

6

3,569

30,60

0,084

7

3,571

27,84

0,127

8

3,587

27,56

0,137

 

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabel 8.7.  Kadar glukosa sisa, yield ethanol dan kadar HCl dari proses  fermentasi untuk berat rumput gajah 200 gr              

Rumput

Jumlah

Waktu

Kadar Glukosa

Yeild

Kadar

Gajah

 Starter

Fermentasi

Sisa

Ethanol

HCl

(gr)

(%)

(hari)

(%)

(%)

(%)

4

3,456

29,25

0,101

5

3,644

28,59

0,098

8

6

3,207

30,31

0,091

7

3,076

28,56

0,121

8

3,068

28,81

0,131

4

3,328

29,97

0,112

5

3,582

29,56

0,095

200

10

6

3,218

31,09

0,083

7

3,149

28,81

0,119

8

3,258

28,62

0,129

4

3,552

29,24

0,109

5

3,987

28,75

0,091

12

6

3,564

30,60

0,084

7

3,552

27,84

0,127

8

3,518

27,56

0,137

 

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabel 8.8.  Kadar glukosa sisa, yield ethanol dan HCl dari proses fermentasi untuk berat rumput gajah 250 gr    

Rumput

Jumlah

Waktu

Kadar Glukosa

Yeild

Kadar

Gajah

 Starter

Fermentasi

Sisa

Ethanol

HCl

(gr)

(%)

(hari)

(%)

(%)

(%)

4

3,561

29,98

0,111

5

3,746

28,81

0,099

8

6

3,309

31,06

0,089

7

3,026

29,72

0,128

8

3,112

29,44

0,142

4

3,465

30,99

0,117

5

3,631

30,56

0,105

250

10

6

3,222

31,69

0,074

7

3,254

28,23

0,135

8

3,390

27,82

0,149

4

3,661

29,53

0,127

5

3,901

28,99

0,102

12

6

3,664

30,96

0,076

7

3,547

27,84

0,141

8

3,599

27,91

0,152

 

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.4.1.     Pengaruh Waktu Fermentasi Pada Penambahan Starter 8 %

Pengaruh waktu fermentasi terhadap penambahan starter, akan berpengaruh terhadap kadar gula sisa, yeild ethanol dan kadar HCl sisa. Akan ditampilkan pada Grafik 8.5. Pengaruh waktu fermentasi terhadap kadar glukosa sisa dengan jumlah starter 8 %, Grafik 8.6. Pengaruh waktu fermentasi terhadap yeild ethanol dengan jumlah starter 8 % dan Grafik 8.5. Pengaruh waktu fermentasi terhadap kadar HCl sisa dengan jumlah starter 8 %.

 

Grafik 8.10.  Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Kadar Glukosa Sisa, Jumlah Starter 8 %

Pada Grafik 8.5 ditunjukkan saat waktu fermentasi 4 hari kadar glukosa sisa menunjukkan angka (3,2 – 3,6) %, semakin banyak rumput gajah kadar glukosa sisa makin besar. Pada saat waktu fermentasi 5 hari kadar glukosa sisa menunjukkan angka maksimum (3,6 – 3,8) %, perlahan-lahan kadar glukosa sisa menurun sampai waktu fermentasi 8 hari grafik menunjukkan konstan. Hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah, setelah waktu fermentasi 6 hari terjadi proses fermentasi maksimum, dimana kadar glukosa sisa menurun dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae dan akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru.

 

Grafik 8.11.  Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Yeild Ethanol, Jumlah Starter 8 %

Pada Grafik 8.6 ditunjukkan yield ethanol pada waktu fermentasi 4 hari antara (28-30) %, makin banyak rumput gajah makin besar yield ethanol. Pada saat waktu fermentasi 5 hari yield ethanol menunjukkan angka maksimum (29,5 – 31) %, perlahan-lahan yield ethanol menurun sampai waktu fermentasi 8 hari grafik menunjukkan konstan. Hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah, setelah waktu fermentasi 6 hari terjadi proses fermentasi maksimum, dimana yield ethanol naik dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae dan akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru. Pada proses fermentasi diperoleh kadar ethanol antara (9 – 12) %, karena pada saat proses fermentasi kadar glukosa yang diijinkan antara (14 – 16) % dengan pH (3 – 4,5), sehingga dengan diperoleh kadar ethanol antara (9 – 12) % proses fermentasi sudah berjalan baik dan diperoleh hasil yang maksimum.

 

 

Grafik 8.12.  Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Kadar HCl, Jumlah Starter 8 %

 

Pada Grafik 8.7 ditunjukkan kadar HCl sisa pada waktu fermentasi 4 hari antara (0,09 – 0,11) %, makin banyak rumput gajah makin besar kadar HCl sisa. Pada saat waktu fermentasi 5 hari kadar HCl sisa menunjukkan profil menurun sampai waktu fermentasi 6 hari dan perlahan-lahan mulai menunjukkan profil naik dan pada akhirnya profil konstan. Hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah, setelah waktu fermentasi 6 hari terjadi proses fermentasi maksimum, dimana kadar HCl sisa turun dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu kadar HCl sisa naik dan terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae, akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru. Pada proses fermentasi diperoleh kadar HCl sisa antara (0,09 – 0,14) %, sedangkan pada proses fermentasi kadar HCl sisa yang diijinkan 2,5 %, sehingga dengan penambahan 200 ml HCl pada rumput gajah masih memenuhi syarat.

8.4.2.     Pengaruh Waktu Fermentasi Pada Penambahan Starter 10 %

Pengaruh penambahan jumlah starter akan berpengaruh terhadap kadar gula sisa, yeild ethanol dan kadar HCl sisa. Akan ditampilkan pada Grafik 8.8. Pengaruh waktu fermentasi terhadap kadar glukosa sisa dengan jumlah starter 10 %, Grafik 8.9. Pengaruh waktu fermentasi terhadap yeild ethanol dengan jumlah starter 10 % dan Grafik 8.10. Pengaruh waktu fermentasi terhadap kadar HCl sisa dengan jumlah starter 10 %.

Grafik 8.13.  Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Kadar Glukosa Sisa,  Jumlah Starter 10 %

Pada Grafik 8.8 ditunjukkan saat waktu fermentasi 4 hari kadar glukosa sisa menunjukkan angka (3,2 – 3,5) %, semakin banyak rumput gajah kadar glukosa sisa makin besar, dibandingkan dengan penambahan starter 8% menunjukkan penurunan glukosa sisa antara (3,2 – 3,6) %. Pada saat waktu fermentasi 5 hari kadar glukosa sisa menunjukkan angka maksimum (3,3 – 3,6) %, perlahan-lahan kadar glukosa sisa menurun sampai waktu fermentasi 8 hari grafik menunjukkan konstan. Hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah, setelah waktu fermentasi 6 hari terjadi proses fermentasi maksimum, dimana kadar glukosa sisa menurun dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae dan akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru. Secara keseluruhan terjadi penurunan glukosa sisa sekitar (0,2 – 0,3) %.

 

Grafik 8.14.  Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Yeild Ethanol, Jumlah Starter 10 %

 

Pada Grafik 8.9 ditunjukkan yield ethanol pada waktu fermentasi 4 hari antara (29,5 – 31) %, makin banyak rumput gajah makin besar yield ethanol. Pada saat waktu fermentasi 5 hari yield ethanol menunjukkan angka maksimum (29 – 30,5) %, perlahan-lahan yield ethanol menurun sampai waktu fermentasi 8 hari grafik menunjukkan konstan. Hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah, setelah waktu fermentasi 6 hari terjadi proses fermentasi maksimum antara (30,5 – 31,6) % , dimana yield ethanol naik dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae dan akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru. Secara keseluruhan terjadi kenaikan yield ethanol sekitar 0,5 %.

Grafik 8.15.  Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Kadar HCl, Jumlah Starter 10 %

 

Pada Grafik 8.10 ditunjukkan kadar HCl sisa pada waktu fermentasi 4 hari antara (0,1 – 0,12) %, makin banyak rumput gajah makin besar kadar HCl sisa. Pada saat waktu fermentasi 5 hari kadar HCl sisa menunjukkan profil menurun sampai waktu fermentasi 6 hari dan perlahan-lahan mulai menunjukkan profil naik dan pada akhirnya profil konstan. Pada saat awal proses fermentasi menunjukkan kenaikan kadar HCl sisa sekitar 0,1 %, hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah karena jumlah saccaromyces cereviceae makin banyak sehingga suplay makanan berkurang. Setelah waktu fermentasi 6 hari terjadi proses fermentasi maksimum, dimana kadar HCl sisa turun dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu kadar HCl sisa naik dan terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae, akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru. Pada proses fermentasi diperoleh kadar HCl sisa antara (0,07 – 0,15) %, pada awal dan akhir proses fermentasi kadar HCl sisa naik, saat waktu fermentasi 6 hari kadar HCl sisa menurun sekitar 0,02 % dibandingkan penambahan starter 8 %. Hal ini disebabkan karena penambahan jumlah starter dan mampu menyerap kadar HCl sisa lebih banyak.

8.4.3.     Pengaruh Waktu Fermentasi Pada Penambahan Starter 12 %

Pengaruh penambahan jumlah starter akan berpengaruh terhadap kadar gula sisa, yeild ethanol dan kadar HCl sisa. Akan ditampilkan pada Grafik 8.11. Pengaruh waktu fermentasi terhadap kadar glukosa sisa dengan jumlah starter 12 %, Grafik 8.12. Pengaruh waktu fermentasi terhadap yeild ethanol dengan jumlah starter 12 % dan Grafik 8.13. Pengaruh waktu fermentasi terhadap kadar HCl sisa dengan jumlah starter 12 %.

Grafik 8.16.  Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Kadar Glukosa Sisa, Jumlah Starter 12 %

 

Pada Grafik 8.11 ditunjukkan saat waktu fermentasi 4 hari kadar glukosa sisa menunjukkan angka (3,4 – 3,8) %, semakin banyak rumput gajah kadar glukosa sisa makin besar, dibandingkan dengan penambahan starter 10 % menunjukkan kenaikan kadar glukosa sisa antara (3,2 – 3,5) %. Pada saat waktu fermentasi 5 hari kadar glukosa sisa menunjukkan angka maksimum (3,7 – 4,0) %, perlahan-lahan kadar glukosa sisa menurun sampai waktu fermentasi 8 hari grafik menunjukkan konstan. Hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah, setelah waktu fermentasi 6 hari terjadi proses fermentasi maksimum, dimana kadar glukosa sisa menurun dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae dan akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru. Secara keseluruhan terjadi kenaikan kadar glukosa sisa sekitar (0,2 – 0,3) %.

Grafik 8.17.  Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Yeild Ethanol, Jumlah Starter 12 %

 

Pada Grafik 8.12 ditunjukkan yield ethanol pada waktu fermentasi 4 hari antara (28,5 – 29) %, makin banyak rumput gajah makin besar yield ethanol. Pada saat waktu fermentasi 5 hari yield ethanol menunjukkan angka minimum (27,5 – 29) %, perlahan-lahan yield ethanol naik sampai waktu fermentasi 8 hari grafik menunjukkan konstan. Hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah, setelah waktu fermentasi 6 hari terjadi proses fermentasi maksimum antara (30 – 31) %, dimana yield ethanol naik dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae dan akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru. Secara keseluruhan terjadi penurunan yield ethanol sekitar (0,06 – 0,5) %.

Grafik 8.18.  Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Kadar HCl, Jumlah Starter 12 %

Pada Grafik 8.13 ditunjukkan kadar HCl sisa pada waktu fermentasi 4 hari antara (0,1 – 0,13) %, makin banyak rumput gajah makin besar kadar HCl sisa. Pada saat waktu fermentasi 5 hari kadar HCl sisa menunjukkan profil menurun sampai waktu fermentasi 6 hari dan perlahan-lahan mulai menunjukkan profil naik dan pada akhirnya profil konstan. Pada saat awal proses fermentasi menunjukkan kenaikan kadar HCl sisa sekitar 0,1 % terhadap penambahan starter 10 %, hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah karena jumlah saccaromyces cereviceae makin banyak sehingga suplay makanan berkurang. Setelah waktu fermentasi 6 hari terjadi proses fermentasi maksimum, dimana kadar HCl sisa turun dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu kadar HCl sisa naik dan terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae, akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru. Pada proses fermentasi diperoleh kadar HCl sisa antara (0,07 – 0,16) %, pada awal dan akhir proses fermentasi kadar HCl sisa naik, saat waktu fermentasi 6 hari kadar HCl sisa menurun sekitar 0,01 % dibandingkan penambahan starter 10 %.

 

 

 

8.5.   Kesimpulan Dan Saran Penelitian Tahun Pertama

  1. a.      KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian kajian produksi bioethanol dari rumput gajah dapat disimpulkan sebagai berikut :

  1. Rumput gajah dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan bioethanol
  2. Berat rumput gajah terbaik : 250 gram
  1. Volume NaOH terbaik : 20 ml
  2. Kualitas Glukosa yang dihasilkan pada proses hidrolisis :
  1. Kadar starter (saccaromyces cereviceae) terbaik : 10 %
  2. Waktu Fermentasi terbaik : 6 jam

*         Kadar glukosa : 37,8 %

*         Kadar Selulosa Sisa : 6,34 %

  1. Kualitas dan kuantitas ethanol yang dihasilkan pada proses fermentasi :

*         Yeild ethanol : 31,69 %

*         Kadar ethanol : (9 – 12) %

*         Kadar Glukosa Sisa : 3,222 %

*         Kadar HCl sisa : 0,074 %

  1. Kadar ethanol setelah dilakukan proses distilasi : 95 %
  2. Volume ethanol yang dihasilkan pada proses fermentasi kurang lebih 316,9 gram/kg rumput gajah atau 323,4 ml/kg rumput gajah ; 0,32 liter/kg rumput gajah.
  3.  Harga dasar produk ethanol : Rp 3.240/liter.
  1. b.      SARAN

Berdasarkan hasil penelitian kajian produksi bioethanol dari rumput gajah dapat dilanjutkan proses produksi bioethanol berdasarkan yeild ethanol dan harga ethanol, maka hasil penelitian ini dapat diaplikasikan menjadi suatu industri bioethanol di Indonesia. Dalam rangka perolehan bioethanol dengan kadar 99,8 % masih memerlukan penelitian lanjutan untuk mengetahui kinerja bioethanol ini pada biofuel, industri, farmasi dan kedokteran.

Lampiran Penelitian Tahun Pertama

 

  1. 1.      Perhitungan Neraca Massa Kebutuhan Rumput Gajah

 

Berdasarkan analisa laboratorium diketahui data-data sebagai berikut :

Tabel 8.9. Hasil Analilisa Konsentrasi Selulosa, Glukosa dan Pati

No

Parameter

Konsentrasi 1

(%)

Konsentrasi 2

(%)

Konsentrasi

Rata-rata (%)

1 Selulosa

48,008

48,102

48,055

2 Glukosa

4,774

4,898

4,836

3 Pati

20,318

20,416

20,367

TOTAL

73,100

73,416

73,258

Diketahui :

  1. Hidrogen (H) berat atom (BA) = 1
  2. Carbon (C) berat atom (BA) = 12
  3. Oksigen (O) berat atom (BA) = 15,99
  4. Selulosa (C6H10O5) molekul relatif = 162
  5. Air (H2O) molekul relatif = 18
  6. Glukosa (C6H12O6) molekul relatif = 180
  7. Ethanol (C2H5OH) molekul relatif = 46
  8. Carbon dioksida (CO2) molekul relatif = 44

Reaksi Kimia :

 

(C6H10O5)n  +  n H2O                   nC6H12O6                   ……………….  (1)

Selulosa                                        Glukosa

Saccharomyces S.

C6H12O6                                    2C2H5OH  +  2CO­2    ……………..  (2)

  Glukosa                                     Ethanol

Dalam 100 gram rumput gajah terdapat 48,055 gram selulosa : 48,055 gram / 162 = 0,2966 mol.

Pada reaksi (1) :

Glukosa yang dihasilkan : 0,2966 mol = 0,2966 mol x 180 = 53,388 gram

Pada reaksi (2) :

Ethanol yang dihasilkan : 2 x 0,2966 mol = 0,5933 mol

= 0,5933 mol x 46 = 27,291 gram

CO2 yang dihasilkan : 2 x 0,2966 mol = 0,5933 mol

= 0,5933 mol x 44 = 26,105 gram

  1. 2.      Perhitungan Yeild Ethanol

Yeild ethanol yang dihasilkan dari Tabel 5.8. adalah 31,69 %.

Dalam 100 gram rumput gajah terdapat 31,69 gram ethanol ; dalam 1000 gram rumput gajah terdapat 316,9 gram ethanol ; dalam 1 kg rumput gajah terdapat 316,9 gram ethanol, diketahui densitas ethanol = 0,98 gr/liter.

Sehingga dalam 1 kg rumput gajah diperoleh 316,9 gram / 0,98 (gr/ml) = 323,4 ml

  1. 3.      Perhitungan Analisa Ekomoni

Produk ethanol yang dihasilkan : 323,4 ml = 0,3234 liter.

Kebutuhan rumput gajah 1 kg dan harga rumput gajah Rp. 140 / kg.

Harga HCl : Rp. 3000/liter ; untuk 1 kg rumput gajah dibutuhkan 20 ml x 4 =

80 ml, sehingga dibutuhkan biaya 80/1000 x Rp. 3000 = Rp. 240.

Biaya listrik asumsi 1 % dari harga produk (Rp. 22.000) = Rp 220

Biaya tenaga kerja asumsi 2 % dari harga produk (Rp. 22.000) = Rp 440

Biaya lain-lain asumsi 10 % dari harga produk (Rp. 22.000) = Rp 2200

Jadi Harga dasar produk ethanol : Rp. 3.240

  1. 4.     Keterlibatan Mahasiswa Dalam Penelitian

Sesuai dengan usulan penelitian dimana dalam pelaksanaan penelitian melibatkan 2 Orang Mahasiswa. Dalam penelitian ini melibatkan 2 Orang Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia yang menyelesaikan Tugas Akhir Penelitian dengan Judul Penelitian : ” Kajian Produksi Bioethanol Dari Rumput Gajah” kedua mahasiswa tersebut :

  1. Nama : Mitha Dwiana Dewi, NPM 0531010011
  2. Nama : Teo Hudiko, NPM 0531010033

Kedua Mahasiswa tersebut telah lulus ujian sarjana bulan Juni 2009.

8.6.  Perlakuan Awal Penelitian Tahun Kedua

 

Hasil penelitian kajian produksi bioethanol dari rumput gajah seperti berikut :

 

8.6.1.     Kualitas Rumput Gajah

 

Gambar 8.19. Rumput Gajah Daerah Kediri dan Malang

 

Berdasarkan hasil analisis laboratorium diketahui kualitas rumput gajah seperti tercantum dalam Tabel 8.10.

Tabel 8.10. Kualitas Rumput Gajah

No

Parameter

Konsentrasi 1

(%)

Konsentrasi 2

(%)

Konsentrasi

Rata-rata (%)

1 Selulosa

48,008

48,102

48,055

2 Glukosa

4,774

4,898

4,836

3 Pati

20,318

20,416

20,367

TOTAL

73,100

73,416

73,258

 

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

Berdasarkan hasil analisa laboratorium yang tercantum dalam Tabel 8.10. tersebut diatas, diketahui bahwa jumlah unsur pembentuk bioethanol (selulosa, glukosa dan pati), untuk selulosa rata-rata sebesar 48,055 %, ini berarti jika seluruhnya bisa terhidrolisis secara sempurna diperoleh selulosa dalam jumlah yang besar. Dalam 100 gram rumput gajah dapat dihasilkan maksimum selulosa sebesar 48,055 gram. Disamping selulosa, pati juga bisa terhidrolisis secara sempurna diperoleh pati dalam jumlah yang besar. Dalam 100 gram rumput gajah dapat dihasilkan maksimum selulosa sebesar 20,318 gram. Mengingat komposisi selulosa dan pati yang tinggi pada rumput gajah, maka proses hidrolisis diharapkan berjalan dengan sempurna, sehingga jumlah selulosa dan pati terdegradasi secara sempurna menjadi glukosa sebesar  68,373 gram.

8.6.2.     Pemotongan Rumput Gajah

Pemotongan  rumput gajah dengan panjang kurang lebih 5 cm untuk memperoleh kadar glukosa yang tinggi dan selulosa bisa terhidrolisis dengan larutan HCl. Sebaiknya rumput gajah dibuat dalam bentuk powder, sehingga selulosa bisa terhidrolisis sempurna, akan tetapi dibutuhkan biaya yang lebih tinggi. Disamping itu juga dikwatirkan kalau rumput gajah dalam bentuk powder terjadi destruksi secara fisik, sehingga menyebabkan gugus glukosa rusak. Pada Gambar 8.15 terlihat setelah dilakukan pemotongan dilakukan pengeringan secara alami, yaitu ditaruh diatas meja pada suhu kamar sebelum dilakukan pengeringan menggunakan oven.

Gambar 8.20. Rumput Gajah setelah dipotong

 

8.6.3.     Pengeringan Rumput Gajah

 

Gambar 8.21. Pengeringan rumput gajah dengan  dioven

 

Pengeringan rumput gajah dilakukan secara alami terlebih dahulu dengan suhu kamar, setelah 2 – 3 hari baru dilakukan pengeringan dengan oven pada temperatur 100 0C selama 3 jam, hal ini dilakukan untuk penghematan biaya. Pengeringan merupakan proses yang bertujuan untuk mengurangi kadar air dalam rumput gajah, bahan sebelum dilakukan proses standar yang diijinkan berdasarkan SNI adalah sekitar 1 %.

8.7.  Hidrolisis Rumput Gajah Penelitian Tahun Kedua

Proses ekstraksi dilakukan secara batch, dengan berat rumput gajah 200 gram dan penambahan volume HCl 20 ml dalam 7 liter H2O. Setelah proses ekstraksi selesai diperoleh hasil berupa filtrat dan padatan, filtrat akan diproses secara proses fermentasi secara kontinyu untuk memperoleh kadar ethanol dan padatan bisa digunakan sebagai pupuk kompos.

 

Gambar 8.22. Proses Ekstraksi Rumput Gajah secara batch

pH rata-rata untuk 200 gram rumput gajah dan 20 ml HCl adalah 4,8. Filtrat diukur pH nya sesuai syarat proses fermentasi yaitu kurang lebih 4,5. Untuk memperoleh pH 4,5  dari pH rata-rata dilakukan penambahan NaOH, apabila pH rata-rata filtrat dibawah 4,5 dan dilakukan penambahan asam sitrat untuk memperoleh pH 4,5. Kualitas hasil filtrat rumput gajah adalah kadar glukosa yang diperoleh 63,69 % ; kadar selulosa sisa 3,35 % ; kadar pati sisa 3,56 % dan kadar HCl sisa 0,13 %.

 

8.8.  Proses Fermentasi Penelitian Tahun Kedua

 

Proses fermentasi secara kontinyu pada filtrat rumput gajah seperti Gambar 8.18 hasil dari proses hidrolisis dengan berat rumput gajah pada 200 gram dengan penambahan volume HCl 20 ml, kemudian dilakukan penambahan starter (saccaromycess sereviceai cair) dengan kondisi berubah 8, 10, 12 (%), kondisi tetap waktu fermentasi 6 hari dan kondisi berubah rate filtrat 0,2 ; 0,4 ; 0,6 ; 0,8 ; 1 (ml/menit). Data hasil proses fermentasi berupa berat rumput gajah, penambahan starter, rate filtrat, kadar glukosa sisa, kadar HCl, kadar ethanol dan yield ethanol dapat dilihat pada Tabel 5.2 untuk pengulangan-1.

 

 

Gambar 8.23. Proses Fermentasi secara kontinyu

 

 

 

 

Tabel 8.11.  Kadar glukosa sisa, kadar HCl sisa, kadar ethanol dan yield ethanol pada pengulangan-1

 

Rumput

Jumlah

Rate

Kadar

Kadar

Kadar

Yeild

Gajah

Starter

Filtrat

Glukosa

HCl

Ethanol

Ethanol

(gr)

(%)

(ml/mnt)

Sisa (%)

(%)

(%)

(%)

0.2

2.456

0.102

11.25

59.27

0.4

2.644

0.088

12.59

58.61

8

0.6

2.207

0.089

13.31

60.39

0.8

2.076

0.125

12.56

58.71

1.0

2.068

0.135

12.81

58.91

0.2

1.328

0.072

14.07

59.91

0.4

1.582

0.065

13.86

59.68

200

10

0.6

1.218

0.067

15.49

61.19

0.8

1.149

0.106

12.91

58.67

1.0

1.258

0.136

12.72

58.57

0.2

2.552

0.106

11.24

59.37

0.4

2.987

0.092

11.75

58.81

12

0.6

2.564

0.091

14.60

60.64

0.8

2.552

0.125

10.84

57.62

1.0

2.518

0.141

10.56

57.71

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

 

 

 

8.8.1.     Pengaruh Rate Filtrat Terhadap Kadar Glukosa Sisa

Pengaruh rate filtrat terhadap kadar glukosa sisa, seperti Tabel 8.11, untuk jumlah starter saccaromyces cereviceae 8 %, 10 % dan 12 %, diperoleh rate filtrat maksimum pada 0,4 ml/menit, hal ini disebabkan karena didalam tangki reaktor jumlah filtrat hasil hidrolisis dan starter saccaromyces cereviceae masih sedikit, sehingga proses fermentasi belum optimal. Dengan bertambahnya jumlah filtrat hasil hidrolisis dan starter saccaromyces cereviceae maka glukosa sisa makin kecil, karena sudah difermentasi menjadi ethanol.

Dari Grafik 8.14 untuk kondisi berubah penambahan starter saccaromyces cereviceae 8 %, 10 % dan 12 %, dimana starter saccaromyces cereviceae 10 % menunjukkan kadar glukosa sisa minimal hal ini disebabkan karena peneliti pendahulu menggunakan starter saccaromyces cereviceae 7,5 % dan alasan lain karena pada starter 8 % tidak semua filtrat terfermentasi sempurna. Akan tetapi lebih baik dibandingkan starter 12 %, karena pada starter 12 % filtrat sedikit sedangkan starter  banyak terjadi pemborosan dan starter kurang nutrisi, sehingga tidak maksimal glukosa di proses menjadi ethanol.

 

Grafik 8.24. Pengaruh Rate Filtrat terhadap Kadar Glukosa Sisa

8.8.2.     Pengaruh Rate Filtrat Terhadap Kadar HCl Sisa

 

Dari Tabel 8.11, menunjukkan bahwa kadar HCl sisa maksimum 1,41 % dan kadar HCl sisa minimum 0,065 %, sedangkan pada proses fermentasi kadar HCl sisa yang diijinkan 2,5 %, sehingga dengan penambahan 200 ml HCl pada rumput gajah masih memenuhi syarat.

Pada Grafik 8.15 ditunjukkan kadar HCl sisa pada waktu fermentasi 6 hari antara (0,065 – 0,141) %, makin banyak rumput gajah makin besar kadar HCl sisa hal ini disebabkan dari tanah tempat rumput gajah hidup, akan bervariasi kadar HCl sisa tergantung dari daerah dan lokasi, untuk daerah pegunungan akan diperoleh kadar HCl sisa yang kecil dibandingkan daerah dekat pantai atau dataran rendah, karena dipengaruhi air laut sehingga kadar HCl sisa akan besar. Pada saat starter saccaromyces cereviceae 8 %, kadar HCl sisa menunjukkan profil terbaik atau minimum, karena sudah memenuhi standar yang ditentukan. Hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah, setelah starter saccaromyces cereviceae 8 %terjadi proses fermentasi maksimum, dimana kadar HCl sisa turun dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu kadar HCl sisa naik dan terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae, akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru.

 

Grafik 8.25. Pengaruh Rate Filtrat terhadap Kadar HCl

 

8.8.3.     Pengaruh Rate Filtrat Terhadap Kadar Ethanol

 

Dari Tabel 8.11, menunjukkan bahwa kadar ethanol maksimum 15,49 % dan kadar ethanol minimum kadar 10,56 % sedangkan hasil fermentasi umumnya 10-16 %, hal ini karena proses fermentasi berlangsung baik, disamping itu bekerja optimum pada penambahan starter 10 % dan sudah dilakukan penelitian sebelumnya secara  batch.

Pada Grafik 8.16 ditunjukkan kadar ethanol pada rate filtrate 0,6 %, kadar ethanol menunjukkan angka maksimum 15,49 %, perlahan-lahan kadar ethanol menurun sampai rate filtrate 1,0 % grafik menunjukkan konstan. Hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah, setelah starter saccaromyces cereviceae 8 %, terjadi proses fermentasi maksimum, dimana yield ethanol naik dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae dan akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru. Pada proses fermentasi kadar glukosa yang diijinkan antara (14 – 16) % dengan pH (3 – 4,5), sehingga dengan diperoleh kadar ethanol antara 15,49 % proses fermentasi sudah berjalan baik dan diperoleh hasil yang maksimum.

 

Grafik 8.26  Pengaruh Rate Filtrat terhadap Kadar Ethanol

 

 

 

 

 

8.8.4.     Pengaruh Rate Filtrat Terhadap Yield Ethanol

 

Dari Tabel 8.11, menunjukkan bahwa yield ethanol maksimum 61,19 % dan kadar yield minimum kadar 57,62 % sedangkan jumlah kadar selolosa, glukosa dan pati pada bahan baku adalah 73,258 %. Maka penelitian yang dilakukan cukup baik yaitu sekitar 83,5267 % menjadi produk, setiap 100 gram rumput gajah diperoleh 83,5267 gram ethanol. Dibandingkan dengan proses batch yield ethanol yang dihasilkan 31,69 ; pada proses kontinyu memberikan yield yang lebih besar.

Pada Grafik 8.17, ditunjukkan yield ethanol maksimum pada starter saccaromyces cereviceae antara (6 – 10) % adalah (60 – 62) %, makin banyak rumput gajah makin besar yield ethanol. Pada saat starter saccaromyces cereviceae 8 % yield ethanol menunjukkan angka maksimum (61,19) %, perlahan-lahan yield ethanol menurun pada saat starter saccaromyces cereviceae (0,6 – 1) ml/mnt sampai grafik menunjukkan konstan. Hal tersebut disebabkan pada awal fermentasi terjadi penyesuaian atau adaptasi antara saccaromyces cereviceae dengan filtrat hasil hidrolisis rumput gajah, setelah starter saccaromyces cereviceae 8 % terjadi proses fermentasi maksimum, dimana yield ethanol naik dan saccaromyces cereviceae bekerja dengan baik, setelah itu terjadi proses regenerasi saccaromyces cereviceae dan akhirnya saccaromyces cereviceae mati perlu dilakukan regenerasi atau penggantian dengan yang baru. Pada proses fermentasi diperoleh kadar ethanol antara 10 – 16) %, karena pada saat proses fermentasi kadar glukosa yang diijinkan antara (14 – 16) % dengan pH (3 – 4,5), sehingga dengan diperoleh kadar ethanol antara (10 – 16) % proses fermentasi sudah berjalan baik dan diperoleh hasil yang maksimum.

Grafik 8.27. Pengaruh Rate Filtrat terhadap Kadar Yield

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabel 8.12.  Kadar glukosa sisa, kadar HCl, kadar ethanol dan yield ethanol pada pengulangan-2

 

Rumput

Jumlah

Rate

Kadar Glukosa

Kadar

Kadar

Yeild

Gajah

 Starter

Filtrat

Sisa

HCl

Ethanol

Ethanol

(gr)

(%)

(ml/mnt)

(%)

(%)

(%)

(%)

0.2

2.444

0.106

11.75

59.89

0.4

2.622

0.089

11.92

58.21

8

0.6

2.195

0.082

13.53

60.66

0.8

2.062

0.128

11.21

58.79

1.0

2.043

0.136

11.62

58.53

0.2

1.314

0.076

14.43

59.67

0.4

1.570

0.067

13.86

59.89

200

10

0.6

1.205

0.069

15.97

61.22

0.8

1.136

0.101

12.02

58.58

1.0

1.240

0.132

12.65

58.25

0.2

2.541

0.109

11.32

59.92

0.4

2.949

0.097

11.09

58.65

12

0.6

2.551

0.098

13.60

60.83

0.8

2.540

0.126

10.78

57.92

1.0

2.502

0.131

10.59

57.72

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabel 8.13.  Kadar glukosa sisa, kadar HCl, kadar ethanol dan yield ethanol pada pengulangan-3

 

Rumput

Jumlah

Rate

Kadar Glukosa

Kadar

Kadar

Yeild

Gajah

 Starter

Filtrat

Sisa

HCl

Ethanol

Ethanol

(gr)

(%)

(ml/mnt)

(%)

(%)

(%)

(%)

0.2

2.466

0.121

11.47

59.88

0.4

2.647

0.08

11.88

58.26

8

0.6

2.177

0.079

13.24

60.77

0.8

2.066

0.131

11.67

58.74

1.0

2.046

0.141

11.89

58.67

0.2

1.370

0.078

14.66

59.61

0.4

1.561

0.072

13.76

59.82

200

10

0.6

1.211

0.07

15.98

61.26

0.8

1.151

0.108

12.35

58.51

1.0

1.540

0.157

12.78

58.67

0.2

2.571

0.107

11.46

59.99

0.4

2.948

0.099

11.99

58.68

12

0.6

2.559

0.089

13.60

60.87

0.8

2.548

0.134

10.21

57.90

1.0

2.532

0.129

10.88

57.76

Sumber : Laboratorium Instrumentasi FTI/TK UPN ”Veteran” Jatim

Pengulangan dilakukan pada proses kontinyu karena untuk melihat kinerja proses dari alat yang digunakan. Dari pengulangan-1 dan pengulangan-2 diperoleh hasil yang tidak jauh berbeda, mempunyai penyimpangan hasil kurang lebih (0,3 – 0,6 ) % sehingga alat tersebut layak digunakan.

8.9.   KESIMPULAN DAN SARAN

  1. a.     KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian kajian produksi bioethanol dari rumput gajah dapat disimpulkan sebagai berikut :

  1. Rumput gajah dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan bioethanol
  2. Berat rumput gajah : 200 gram
  3. Volume NaOH terbaik : 20 ml
  4. Waktu Fermentasi :  6 (jam)
  5. Kadar starter (saccaromyces cereviceae): 8, 10, 12  (%)
  6. Rate filtrat : 0,2 ; 0,4 ; 0,6 ; 0,8 ; 1,0 (ml/mnt)
  7. Kualitas yang dihasilkan pada proses hidrolisis :

*         Kadar glukosa : 63,69 %

*         Kadar Selulosa Sisa : 5,34 %

*         Kadar pati sisa : 3,56 %

*         Kadar HCl sisa : 0,13 %

  1. Kualitas dan kuantitas yang dihasilkan pada proses fermentasi :

*         Yeild ethanol : (57-62) %

*         Kadar ethanol : (10-16) %

*         Kadar Glukosa Sisa : (1-3) %

*         Kadar HCl sisa : (0,06-0,14) %

  1. Kadar ethanol setelah dilakukan proses distilasi : (92-95) %

 

  1. b.    SARAN

Berdasarkan hasil penelitian kajian produksi bioethanol dari rumput gajah dapat dilanjutkan proses produksi bioethanol berdasarkan yeild ethanol dan harga ethanol, maka hasil penelitian ini dapat diaplikasikan menjadi suatu industri bioethanol di Indonesia. Dalam rangka perolehan bioethanol  pro analisis (pa) dengan kadar 99,8 % masih memerlukan penelitian lanjutan. Lebih dikembangkan lagi penggunaan ethanol terutama dibidang biofuel, industri, farmasi dan kedokteran.

8.10.     LAMPIRAN PENELITIAN TAHUN KEDUA

 

  1. 1.      Perhitungan Neraca Massa Kebutuhan Rumput Gajah

 

Berdasarkan analisa laboratorium diketahui data-data sebagai berikut :

Tabel 8.14. Hasil Analilisa Konsentrasi Selulosa, Glukosa dan Pati

No

Parameter

Konsentrasi 1

(%)

Konsentrasi 2

(%)

Konsentrasi

Rata-rata (%)

1 Selulosa

48,008

48,102

48,055

2 Glukosa

4,774

4,898

4,836

3 Pati

20,318

20,416

20,367

TOTAL

73,100

73,416

73,258

Diketahui :

8.11. Hidrogen (H) berat atom (BA) = 1

8.12. Carbon (C) berat atom (BA) = 12

8.13. Oksigen (O) berat atom (BA) = 15,99

8.14. Selulosa (C6H10O5) molekul relatif = 162

8.15. Air (H2O) molekul relatif = 18

8.16. Glukosa (C6H12O6) molekul relatif = 180

8.17. Ethanol (C2H5OH) molekul relatif = 46

8.18. Carbon dioksida (CO2) molekul relatif = 44

Reaksi Kimia :

 

(C6H10O5)n  +  n H2O                   nC6H12O6                   ……………….  (1)

Selulosa                                        Glukosa

Saccharomyces C.

C6H12O6                                    2C2H5OH  +  2CO­2    ……………..  (2)

  Glukosa                                     Ethanol

Dalam 100 gram rumput gajah terdapat 48,055 gram selulosa : 48,055 gram / 162 = 0,2966 mol.

Pada reaksi (1) :

Glukosa yang dihasilkan : 0,2966 mol = 0,2966 mol x 180 = 53,388 gram

Pada reaksi (2) :

Ethanol yang dihasilkan : 2 x 0,2966 mol = 0,5933 mol

= 0,5933 mol x 46 = 27,291 gram

CO2 yang dihasilkan : 2 x 0,2966 mol = 0,5933 mol

= 0,5933 mol x 44 = 26,105 gram

  1. 2.      Perhitungan Yeild Ethanol

Yeild ethanol yang dihasilkan dari Tabel 5.1. adalah 61,69 %.

Dalam 100 gram rumput gajah terdapat 61,69 gram ethanol ; dalam 1000 gram rumput gajah terdapat 616,9 gram ethanol ; dalam 1 kg rumput gajah terdapat 616,9 gram ethanol, diketahui densitas ethanol = 0,98 gr/liter.

Sehingga dalam 1 kg rumput gajah diperoleh 616,9 gram / 0,98 (gr/ml) = 629,5 ml

 

 

  1. 3.     Design Tangki Hidrolisis dan Tangki Fermentasi

 

30 cm

20 cm

V = p r 2 t

V = volume tangki hidrolisis

p = 3,14

r = jari-jari tangki hidrolisis = 10 cm

t = tinggi tangki hidrolisis = 30 cm

V = 3,14 x 102 x 30 = 9420 cm3 = 9420 ml = 9,42 liter

Tangki hidrolisis = 2 buah

Tangki fermentasi = 1 buah

  1. 4.     Design Tangki Penampung

40 cm

30 cm

V = p r 2 t

V = volume tangki penampung

p = 3,14

r = jari-jari tangki penampung = 15 cm

t = tinggi tangki penampung = 40 cm

V = 3,14 x 152 x 40 = 2826 cm3 = 2826 ml = 28,26 liter

Tangki penampung = 1 buah

  1. 5.     Keterlibatan Mahasiswa Dalam Penelitian

Sesuai dengan usulan penelitian dimana dalam pelaksanaan penelitian melibatkan 2 Orang Mahasiswa. Dalam penelitian ini melibatkan 2 Orang Mahasiswa Jurusan Teknik Kimia yang menyelesaikan Tugas Akhir Penelitian dengan Judul Penelitian : ” Kajian Produksi Bioethanol Dari Rumput Gajah” kedua mahasiswa tersebut :

Nama : Komang Yudy Dharmawan, NPM 0831010042

Nama : Adinda Gitawati, NPM 0831010054

Kedua Mahasiswa tersebut adalah dalam studi semester V.

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: