b BAB 7 METODOLOGI PENELITIAN KAJIAN PRODUKSI BIOETHANOL


BAB 7

METODOLOGI         PENELITIAN

KAJIAN PRODUKSI BIOETHANOL

Pokok Bahasan :

Dalam pembuatan bioethanol dari rumput gajah diperlukan metodologi penelitian, sebelumnya perlu disiapkan bahan-bahan untuk penelitian. Alat-alat untuk penelitian seperti alat-alat proses hidrolisis, alat-alat proses fermentasi dan alat-alat proses distilasi. Kondisi yang digunakan pada proses hidrolisis, proses fermentasi dan proses distilasi.

Diagram alir meliputi persiapan bahan, persiapan alat, persiapan bahan, proses hidrolisis, proses fermentasi, membuat nutrient agar, membuat media cair untuk pembiakan kultur, membuat media cair untuk kurva pertumbuhan, pembuatan starter Saccharomyces Cerevisiae dan proses distilasi

Tujuan Instruksional , pembaca diharapkan :

  1. Memahami pengertian tentang proses hidrolisis dalam kajian produksi  bioethanol dari rumput gajah.
  2. Memahami pengertian tentang proses fermentasi dalam kajian produksi bioethanol dari rumput gajah.
  3. Memahami pengertian tentang proses distilasi dalam kajian produksi bioethanol dari rumput gajah.

7.1. Pendahuluan

Dalam pembuatan bioethanol dari rumput gajah diperlukan metodologi penelitian, sebelumnya perlu disiapkan bahan-bahan untuk penelitian. Alat-alat untuk penelitian seperti alat-alat proses hidrolisis, alat-alat proses fermentasi dan alat-alat proses distilasi. Kondisi yang digunakan pada proses hidrolisis, proses fermentasi dan proses distilasi. Kondisi yang digunakan berupa kondisi tetap dan kondisi berubah, dalam penentuan kondisi yang digunakan berdasarkan landasan teori.

Diagram alir meliputi persiapan bahan, persiapan alat, persiapan bahan, proses hidrolisis, proses fermentasi, membuat nutrient agar, membuat media cair untuk pembiakan kultur, membuat media cair untuk kurva pertumbuhan, pembuatan starter Saccharomyces Cerevisiae dan proses distilasi. Dalam proses hidrolisis digunakan asam kuat yaitu HCl. Proses fermentasi meliputi tahapan proses seperti membuat nutrient agar, membuat media cair untuk pembiakan kultur, membuat media cair untuk kurva pertumbuhan, pembuatan starter Saccharomyces Cerevisiae. Sedangkan proses distilasi digunakan proses distilasi batch.

 

7.2. Metode Penelitian Tahun Pertama

Metode Penelitian Kajian Produksi Bioethanol dari Rumput Gajah menggunakan metode penelitian laboratorium, dilaksanakan dalam dua (2) tahun.

Penelitian Tahun Pertama

7.2.1. Tujuan Penelitian Tahun Pertama

Penelitian yang dilaksanakan pada tahun pertama bertujuan untuk mengkaji :

1.  Kualitas dan Kuantitas Rumput Gajah.

Rumput gajah yang dipergunakan sebagai bahan kajian berasal dari hasil tanaman rumput gajah yang ditanan dipinggir lahan pertanian, yang berada di daerah Malang,  Kediri, Jawa Timur.

Metode kajian yaitu melakukan survey dan analisis laboratorium untuk memperoleh data tentang kualitas dan kuantitas rumput gajah yang ada.
Hasil yang diharapkan adalah data tentang kualitas dan kuantitas rumput gajah sebelum dilakukan proses untuk menjadi ethanol.

2.   Proses Produksi Ethanol

Proses produksi ethanol melalui berbagai tahapan proses seperti blok diagram berikut :

Berdasarkan blok diagram proses produksi ethanol tersebut diatas untuk menghasilkan kualitas ethanol perlu mengkaji beberapa parameter yang berpengaruh seperti :

  1. Berat rumput gajah
  2. Volume HCl yang ditambahkan
  3. Temperatur pengeringan dan waktu pengadukan yang diperlukan
  4. Derajat keasaman (pH)
  5. Jumlah saccharomyces cerevisiae dengan volume larutan glukosa
  6. Lama waktu fermentasi yang diperlukan

Pada penelitian ini berat rumput gajah dilakukan dengan lima (5) perlakuan konsentrasi berbeda, volume air dengan satu (1) perlakuan, penambahan volume HCl dilakukan dengan lima (5) perlakuan konsentrasi berbeda, derajat keasaman (pH) dengan satu  (1) perlakuan, Waktu pengadukan dengan satu (1) perlakuan, volume saccharomyces cerevisiae dengan volume larutan glukosa dengan tiga (3) perlakuan serta waktu fermentasi dengan lima (5) perlakuan.

Jumlah data hasil penelitian 5 x 1 x 5 x 1 x 1 x 3 x 5 adalah 375 data, parameter kualitas produk  yang ditinjau adalah kadar ethanol.

Hasil penelitian yang diharapkan adalah memperoleh data-data tentang kondisi terbaik setiap perlakuan, kualitas produk ethanol yang dihasilkan serta biaya produksi ethanol.

 

7.2.2. Tatacara Pelaksanaan Penelitian Tahun Pertama

             Penelitian dalam tahun pertama dilaksanakan secara batch dengan peralatan seperti berikut :

1                            1

Rumput gajah                               2             Larutan HCl

3

Reaktor Tangki Berpengaduk

Gambar 7.1. Peralatan Proses Hidrolisis Secara batch

Keterangan Peralatan :

  1. Motor pengaduk
  2. Pengaduk (Impeller)
  3. Tangki

Tatacara penelitian :

  1. Analisis konsentrasi selulosa, pati, glukosa
  2. Masukkan rumput gajah (sesuai perlakuan) kedalam reaktor tangki berpengaduk dengan volume tertentu.
  3. Masukkan Larutan HCl dengan konsentrasi tertentu (sesuai perlakuan) dan lakukan pengadukan dengan kecepatan 200 rpm
  4. Pengadukan dilakukan dalam waktu tertentu
  5. Pisahkan padatan yang terbentuk dari larutan induk
  6. Cuci padatan tersebut dengan air, ratio air pencuci/padatan tertentu
  7. Pisahkan padatan dari cairan
  8. Keringkan padatan tersebut pada temperatur tertentu dan waktu tertentu
  9. Analisis konsentrasi selulosa, glukosa dan HCl
  10. Ulangi penelitian dari no 2 hingga no 9 dengan berat rumput gajah, konsentrasi larutan HCl yang berbeda-beda sesuai perlakuan.

Gambar 7.2. Peralatan Proses Fermentasi Secara batch

Keterangan gambar :

1. Botol fermentasi berisi larutan glukosa

2. Thermometer

3. Tutup sumbat

4. Lubang untuk nutrient

5. Tutup

6. Selang

7. Botol berisi Air

 

 

 

 

 

 

Tatacara penelitian :

  1. Hasil glukosa yang terbaik dari proses hidrolisis dilanjutkan pada proses fermentasi.
  2. Membuat media cair saccharomyces cerevisiae dari media padat saccharomyces cerevisiae dalam incase, media cair dibiarkan selama 2-3 hari
  3. Masukkan glukosa ke dalam botol fermentasi lalu ditambahkan media cairi saccharomyces cerevisiae (sesuai perlakuan) dalam kondisi anaerobic.
  4. Kondisi anaerobic dilakukan dengan cara menghubungkan botol fermentasi yang berisi glukosa dengan botol yang berisi air dengan selang, selang untuk botol yang berisi air dalam posisi tercelup sedangkan botol fermentasi yang berisi glukosa tidak tercelup.
  5. Setelah semua bahan dimasukkan kemudian ditutup rapat dengan malam dan dibiarkan selama 1-7 hari (sesuai perlakuan).
  6. Kemudian dianalisa kadar ethanol dan glukosa sisa.

                             PELAKSANAAN PENELITIAN

 

Distilasi

Gambar 7.4. Proses Fermentasi Produksi Bioethanol  dari Rumput Gajah

7.3. Metode Penelitian Tahun Kedua

Penelitian tahun kedua bertujuan untuk menghasilkan prototipe proses produksi ethanol. Penelitian dilaksanakan secara kontinyu dengan jumlah produksi ethanol tertentu. Berbagai tahapan kegiatan penelitian yang dilaksanakan pada tahun kedua ini sebagai berikut :

7.3.1. Perancangan Prototipe Peralatan Penelitian Kedua

Perancangan prototipe peralatan penelitian produksi bioethanol didasarkan pada data-data hasil penelitian pada tahun pertama. Perancangan prototipe dimaksudkan untuk menentukan dimensi setiap peralatan yang diperlukan untuk kapasitas produksi pupuk tertentu. Dimensi peralatan yang perlu dirancang  seperti :

a.  Dimensi bak penampung rumput gajah

b.  Dimensi Reaktor Tangki Berpengaduk

c.  Dimensi Tangki Fermentor

Hasil yang diharapkan merupakan prototipe peralatan produksi bioethanol untuk kapasitas produksi tertentu.

7.3.2. Pengujian Kinerja Prototipe

Prototipe hasil rancangan dilakukan pengujian untuk mengetahui kelayakan prototipe dalam proses produksi. Pengujian prototipe dilakukan dengan mempergunakan prototipe tersebut dalam penelitian secara kontinyu, produk yang dihasilkan dilakukan analisis kualitas dan kuantitas. Kualitas dan kuantitas produk yang dihasilkan dibandingkan dengan kualitas dan kuantitas yang dipergunakan sebagai data perancangan. Hasil penelitian yang diharapkan berupa prototipe bioethanol. Penentuan kelayakan prototipe dalam produksi bio ethanol dilakukan dengan menganalisis kualitas dan kuantitas produk yang dihasilkan. Analisis kualitas dan kuantitas dilakukan dengan 10 kali pengulangan. Jumlah data hasil penelitian pada tahun kedua adalah 10 data, parameter kualitas produk ditinjau dari kadar selulosa, pati, glukosa, gula reduksi, kadar ethanol.

Bio Ethanol

Gambar 7.5. Peralatan Proses Hidrolisis dan Fermentasi Secara kontinyu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tatacara penelitian :

  1. Analisis konsentrasi selulusa, pati, glukosa
  2. Masukkan 200 gram rumput gajah kedalam reaktor tangki berpengaduk dengan volume H2O 7 liter.
  3. Masukkan 20 ml larutan HCl dengan pengadukan, dimana kecepatan 200 rpm
  4. Pengadukan dilakukan selama 1 jam
  5. Pisahkan padatan yang terbentuk dari larutan induk dengan penyaringan/filtrasi.
  6. Cuci padatan tersebut dengan air, keringkan padatan tersebut pada temperatur tertentu dan waktu tertentu, kemudian dipakai kompos.
  7. Analisis konsentrasi selulosa, pati dan glukosa
  8. Hasil glukosa dari proses hidrolisis di batasi 12 sampai 16 %, kalau lebih dari 16 % maka larutan diencerkan dengan aquadest. Hal ini dilakukan supaya bakteri saccaromyces cereviceae dalam proses fermentasi tidak mati, setelah kadar glukosa sudah memenuhi syarat dilanjutkan pada proses fermentasi.
  9. Masukkan filtrat  ke dalam tangki fermentor  dengan volume lalu ditambahkan  10 % bakteri saccharomyces cerevisiae dari filtrat, dalam kondisi anaerobik.
  10. Membuat nutrient agar dan media cair untuk pembiakan kultur, pembuatan media cair dan starter untuk  kurva pertumbuhan.
  11. Setelah semua bahan dimasukkan kemudian ditutup rapat dan dibiarkan selama 6 hari.
  12. Kemudian dianalisa kadar ethanol, glukosa sisa, HCl

               PELAKSANAAN PENELITIAN PROSES BATCH :

                    

 

PELAKSANAAN PENELITIAN PROSES KONTINYU :

Gambar 7.7. Proses Fermentasi Secara Proses Kontinyu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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: