Post on 20-Jan-2016
description
RINGKASAN
SAUD RICHY JUARA. Detoksifikasi Hidrolisat Asam dari Ubi Kayu dengan
Metode Arang Aktif untuk Produksi Bioetanol. Dibimbing oleh DWI
SETYANINGSIH dan INDAH YULIASIH.
Minyak mentah merupakan bahan baku utama untuk memenuhi kebutuhan
energi, namun bahan ini berasal dari bahan baku fosil yang tidak terbaharukan.
Oleh sebab itu, diperlukan suatu alternatif untuk memecahkan permasalahan
kebutuhan energi tersebut. Salah satu alternatifnya adalah bioetanol. Bioetanol
diperoleh melalui proses fermentasi menggunakan galur khamir Saccharomyces
cerevisiae yang mampu mengkonversi gula sederhana seperti sukrosa, glukosa,
fruktosa, maltosa dan rafinosa menjadi etanol. Pada penelitian ini bahan baku
yang digunakan untuk menghasilkan bioetanol adalah ubi kayu. Hidrolisis ubi
kayu untuk pembuatan bioetanol dapat dilakukan dengan metode hidrolisis asam
ataupun hidrolisis enzimatis. Metode yang digunakan pada penelitian ini yaitu
hidrolisis asam menggunakan H2SO4. Metode hidrolisis asam diharapkan bahan
baku seperti pati, selulosa dan hemiselulosa dapat terhidrolisis.
Keuntungan metode hidrolisis secara asam adalah waktu proses lebih
singkat, teknologi sederhana, pengaturan kondisi proses yang lebih mudah dan
biaya yang lebih murah karena tidak melibatkan enzim (Chaplin dan Bucke 1990).
Selain itu, hidrolisat asam yang dihasilkan dapat disimpan dalam jangka waktu
lama. Semua keuntungan dari proses hidrolisis asam telah banyak dikaji
sebelumnya kecuali proses penyimpanan hidrolisat asam sehingga penulis merasa
perlu untuk melakukan penelitian tersebut untuk mengetahui pengaruh
penyimpanan terhadap konsentrasi gula di dalam hidrolisat asam. Namun metode
hidrolisis asam memiliki kelemahan yaitu timbulnya inhibitor seperti furfural, dan
5-hidroksimetil furfural (HMF) yang menghambat pertumbuhan mikroorganisme
dalam proses fermentasi untuk menghasilkan etanol.
Detoksifikasi merupakan suatu metode yang dapat digunakan untuk
mengurangi konsentrasi inhibitor (HMF dan furfural) di dalam hidrolisat. Pada
penelitian ini dilakukan dua tahap detoksifikasi yaitu metode overliming
dilanjutkan metode adsorpsi arang aktif. Diharapkan dari hasil proses
detoksifikasi yang dilakukan didapat konsentrasi inhibitor (HMF dan furfural) di
dalam hirolisat asam sesuai bagi pertumbuhan mikroorganisme pada proses
fermentasi.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penyimpanan terhadap
karakteristik hidrolisat dan mendapatkan metode detoksifikasi terbaik
menggunakan kombinasi metode overliming dan adsorpsi arang aktif, dengan
berbagai konsentrasi dan lama waktu kontak arang aktif sehingga didapatkan
konsentrasi inhibitor (HMF dan furfural) terendah pada hidrolisat.
Pada penelitian ini digunakan 2 tahapan metode detoksifikasi untuk
menurunkan konsentrasi HMF dan furfural yaitu dengan metode overliming dan
metode adsorpsi arang aktif dengan konsentrasi 1, 2,5, 5, dan 10% pada hidrolisat,
dan lama waktu kontak arang aktif dengan hidrolisat selama 30, 45 dan 60 menit.
Parameter yang diamati selama proses detoksifikasi meliputi konsentrasi total
gula, gula pereduksi, HMF, furfural dan total asam.
Pada proses penyimpanan hidrolisat asam selama dua minggu terjadi
penurunan konsentrasi total gula dan gula pereduksi. Pada minggu pertama terjadi
penurunan konsentrasi total gula dan gula pereduksi masing-masing sebesar
10,44% dan 9,91% dan pada minggu ke dua masing-masing sebesar 12,49% dan
12,11%.
Metode overliming menurunkan konsentrasi HMF dan furfural sebesar
34,38% dan 60,81%. Overliming cukup efektif menurunkan konsentrasi HMF,
furfural dan total asam tanpa menurunkan konsentrasi gula pereduksi terlalu besar.
Namun, konsentrasi HMF di dalam hidrolisat masih cukup besar yaitu 2,48 g/l.
Hal ini menunjukkan hidrolisat yang dihasilkan masih perlu pemurnian lebih
lanjut dengan detoksifikasi arang aktif.
Arang aktif yang digunakan pada penelitian ini memiliki ukuran pori pada
permukaan luar 0,54 – 1,08 µm. Semakin besar konsentrasi arang aktif yang
digunakan akan menyebabkan semakin besar penurunan konsentrasi total gula,
gula pereduksi, HMF, furfural dan total asam di dalam hidrolisat. Hal ini diduga
karena ukuran molekul-molekul gula-gula sederhana, HMF, furfural dan total
asam yang lebih kecil dari ukuran pori arang aktif yang digunakan sehingga
semakin besar konsentrasi arang aktif yang ditambahkan akan menyebabkan
semakin besar penurunan konsentrasi senyawa-senyawa tersebut. Setelah
dilakukan detoksifikasi arang aktif, dihasilkan kondisi hidrolisat terbaik yaitu
pada perlakuan dengan konsentrasi arang aktif 5% dan lama waktu kontak 30
menit. yang menghasilkan konsentrasi HMF dan furfural di dalam hidrolisat
sebesar 0,76 g/l dan 0,0014 g/l terjadi penurunan konsentrasi HMF dan furfural
sebesar 72,03% dan 89,11%.
Pada penentuan konstanta laju adsorpsi arang aktif digunakan persamaan
Langmuir dan Freundlich. Persamaan Freundlich memiliki nilai koefisien
determinasi (R2) lebih besar dari model persamaan Langmuir dan nilai kesesuaian
terbaik dari data percobaan yang telah dilakukan. Hasil analisa dengan model
persamaan Freundlich dengan konsentrasi arang aktif 5% dengan waktu kontak 60
menit didapat nilai konstanta laju adsorpsi arang aktif terhadap HMF sebesar
0,044 g/menit dan pada konstanta laju adsorpsi arang aktif terhadap furfural
sebesar 3,7 x 10-5
g/menit.
Pada proses detoksifikasi overliming dilanjutkan arang aktif dihasilkan
persentase kadar etanol lebih besar bila dibandingkan dengan detoksifikasi
netralisasi. Kadar etanol yang dihasilkan pada perlakuan hidrolisat yang disimpan
selama minggu ke-0, ke-1 dan ke-2 kemudian dilanjutkan detosifikasi overliming
dan arang aktif sebesar 5,00%, 4,96% dan 4,91 %. Pada proses fermentasi dengan
hidrolisat proses netralisasi, etanol yang dihasilkan sebesar 3,06%.
Kata kunci : Detoksifikasi, overliming, arang aktif, HMF, etanol.