BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sejak dikenal alat industri dan transportasi yang memanfaatkan olahan minyak

bumi sebagai bahan bakar penggerak alat – alat tersebut minyak bumi menjadi

sesuatu yang sangat dibutuhkan saat ini. terlebih Kebutuhan masyarakat terhadap

olahan minyak bumi sebagai bahan bakar saat ini sangat besar. Walaupun

Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki banyak timbunan minyak

bumi terutama provinsi Kalimantan Timur, namun lamanya waktu yang harus

dilalui untuk mengurai tumbuhan dan hewan hingga menjadi minyak bumi tidak

sebanding dengan laju permintaan dari bahan tersebut.

Keadaan inilah yang membuat keberadaan minyak bumi begitu dicari saat ini,

sehingga tak heran jika harga minyak bumi saat ini melambung tinggi. Jika hanya

memanfaatkan minyak bumi sebagai bahan bakar yang akan menopang segala

kebutuhan masyarakat saat ini, maka dapat dipastika beberapa tahun mendatang

minyak bumi tidak dapat lagi dijumpai dan akan mengakibatkan terjadinya

kelumpuhan pada berbagai sektor kehidupan masyarakat.

Oleh karena itu, perlu adanya sebuah inovasi yang berkaitan dengan masalah

tersebut. Tidak hanya memanfaatkan minyak bumi sebagai sumber daya bahan

bakar namun perlu adanya energi alternatif yang dapat digunakan sebagai bahan

subtitusi olahan minyak bumi yang selama ini digunakan. Maka, diperluakan

sebuah bahan pengganti yang banyak tersedia dan memiliki kegunaan yang sama

dengan bahan bakar.

Saat ini telah banyak penelitian yang berkaitan dengan bioetanol sebagai bahan

subtitusi bahan bakar seperti bensin. Bioetanol adalah etanol yang dibuat dari

biomassa yang mengandung pati dan selulosa, bahan ini dapat diaplikasikan dalam

bentuk bauran dengan minyak bensin. Keunggulan dari penggunaan bioethanol

ialah selain terbuat dari bahan alam yang ramah llingkungan juga tepat digunakan

sebagai zat adiktif karena dapat meningkatkan nilai oktan dari bahan bakar

1

tersebut. Selain itu, bioethanol dapat dimanfaatkan dari bahan – bahan alam yang

mudah ditemui dan memiliki jumlah yang melimpah.

Sebagai daerah yang kaya akan beragam jenis tumbuhan dan hasil alam,

Kalimantan Timur bukan hanya penghasil minyak bumi yang dapat dimanfaatkan

sebagai bahan bakar, namun daerah ini memiliki beragam jenis tumbuhan yang

dapat dijadikan bahan baku bioethanol. Salah satunya ialah jenis buah yang hanya

ada dipulau Kalimantan yaitu Lay. Namun, hingga saat ini belum ada penelitian

mengenai tumbuhan sejenis durian ini. Sehingga perlu adanya sebuah penelitian

yang berkaitan dengan tumbuhan khas Kalimantan ini terutama berkaitan dengan

pemanfaatannya sebagai bahan baku Bioetanol yang digunakan sebagai bahan

subtitusi bahan bakar.

Hal inilah yang mendorong peneliti untuk membuat etanol dari biji buah lay. Selain

mengetahui kandungan etanol dari biji lay ini, juga dapat menyebarluaskan buah

khas Kalimantan ini. Peneliti berharap etanol dari biji lay ini dapat dimanfaatkan

sebagai bahan baku bioethanol yang tepat sehingga dapat menjadi bahan alternatif

pengganti bahan bakar olahan minyak bumi yangs elama ini digunakan.

1.2 Rumusan masalah1. Berapa lama waktu fermentasi yang dibutuhkan untuk mencapai hasil etanol

yang maksimum?2. Bagaimanakah pengaruh pupuk NPK terhadap fermentasi?3. Berapa besar kadar bioetanol yang terdapat dalam biji lay?

1.3 Tujuan Penelitian1. Mengetahui lama waktu fermentasi yang dibutuhkan untuk mencapai hasil

etanol yang maksimum.2. Mengetahui pengaruh pupuk NPK terhadap fermentasi.3. Mengetahui kadar etanol dalam biji lay.

1.4 Manfaat penelitian1. Menambah wawasan tentang proses hidrolisis asam biji lay menjadi bioetanol

beserta beberapa variabel yang mempengaruhi optimalisasi kandungan etanolnya

2

2. Menjadikan bioetanol sebagai alternatif bahan bakar yang dapat membantu masyarakat

3. Memanfaatkan limbah biji lay4. Memperkenalkan buah lay sebagai buah khas Kalimantan.

3

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1BioetanolBioethanol adalah etanol yang dibuat dari biomassa yang mengandung komponen

pati atau selulosa, seperti singkong dan tetes tebu. Dalam dunia industri, etanol

umumnya digunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol, campuran untuk

minuman keras seperti sake atau gin), serta bahan baku untuk farmasi dan kosmetik.

Berdasarkan kadar alcohol, etanol terbagi menjadi tiga grade sebagai berikut:

- Grade industry dengan kadar alcohol 90-94%.

- Netral dengan kadar alcohol 96-99,5%, umumnya digunakan untuk minuman

keras atau bahan baku fermentasi

- Grade bahan bakar dengan kadar alcohol di atas 99,5%. (Erliza Hambali, 2007)

Etanol yang disebut juga sebagi etil alkohol, mempunyai sifat berupa cairan yang

tidak stabil, mudah terbakar dan tidak berwarna. Etanol merupakan alkohol rantai

lurus dengan rumus molekul C2H5OH. Dapat juga dinotasikan sebagai CH3 –CH2 –

OH yangmenandakan adanya gugus metil ( CH3-)berikatan dengan gugus metylene

(-CH2-) dan berikatan pula dengan gugus hidroksil. (-OH). Etanol adalah salah satu

bahan bakar alternatif yang dapat diperbaharui, ramah lingkungan, serta

menghasilkan gas emisi karbon yang rendah dibandingkan dengan bensin atau

sejenisnya (sampai 85% lebih rendah). Bercermin pada beberapa negara maju yang

telah lebih dulu mengembangkan etanol sebagai biofuel, Indonesia pun tak mau

ketinggalan untuk turut serta mengembangkan etanol sebagi bahan bakar alternatif.

Sebagai salah satu bukti keseriusan pemerintah dalam mengembangkan bahan bakar

alternatif (Biofuel) adalah dengan dikeluarkannya Peraturan Presiden Nomor 5

tahun 2006 tentang Kebijakan energi Naisonal yang menargetkan penggunaan

Biofuel 5% pada tahun 2025 yang ditindaklanjuti dengan sejumlah peraturan dan

kebijakan untuk pengembangan Biofuel. Karakteristik etanol sebagi biofuel adalah

sebagai berikut:

a. Memiliki angka oktan yang tinggi

b. Mampu menurunkan tingkat opasiti asap, emisi partikulat yang membahayakan

kesehatan, dan emisi CO serta CO2.

4

c. Mirip dengan bensin, sehingga penggunanya tidak memerlukan modifikasi mesin.

d. Tidak mengandung senyawa timbal.

2.2Biji LayBiji Lai merupakan salah satu bahan baku alternatif lain dari sektor non pangan

yang dapat dimanfaatkan untuk pembuatan etanol. Dari banyak jenis buah-buahan

yang ada di Kalimantan Timur. Durian Lai atau Durio kutejensis adalah jenis buah-

buahan dari Famili Bombacaceae, merupakan buah lokal Kalimantan. Daging buah

yang sudah matang dapat disajikan sebagai buah meja, dibuat dodol, nastar, dan

lain-lain. Meski berasal dari Kalimantan Timur, bukan berarti buah ini tidak bisa

hidup di tempat lain, daerah yang beriklim cukup basah dan memiliki tanah jenis

ultisol dan aluvial yang subur bisa menumbuhkan tanaman lai. Meski berasal dari

Kalimantan Timur, bukan berarti buah ini tidak bisa hidup di tempat lain, daerah

yang beriklim cukup basah dan memiliki tanah jenis ultisol dan aluvial yang subur

bisa menumbuhkan tanaman lai (Wiryanta, 2008). Lai atau Durio kutejensis selalu

berbuah bersamaan dengan durian lainnya.  Berukuran lebih kecil dari durian

umumnya, namun Lai atau Durio kutejensis memiliki biji buah yang cukup besar. 

Warna daging buah sangat cerah, berwarna oranye atau kuning tua dengan tekstur

daging buah yang kenyal dan sedikit berserat, kering, tebal, manis, dan tidak

memiliki aroma. Duri pada kulit buah besar dan agak jarang. Bentuknya lonjong

atau agak bulat dengan warna kulit buah kekuningan.

Gambar 1. Lai atau Durio kutejensis

Di Kalimantan durian Lai ini memiliki 3 varietas yang berbeda, yaitu Lai kuning,

Lai putih, dan Lai merah (Lai Leko). Di Indonesia durio kutejensis dikenal juga

dengan julukan durian emas karena warna daging buahnya. Pada tahun 1995 salah

satu varietas dari spesies ini, lai manson, sudah dirilis sebagai salah satu durian

unggul nasional.

5

2.3HidrolisisHidrolisis adalah reaksi kimia antara air dengan suatu zat lain yang menghasilkan

satu zat baru atau lebih dan juga dekomposisi suatu larutan dengan menggunakan

air. Proses ini melibatkan pengionan molekul air ataupun peruraian senyawa yang

lain (Pudjaatmaka dan Qodratillah, 2002).

Hidrolisis diterapkan pada reaksi kimia yang berupa organic atau anorganik dimana

air mempengaruhi dekomposisi ganda dengan campuran yang lain, hydrogen akan

membentuk satu komponen dan hidroksil ke komponen yang lain.

XY + H2O HY + XOH (1)

KCN + H2O HCN + KOH (2)

C5H11Cl + H2O HCl + C5H11OH (3)

(Groggins, 1958)

Reaksi hidrolisis pati berlangsung menurut persamaan reaksi sebagai berikut :

C6H10O5)n+ nH2O n(C6H12O6) (4)

Pati air glukosa

Karena reaksi antara pati dengan air berlangsung sangat lambat, maka untuk

memperbesar kecepatan reaksinya diperlukan penambahan katalisator. Penambahan

katalisator ini berfungsi untuk memperbesar keaktifan air, sehingga reaksi hidrolisis

tersebut berjalan lebih cepat. Katalisator yang sering digunakan adalah asam sulfat,

asam nitrat, dan asam klorida. (Agra dkk, 1973)

2.4FermentasiFermentasi adalah suatu proses oksidasi karbohidrat anaerob jenih atau anaerob

sebagian. Dalam suatu proses fermentasi bahan pangan seperti natrium klorida

bermanfaat untuk membatasi pertumbuhan organisme pembusuk dan mencegah

pertumbuhan sebagian besar organisme yang lain. Suatu fermentasi yang busuk

biasanya adalah fermentasi yang mengalami kontaminasi, sedangkan fermentasi

yang normal adalah perubahan karbohidrat menjadi alkohol. Mikroba yang

digunakan untuk fermentasi dapat berasal dari makanan tersebut dan dibuat

pemupukan terhadapnya. Tetapi cara tersebut biasanya berlangsung agak lambat dan

6

banyak menanggung resiko pertumbuhan mikroba yang tidak dikehendaki lebuh

cepat. Maka untuk mempercepat perkembangbiakan biasanya ditambahkan mikroba

dari luar dalam bentuk kultur murni ataupun starter (bahan yang telah mengalami

fermentasi serupa). Manusia memanfaatkan Saccharomyces cereviseae untuk

melangsungkan fermentasi, baik dalam makanan maupun dalam minuman yang

mengandung alcohol. Jenis mikroba ini mampu

mengubah cairan yang mengandung gula menjadi alcohol dan gas CO2 secara cepat

dan efisien. (Sudarmadji K., 1989).

Peoses metabolisme pada Saccharomyces cereviseae merupakan rangkaian reaksi

yang terarah yang berlangsung pada sel. Pada proses ini terjadi serangkaian reaksi

yang bersifat merombak suatu bahan tertentu dan menghasilkan energy serta

serangkaian reaksi lain yang bersifat mensintesis senyawa-senyawa tertentu dengan

membutuhkan energi. Saccharomyces cereviseae sebenarnya tidak mampu langsung

melakukan fermentasi terhadap makromolekul seperti karbohidrat, tetapi karena

mikroba tersebut memiliki enzim yang disekresikan mampu memutuskan ikatan

glikosida sehingga dapat

difermentasi menjadi alcohol atau asam. Fermentasi bioethanol dapat didefenisikan

sebagai proses penguraian gula menjadi bioethanol dan karbondioksida yang

disebabkan enzim yang dihasilkan oleh massa sel mikroba. (Sudarmadji K., 1989)

Fermentasi bioethanol dipengaruhi oleh factor-faktor antara lain:

a. Media

Pada umumnya bahan dasar yang mengandung senyawa organik terutama

glukosa dan pati dapat digunakan sebagai substrat dalam proses fermentasi

bioethanol (Prescott and Dunn, 1959)

b. Suhu

Suhu optimum bagi pertumbuhan Saccharomyces cereviseae dan aktivitasinya

adalah 25-35oC. Suhu memegang peranan penting, karena secara langsung dapat

mempengaruhi aktivitas Saccharomyces cereviseae dan secra tidak langsung

akan mempengaruhi kadar bioethanol yang dihasilkan. (Prescott and Dunn,

1959)

7

c. Nutrisi

Selain sumber karbon, Saccharomyces cereviseae juga memerlukan sumber

nitrogen, vitamin dan mineral dalam pertumbuhannya. Pada umumnya sebagian

besar Saccharomyces cereviseae memerlukan vitamin seperti biotin dan thiamin

yang diperlukan untuk pertumbuhannya. Beberapa mineral juga harus ada untuk

pertumbuhan Saccharomyces cereviseae seperti phospat, kalium, sulfur, dan

sejumlah kecil senyawa besi dan tembaga (Prescott and Dunn,1959).

d. pH

pH substrat atau media fermentasi merupakan salah satu faktor yang

menentukan kehidupan Saccharomyces cereviseae. Salah satu sifat

Saccharomyces cereviseae adalah bahwa pertumbuhan dapat berlangsung

dengan baik pada kondisi pH 4 – 6 (Prescott and Dunn, 1959).

e. Volume starter

Volume starter yang ditambahkan 3-7% dari volume media fermentasi. Jumlah

volume starter tersebut sangat baik dan efektif untuk fermentasi serta dapat

menghasilkan kadar alcohol yang relative tinggi. (Monick, J. A., 1968).

Penambahan volume starter yang sesuai pada proses fermentasi adalah 5% dari

volume fermentasi (Prescott and Dunn, 1959).

Volume starter yang terlalu sedikit akan mengakibatkan produktivitas menurun

karena menjadi lelah dan keadaan ini memperbesar terjadinya kontaminasi.

Peningkatan volume starter akan mempercepat terjadinya fermentasi terutama

bila digunakan substrat berkadar tinggi. Tetapi jika volume starter berlebihan

akan mengakibatkan hilangnya kemampuan bakteri untuk hidup sehingga tingkat

kematian bakteri sangat tinggi (Desrosier, 1988).

f. Waktu fermentasi

Waktu fermentasi yang biasa dilakukan 3-14 hari. Jika waktunya terlalu cepat

Saccharomyces cereviseae masi dalam masa pertumbuhan sehingga alcohol yang

dihasilkan dalam jumlah sedikit dan jika terlalu lama Saccharomyces cereviseae

akan mati maka alcohol yang dihasilkan tidak maksimal (Prescott and Dunn,

1959).

8

g. Konsentrasi gula

Konsentrasi gula akan berpengaruh terhadap aktifitas Saccharomyces cereviseae.

Konsentrasi gula yang sesuai kira-kira 10-18%. Konsentrasi gula yang terlalu

tinggi akan menghambat aktivitas Saccharomyces cereviseae, sebaliknya jika

konsentrasinya rendah akan menyebabkan fermentasi tidak optimal (Prescott and

Dunn, 1959).

2.5DestilasiDestilasi berarti memisahkan komponen – komponen yang mudah menguap dari

suatu campuran cair dengan cara menguapkannya, uap yang dikeluarkan dari

campuran tersebut disebut uap bebas yang mengalir melalui kondensor, cairan yang

keluar dari kondensor,cairan yang keluar dari kondensor disebut destilat sedangkan

cairan tidak menguap disebut residu. Pada prinsipnya proses destilat adalah

pemisahan suatu campuran berdasarkan perbedaan titik didihnya. Destilasi

dilakukan pada suhu diatas titik didih etanol murni yaitu pada kisaran 78-100 °C.

Produk yang dihasilkan pada tahap ini memiliki kemurnian hingga 96%.

9

BAB IIIMETODE PENELITIAN

3.1 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Biji Lai (Durio kutejensis), ragi

tape merk “NKL”, aquadest dan NaOH,H2SO4, pupuk NPK.

3.2 Alat Penelitian

Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain

1). Ember

2). Pisau

3). Blender

4). Baskom kecil (toples)

5). Saringan (ayakan)

6). Batang pengaduk

7). Gabus penutup

8). Selang kecil

9). Erlenmeyer

10). Hot plate

11). Pipet tetes

12). Gelas Ukur

13). Magnetic stirrer

14). Neraca analitis

15). Termometer

16). Alat destilasi sederhana

17). Destilasi kolom

18). Kondensor liebig

19). Kertas saring

20). Kertas lakmus

21). Alcoholmeter

10

3.3 Cara Kerja

3.3.1 Persiapan bahan baku

- Biji lay dibersihkan dan ditiriskan

- Pisahkan biji lay dari kulirt biji lay dengan cara dikupas

- Biji lay dimemar-memarkan dan jemur selama 3 hari

- Diblender hingga halus

- Di ayak sampai hasilnya didapat berupa tepung

3.3.2 Tahap Hidrolisis

- Diambil 100 gr biji lay

- Ditambahkan 200 ml aquadest

- Ditambahkan asam sulfat fiur 10 ml

- Diaduk hingga merata

- Dipanaskan larutan tersebut pada 90 °C selama 1 jam

3.3.3 Tahap Fermentasi

- Diambil 100 gr biji lay

- Ditambahkan 200 ml aquadest

- Ditambahkan asam sulfat fiur 10 ml

- Diaduk hingga merata

- Dipanaskan larutan tersebut pada 90 °C selama 1 jam

- Didinginkan

- Disaring agar ampas tidak ikut terbuang

- Ditambah NaOH 10 ml agar kondisi tidak terlalu asam

- Dimasukkan ragi 5 gr

- Ditambah NPK 2 gr, 4 gr dan 6 gr

- Difermentasi selama 7 hari

- Dicek tiap hari pH, kadar alcohol, dan suhu

3.3.4 Tahap DestilasiPada penelitian ini tahap pemurniannya dilakukan dengan proses destilasi destilasi

dilakukan dalam 2 tahap,yaitu:

11

- Destilasi Sederhana

Cairan hasil fermentasi dimasukkan ke dalam labu distilasi dan mulai proses

distilasi selama 4 jam dengan memanaskannya pada suhu 80ºC. Diusahakan

suhu tetap stabil agar air tidak ikut menguap bersama bioetanol yang nantinya

akan mengakibatkan kandungan bioetanol rendah atau pada bioetanol hasil

distilasi masih mengandung air yang banyak.

- Destilasi dengan kolom

Proses distilasi ketiga ini sama dengan proses distilasi yang awal. Tetapi ada

sedikit modifikasi yaitu sebelum memasuki condensor liebig diberi tambahan

silika gel yang berfungsi menyerap kandungan uap air yang ikut mendidih

dengan uap bioetanol. sehingga hasil maksimum yang dapat dihasilkan dari

proses distilasi sederhana ini hanya sampai kadar alkohol 95%.

12

DAFTAR PUSTAKA

Groggin, P. H., 1968, “Alcohols Their Chemistry Properties and Manufacture”,

Reinhold Book Corporation, New York.

Hambali, Erlza dkk, 2007, “Teknologi Bioenergi”, Agro Media, Jakarta Selatan

Prescott, S. G and C. G. Said, 1959, “Industrial Microbiology”, ed 3, McGraw-Hill

Book Company, New York.

Pudjatmaka, A. H., dan Qodratillah, M.T., 2002, “Kamus Kimia”, Balai Pustaka,

Jakarta.

Sudarmadji. S., Haryono. B., dan Suhardi, 1989, “Mikrobiologi Pangan”, PAU Pangan

dan Gizi Universitas Gaja Mada, Yogyakarta.

13