PENDAHULUAN

Latar Belakang

Kebutuhan energi bahan bakar yang berasal dari eksplorasi fosil terus meningkat

seiring dengan meningkatnya pertumbuhan industri dan ekonomi. Hal tersebut

dapat menjadi masalah besar ketika negara belum bisa mengurangi

ketergantungan terhadap bahan bakar fosil atau bahan bakar minyak (BBM),

sedangkan cadangan sumber energi tersebut makin terbatas. Fluktuasi suplai dan

harga minyak bumi yang terjadi seharusnya membuat kita sadar bahwa jumlah

cadangan minyak yang ada di bumi semakin menipis.

Kebijakan mengurangi konsumsi energi bukan merupakan langkah tepat. Karena

konsumsi energi dan pertumbuhan ekonomi merupakan dua sisi yang saling

mempengaruhi, diperlukan kehati-hatian dalam menerapkan kebijakan energi agar

pertumbuhan ekonomi tetap terjaga. Supaya perekonomian dunia lebih stabil,

penggunaan sumber energi alternatif dengan bahan baku non-fosil seperti bahan

bakar dari sumber nabati dapat menjadi solusi yang baik. Pembakaran bahan

bakar fosil juga akan menghasilkan gas CO2 yang lama kelamaan akan menumpuk

di atmosfer, sehingga menyebabkan suhu bumi meningkat (green house effectt).

Oleh karena itu, pemakaian suatu bahan bakar terbarukan yang lebih aman dan

ramah lingkungan merupakan suatu hal yang mutlak.

Bioetanol merupakan bahan bakar alternatif yang dalam beberapa tahun terakhir

dikenal luas oleh masyarakat. Bioetanol dapat diproduksi dari bahan baku

tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat. Sumber bahan baku energi

alternatif tersebut umumnya berasal dari tanaman pangan, seperti singkong, ubi

jalar, tebu, jagung, dan lain-lain. Namun, penggunaan bahan pangan sebagai

energi alternatif dapat menimbulkan masalah baru yang terkait dengan

pemenuhan kebutuhan pangan. Sebagai contoh, hanya untuk memproduksi 1 liter

bioetanol dari ubi kayu dibutuhkan sekitar 6,5 kg ubi kayu. Hal ini tentu saja

dapat mengancam ketahanan pangan nasional, dan bahkan mungkin dunia.

Di Indonesia, jagung merupakan komoditas pangan dengan tingkat permintaan

yang terus meningkat. Badan Pusat Statistik (2008) memperkirakan pada tahun

2008 produksi jagung pipil kering di Indonesia sebanyak 14.854.050 ton.

Jumlah ini dihasilkan oleh propinsi-propinsi penghasil jagung terbesar seperti

Jawa Timur, Jawa Tengah, Lampung, Sumatera Selatan, Sumatera Utara, NTT,

dan Gorontalo (Anonimd, 2008). Pada industri jagung pipil, akan dihasilkan

limbah organik antara lain adalah limbah tongkol jagung.

Sekarang ini, diketahui pula ternyata bioetanol dapat diproduksi dari bahan baku

tanaman yang mengandung selulosa. Tongkol jagung mengandung selulosa

sekitar 44.9 % (Richana et al., 2004). Jika umumnya jagung mengandung kurang

lebih 30 % tongkol jagung (Koswara, 1991), jumlah tongkol jagung di Indonesia

pada tahun 2008 adalah sebanyak 6.366.021 ton. Padahal, setelah pemipilan biji,

tongkol jagung dibuang dan menjadi limbah. Hal tersebut tentu saja akan

menambah jumlah limbah tidak bermanfaat yang merugikan lingkungan jika tidak

ditangani dengan benar.

Tujuan

Karya tulis ini dibuat untuk memberikan perspektif mengenai proses pembuatan

bioetanol secara fermentasi dengan memanfaatkan limbah dari tongkol jagung

sebagai sumber bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan.

Manfaat

Melalui karya tulis ini diharapkan masyarakat memperoleh informasi mengenai

cara produksi bioetanol secara fermentasi dengan memanfaatkan limbah tongkol

jagung sehingga dapat mengurangi dampak pencemaran lingkungan, serta

diharapkan dapat menciptakan lapangan kerja sehingga meningkatkan

perekonomian bangsa. Hasil implementasi karya tulis pada provinsi penghasil

2

jagung terbesar di Indonesia diharapkan dapat menjadi model untuk propinsi lain

untuk memanfaatkan limbah tongkol jagung dan mengolahnya menjadi sesuatu

yang lebih bernilai ekonomis.

METODE PENULISAN

Prosedur Pengumpulan Data

Pengumpulan data dilakukan melalui pencarian bahan bacaan dalam buku, skripsi,

jurnal, jurnal elektronik, dan literatur-literatur lainnya yang berkaitan dengan

bioetanol, teknologi proses pembuatan bioetanol, pemanfaatan bioetanol serta

sifat-sifat fisiko-kimianya. Sumber-sumber tersebut diperoleh dari perpustakaan

pusat Institut Pertanian Bogor atau LSI-IPB dan Pusat Informasi Teknologi

Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Jurnal elektronik di antaranya

diakses pada http://sciencedirect.com, dan http://springerlink.com untuk data

periode 2000 s/d 2008.

Pengolahan Data

Bahan-bahan bacaan di atas dikaji, diseleksi, dan selanjutnya dilakukan pencarian

solusi atas masalah yang dihadapi melalui bantuan studi pustaka dan literatur.

Data dan hasil studi literatur diolah dan dibahas sesuai dengan topik permasalahan

yang diangkat.

Analisis Sintetis

Data yang diperoleh dari buku-buku, jurnal-jurnal, dan artikel dari internet

selanjutnya digabungkan, kemudian dianalisis dengan mengacu pada telaah

pustaka yang diambil sehingga dapat menghasilkan alternatif model pemecahan

masalah atau gagasan kreatif terhadap permasalahan dari topik yang dibahas.

Pengambilan Kesimpulan dan Perumusan Saran

Kesimpulan diperoleh berdasarkan analisis yang telah dilakukan, sehingga dapat

relevan dengan masalah di lapangan karena telah melalui penyusunan secara

komprehensif berdasarkan data akurat yang dianalisis secara runtut dan tajam.

Sedangkan perumusan saran didasarkan pada prediksi transfer gagasan dan adopsi

3

cara, konsep, dan teknologi yang dapat dikembangkan di masyarakat, serta dapat

menjadi alternatif dan solusi untuk dikembangkan ke depan.

TELAAH PUSTAKA

Tongkol Jagung

Tongkol jagung merupakan tempat pembentukan lembaga dan gudang

penyimpanan makanan. Umumnya, jagung mengandung kurang lebih 30 %

tongkol jagung (Koswara, 1991). Menurut Richana et al. (2004), tongkol jagung

mengandung selulosa sebanyak 44,9 % dan sisanya adalah hemiselulosa dan

lignin. Selulosa merupakan homopolisakarida dengan monomer glukosa yang

saling berikatan melalui ikatan glikosidik -1,4. Selulosa merupakan bentuk

utama dari sumber glukosa yang didapat melalui proses fotosintesis dan

merupakan komponen utama untuk membentuk biomassa dengan bantuan energi

matahari. Selulosa juga merupakan komponen utama dari semua material

tumbuhan, sehingga merupakan material organik yang dapat diperbaharui dan

paling melimpah di alam.

Struktur selulosa yang sangat teratur menyebabkan kapasitas pemecahan selulosa

secara alami melibatkan sintesis dari seluruh sistem selulolitik. Dengan demikian,

hal ini menggambarkan bahwa semua mikroba yang dapat memecah selulosa

kristalin dapat menghasilkan sistem selulase, yang disebabkan oleh kehadiran

enzim-enzim yang bersifat spesifik terhadap selulosa (Manoliu et al., 2004,

Manoliu et al., 2005, Manoliu et al., 2006). Salah satunya adalah enzim selulolitik

yang dihasilkan oleh Trichoderma viride, yang mampu mengkatalisis reaksi

hidrolisis kristal selulosa (Kosaric et al., 1983).

Trichoderma viride

Trichoderma viride merupakan salah satu galur hasil improvisasi galur

Trichoderma sp. melalui teknik mutasi. Teknik improvisasi ini membuat

Trichoderma viride menjadi mutan pemecah selulosa kristalin yang paling kuat

dan produktif (Srinivas et al., 2000; Sternberg, 1976; Zhou et al., 2008).

Trichoderma viride merupakan kapang yang potensial untuk produksi selulase

4

khususnya salisinase sebanyak 11,86 IU/ml pada hari kelima dan CMC-ase

sebesar 13,83 IU/ml pada hari keempat pertumbuhannya.

Produksi selulase adalah faktor kunci dalam hidrolisis material selulosa. Selulase

mikroba merupakan enzim yang terinduksi dan hanya diproduksi jika mikroba

ditumbuhkan pada selulosa dan glukan lain dengan ikatan -1,4 (Gong et al.,

1979). Ketersediaan selulase sangat penting agar proses hidrolisis dapat

berlangsung secara ekonomis. Hidrolisis secara enzimatis oleh kapang ini bersifat

spesifik dan tidak terjadi degradasi oleh produk sehingga konsentrasi gula yang

dihasilkan akan lebih tinggi. Degradasi enzimatis selulosa kapang telah

disarankan sebagai alternatif untuk memproduksi gula sederhana dan etanol dari

lignoselulosa (Olsson et al., 1996; Zhou et al., 2008).

Fermentasi

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik

(Anonimc, 2006). Bahan baku fermentasi umumnya berupa gula sederhana, seperti

glukosa. Glukosa diubah oleh Zymase, enzim yang berasal dari kamir, menjadi

etanol dan karbon dioksida. Berikut persamaan reaksi biokimia pembentukan

etanol oleh kamir:

C6H12O6 Zymase 2 CH3CH2OH + 2 CO2

Reaksi yang terjadi sangat kompleks karena kamir yang tidak murni dapat

menghasilkan senyawa lain seperti gliserin dan berbagai asam organik. Etanol

yang dihasilkan melalui fermentasi memiliki konsentrasi maksimal sebesar 14 %,

karena pada konsentrasi tersebut enzim Zymase dapat dirusak oleh etanol yang

menyebabkan terhentinya proses fermentasi. Selain itu, etanol sebanyak 8-12 %

dalam sistem fermentasi dapat menjadi racun yang mampu menghambat bahkan

membunuh kamir. Etanol biasanya dipekatkan melalui proses distilasi. Namun,

proses distilasi berulang tidak dapat menghasilkan etanol 100 % murni karena

komposisi uap dari etanol cair terdiri atas 96 % etanol dan 4 % air.

5

Saccharomyces cerevisiae dikenal sebagai kamir fermentasi paling baik, dengan

daya konversi gula menjadi etanol sangat tinggi. Produk metabolik utama adalah

etanol, CO2, dan air, sedangkan beberapa produk lainnya dihasilkan dalam jumlah

sangat sedikit. Kamir ini bersifat fakultatif anaerobik. Selama proses fermentasi

akan menimbulkan panas. Bila tidak dilakukan pendinginan, suhu akan terus

meningkat sehingga proses fermentasi terhambat (Oura, 1983).

Menurut Sutiari dalam Sugiharto (1991), faktor-faktor yang mempengaruhi

fermentasi adalah kultur inokulum yang digunakan, lama fermentasi, suhu, pH

medium, jumlah makro dan mikro nutrient dalam media fermentasi, konsentrasi

media, dan gula pereduksi (glukosa). Menurut Fardiaz (1992), pH optimal

Saccharomyces cerevisiae berkisar antara 4,0 - 4,5. Namun saat fermentasi

berlangsung pH akan turun akibat dihasilkannya CO2 dan asam-asam organik

(Sugiharto, 1991).

Menurut Joslyn dan Turbovsky dalam Panji (1989), suhu optimum untuk kamir

umumnya sekitar 26-29oC. Reaksi fermentasi glukosa menjadi etanol dan CO2 terjadi secara eksoterm sehingga menyebabkan kenaikan suhu selama fermentasi

(Reed dan Nagodawithana, 1991). Hal ini berpengaruh baik karena meningkatkan

aktivitas fermentasi dan mempercepat laju reaksi enzimatik (Rahayu dan Rahayu,

1988). Menurut Judoamidjoyo et al. (1990), konsentrasi glukosa atau konsentrasi

media yang terlalu tinggi dapat menghambat pembelahan sel dan mempengaruhi

etanol yang dihasilkan.

Konsentrasi etanol yang dihasilkan dipengaruhi oleh konsentrasi substrat glukosa

yang dapat dipecah oleh Saccharomyces cerevisiae (Winarti, 1996). Proses

pembelahan dan aktivitas fermentasi dapat berjalan dengan baik dan dapat

menghasilkan etanol dalam jumlah banyak selama jumlah substrat glukosa cukup,

begitupun sebaliknya. Saat glukosa mulai habis, Saccharomyces cerevisiae

menghasilkan enzim invertase untuk memecah disakarida menjadi glukosa,

6

sehingga kadar glukosa pada media dan konsentrasi etanol yang dihasilkan

meningkat (Widyani., 2002).

Etanol

Etanol (etil alkohol, CH3CH2OH) adalah cairan yang bening dengan karakteristik

aroma yang dapat diterima. Etanol memiliki titik leleh pada suhu 114,1oC, titik

didih pada suhu 78,5oC, dan densitas sebesar 0,789 g/mL pada suhu 20oC. Etanol

digunakan sebagai bahan bakar otomotif dan dapat dicampur dengan bensin

menjadi gasohol (Shakhashiri, 2008).

Etanol sebagai bahan bakar terbarukan memiliki beberapa perbedaan

dibandingkan bahan bakar fosil. Pertama, etanol memiliki angka oktan yang lebih

tinggi dibandingkan dengan bensin dan premium. Kedua, etanol memiliki nilai

kalor sekitar 67 % nilai kalor bensin, sehingga untuk mendapatkan energi yang

sama, jumlah etanol yang diperlukan akan lebih besar. Ketiga, etanol memiliki

panas penguapan (heat of vaporization) yang tinggi. Berarti ketika menguap

etanol akan memerlukan panas yang lebih besar, dimana panas ini akan diserap

dari silinder sehingga suhu puncaknya akan lebih rendah dan emisi NO akan

sedikit. Pendeknya rantai karbon menyebabkan emisi pembakaran etanol relatif

lebih rendah dibandingkan dengan bensin.

Keempat, etanol memiliki satu molekul OH dalam susunan molekulnya. Oksigen

yang inheren dalam molekul etanol membantu penyempurnaan pembakaran dalam

silinder. Semakin sempurna pembakaran maka emisi akan semakin rendah.

Ditambah dengan rentang keterbakaran (flammability) yang lebar yakni 4,3-19 vol

dibandingkan dengan bensin (1,4 7,6 vol), pembakaran campuran udara

etanol menjadi lebih baik. Inilah penyebab relatif rendahnya emisi CO

7

dibandingkan dengan pembakaran udara-bensin. Argonne National Laboratory

juga menyatakan bahwa etanol selain tidak beracun, juga mempunyai siklus emisi

gas rumah kaca yang lebih rendah 14-19 % dibandingkan dengan premium,

sehingga dapat dikatakan etanol merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan.

ANALISIS DAN SINTESIS

Analisis

Tanaman jagung merupakan tanaman yang dapat dijumpai di seluruh daerah di

Indonesia karena kemudahannya untuk ditanam baik di ekologi lahan danau,

sawah tadah hujan, irigasi, maupun pada lahan kering (Koswara, 1991). Dari hasil

pencatatan Badan Pusat Statistik, produksi jagung pada tiga tahun terakhir

mengalami peningkatan. Hal tersebut disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Perbandingan Luas Panen, Produktivitas Dan Produksi Jagung menurut Wilayah Di Indonesia Tahun 2006 - 2008

Keterangan: bentuk produksi jagung adalah pipilan kering Sumber: www.bps.go.id, diakses tanggal 23 Desember 2008

Bioetanol dikenal luas sebagai bahan bakar yang dapat diproduksi dari bahan

baku tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat seperti singkong, ubi jalar,

tebu, dan lain-lain. Pembuatan bahan bakar dari bahan pangan dapat menimbulkan

masalah baru, yaitu masalah pemenuhan kebutuhan manusia akan bahan pangan.

8

Padahal, di Indonesia pemenuhan kebutuhan pangan belum mampu tercukupi.

Misalnya, untuk memproduksi 1 liter bioetanol dari ubi kayu saja dibutuhkan

sekitar 6,5 kg ubi kayu. Hal ini tentu saja dapat mengancam ketahanan pangan

nasional.

Di sisi lain, ketergantungan terhadap bahan bakar fosil atau bahan bakar minyak

(BBM) semakin meningkat dan pada akhirnya dikhawatirkan dapat menimbulkan

masalah besar ketika cadangan sumber energi tersebut makin terbatas sedangkan

kita belum bisa mengurangi pemakaiaannya. Pembakaran bahan bakar fosil juga

menyebabkan polusi lingkungan serta dapat meningkatkan suhu bumi karena

munculnya fenomena green house effectt. Berlainan dengan pemanfaatan

premium yang diperoleh dari minyak mentah yang merupakan bahan bakar fosil

dan tidak terbarukan, pemanfaatan bioetanol yang diperoleh dari bahan baku

limbah pertanian dapat menunjang program pengurangan gas rumah kaca (CO2 dan CH4). Hal ini karena lebih rendahnya emisi karbon dari pembakaran

bioetanol, yaitu hanya berkisar 14-19 % dari yang dihasilkan oleh pembakaran

premium.

Manfaat dari segi lingkungan juga akan diperoleh karena limbah organik dari

hasil pertanian di Indonesia seperti tongkol jagung jumlahnya cukup melimpah,

namun belum dimanfaatkan secara optimal dan sebagian besar dimusnahkan

dengan pembakaran. Berdasarkan Tabel 1 dan perhitungan untuk tahun 2009,

diketahui bahwa paling tidak sebanyak 6.811.642 ton tongkol jagung akan

menjadi limbah. Pembakaran limbah pertanian meningkatkan kadar CO2 di udara

yang berdampak terjadinya pemanasan global (Puspaningsih et al., 2007). Dengan

kata lain, pemanfaatan tongkol jagung juga diharapkan dapat mengurangi limbah

lingkungan, baik limbah fisik yang merusak pemandangan maupun limbah

polutan udara.

Di Indonesia sendiri saat ini sedang digalakkan misi penghematan pemakaian

bahan bakar minyak. Padahal, kebijakan pemerintah untuk mengurangi konsumsi

9

energi bukan merupakan langkah tepat karena bukan merupakan solusi jangka

panjang. Hal-hal diatas membuat bioetanol dapat menjadi alternatif penggunaan

bahan bakar minyak. Namun, pemakaian etanol murni secara langsung pada

mesin premium akan sulit karena diperlukan banyak modifikasi. Pada suhu rendah

etanol akan sulit terbakar, sehingga dengan etanol murni mesin akan sulit starting.

Pencampuran etanol dengan premium akan mempermudah starting pada suhu

rendah. Campuran 98 % etanol dengan premium dalam perbandingan 20 : 80 (v :

v) memiliki angka oktan sebesar 115, sehingga dapat mencegah terjadinya

fenomena knocking yang berpotensi menurunkan daya mesin menimbulkan

kerusakan serius pada komponen mesin.

Secara umum pemanfaatan campuran bioetanol dan premium dapat berdampak

pada pengurangan emisi bahan pencemar seperti diperlihatkan pada Tabel 2

sehingga pemanfaatan campuran bioetanol dan premium diharapkan dapat

mendukung program pengembangan energi yang berwawasan lingkungan di

Indonesia.

Tabel 2. Perbandingan Emisi Bahan Pencemar dari Campuran bioetanol dan Premium

Emisi E10 E85

Karbon monoksida (CO) Berkurang 25-30 % Berkurang 40 %

Karbon dioksida (CO2) Berkurang 10 % Berkurang 14-102 %

Nitrogen oksida Berkurang 5 % Berkurang 30 %

Komponen Organik Volatil (VOCs) Berkurang 7 % Berkurang 30 % lebih

Sulfur dioksida (SO2)Beberapa pengurangan Berkurang sampai 80 %

PartikulatBeberapa pengurangan Berkurang 20 %

Aldehida Meningkat 30-50 % Tidak cukup data

Aromatik (benzena dan butadiena)

Beberapa pengurangan Berkurang lebih 50 %

Sumber: http://www.renewableenergypartners.org/etanol.html, diakses tanggal 20 Desember 2008

10

Dengan gambaran pada Tabel 2 di atas maka dapat dibuktikan bahwa penggunaan

bioetanol sebagai aditif untuk menggantikan TEL (Tetra Ethyl Lead) atau MTBE

(Methyl Tertiary Butyl Ether) akan sangat mendukung kebersihan lingkungan

karena tidak mengandung bahan beracun maupun zat yang menyebabkan

kerusakan Ozon.

Berdasarkan penelitian B2TP BPPT (2005), gasohol dengan porsi bioetanol dari 5

hingga 20 % bisa langsung digunakan pada mesin otomotif tanpa menimbulkan

masalah teknis dan sangat ramah lingkungan. Kadar karbon dari hasil uji pada

rpm 2.500 untuk gasohol 20 % hanya menghasilkan 0,76 % CO, sedangkan

premium 3,66 dan pertamax 2,85 %.

Sintesis

Saat ini telah diketahui bahwa limbah tongkol jagung dapat digunakan sebagai

bahan baku pembuatan bioetanol. Tongkol jagung merupakan limbah buangan

pada industri jagung pipil yang ternyata mengandung selulosa sebesar 44.9%

(Richana, 2004), dan kurang lebih 30% bagian jagung merupakan tongkol jagung.

Kenyataan tersebut membuat limbah tongkol jagung dari industri jagung pipil

mempunyai potensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol

karena kandungan selulosa yang cukup tinggi.

Dengan menggali kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, produksi bioetanol

dari limbah tongkol jagung dapat dilakukan dengan memanfaatkan teknologi

fermentasi. Proses pembuatan bioetanol dari tongkol jagung dapat dilakukan

dengan beberapa cara. Namun, secara umum ada lima tahap proses utama.

Tahapan tersebut adalah delignifikasi tongkol jagung, isolasi selulosa, hidrolisis,

fermentasi, dan distilasi etanol. Diagram alir tahap produksi bioetanol ditunjukkan

pada Gambar 1.

11

Gambar 1. Diagram alir tahap produksi bioetanol

Delignifikasi bertujuan untuk memudahkan pelepasan hemiselulosa dan

mengurangi kandungan lignin pada tongkol jagung yang dapat menghambat

fermentasi selulosa menjadi gula-gula sederhana. Delignifikasi dilakukan dengan

beberapa tahapan, yaitu pengecilan ukuran, perendaman dalam NaOCl 1 % (b/v),

pembilasan, penyaringan, dan pengeringan untuk menurunkan kadar air tongkol

jagung (Anggraini, 2003). Pembilasan dan penyaringan dengan air dilakukan

sampai air bilasan menjadi netral.

Isolasi selulosa dilakukan untuk mengekstrak hemiselulosa dari fraksi selulosa

pada tongkol jagung. Menurut Hespell (1998), ekstraksi hemiselulosa paling baik

dilakukan dengan menggunakan pelarut NaOH. Isolasi selulosa dilakukan dengan

perendaman tongkol jagung yang telah didelignifikasi dalam larutan NaOH 15 %

selama 24 jam pada suhu 28oC. Setelah 24 jam, dilakukan penyaringan hingga

12

Delignifikasi

Fermentasi glukosa oleh Saccharomyces cerevisiae

Hidrolisis Enzimatis

Isolasi Selulosa

Distilasi etanol

Bioetanol 95 %

Tongkol jagung

didapatkan fraksi padatan berupa selulosa. Padatan tersebut dibilas berulang-ulang

dengan air sampai pH menjadi netral. Kemudian dikeringkan dengan oven suhu

50oC selama 2 hari (Anggraini, 2003).

Menurut Thenawijaya (1989), pada produksi etanol ada dua metode untuk

menghidrolisis komponen lignoselolitik, yaitu hidrolisis asam dan hidrolisis

enzim. Pada hidrolisis enzim, konsentrasi gula lebih besar karena selulase yang

dihasilkan oleh mikroba merupakan selulase kompleks sehingga selulosa tongkol

jagung tersebut dapat dihidrolisis dengan sempurna. Menurut Ariestaningtyas

(1991), Trichoderma viride pada substrat tongkol jagung menghasilkan aktivitas

selulase tertinggi ketika suhu inkubasi 25oC dan lama inkubasi sembilan hari.

Ekstraksi cairan fermentasi dilakukan pada hari kesembilan dengan jalan

memisahkan filtrat dari biomassa dengan menggunakan penyaring dan sentrifuse.

Sebelum dilakukan ekstraksi, ditambahkan Tween 80 sebanyak 0.1 % (v/v).

Filtrat yang dihasilkan kemudian disterilisasi, dipucatkan menggunakan arang

aktif 2 % (b/v), disaring, dan dipekatkan hingga diperoleh konsentrasi glukosa

yang diinginkan.

Fermentasi menggunakan kamir Saccharomyces cerevisiae yang dapat merubah

glukosa menjadi etanol. Fermentasi dilakukan pada fermentor selama 60 jam

pada suhu 27oC dengan pH mendium sebesar 4,8. Pada umumnya hasil fermentasi

adalah bioetanol atau alkohol yang mempunyai kemurnian sekitar 10-12 % dan

belum dapat dikategorikan sebagai fuel based etanol. Agar dapat mencapai

kemurnian di atas 95 %, maka alkohol hasil fermentasi harus didistilasi.

Distilasi ini adalah tahapan yang sangat penting pada produksi bioetanol

dimana proses pemurnian etanol dilakukan dengan pemanasan untuk

memisahkan etanol dengan air dengan memperhitungkan perbedaan titik didih

kedua bahan tersebut yang kemudian diembunkan kembali, dimana titik didih

etanol dan air masing-masing adalah 78,5 dan 100oC. Mekanismenya yaitu

memanaskan campuran etanol-air hingga suhu 78,5oC, dimana pada suhu tersebut

13

etanol akan mendidih dan menguap meninggalkan air. Uap etanol ditahan dalam

wadah, selanjutnya diembunkan kembali menjadi etanol yang lebih murni, yaitu

dengan kemurnian 95 %, sehingga siap untuk digunakan sebagai bahan bakar. Analisis efisiensi konversi tongkol jagung menjadi bioetanol dapat dilihat pada

Gambar 2.

Gambar 2. Skema konversi tongkol jagung menjadi bioetanol

Berdasarkan Gambar 2, diketahui bahwa jumlah bioetanol yang dihasilkan dalam

satu tahun sebanyak 121.945,5 kilo liter bioetanol. Di pasar internasional, harga

bioetanol per liter adalah Rp 20.000,00. Sehingga apabila produksi bietanol setiap

tahunnya sebanyak 121.945,5 kilo liter, maka pemasukan yang akan didapat

sebesar Rp 2.438.910.000.000,00 atau sekitar 2,4 triliun. Apabila harga pokok

produksi per liternya sebesar Rp10.238,00 atau sekitar 1,25 triliun per tahun,

maka dapat dihitung keuntungan kotor per tahunnya sebesar 1,15 triliun per tahun.

14

6.811.642 ton tongkol jagung

15.893.833 ton

96.215 ton bioetanol per tahun 121.945,5 kilo liter bioetanol per tahun

Produk jagung/tahun (BPS,2008)

Rendemen glukosa 3,39 % (b/b) (Subekti,2006)

Efisiensi glukosaetanol 92,08 % (b/b)

Rendemen tongkol 30% (b/b) (Richana, 2004)

3.058.427 ton selulosa

Rendemen selulosa 44,9% (b/b) (Richana, 2004)

103.680 ton glukosa

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Tongkol jagung merupakan salah satu limbah pertanian di Indonesia yang

termasuk limbah organik yang cukup melimpah jumlahnya tetapi belum

dimanfaatkan secara optimal, dan sebagian besar dimusnahkan dengan

pembakaran sehingga dapat meningkatkan kadar CO2 di udara yang berdampak

terjadinya pemanasan global. Melalui pengolahan limbah tongkol jagung sebagai

bahan baku pembuatan bioetanol dapat meningkatkan nilai ekonomis tongkol

jagung, serta dapat menunjang program pengurangan gas rumah kaca (CO2 dan

CH4) dan mencegah kerusakan ozon.

Pemanfaatan tongkol jagung sebagai bahan baku pembuatan bioetanol

akan mencegah kehilangan ekonomis sebanyak 6.811.642 ton tongkol jagung

yang biasanya menjadi limbah. Dengan perkiraan kenaikan produktifitas jagung

sebesar 7 %, pada tahun 2009 akan dihasilkan sebanyak 96.215 ton atau

121.945,5 kilo liter bioetanol dari limbah tongkol jagung.

Saran

Pemakaian etanol murni secara langsung pada mesin premium masih sulit.

Tingkat penggunaan bioetanol dalam bahan bakar premium masih rendah, karena

itu diperlukan riset lebih lanjut agar penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar

dapat lebih optimal dan efisien. Berkaitan dengan ketersediaan tongkol jagung

sebagai bahan baku bioetanol, diperlukan bantuan dan komitmen pemerintah

pusat dan pemerintah daerah, terutama pada daerah-daerah penghasil jagung

untuk memudahkan pengumpulan dan pengangkutan, serta menjamin tersedianya

tongkol jagung dalam jumlah yang melimpah.

Selain itu, diperlukan peran serta pemerintah untuk mengatur kebijakan

yang berkaitan dengan pemanfaatan campuran bioetanol dan premium sehingga

diharapkan dapat mendukung program pengembangan energi yang berwawasan

lingkungan di Indonesia.

15

DAFTAR PUSTAKA

Anggraini, F. 2003. Kajian Ekstraksi dan Hidrolisis Xilan dari Tongkol Jagung (Zea mays L.). Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Ariestaningtyas, Y. 1991. Penggunaan Tongkol Jagung Untuk Produksi Selulase oleh Trichoderma viride. Skripsi. Departemen Teknologi Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Anonima. 2002. http://www.renewableenergypartners.org/etanol.html. [20 Desember 2008]

Anonimb. 2006. http://www.bps.go.id. [23 Desember 2008]

Anonimc. 2006. Fermentation. http://www.wikipedia.org/fermentation.html. [17 Januari 2009]

Anonimd. 2008. http://www.ujungpandangexpress.com. [4 Februari 2009]

Buranov, Anvar U. dan G. Mazza. 2008. Lignin in straw of herbaceous crops. Industrial crops and products, 28(2008):237259.

Cobley, L.S and W.M. Steele, 1976. An introduction to the Botany of Tropical Crops, 2nd Edition, Longman London, pp: 34-38.

Fardiaz, S. 1992. Mikrobiologi Pangan. Departemen P dan K, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. IPB. Bogor.

Gong, C.S. dan G.T. Tsao. 1979. Cellulase and Biosynthesis Regulation. Di dalam: D. Perlman (ed.) Annual Report on Fermentation Process. Academic Press. New York.

Handayani, Sri Utami. 2008. Pemanfaatan Bioetanol sebagai Bahan Bakar Pengganti Premium.

Hespell, B. 1998. Extraction and Characterization of Hemisellulose from Corn Fiber Produced by Corn Wet-Milling Processes. J. Agric. And Food Chem. 46:2615-2619.

Judoamidjoyo, D.A.A dan Said, E.G. 1990. Teknologi Fermentasi. PAU Bioteknologi Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Kosaric, N., D.C.M.Ng.I. Russel, dan G.S. Stewart. 1980. Ethanol Production by Fermentation : An Alternative Liquid Fuel. Di dalam: D. Perlman (ed.) Advance in Microbiology. Academic Press. New York.

Koswara, J. 1991. Budidaya Jagung. Institut Pertanian Bogor. Bogor

16

Manoliu Al., Olteanu Z., Opric L., Mois M., 2006. XXXVI Annual Meeting, Prooceedings, University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine, Iasi, Scientific Research of Horticulture, pp. 967-974.

Manoliu Al., Opric Lcrmioara, Hum Anca, Ungureanu Eugen, 2005. Analele tiinifice ale Universitii Al. I. Cuza Iai, Tomul V, Genetic i Biologie molecular, 45-49.

Manoliu Al., Opric L., Olteanu Z., Hum A., Artenie V., Creang D. E., 2004. 3rd International Workshop on "Biological effects of Electromagnetic fields", 56-63, Kos Greece.

Neway O. Justin, 1989. Fermentation process development of Industrial organisms. World Journal of Microbial Biotechnology, Vol. 4, pp: 38-46.

Olsson, L. dan B. Hahn-Hagerdal. 1996. Fermentation of Lignocellulosic Hydrolysate for Ethanol Production. Enzyme Microb. Technol. 18:312-331.

Oura, E. 1983. Reaction Product of Yeast Fermentation. Di dalam: H. Dellweg (ed.). Biotechnology Volume III. Academic Press. New York.

Panji, C. 1989. Industrial Mikrobia. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi, Pusat Antar Universitas Bioteknologi IPB, Bogor.

Rahayu, E. S. dan K. Rahayu. 1988. Teknologi Pengolahan Minuman Beretanol. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi, Gajah Mada University Press, Yogyakarta.

Reed, G. dan T. W. Nagodawithana. 1991. Yeast Technology, Second Edition. Van Nostrand Reinhold, New York.

Richana, N., P. Lestina, dan T. T. Irawadi. 2004. Karakterisasi Lignoselulosa dari Limbah Tanaman Pangan dan Pemanfaatannya untuk Pertumbuhan Bakteri RXA III-5 Penghasil Xilanase. Jurnal Penelitian Pertanian Tanaman Pangan 23(3):171-176.

Shakhashiri. 2008. Etanol. http://scifun.chem.wisc.edu/chemweek/etanol/etanol.html. [16 Desember 2008]

Smith, E. John, 1996. An Industrial Application of Cellulases, Journal of Biotechnology and Bioengineering. Press syndicate of the University of Cambridge, Third Edition. pp:68-83.

Srinivas, R. dan T. Panda. 1998. pH and Thermal Stability Studies of Carboxymethyl Cellulase From Intergeneric Fusant of Trichoderma

17

viride/Saccaromyces cervisiae. Journal of Industrial microbiol and Biotechnol 21:178-183.

Sternberg, D. 1976. Production of Cellulose by Trichoderma viride. Di dalam: E.L. garden Jr. (ed.). Enzyme Convertion of Cellulose Material. Tech. and Appl. Interscience Pub. John Willey and Sons, New York.

Sugiharto, P.E. 1991. Analisis Kuantitatif Kadar Etanol dari Bonggol Pisang oleh Saccharomyces cerevisiae. Fakultas MIPA, Universitas Brawijaya, Malang.

Thenawijaya, M. 1989. Enzym dan Bioteknologi. Pusat Antar Universitas. IPB. Bogor.

Widyani, I.G.A. 2002. Ekstraksi Xilan dari Tongkol Jagung dan Kulit Ari Kedelai. Skripsi. Departemen Teknologi Industri Pertanian. Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor.

Winarti, S. 1996. Pengaruh Lama Fermentasi dan Kadar Substrat Terhadap Produksi Etanol Pada Fermentasi Onggok oleh Saccaromyces cerevisiae. Fakultas MIPA. Universitas Brawijaya. Malang.

Zhou, Jin, Yong-Hong Wang, Ju Chu , Ying-Ping Zhuang, Si-Liang Zhang, dan Peng Yin. 2008. Identification and purification of the main components of cellulases from a mutant strain of Trichoderma viride T 100-14. Bioresource Technology ,Vol. 99 pp: 68266833.

18

BIODATA PENULIS

1. Nama lengkap : Harist Gustiar

Tempat dan tanggal lahir : Tangerang, 6 Agustus 1987

Karya ilmiah yang pernah dibuat :

a. Pemanfaatan Limbah Tongkol Jagung dalam Produksi Xilitol pada

Skala Pilot Plan

RISTEC (Research In Creativity for Science and Technology

National Competition) Universitas Diponegoro 2008

b. Enzim Fitase Selama Fermentasi Beberapa Jenis Kedelai :

Implikasinya terhadap Beberapa Parameter Gizi. Indofood Riset

Nugraha 2008

c. Biskuit Mengkudu sebagai Pangan Fungsional bagi Penderita

Diabetes Melitus. Program Kreatifitas Mahasiswa Bidang

Penelitian 2008

d. Optimasi Perniagaan Kedelai Indonesia dengan Pola Perusahaan

Inti Rakyat yang Mandiri sebagai Jembatan Kepentingan Petani

dan Industri. Kompetisi Pemikiran Kritis Mahasiswa 2008

e. Pengaruh Antioksidan Ekstrak Jahe Merah (Zingiber Officinale

var. Sunti) terhadap Sel Leukimia (THP-1). Program Kreatifitas

Mahasiswa Bidang Ilmiah 2008

f. Pemanfaatan Ekstrak Daun Bambu (Bambusoidae) untuk

Menurunkan Kadar Akrilamida pada Singkong Goreng. Program

Kreatifitas Mahasiswa Bidang Penelitian 2007

g. Proses Produksi Minyak Sawit Merah (Red Palm Oil) dari Minyak

Kelapa sawit Kasar (Crude Palm Oil) Sebagai Suplemen dan

Bahan Tambahan Pangan. Program Kreatifitas Mahasiswa Bidang

Penelitian 2006

h. Pengembangan Produk Es Krim Ubi Jalar Ungu sebagai Pangan

Fungsional. Program Kreatifitas Mahasiswa Bidang

Kewirausahaan 2006

19

Penghargaan ilmiah yang pernah diraih :

a. Finalis RISTEC (Research In Creativity for Science and

Technology National Competition) Diponegoro University 2008

dengan jumdul makalah Pemanfaatan Limbah Tongkol Jagung

dalam Produksi Xilitol pada Skala Pilot Plan

2. Nama lengkap : Agus Danang Wibowo

Tempat dan tanggal lahir : Semarang, 14 Agustus 1988

Penghargaan ilmiah yang pernah diraih :

a. Finalis RISTEC (Research In Creativity for Science and

Technology National Competition) Diponegoro University 2008

dengan jumdul makalah Pemanfaatan Limbah Tongkol Jagung

dalam Produksi Xilitol pada Skala Pilot Plan

3. Nama lengkap : Nur Annisa Utami

Tempat dan tanggal lahir : Bengkalis, 8 Juni 1988

Karya ilmiah yang pernah dibuat :

a. Formulasi cookies berbasis tepung sukun sebagai alternatif pangan

darurat kaya serat dan berkalori tinggi.

Program Kreativitas Mahasiswa bidang Kewirausahaan tahun 2006

b. Permen mengkudu sebagai jajanan sehat yang berkhasiat

meningkatkan daya tahan tubuh anak-anak.

Program Kreativitas Mahasiswa bidang Penelitian tahun 2007

c. Pengembangan Produk Flakes Berbasis Tepung Talas (Taroflakes)

dan Strategi Pemasarannya.

Program Kreativitas Mahasiswa bidang Kewirausahaan tahun 2007

d. Depot SUYAKIN (Susu MAsyarakat Miskin) : Pemenuhan

Sumber Protein Hewani sebagai Solusi Gizi Buruk Balita.

Kompetisi Pemikiran Kritis Mahasiswa bidang Kesejahteraan

Masyarakat tahun 2008

20

e. Intensifikasi Produk Tarochip sebagai Upaya Pengembangan Usaha Mandiri Mahasiswa Berbasis Talas Bogor.

Program Kreativitas Mahasiswa bidang Kewirausahaan tahun 2008

f. Bussiness Plan of Caricafood Lestari Agro

Agroindustry 2008, IPB

21

LAMPIRAN

RIWAYAT HIDUP DOSEN PEMBIMBING

Nama lengkap : Siti Nurjanah, STP, MSiNIP : 132 311 934Instansi : Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fateta, IPBPangkat/Gol : Asisten Ahli/ IIIaTempat tanggal lahir : Sukabumi, 31 Januari 1976Agama : IslamAlamat lengkap : Laladon Gede, Gg IV. Rt. 04/07 no. 13 Desa Laladon Kec.

CiomasKabupaten Bogor . Telp. (0251) 632606 HP :

08128263685Pendidikan :S2/2003-2006 : Program Studi Bioteknologi, IPBS1/1994-1999 : Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi

Fakultas Teknologi Pertanian, IPB

Paten :30 Juni 2003 : Proses Produksi Sari Buah Pala Instan

(Dengan Nomor Paten Sederhana ID 0 000 418 S)8 Desember 2003 : Pembuatan Wortel Sebagai Bahan Baku Nutritious

Vegetable Leather (Dengan Nomor Registrasi P 002 00300630)

Publikasi

Siti Nurjanah. M. Thenawidjaya-Suhartono, E. Chasanah. 2005. Exploration of Protein Which Catalyzed Silica Polymerization Originated from Sponges of Binuangeun Island. International seminar and Workshop: Marine Biodiversity and Its Potential for Biopharmaceutical Industry, Jakarta, 17-18 May 2005.

Siti Nurjanah. M. Thenawidjaya-Suhartono, Dahrul Syah, ML Trianawati , E. Chasanah. 2006. Biopolimerisasi Silika Oleh Protein Sejenis Silicatein dari Sponge Asal Indonesia. Simposium Nasional Himpunan Polimer Ke-6, Serpong, 5 September 2006.

Siti Nurjanah. 2006. Kajian sumber cemaran mikrobiologis pangan pada beberapa rumah makan di lingkar kampus IPB Darmaga, Bogor. Jurnal Ilmu Pertanian Indonesia. ISSN : 0853-4217, Vol 11. No.3. Desember 2006. p:18-24.

22

Dahrul Syah, Maggy T. Suhartono, Siti Nurjanah. 2007. Karakterisasi protein sejenis silicatein yang terlibat dalam biofabrikasi struktur nanosilika sponge. Abstrak pada Kumpulan Ringkasan Hasil Penelitian Institut Pertanian Bogor. 13 April 2007.

Kusumaningrum, HD, Suliantari, Siti Nurjanah. 2006. Prevalence and effect of chlorine onculturability of Campylobacter jejuni on poultry products. 2006. Proceeding National Seminar, PATPI, Jogjakarta. 2 April 2006.

Kusumaningrum, HD, Irmawati Abdi, Suliantari, Siti Nurjanah. 2007. Prevalence of Campylobacter jejuni on poultry product in Indonesia. Abstract book at 10th ASEAN Food Conference 2007. Kuala Lumpur, Malaysia, p: 93

Winiati P. Rahayu , Rosliana Mawaddah, Siti Nurjanah, Riolina Ida L. Panggabean dan Eva Nikastri. 2008. Assessment on Research Results of Natural Antimicrobial Potential and Their Application in Food Product. Abstract book at National Seminar, PATPI, Palembang.

Penelitian

Judul Tahun Mempelajari Perubahan Komponen Volatil Selama Fermentasi Tempe 1999Formulasi Tomato Sauce (Proyek kerjasama Center of Food and Nutrition Study) 2000

Aplikasi Pembuatan Tepung Kentang untuk Bahan Baku Perkedel Instan 2001

Proses Produksi Sari Buah Pala Instan 2001Pembuatan Wortel sebagai Bahan Baku Nutritious Vegetable Leather 2003Karakterisasi Protein yang Terlibat dalam Biofabrikasi Struktur Nanosilika 2005

Identifikasi Prevalensi dan Mekanisme Pengaruh Klorin terhadap Viabilitas Sel Campylobacter jejuni dalam bahan pangan (Peneliti Utama)

2006

Kajian Sumber dan Analisis Bahaya Mikrobiologis Pangan pada Rumah Makan di Lingkar Kampus IPB 2006

Aplikasi Teknologi dan Pengembangan Sistem Manajemen Keamanan Pangan untuk Meningkatkan Mutu dan Keamanan Udang Beku Ekspor di PT CentralPertiwi Bahari

2006

Pengembangan Produk Pangan Tinggi Serat dan Sumber Prebiotik dari Resistant Starch Umbi-umbian 2006

Development and Evaluation of Antimicrobial Edible Film 2007Assessment on Research Results of Natural Antimicrobial Potential and Their Application in Food Product. 2008

Bogor, 2 Februari 2009

23