Proses Sakarifikasi dan Fermentasi Bioetanol...

Proses Sakarifikasi dan Fermentasi BioetanolBerbahan Baku Tandan Kosong Kelapa Sawit (Elais

guineensis) Hasil Pretreatment Lindi Hitam

SKRIPSI

Oleh:Effendi Tri Cahyono

NIM 115100200111015

JURUSAN KETEKNIKAN PERTANIANFAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYAMALANG

2015



SKRIPSI


NIM 115100200111015



2015




NIM 115100200111015

Sebagai syarat memperoleh gelar sarjana TeknologiPertanian



2015




NIM 115100200111015

Sebagai syarat memperoleh gelar sarjana TeknologiPertanian



2015

ii

LEMBAR PERSETUJUAN

Judul TugasAkhir : Proses Sakarifikasi dan FermentasiBioetanol Berbahan Baku Tandan KosongKelapa Sawit (Elais guineensis) HasilPretreatment Lindi Hitam

Nama Mahasiswa : Effendi Tri CahyonoNIM : 115100200111015Jurusan : Keteknikan PertanianFakultas : Teknologi Pertanian

Pembimbing Pertama, Pembimbing Kedua,

Dr. Ir. Bambang Susilo, M.Sc, Agr. Rini Yulianingsih,S.TP., MTNIP. 19620719 198701 1 001 NIP. 19740717 200812 2 002

Tanggal Persetujuan: Tanggal Persetujuan:

iii

LEMBAR PENGESAHAN



Dosen Penguji I,

Dr. Ir. Sandra Malin Sutan, MPNIP. 19631231 199303 1 021


Dr. Ir. Bambang Susilo, M.Sc, Agr. Rini Yulianingsih,S.TP., MTNIP. 19620719 198701 1 001 NIP. 19740717 200812 2 002

Ketua Jurusan,

Dr. Ir. J. Bambang Rahadi W., MSNIP. 19560205 198503 1 003

Tanggal Lulus TA:

ii

LEMBAR PERSETUJUAN




Dr. Ir. Bambang Susilo, M.Sc, Agr. Rini Yulianingsih, S.TP., MTNIP. 19620719 198701 1 001 NIP. 19740717 200812 2 002Tanggal Persetujuan: Tanggal Persetujuan:

Pembimbing Ketiga,

Prof. Dr. YanniSudiyani, M.AgrNIP. 19580526 198403 2 003

Tanggal Persetujuan:

iv

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jombang pada tanggal 07Oktober 1991 dari Bapak bernama MohamadSyukur dan Ibu Sumarah. Penulismenyelesaikan pendidikan sekolah dasar diSDN Bedahlawak 2 pada tahun 2003. Kemudianmelanjutkan ke sekolah menengah tingkatpertama di SMPN 1 Ploso dengan tahun

kelulusan 2006, dan menyelesaikan sekolah menengah atas diSMAN Kabuh pada tahun 2009. Pada tahun 2015, penulisterlah berhasil menyelesaikan pendidikan Strata-1 JurusanKeteknikan Pertanian di Universitas Brawijaya, Malang.

Pada masa pendidikannya DI Universitas Brawijaya, penulispernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Energi dan ListrikPertanian dan Mekanisasi Pertanian pada tahun 2013 dan 2014, Koordinator Internal Laboratorium Daya dan Mesin Pertanian2014, dan Panitia Perlengkapan OPJ (Orientasi PengenalanJurusan) Keteknikan Pertanian 2012. Karya yang telahdihasilkan oleh penulis adalah Analisis Proses Refenery CrudeKernel Stearin (CKS) di PT. WILMAR NABATI INDONESIAGRESIK.

iv

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jombang pada tanggal 07Oktober 1991 dari Bapak bernama MohamadSyukur dan Ibu Sumarah. Penulismenyelesaikan pendidikan sekolah dasar diSDN Bedahlawak 2 pada tahun 2003. Kemudianmelanjutkan ke sekolah menengah tingkatpertama di SMPN 1 Ploso dengan tahun

kelulusan 2006, dan menyelesaikan sekolah menengah atas diSMAN Kabuh pada tahun 2009. Pada tahun 2015, penulisterlah berhasil menyelesaikan pendidikan Strata-1 JurusanKeteknikan Pertanian di Universitas Brawijaya, Malang.

Pada masa pendidikannya DI Universitas Brawijaya, penulispernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Energi dan ListrikPertanian dan Mekanisasi Pertanian pada tahun 2013 dan 2014, Koordinator Internal Laboratorium Daya dan Mesin Pertanian2014, dan Panitia Perlengkapan OPJ (Orientasi PengenalanJurusan) Keteknikan Pertanian 2012. Karya yang telahdihasilkan oleh penulis adalah Analisis Proses Refenery CrudeKernel Stearin (CKS) di PT. WILMAR NABATI INDONESIAGRESIK.

v

HALAMAN PERUNTUKAN

Hidup adalah Barokah Allah SWT....

Karya ini kupersembahkan kepada kedua orang tuaku dan

para pembaca, semoga bermanfaat bagi semua.....

Suatu Ilmu pengetahuan akan terus berkembang bila

diamalkan kesesama.....

vi

EFFENDI TRI CAHYONO. 115100200111015.. TA. ProsesSakarifikasi dan Fermentasi Bioetanol Berbahan BakuTandan Kosong Kelapa Sawit (Elais guineensis) HasilPretreatment LindiHitam. Pembimbing: Dr. Ir. BambangSusilo, M.Sc., Agr.; Rini Yulianingsih, STP., MT.; Prof. Dr.YanniSudiyani, M.Agr

RINGKASAN

Bioetanol merupakan salah satu bahan bakar terbarukan yangkini banyak dikembangkan di Indonesia. Namun, prospekpengembangan bioetanol masih mengalami kendala karenamasih menggunakan bahan baku berbasis pangan sepertisingkong, jagung dan tetes tebu. Oleh karena itu untukmenghindari persaingan bahan baku pengadaan antara bahanpangan dan energy, bioetanol dialihkan kebiomassa, salahsatunya yaitu tandan kosong kelapa sawit yang mempunyaikandungan selulosa sebesar 41,30–46,50%, bahkan diIndonesia kesediaan TKKS sangat melimpah berkisar 18,2 jutaton/tahun. Hal inilah yang menyebabkan tandan kosong kelapasawit sangat prospek sebagai bahan baku bioetanol diIndonesia. Bioetanol lignoselulosa dibuat dari 3 tahapan yaitupretreatment untuk mendegradasi lignin sehingga tidakmenghambat proses sakarifikasi selulosa untuk memotongselulosa menjadi glukosa dan glukosa akan difermentasimenjadi alcohol. Metode penelitian ini menggunakan duametode yaitu metode Separated Hydrolisis andFermentation(SHF) dan metode Simultaneous Sacharificationand Fermentation(SSF) dengan subtrat 15% yang sudah dipretreatment menggunakan larutan 100% lindihitam, 50% lindihitam:50% NaOH, 30% lindi hitam:70% NaOH, dan 100% NaOHsebagai control. Proses sakarifikasi menggunakan enzim Ctex230 FPU dan Htex2 dengan perbandingan 1:5 dari enzim Ctex2.Kemudian proses fermentasi menggunakan yeastSaccharomyces cerevisiae 1% dari volume total 75 ml.kemudian dilanjutkan dengan penelitian menggunakan metodedan subtract terbaik dengan variasi enzim 20, 30, dan 40 FPU.Dari hasil penelitian didapatkan bahwa proses SSF dan subtrat

vii

30% lindi hitam:70% NaOH merupakan metode dan subtratterbaik yang menghasilkan kadar etanol 5.22 % (g/g) di 24 jamdengan control subtrat 100% NaOH sebesar 6.60% (g/g)kadar etanol. Sedangkan di jam sampel berikutnyamengalami penurunan kadar etanol. Sedangkan untuk variasienzim didapatkan hasil terbaik pada 40 FPU yaitu dengankadar etanol 5.37% (g/g) di 24 jam pertama. Kemudian di jamsampel berikutnya juga mengalami penurunan kadar etanol.

Kata Kunci : TKKS, Pretreatmen(LindiHitam:NaOH), SHF, SSF,Enzim, Yeast, Etanol.

viii

EFFENDI TRI CAHYONO. 115100200111015.Saccharification and Fermentation Process of Oil PalmEmpty Fruit Bunch (Elaeis guineensis) Bioethanol: TheResults of Black Liquor Pretreatment. TA. Pembimbing:Dr. Ir. Bambang Susilo, M.Sc., Agr.; Rini Yulianingsih,STP., MT.; Prof. Dr. YanniSudiyani, M.Agr

SUMMARY

Bioethanol is a renewable fuel that is now being developed inIndonesia. However, prospects for the development ofbioethanol still experiencing problems because it still usesfood-based raw materials such as cassava, corn, andmolasses. Therefore, to avoid raw material procurementcompetition between food and the energy, raw materialsbioethanol diverted to biomass. One of them is oil palm emptyfruit bunches, which has a cellulose content of 41.30% to46.50%. In Indonesia available TKKS with abundant amount ofapproximately 18.2 million tons/year. This is why TKKS verysuitable as raw material for bioethanol in Indonesia.Lignocellulosic bioethanol consists of three stages of theprocess: 1) pretreatment to degrade lignin so it does notinterfere with the process of saccharification; 2) cellulose tocuts the cellulose into glucose and; 3) glucose is fermentedinto alcohol. This research method using two methods: 1)Separated Hydrolisis and Fermentation (SHF) method and 2)Simultaneous Sacharification and Fermentation (SSF) methodwith substrate 15% already in pretreatment using a solution of100% black liquor; 50% of black liquor:50% NaOH; 30% blackliquor:70% NaOH; and 100% NaOH as a control.Saccharification process using enzymes Ctex2 30 FPU andHtex2 with ratio 1:5 of the enzyme Ctex2. Then thefermentation process using the yeast Saccharomycescerevisiae 1% of the total volume of 75 ml. Then researchmethods and best subtract with variation of the enzyme 20, 30,and 40 FPU. The result showed that the SSF and the substrate30% of black liquor:70% NaOH is a method and best substratewhich is produce ethanol 5:22% (g/g) in 24 hours with a control

ix

substrate 100% NaOH amounted to 6.60% (g/g) ethanolcontent. While the next sample decreased levels ofethanol.And for enzyme variations is obtained the best resultsat 40 FPU with the ethanol content 5:37% (g/g) in the first 24hours.While the next sample also decreased levels of ethanol.

Keywords: Enzymes, Ethanol, Pretreatment (BlackLiquor:NaOH), SHF, SSF, TKKS, Yeast.

x

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Yang bertanda tangan dibawah ini:Nama Mahasiswa : Effendi Tri CahyonoNIM : 115100200111015Jurusan : Keteknikan PertanianFakultas : Teknologi PertanianJudul Tugas Akhir : Proses Sakarifikasi dan Fermentasi

Bioetanol Berbahan Baku Tandan KosongKelapa Sawit (Elais guineensis) HasilPretreatment LindiHitam

Menyatakan bahwa,Tugas Akhir dengan judul di atas merupakan karya asli penulisdiatas. Apabila di kemudian hari terbukti pernyataan ini tidakbenar saya bersedia dituntut sesuai hukum yang berlaku.

Malang, 12 Agustus 2015Pembuat Penyataan,

Effendi Tri CahyonoNIM. 115100200111015

xi

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur saya panjatkan kepada Allah SWTkarena atas rahmat dan anugerah-Nya penulis dapatmenyelesaikan laporan Skripsi yang berjudul “ProsesSakarifikasi dan Fermentasi Bioetanol Berbahan BakuTandan Kosong Kelapa Sawit (Elais guineensis) HasilPretreatment LindiHitam” dengan baik. Tidak lupa penulisingin menyampaikan terima kasih kepada:

1. Kedua Orang tua dan segenap keluarga yang banyakmemberi dukungan moril.

2. Bapak Dr. Ir. Bambang Susilo Msc.Agr, dan Ibu RiniYulianingsih S.TP, MT selaku dosen pembimbing yangtelah meluangkan waktunya dan membimbing penulissehingga dapat menyelesaikan laporan ini.

3. Ibu Eka ST, Bapak Muryanto, ST., MT, dan Ibu Prof. Dr.Yanni Sudiyani, M.Agr selaku pembimbing di PP-KimiaLIPI Serpong yang telah memberikan ilmu yang baru bagipenulis.

4. Ibu Novita Ariani Sanul (AI), Ibu Irni, dan Bapak Hendrisselaku pembimbing lapangan yang telah memberikanpengalamannya bagi penulis.

5. Dr. Ir. Sandra Malin Sutan, MP selaku dosen penguji yangtelah meluangkan waktunya menguji penulis laporanl ini.

6. Dr. Ir. J. Bambang Rahadi W.,MS selaku Ketua JurusanKeteknikan Pertanian Universitas Brawijaya Malang.

7. Para Sahabat-sabahat (Agung Cahyono, Faiq, PangguluR.U., dan Ami Maharani) yang telah membantu dalammenyelesaikan laporan ini.

8. Para Teman-teman satu laboratorium (Vivin, Giant, Fitri,Ayu, Nurul, Dida, dan Aam) yang telah membagi sukaduka kepada penulis.

9. Para Saudara-saudara di Malang (Akbar, Irul, Aziz, Richo,Agus, Ahlul) yang telah memberi motivasi penulis.

10. Keluarga Besar Keteknikan Pertanian Angkatan 2011khususnya kelas B yang telah memberikan semangat kepenulis.

xii

11. Pimpinan dan Pegawai PP-Kimia LIPI Serpong yang telahmenyediakan tempat penelitian penulis.Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari

sempurna. Oleh karena itu saran dan kritik yang membangunsangat penulis harapkan untuk kesempurnaan laporan ini. Akhirkata, Penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberikanmanfaat kepada semua pihak yang memerlukannya.

Malang, 18 September 2015

Penulis

xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL…………………………………………….....iLEMBAR PERSETUJUAN……………………………………...iiLEMBAR PENGESAHAN………………………………………iiiRIWAYAT HIDUP ...…………………………………………....ivHALAMAN PERUNTUKAN………………………………….....vPERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI………………………....viRINGKASAN……………………………………...……………..viiSUMARY ...………………………………………………………ixKATA PENGANTAR…………………………………………....xiiDAFTAR ISI……………………………………………………..xiiiDAFTAR GAMBAR……...……………………………………...xvDAFTAR TABEL………………….…………………………….xviDAFTAR LAMPIRAN…………………………….…………….xvii

I. PENDAHULUAN………………………………………………..11.1 Latar Belakang .... ............................................................11.2 Rumusan Masalah ...........................................................31.3 Tujuan………………………………………………………..31.4 Manfaat………………………………………………….......31.5 Batasan Masalah…………………………………………...3

II. TINJAUAN PUSTAKA…………………................................52.1Tandan Kosong Kelapa Sawit ……………….…………….. 52.2 Biomassa Lignoselulosa ………………...……………...…..62.3 LindiHitam ………………………………………………..…...82.4 Bioetanol……………………………………………………....92.5 Proses Pembuatan Bioetanol …………………………..…102.6 SSF …………………………………………………………..122.7 SHF ………………………………...………………………...142.8 Enzim HTex2 dan CHex2 …………...……………………..162.9 Saccharomycescerevisiae ……………………...………….162.10 PenelitianTerdahulu ……………………………………….17

III. METODE PENELITIAN ……………………………………..193.1 Waktu danTempat Penelitian …………………..……...…..193.2 Alat dan Bahan …..…………………………………...……..19

xiv

3.3 Metode Penelitian ………………..……………….…………203.4 Prosedur Penelitian ………………………………………….213.5 Analisa Komponen …………………………………………..253.6 Parameter Pengamatan dan Analisa Data ………………..25

IV. PEMBAHASAN ………………………………………………264.1 Pembahasan Umum …………………………………..…....234.2 Data Hasil Penelitian ………………………………....…….27

V. PENUTUP …………………………………………................345.1 Kesimpulan …………………………………………….........345.2 Saran …………………………………………………….…...34

DaftarPustaka ……………………………………………...........35

xv

DAFTAR GAMBAR

No Gambar HalamanGambar2.1Tandan Kosong Kelapa Sawit …………………..…..5Gambar2.2 Rumus Bangun Selulosa …………………….……..7Gambar2.3 Skema Reaksi dalam Proses SSF …………….…13Gambar2.4 Skema Reaksi dalam Proses SHF …………….…14Gambar3.1 Diagram Alir Proses SSF …………………............22Gambar3.2 Diagram Alir Proses SHF ………………………….24Gambar4.1Tandan Kosong Kelapa Sawit Hasil Pretreatment .28Gambar4.2 Grafik Data Hasil Etanol Metode SHF ……………29Gambar4.3 Grafik Data Hasi lEtanol Metode SSF …………....29Gambar4.4 Grafik Data Hasil Etanol dan Xilosa metode SSF .31

xvi

DAFTAR TABEL

No Gambar HalamanTabel2.1 Komposisi Kimia TKKS ………………………………..6Tabel3.1 Rancangan Percobaan ………………………………20

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

No Gambar HalamanLampiran 1. Prosedur KerjaAlat …………………………..…..42Lampiran 2. Pembuatan Pelarut ……………………………....46Lampiran 3. UjiAktifitas Enzim ……………………………..….47Lampiran 4. Data Perhitungan Hasil Penelitian ………..........51Lampiran 5. Perhitungan Anova …………………………..…..59Lampiran 6. Dokumentasi ……………………………………...61

1

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar belakangBioetanol merupakan salah satu bahan bakar terbarukan

yang kini banyak dikembangkan di Indonesia. Namun, prospekpengembangan bioetanol masih mengalami kendala karenamasih menggunakan bahan baku berbasis pangan sepertisingkong, jagung dan tetes tebu. Oleh karena itu, untukmenghindari terjadinya konflik pangan yang mungkin terjadi dimasa depan, bahan pembuatan bioetanol harus dialihkan kebahan baku bioetanol generasi kedua yaitu biomassaberlignoselulosa. Salah satunya yaitu tandan kosong kelapasawit (TKKS) yang saat ini dimanfaatkan oleh lembaga ilmupengatahuan Indonesia sebagai bahan baku pembuatan etanol(Sudiyani et al.,2013).

TKKS merupakan limbah perkebunan kelapa sawit yangmempunyai kandungan selulosa yang tinggi dibandingkandengan biomassa yang lain. Kandungan selulosa TKKSmencapai 41,30–46,50% sehingga sangat berpotensi digunakansebagai bahan baku bioetanol (Syafwina et al., 2002). Selain itu,jumlah TKKS di Indonesia sangat berlimpah, menurut Ditjenperkebunan Indonesia (2012) jumlah TKKS di Indonesiadiperkirakan mencapai 26,5 juta ton/tahun. Sehingga memilikiprospek yang bagus untuk dikembangkan sebagai bahan bakuyang berkelanjutan.

Pembuatan bioetanol dari bahan berlignoselulosameliputi tiga tahapan yaitu pretreatment untuk memisahkanantara lignin, selulosa dan hemiselulosa, hidrolisis enzimatisuntuk merubah selulosa (polisakarida) menjadi glukosa(monosakarida), dan fermentasi untuk mengkonversi glukosamenjadi etanol dengan bantuan yeast (Smith et al, 2003).Proses hidrolisis dan fermentasi merupakan salah satu prosespenting yang berpengaruh terhadap kadar etanol yangdihasilkan. Adapun dua metode sakarifikasi enzimatis yang saatini banyak dikembangkan yaitu metode simultaneoussacharificatian and fermentation (SSF) atau dikenal denganproses sakarifikasi fermentasi serentak (SFS) dan metode

2

separated hydrolysis fermentation (SHF) atau yang dikenalsakarifikasi dana fermentasi terpisah.

Proses SSF yaitu kombinasi antara hidrolisismenggunakan enzim selulase dan yeast Saccharomycescerevisiae untuk fermentasi gula menjadi etanol secarasimultan. Sedangkan, proses separated hydrolysis fermentation(SHF) merupakan proses sebaliknya dari proses SSF, yaituhidrolisis dan fermentasi yang dilakukan secara terpisah. Keduametode tersebut mempunyai keunggulan masing-masing, yaitumetode SHF yang bisa mengatur suhu optimal kerja enzimmaupun yeast, karena terdiri dari dua reactor atautahapan(Mohamad, 2011). Sedangkan metode SSF hanyaterdiri dari satu reactor dalam proses hidrolisis dan fermentasisehingga proses konversi selulosa menjadi etanol lebih cepatdaripada SHF(Sun and Cheng, 2002). Selain itu pada SSF,rendemen produk meningkat karena glukosa hasil sakarifikasiakan segera difermentasi menjadi etanol (Sudiyani,2009).

Penelitian ini adalah penelitian lanjutan, yaitu bahanbaku yang digunakan adalah TKKS yang telah dilakukanpretreatment menggunakan pretreatment kimia, denganmemanfaatkan daur ulang limbah NaOH hasil pretreatment (lindihitam) sebagai pelarut pada reaktor alkaline explosion. Hal inidiharapkan dapat menekan biaya pembelian larutan alkali danlarutan penetral dalam pembuangan kelingkungan. Selain itujuga, memanfaatkan limbah hasil pretreatment. TKKS hasilpretreatment kemudian dilakukan proses sakarifikasi danfermentasi untuk menghasilkan etanol dengan bantuan enzimdan yeast. Berdasarkan latarbelakang tersebut, penelitian inibertujuan untuk melakukan proses konversi TKKS menjadibioetanol dengan menggunakan metode simultaneoussacharificatian and fermentation (SSF) dan separated hydrolysisfermentation (SHF).

3

1.2 Rumusan masalahRumusan penelitian ini adalah:

1. Bagaimana perbedaan hasil etanol yang dihasilkan darimetode SHF dan SSF?

2. Bagaimanakah hasil etanol terbaik dari hasilpretreatment?

3. Bagaimanakah pengaruh konsentrasi enzim padasubtrat dan metode terbaik dalam menghasilkan etanol?

1.3 TujuanTujuan dari penelitian ini adalah:

1. Untuk mengetahui perbedaan hasil etanol yangdihasilkan dari metode SHF dan SSF.

2. Untuk mengetahui hasil pretreatment terbaik dalammenghasilkan kadar etanol.

3. Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi enzim padasubtrat dan metode terbaik dalam menghasilkan etanol.

1.4 ManfaatManfaat penelitian ini adalah:

1. Bagi masyarakat :Memberikan informasi tentangmanfaat limbah TKKS sebagai bioetanol.

2. Bagi peneliti : Mengetahui metode terbaik yangdigunakan dalam menghasil etanol berbahan bakuTKKS.

3. Bagi peneliti selanjutnya:Penelitian ini dapat dijadikansebagai bahan acuan yang dapat dipertanggungjawabkan apabila mengadakan penelitian yang sejenis.

1.5 Batasan masalahAgar pembahasan masalah ini tidak terlalu melebar jauh

dan terarah dengan benar maka perlu dilakukan pembatasanmasalah sebagai berikut :

1. Bahan baku yang digunakan adalah TKKS yang telahdilakukan pretreatment menggunakan lindi hitam.

4

2. Tidak membahas proses pretreatment.3. Tidak menganalisis kesetimbangan massa, energy dan

biaya,4. Enzim yang digunakan adalah enzim komersial CTex2

dan Htex25. Yeast yang digunakan Saccharomyces cerevisiae,6. Pengujian yang dilakukan meliputi analisis gula reduksi,

kadar glukosa, pH, dan kadar etanol dengan ketetapanNational Renewable Energy Laboratory (NREL).

5

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tandan Kosong Kelapa SawitTandan kosong kelapa sawit (TKKS) merupakan limbah

utama dari industri pengolahan kelapa sawit. Setiap satu tontandan buah segar menghasilkan minyak sawit kasar (CPO)sebanyak 0,21 ton (21%), minyak inti sawit (CPKO) sebanyak0,05 ton (0,5%) dan sisanya merupakan limbah dalam bentuktandan kosong (TKKS), serat (fiber) dan cangkang (shell) yangmasing-masing sebanyak 0,23 ton (23%), 0,135 ton (13,5%)dan 0,055 ton (5,5%) (Darnoko, 1992).

Gambar 2.1. Tandan Kosong Kelapa Sawit

Di Indonesia ketersediaan TKKS sangat melimpah.Menurut Aryafatta (2008) TKKS di Indonesia diperkirakanmencapai 18,2 ton/tahun. Namun, selama ini dalampemanfaatan TKKS kurang optimal. TKKS hanya dimanfaatkansebagai bahan bakar boiler, kompos dan juga sebagai pengerasjalan di perkebunan kelapa sawit (darwis et al., 1988). PadahalTKKS banyak mengandung selulosa yang bisa dimanfaatkansebagai etanol dengan melalui beberapa tahapan yaitupretreatment, hidrolisis, dan fermentasi. Berdasarkankandungan selulosa yang cukup tinggi sebesar 45% TKKSberpotensi digunakan sebagai bahan utama produksi bioetanol(Aryafatta, 2008). Menurut Syafwina et al., (2002) kandungan

6

selulosa TKKS sebesar 40-60%, hemiselulosa 20-30% danlignin 15-30%, juga membutikan bahwa TKKS sangat cocokuntuk bahan bioetanol. Adapun komposisi lengkap TKKSdisajikan pada Tabel 1.

Tabel 2.1. Komposisi Kimia TKKSParameter Nilai (%)

Lignin 17-20α-selulose 43-44Pentosan 27

Hemiselulosa 34

Abu 0,7-4,0Silika 0,2

(Sumber: Anggraini dan Roliadi, 2011)

2.2 Biomasssa LignoselulosaBiomassa lignoselulosa merupakan biomassa yang

berasal dari tanaman atau bahan–bahan organik yang berumurrelatif muda dengan komponen utama lignin, selulosa, danhemiselulosa. Ketersediaan biomassa lignoselulosa yang cukupmelimpah dan terbarukan didapatkan dari limbah pertanian,perkebunan dan kehutanan, seperti serat kapuk, tongkol jagung,jerami padi, tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dan bagas(Soerawidjaja, 2005). Dari bahan berlignoselosa tersebutbanyak mengandung selulosa sehingga berpotensi sebagaisalah satu sumber energi terbarukan melalui proses konversi,baik secara kimia, fisika, biologi, maupun gabungan proses-proses tersebut (Sun and Cheng, 2002). Bahan berlignoselulosatidak digunakan sebagai bahan pangan sehingga tidak akanterjadi persaingan penyediaan bahan baku antara pangan danenergi (Singhania, 2009). Salah satu konversi energi bahan-bahan lignoselulosa adalah sebagai etanol yang selanjutnyaakan dimaanfaatkan sebagai bahan subtitusi bahan bakar fosilseperti premium. Sehingga, bisa mengurangi ketergantunganakan BBM untuk keperluan tranportasi sehari-hari. Komponen

7

utama penyusun bahan berlignoselulosa adalah selulosa,hemiselulosa, dan lignin. Komponen-komponen tersebutmembentuk suatu ikatan kimia yang kompleks yang menjadibahan dasar dinding sel tumbuhan.

Selulosa adalah polimer glukosa yang membentuk rantailinier yang dihubungkan oleh ikatan β-1,4 glikosidik. Strukturyang linier menyebabkan selulosa bersifat kristalin dan tidakmudah larut. Selulosa tidak mudah didegradasi secara kimiamaupun mekanis. Di alam, biasanya selulosa berasosiasidengan polisakarida lain seperti hemiselulosa atau ligninmembentuk kerangka utama dinding sel tumbuhan (Holtzapple,1993). Menurut (Ariestaningtyas, 1991) selulosa dapatdikonversi menjadi produk-produk bernilai ekonomi yang lebihtinggi seperti glukosa, etanol dan pakan ternak dengan jalanmenghidrolisis selulosa dengan bantuan enzim selulase sebagaibiokatalisator atau dengan hidrolisis secara asam/basa .

Gambar 2.2. Rumus Bangun Selulosa(Sumber : Achmadi, 1989)

Hemiselulosa merupakan polisakarida yang larut dalamalkali dan sangat dekat asosiasinya dengan selulosa dalamdinding sel tanaman (Fengel dan Wegener 1984; Howard et al.2003). Hemilselulosa terdiri dari lima gula utama, yaitu glukosa,mannosa, dan galaktosa (heksosan) serta xilosa dan arabinosa(pentosan) (Fengel dan Wegener, 1984). Berbeda dari selulosayang merupakan homopolisakarida dengan monomer glukosadan derajat polimerisasi yang tinggi (10.000–14.000 unit), rantaiutama hemiselulosa dapat terdiri atas hanya satu jenismonomer (homopolimer), seperti xilan, atau terdiri atas dua jenis

8

atau lebih monomer (heteropolimer), seperti glukomannan.Rantai molekul hemiselulosa pun lebih pendek daripadaselulosa.

Lignin merupakan polimer tridimensionalphenylphropanoid yang dihubungkan dengan beberapa ikatanantara karbon-karbon dan beberapa ikatan lain antara unitphenylprophane yang tidak mudah dihirolisis (Higuchi 2004).Lignin bersifat hidrofobik yang tahan terhadap air, sehinggadinding sel tidak tembus air. Selain itu lignin juga tahan terhadappertumbuhan mikroorganisme dan dapat menyimpan lebihbanyak energi matahari daripada selulosa dan hemiselulosa(Freudenberg, 1966).Lignin mempunyai struktur molekul yangsangat berbeda dengan polisakarida karena terdiri atas sistemaromatik yang tersusun atas unit-unit fenil propana. Kandunganlignin dalam kayu daun jarum lebih tinggi daripada dalam kayudaun lebar. Di samping itu, terdapat beberapa perbedaanstruktur lignin dalam kayu daun jarum dan dalam kayu daunlebar (Fengel dan Wegener 1984).

Lignin, selulosa , dan hemiselulosa merupakan penyusundinding sel, Dimana ketiga komponen tersebut bisa dianalogikansebagai bahan konstruksi yang terbuat dari reinforced concrete,di mana selulosa, lignin, dan hemiselulosa berperan sebagairangka besi, semen, dan bahan penguat yang memperbaikiikatan di antara mereka. Kandungan ketiga komponen tersebutdalam biomas berlignoselulusa berbeda-beda, semua itutergantung dari jenis, tipe sel, dan tingkatan perkembangan darijaringan dinding tanaman tersebut.

2.3 Lindi HitamLindi hitam merupakan cairan alkali bekas yang

dikumpulkan sesudah pretreatment biomassa lignoselulosamenggunakan natrium hidroksida (NaOH), yang biasanyaterbuang dan tidak termanfaatkan sesudah pretreatment. Daurulang lindi hitam yang berasal dari pretreatment switchgrassmenggunakan NaOH efektif dalam meningkatkan hidrolisisenzimatik brangkasan jagung pada suhu kamar. pH yang tinggidari lindi hitam dan kandungan karbohidrat yang cukup besar

9

memberikan kontribusi terhadap peningkatan produksi gulabrangkasan jagung, yang sebanding dengan pretreatmentmenggunakan 1% NaOH (Xu et al., 2012).

2.4 BioetanolBioetanol merupakan bahan bakar berbasis bio yang

dihasilkan dari fermentasi gula reduksi. Sebagai bahan bakar,bioetanol banyak digunakan sebagai campuran premium yangdisebut gasohol atau digunakan secara langsung yang disebutgasoline. Bioetanol memiliki banyak keunggulan daripada bahanbakar fosil. salah satunya yaitu ramah lingkungan, misalnyapada proses pembakaran bioetanol lebih sempurna sehinggamenghasilkan gas CO2 lebih sedikit daripada bahan bakar fosil.Selain itu, bioetanol juga terbarukan dari bahan bakupembuatannya, misalnya ubi kayu(Collares et al., 2012), jagung(NicoliC et al., 2010), gandum (Perez et al., 2007) dan sorgum(Herrera et al., 2003). Namun bahan-bahan tersebut merupakanbahan utama pangan, sehingga dapat mengakibatkanpersaingan penyediaan bahan baku antara pangan dan energi.Oleh karna itu, bahan baku bioetanol sekarang lebih diarahkanke biomassa berlignoselulosa (sun and cheng, 2002). Salahsatunya yaitu tandan kosong kelapa sawit (TKKS) karenajumlahnya melimpah dan kandungan selulosanya yang sangattinggi (Dea, 2009).

Bioetanol memiliki karakteristik yang lebih baikdibandingkan dengan bensin karena dapat meningkatkanpembakaran dan mengurangi emisi gas rumah kaca(Hambali etal., 2007). Secara umum bioetanol dapat digunakan sebagaibahan baku industri turunan alkohol, campuran bahan bakaruntuk kendaraan. Grade bioetanol harus berbeda sesuaidengan pengunaanya. Bioetanol yang mempunyai grade 90%-96,5% volume digunakan pada industri,grade 96%-99,5%digunakan dalam campuran untuk miras dan bahan dasarindustri farmasi. Besarnya grade bioetanol yang dimanfaatkansebagai campuran bahan bakar untuk kendaraan harus betul–betul kering dan anhydrous supaya tidak menyebabkan korosi,sehingga bioetanol harus mempunyai grade sebesar 99,5%-100% (Khairani, 2007).

10

2.5 Proses Pembuatan BioetanolMenurut Kirk dan Othmer (1978), proses pembuatan

bioetanol tergantung dari kandungan bahan baku biomassanya,yaitu:

1. Bahan-bahan yang mengandung gula atau disebutjuga substansi sakarin yang rasanya manis, misalnyagula tebu, gula bit, molase (tetes), macam-macamsari buah-buahan dan lain-lain. Bahan baku jenis inidapat secara langsung difermentasikan menjadietanol.

2. Bahan-bahan yang mengandung pati, misalnyajagung, gandum, kentang, ubi kayu, onggok, padi-padian, akar tumbuh-tumbuhan dan lain-lain. Bahan-bahan berpati ini harus dihidrolisa (sakarifikasi)dengan menggunakan enzim, katalis asam, ataukatalis basah terlebih dahulu agar merubah gulakomplek menjadi gula sederhana (monosakarida)kemudian difermentasikan untuk menghasilkanetanol.

3. Bahan-bahan yang mengandung selulosa, misalnyakayu, ampas tebu, kulit kerang, waste sulfite liquorpabrik pulp, dan limbah-limbah pertanian lainnya.Bahan baku jenis ini, harus dilakukan terlebih dahulupretreatment, yaitu untuk menghilangkan lignin agartidak mengganggu proses hidrolisa selulosa denganenzim, katalis asam, atau katalis basah yangdigunakan. Agar mendapatkan monosakarida (gula)yang optimal, kemudian difermentasikan untukmenghasilkan etanol.

Tahapan pembuatan bioetanaol dari bahanberlignoselulosa mencakup 4 rangkaian proses yaitu, perlakuanawal (pretreament), sakarifikasi (hidrolisis), fermentasi, dandistilasi (Hambali et al, 2007).

1. Perlakuan awal (Pre-treament)Perlakuan awal (pretreatment) bahan lignoselulosa

bertujuan untuk menghilangkan lignin dan hemiselulosa,

11

mengurangi kristalinitas selulosa, dan meningkatkan porositasbahan (McMillan, 1993). Pretreatment harus memenuhipersyaratan sebagai berikut:

a. meningkatkan pembentukan gula atau kemampuanuntuk kemudian membentuk gula oleh hidrolisisenzimatik;

b. menghindari degradasi atau hilangnya karbohidrat;c. menghindari pembentukan produk sampingan

inhibitor untuk hidrolisis berikutnya dan prosesfermentasi, dan

d. efektif biaya.Adapun Proses fisika, fisika-kimia, kimia dan biologi yang

telah digunakan untuk pretreatment dari bahan lignoselulosa.2. Sakarifikasi (Hidrolisis)

Hidrolisis adalah proses konversi pati atau sejenisnyamenjadi glukosa. Prinsip dari hidrolisis yaitu pemutusan rantaipolimer pati menjadi unit-unit dekstrosa. Hidrolisis pati menjadigula pereduksi dapat dilakukan dengan cara, yaitu hidrolisisasam dan enzimatis. Dari kedua proses hidrolisis tersebutterdapat perbedaannya, yaitu pada proses hidrolisis enzimatisakan memutus rantai polimer secara spesifik pada percabangantertentu, sedangkan hidrolisis kimiawi akan menyebabkanpemutusan rantai polimer secara acak (BeMiller dan Whistler,2009).

Sakarifikasi merupakan proses pemecahan gulakompleks menjadi gula sederhana. Pada tahap sakarifikasi,selulosa diubah menjadi selobiosa atau sukrosa dan selanjutnyamenjadi gula-gula sederhana seperti glukosa melalui proseshidrolisis. Sementara itu hasil hidrolisis komponen hemiselulosaadalah campuran gula-gula sederhana seperti glukosa,galaktosa, xylosa, dan arabinosa (Schacht et al., 2008).Hidrolisis lignoselulosa dapat dilakukan menggunakan larutanasam, larutan basa secara enzimatik, maupun termal, masing-masing dengan kelebihan dan kekurangannya (Pejo et al.,2008).

12

3. FermentasiFermentasi merupakan perubahan gradual oleh enzim

beberapa bakteri, ragi, dan jamur. Bahan dasar untukkebutuhan fermentasi dapat berasal dari hasil pertanian,perkebunan, maupun limbah industri. Bahan dasar harusmemenuhi syarat-syarat sebagai berikut: Mudah didapatjumlahnya besar, murah harganya dan bila diperlukan adapenggantinya (Hidayat et al, 2006).

Proses fermentasi glukosa dari selulosa pada prinsipnyasama dengan yang digunakan pada fermentasi glukosa dari patiatau nira yang tersedia secara komersial. Pada proses ini, gula-gula sederhana yang terbentuk difermentasi menjadi etanoldengan bantuan khamir seperti Saccharomyces cerevisiae danbakteri Zymmomonas mobilis. Fermentasi biasanya dilakukanpada suhu 30°C, pH 5, dan sedikit aerobik. Fermentasi hasilhidrolisis komponen hemiselulosa seperti xilosa menjadi etanoldapat menggunakan khamir Pichia stipitis atau Candidashehatae. Pada fermentasi xilosa, tiga molekul xilosamenghasilkan lima molekul etanol, lima molekul CO2, dan limamolekul air (Marques et al., 2008).4. Destilasi

Distilasi adalah proses pemanasan yang memisahkanetanol dan beberapa komponen cair lain dari substrat fermentasisehingga diperoleh kadar etanol yang lebih tinggi (Archunan,2004). Kadar etanol hasil fermentasi tidak dapat mencapai leveldiatas 18 - 21%, sebab etanol dengan kadar tesebut bersifattoxic terhadap ragi yang memproduksi etanol tersebut sehinggauntuk memperoleh etanol dengan kadar yang lebih tinggi perludilakukan distilasi.

2.6 Simultaneous sacharificatian and fermentation (SSF)Simultaneous sacharificatian and fermentation (SSF)

atau dikenal dengan proses sakarifikasi fermentasi serentak(SFS) merupakan salah satu metode kombinasi antara hidrolisismenggunakan enzim selulase dan yeast Saccharomycescerevisiae untuk fermentasi gula menjadi etanol secara simultan(bersamaan). Proses SSF sebenarnya hampir sama denganproses yang terpisah antara hidrolisis dengan enzim dan proses

13

fermentasi, perbedaannya hanya dalam proses SSF hidrolisisdan fermentasi dilakukan dalam satu reactor sedangkan SHFsecara terpisah atau 2 reaktor. Proses SSF biasanya dilakukanpada suhu optimal 38°C, yang merupakan perpaduan suhuoptimal hidrolisis (45–50°C) dan suhu optimal fermentasi (30°C)(Sun dan Cheng 2002). Proses tersebut dilakukan selama 72jam. Dapat dinyatakan bahwa reaksi yang terjadi melalui prosesSimultaneous Sacharification and Fermentation (SSF) akanmenghemat waktu dan biaya yang dibutuhkan (Samsuri, 2007;Sudiyani, 2009).

Pada metoda SSF dilakukan kombinasi dari enzimselulase dan mikroba fermentasi dalam satu reaktor. Hal inimemungkinkan proses satu langkah dalam meproduksi glukosadan fermentasi menjadi etanol. SSF ialah metoda yang baikuntuk meningkatkan tingkat keseluruhan selulosa untukdikonversi menjadi etanol. Adapun keunggulan dari SSF yaitu 1)meningkatkan kecepatan hidrolisis dengan mengonversi gulayang terbentuk dari hasil hidrolisis selulosa yang menghambataktivitas enzim selulase, 2) mengurangi kebutuhan enzim, 3)meningkatkan rendemen produk, 4) mengurangi kebutuhankondisi steril karena glukosa langsung dikonversi menjadi

Gambar 2.3. Skema reaksi dalam proses SSF(Sumber : Samsuri, 2007)

14

etanol, 5) waktu proses lebih pendek, dan 6) volume reaktorlebih kecil karena hanya digunakan satu reaktor (Sun danCheng 2002).

2.7 Separate-Hydrolysis-Fermentation (SHF)Metode Separate-Hydrolysis-Fermentation (SHF) atau

biasa disebut hidrolisis dan fermentasi terpisah merupakansuatu metode pembuatan etanol dimana tahap hidrolisis dantahap fermentasi berlangsung terpisah yang terdiri dari 2reaktor. Bahan baku yang mengandung selulosa mengalamiproses hidrolisis secara terpisah dari proses fermentasi.Sesudah proses hidrolisis selesai, dilanjutkan prosesfermentasi. Hal ini dimaksudkan untuk memudahkanpengontrolan terhadap tiap tahap, agar tercapai hasil yangdiinginkan. Selain itu interaksi antar dua tahap bisadiminimalkan. Kelemahan dari metoda ini ialah memerlukan duareactor, memerlukan waktu yang lama, dan gula yang telahterhidrolisis dalam jumlah banyak dapat menghambat aktifitasenzim selulase (sun and Cheng, 2002; Sudiyani, 2009).Sedangkan Keuntungan dari metode SHF yaitu memilikikemampuan untuk melakukan hidrolisis dan fermentasi dalamkondisi yang optimal, misalnya hidrolisis enzimatik pada suhu40-50 °C, fermentasi pada suhu 30-40oC(Mohamad, 2011).

Gambar 2.4. Skema reaksi dalam proses SHF(Sumber: Mohamad, 2011)

15

Sakarifikasi atau hidrolisis merupakan tahapan dimanaselulosa akan diubah menjadi selobiosa dan selanjutnyamenjadi gula-gula sederhana seperti glukosa. Hidrolisis selulosadapat dilakukan menggunakan larutan asam atau secaraenzimatis, masing-masing dengan kelebihan dankekurangannya. Secara umum proses enzimatis lebih banyakdigunakan karena dapat berlangsung pada kondisi yang ringan,yaitu pada pH sekitar 4,80 dan suhu 45–50°C, tidakmenimbulkan masalah korosi dan bersifat spesifik dalammemutus rantai polimer secara pada percabangan tertentu.Sedangkan, untuk proses hidrolisis larutan asam sebaliknya,bahkan dapat menghasilkan produk samping seperti senyawafuran, fenolik, dan asam asetat dimana produk sampingtersebut apabila tidak dihilangkan dapat menghambat prosesselanjutnya, yakni fermentasi (Chandel et al. 2007).

Fermentasi merupakan proses dimana gula-gulasederhana akan diubah menjadi etanol dengan bantuan khamirseperti Saccharomyces cerevisiae dan bakteriZymmomonasmobilis. Fermentasi biasanya dilakukan padasuhu 30°C, pH 5, dan sedikit aerobic. Pada proses fermentasiglukosa, satu molekul glukosa menghasilkan menghasilkan duamolekul etanol dan dua molekul karbon dioksida (CO2).Fermentasi hasil hidrolisis komponen hemiselulosa sepertixilosa menjadi etanol dapat menggunakan khamir Pichia stipitisatau Candida shehatae (Hahn-Hagerdal et al. 1993). Padafermentasi xilosa, tiga molekul xilosa menghasilkan lima molekuletanol, lima molekul CO2, dan lima molekul air (Mc. Millan1993). Fermentasi pentosa yang berasal dari hemiselulosadilakukan pada reaktor terpisah karena mikrob yangmenggunakan pentosa bekerja lebih lambat dalam mengubahheksosa dan pentosa menjadi etanol dibanding mikrob yanghanya mengubah heksosa menjadi etanol, serta bersifat lebihsensitif terhadap senyawa inhibitor dan produk etanol (Cardonadan Sanchez 2007).

16

2.8 Enzim CTec2 dan HTec2Enzim Cellic CTec2 dan HTec2 merupakan enzim

komersil yang telah terbukti efektif pada berbagai macam bahanlignoselulosa untuk konversi karbohidrat dalam bentukpolisakarida menjadi gula sederhana sebelum dilakukan prosesfermentasi. Menurut Steen (2010) Enzim ini, dapat menguraiselulosa dari limbah pertanian menjadi gula yang bisadifermentasi menjadi ethanol, serta bisa mengubah tongkol danbatang jagung, jerami gandum dan serpihan kayu menjadibahan bakar. Enzim Ctec2 berfungsi untuk mengkonversihemiselulosa, sedangkan Htec2 berfungsi untuk mengkonversiselulosa. Tingkat dosis pada percobaan menggunakan enzimCtec2 untuk awal investigasi substrat biasanya adalah 1,5%,3,0%, 6,0%, dan 30,0% w / w (g enzim / g selulosa). Dosis yangdirekomendasikan untuk Cellic HTec2 adalah 0,05-0,50% b / b(g enzim / g selulosa), tetapi dosis yang dibutuhkan tergantungpada jenis bahan baku, teknologi pretreatment, dan kondisipengolahan. Dosis rendah memberikan target untuk hidrolisisselulosa yang layak apabila diterapkan secara komersial,sedangkan dosis tinggi memberikan indikasi proses enzimatismaksimum. Apabila pada bahan baku yang di-pretreatmentmengandung hemiselulosa yang cukup tinggi disarankan untukmenggabungkan Cellic CTec2 dan HTec2 untuk meningkatkanhidrolisis selulosa. Suhu optimal dan pH untuk Cellic CTec2adalah 45-50oC dan pH 5,0-5,5, sedangkan suhu optimal danpH untuk Cellic HTec2 adalah 45-50oC dan pH 5.0(NovozymesCo, Bagsvaerd, Denmark).

2.9 Saccharomyces cerevisiaeSaccharomyces cerevisiae. merupakan mikroorganisme

bersel tungal yang sangat dikenal masyarakat luas sebagai ragiroti (baker’s yeast). Ragi roti ini selain digunakan dalampembuatan makanan dan minuman, juga digunakan dalamindustri etanol (Umbreit, 1959). Dalam proses ini, gula akandikonversi menjadi etanol dan gas karbon dioksida Persamaanreaksi fermentasinya (Waller, 1981):

C6H12O6 —> 2CH3CH2OH + 2 CO2Glucose etanol carbon dioxide

17

Saccharomyces menyukai Konsentrasi gula pada larutanfermentasi sekitar 17-18%, karena itu merupakan kadar gulamaksimum yang bisa dikonversi menjadi etanol(Pramukti,2007).

Saccharomyces cerevisiae adalah mikroorganismepenghasil etanol yang gunakan saat ini. Efesiensi fermentasidapat ditingkatkan dengan cara mengabolisasi selmikroorganisme yang digunakan. Amobilisasi sel bertujuanuntuk membuat sel menjadi tidak bergerak atau berkurangruang geraknya sehingga sel menjadi terhambatpertumbuhannya dan subtract yang diberikan hanya digunakanuntuk menghasilkan produk (Putra & Surya, 2006).Saccharomyces merupakan genus khamir/ragi/yeast memilikikemampuan mengubah glukosa menjadi alkohol dan CO2.Ciri-ciri spesies Saccharomyces cerevisiae :1. Mikroorganisme bersel Satu2. Tidak berklorofil3. Tumbuh baik pada suhu 30oC dan pH 4,84. Mempunyai sifat stabil dan cepat mengadakan adaptasiKlasifikasi Saccharomyces cerevisiae :Kerajaan : FungiFilum : AscomycotinaKelas : SaccharomycetesOrdo : SaccharomycetalesFamili : SaccharomycetaceaeGenus : Saccharomyces(Sumber : Fardiaz, 1992).

2.10 Penelitian TerdahuluPada tahun 2008 telah dilakukan penelitian bioetanol

berbahan dasar limbah kertas yang didaur ulang denganmembandingkan antara metode SHF dan SSF denganmenggunakan agen fermentasi yang sama yaitu Pichia stipitis.Dan diadpatkan bahwa untuk metode SHF membutuhkan waktuyang lama yaitu 179 jam dengan prodok etanol 19,6 g/Lsedangkan metode SSF membutukan waktu hanya 48 jamdengan produk etanol 18,6 g/L (Marques et al,. 2008).

18

Menurut Cantarella et al. (2004) dan Öhgren et al. (2007)dalam penelitian bioetanol berbahan ampas tebumembandingkan antara metode SSF dan SHF dapatmenyimpulkan bahwa proses SSF dapat menyebabkansignifikan produktivitas etanol meningkat dan bahkanmengurangi efek negatif dari inhibitor.

Dalam penelitian Yueshu gao et al,. 2014 denganmembandingkan metode SSF dan SHF berbahan baku ampastebu didapatkan bahwa untuk subtract 25% menghasilkanentanol 36,25 g/L dalam waktu 96 jam untuk metode SSF,sedangkan untuk metode SHF menghasilkan etanol 47,95 g / Ldengan waktu 152 jam. Hal ini membuktikan bahwa metodeSHF menghasilkan etanol dengan konsentrasi besar tapimembutuhkan waktu yang lebih lama sedangkan SSFsebaliknya.

Rudi (2011) telah melakukan penelitian denganbahan dasar TKKS (tandan kosong kelapa sawit) yangdifokuskan pada hidrolisis enzimatik dengan perlakuanawal steaming dengan kondisi optimum operasi : ukuranfeed= 63um, T selobiase= 50oC, T selulase= 37oC, pH= 5, t= 45jam didapat yield etanol sebesar 23,56% (yield dari TKKSfeed).

Didalam tesis muryanto 2012 dengan focusenkapsulasi R. oryzae dengan metode SSF didapatkankondisi optimum pada suhu 37oC, pH 5, subtrat 15% danShaking 150 rpm menghasilkan kadar etanol 38,92 g/lberbahan baku TKKS (tandan kosong kelapa sawit).

19

III. METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat PenelitianPenelitian dilaksanakan di Laboratorium Energi

Biomassa, Pusat Penelitian Kimia, Lembaga Ilmu PengetahuanIndonesia(LIPI), Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan danTeknologi (PUSPIPTEK), Serpong, Tangerang. Penelitian akandilaksanakan selama 4 bulan pada bulan Febuari–Mei 2015.

3.2 Alat dan Bahan3.2.1 Alat-alatAlat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :

1. Erlenmeyer 250 ml, berfungsi sebagai wadah untukproses

2. Timbangan ohaus, berfungsi untuk menimbangmassa bahan

3. Autoclave, berfungsi untuk mensterilkan alat danbahan.

4. Glass beaker, berfungsi sebagai wadah enzim5. Pipet volume dan bola hisap, berfungsi untuk

memindakan larutan enzim dengan volume tertentuke wadah subtract

6. Micro pipet, berfungsi untuk memindahkan larutandengan volume tertentu.

7. Moisture content, berfungsi untuk mengukur kadarair

8. Pinset, berfungsi untuk memindahkan bahan kedalam wadah

9. Aluminium foil, berfungsi sebagai penutup wadah10. Kapas penutup, berfungsi untuk menutup

erlemenyer11. Laminar flow, berfungsi sebagai ruang steril12. Rotary shaker incubator, berfungsi sebagai tempat

proses SSF13. Mikroskop, untuk mengukur kerapatan sel.14. Haemacytometer, berfungsi sebagai preparat sel15. Sentrifugasi, berfungsi untuk memisahkan padatan

dan cairan

20

10. HPLC, berfungsi untuk mengukur kadar konsentrasigula, xilosa, dan etanol.

3.2.2 Bahan-bahanBahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :

1. Tandan kosong kelapa sawit (TKKS) hasil alkali pre-treatment lindi hitam yang berupa padatan atausubtrat, berfungsi sebagai bahan perlakuan.

2. Enzim Chec2 dan HTec 2, untuk proses sakarifikasidigunakan 1 : 5

3. Yeast Saccharomyces cerevisiae komersial,berfungsi untuk proses fermentasi.

4. Bahan-bahan kimia untuk analis: buffer sitrat, waterup, aquades.

3.3 Metode penelitianPada penelitian ini menggunakan dua metode, yaitu

metode SHF dan SSF dengan konsentrasi enzim 30 fpu dankonsentrasi subtract 15 % untuk hasil pretreatment denganwaktu yang sama. Hasil pretreatment yaitu, 100%(lindi hitam),70:30%(Naoh:lindihitam), dan 50:50%(Naoh:lindihitam) denganwaktu proses 30 menit. Setelah didapatkan hasil terbaik untukmetode dan hasil pretreatment, akan dilakukan penelitianlanjutan dengan analisis pengaruh konsentrasi enzim terhadapsatu level subtract. Rancangan percobaan yang digunakandalam penelitian ini terdiri dari 1 faktor yaitu konsentrasi enzimyang terdiri dari 3 level dengan 1 konsentrasi subtract, leveltersebut adalah:

Konsentrasi subtract (S)S : 15% (g/ml)Faktor I : Jumlah Enzim (E)E1 : 20 FPUE2 : 30 FPUE3 : 40 FPU

Penelitian secara lengkap tertulis pada tabel 2 dibawah ini:Tabel 3.1 Rancangan percobaan

Konsentrasi E1 : 20 FPU E2 : 30 FPU E3 : 40 FPUS : 15% (g/ml) S E1 S E1 S E3

21

3.4 Prosedur Penelitian3.4.1 Persiapan Bahan Baku TKKS

Bahan baku yang digunakan pada proses SSF dan SHFadalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang telah dilakukanproses pretreatment pada penelitian sebelumnya, yaitu TKKShasil pretreatment menggunakan lindi hitam. Sebanyak 3sampel dengan waktu yang sama pada proses pretreatmentuntuk dijadikan bahan baku pada proses SSF dan SHF.

3.4.2 Persiapan Enzim dan YeastEnzim yang digunakan dalam proses hidrolisis enzimatis

dengan metode Simultaneous Sacharification and Fermentation(SSF) dan Separated Hydrolisis and Fermentation (SHF) yaituenzim komersial Ctec2 dan Htec2, yang didapatkan dariNovozymesCo, Bagsvaerd, Denmark. Dan yeast yangdigunakan yaitu Saccharomyces cerevisiae komersial.

3.4.3 Simultaneous Sacharification and Fermentation(SSF)Pada erlenmeyer 250 ml, dimasukkan secara berurutan,

yaitu: substrat (TKKS yang sudah di-pretreatment) denganmassa 15 % (g/ml) berkadar air dibawah 10 % dan buffer sitrat0.05 M pH 4.8 dengan volume total 75 ml. Sampel disterilisasipada suhu 121oC selama 15 menit dengan menggunakanautoclave, setelah itu enzim ditambahkan dengan konsentrasi30 filter paper units (FPU) dan yeast komersial 1% tanpasterilisasi. Kemudian sampel diinkubasi menggunakan Rotaryshaker incubator pada kecepatan 150 rpm selama 72 jam padasuhu 32 oC. Selanjutnya sampling pada waktu 24, 48, dan 72jam untuk diuji kadar glukosa, kadar xilosa, dan kadar etanol.Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada Gambar 3.1.

22

Gambar 3.1. Diagram Alir Proses SSF

Mulai

TKKS hasil pretreatment (bubur)

Subtrat 15 % (g/ml)

Sterilisasi suhu 121oCselama 15 menit

Buffer sitrat

Kadar air

Sampel volume total 75 ml

Enzim ctech2& htech2(1:5) :

30 FPU

Yeast komersial1 %

Proses SSF Suhu32OC, 150 rpm Analisis kadar

glukosa, kadarxilosa, dankadar etanolpada waktu 24.48, dan 72 jam

Hasil

23

3.4.4 Separated Hydrolisis and Fermentation (SHF)Metode SHF hampir sama seperti metode SSF, tetapi

berbeda pada saat penambahan enzim dan yeast yangdilakukan pada waktu yang berbeda. Pada erlenmeyer 250 ml,dimasukkan secara berurutan, yaitu: substrat (TKKS yangsudah di-pretreatment) dengan massa 15 % (g/ml) berkadar airdibawah 10 % dan buffer sitrat 0.05 M pH 4.8 dengan volumetotal 75 ml. Sampel disterilisasi pada suhu 121oC selama 15menit dengan menggunakan autoclave, setelah itu enzimditambahkan dengan konsentrasi 30 filter paper units (FPU),kemudian sampel diinkubasi dengan menggunakan Rotaryshaker incubator pada kecepatan 150 rpm selama 72 jam padasuhu 50oC. sampling dilakukan setiap 24 jam sekali untukdianalisa kadar glukosa dan kadar xilosa. Setelah 72 jamsampel ditambahkan yeast komersial 1%, Kemudian sampeldiinkubasi menggunakan Rotary shaker incubator padakecepatan 150 rpm selama 72 jam pada suhu 32 oC.Selanjutnya disampling pada waktu 24, 48, dan 72 jam dan diujikadar glukosa, kadar xilosa, dan kadar etanol, untuk lebihjelasnya bisa dilihat pada Gambar 3.2.

24Gambar 3.2. Diagram Alir Proses SHF

TKKS hasil pretreatment (bubur)

Subtrat 15 % (g/ml)

Sterilisasi suhu 121oCselama 15 menit

Buffer sitrat

Kadar air

Mulai

Sampel volume total 75 ml

Enzim ctech2 &htech2(1:5) : 30

FPUProses hidrolisis

suhu 50oC, 150 rpmselama 3 hari

Proses fermentasisuhu 50oC, 150 rpm

Yeast komersial1 % Analisis kadar

glukosa, kadarxilosa, dankadar etanolpada waktu24. 48, dan 72jam

Hasil

25

3.5 Analisis Komponen3.5.1 Penentuan kadar glukosa, kadar xilosa, dan kadaretanol

Pengujian kadar glukosa, xilosa, dan etanolmenggunakan HPLC (High Performance LiquidChromatography). Sebelum pengukuran, dibuatkan dulu kurvastandar untuk masing-masing pengukuran yaitu standarglukosa, xilosa, dan etanol. Kemudian data yang terbaca olehHPLC yang berupa ketigian dimasukan kedalam rumus dalamkurva standart tersebut. dan akan dihasilkan data dalam bentuk% berat/berat.

3.6 Parameter Pengamatan dan Analisis Data3.6. 1 Parameter Pengamatan

Parameter yang diukur meliputi kadar glukosa, kadarxilosa, dan kadar etanol setelah proses SimultaneousSacharification and Fermentation(SSF) dan SeparatedHydrolisis and Fermentation (SHF) menggunakan LaboratoryAnalytical Procedures (LAP) yang ditetapkan oleh NationalRenewable Energy Laboratory (NREL) tersaji pada Lampiran 1.Pelaksanaan pengamatan terhadap parameter-parametertersebut dilaksanakan dengan menggunakan metode-metodeyang telah dijelaskan pada sub-bab sebelumnya.

3.5.2 Analisis DataData yang diperoleh dianalisis dengan menggunakan

analisis ragam (ANOVA) dengan metode RAL secara faktorial.Analisis yang dilakukan untuk mengetahui pengaruh konsentrasienzim dan waktu sampling yang berbeda-beda terhadap kadaretanol yang dihasilkan pada subtrat dan metode terbaik.Sedangkan, untuk hasil kadar etanol yang dihasilkan dariperbandingan antara metode SHF dan SSF dianalisis secaradeskriptif.

26

IV. HASIL dan PEMBAHASAN

4.1 Pembahasan umumPembahasan hasil penelitian ini lebih ditekankan pada

pengaruh konsentrasi enzim terhadap produksi etanol denganmetode yang terbaik dari tandan kosong kelapa sawit yangtelah dilakukan proses perlakuan awal (pret-TKKS),sebagai pembandingnya akan dilakukan dua metode yaituSHF dan SSF dalam produksi bioetanol tandan kosong kepalasawit.

Penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan yaitutahap persiapan, pelaksanaan penelitian dan pengolahandata. Tahapan persiapan dalam penelitian ini dimulai denganmelakukan uji aktivitas enzim (Lampiran 3) untukmengetahui kemampuan enzim dalam memotong ikatanselulosa menjadi glukosa, sterilisasi peralatan dan bahanyang akan digunakan, agar tidak terjadi kontaminasi. Selainitu, dilakukan kalibrasi setiap peralatan yang akan digunakanhal ini bertujuan agar dapat diketahui secara tepat skala darimasing-masing peralatan tersebut (Lampiran 1).

Tahapan pelaksanaan penelitian ini menggunakan duametode yaitu SHF dan SSF dengan subtrat 15%, enzim 30 fpu,dan yeast 1 % dari volume total 75 ml. Bahan atau subtratdidapatkan dari penelitian pretreatmen sebelumnya. Perlakuanawal atau pretreatmen menggunakan larutan lindi hitam dannaoh dengan konsentrasi yang berbeda pada waktu yang sama.Konsentrasi lindi hitam dan naoh yang digunakan dalampretreamen yaitu, 100 % lindi hitam, 50:50 % (lh:naoh), dan30:70 % (lh:naoh) dalam reaktor bertekanan 4 bar pada suhu150oC selama 30 menit. Tahapan terakhir adalah pengolahandata hasil penelitian.

Penelitian ini membandingkan produksi etanol yangdihasilkan dengan dua metode yaitu SHF dan SSF, yangkemudian akan dilanjutkan dengan penelitian untukmengetahui pengaruh variasi enzim terhadap subtrat danmetode yang terbaik. Data-data yang diambil selama penelitianini adalah nilai tinggi puncak HPLC yang akan dikonversimenjadi konsentrasi etanol (g/g) dan xilosa (g/g). dan

27

dilakukan pengolahan data untuk mengetahui pengaruh variasienzim terhadap produksi etanol.

4.2 Data hasil penelitianData hasil penelitian sakarifikasi dan fermentasi

diperoleh dari hasil analisis sampel pada tiap interval sampling24 jam. Sampel diambil dari tiap erlenmeyer sebanyak 2 ml,untuk dilakukan analisis menggunakan HPLC. Semua datatersebut terlampir pada Lampiran 4.

4.2.1 Perbandingan hasil kadar etanol metode SHF dan SSFMetode SHF (Separated Hydrolisis and Fermentation)

merupakan metode sakarifikasi dan fermentasi etanol yangdilakukan secara terpisah. Pada penelitian ini metode SHFmenggunakan suhu 50oc untuk proses sakarifikasi dan prosesfermentasi menggunakan suhu 32oc dengan total waktu 6 hari.Sedangkan untuk metode SSF (Simultaneous Sacharificationand Fermentation) merupakan metode sakarifikasi danfementasi etanol yang dilakukan secara serentak ataubersamaan dengan suhu 32oc dalam waktu 3 hari. Dapatdiketahui bahwa metode SSF lebih efisien dalam menghasiletanol daripada metode SHF.

Dalam penelitian ini menggunakan subtrat 15 % hasilperlakuan awal penelitian sebelumnya dengan waktu yangsama. Bahan hasil perlakuan awal yang digunakan yaitu 100%lindi hitam, 50:50 %(lindi hitam:NAOH), 30:70% (lindihitam:NAOH), dan 100% NAOH sebagai control. Gambar TKKSyang sudah dilakukan perlakuan awal ditunjukan pada Gambar4.1.

28

A B

C DGambar 4.1 Tandan kosong kelapa sawit hasil Pretreatmen, A.

hasil pretreatment 100% lindi hitam, B. hasil pretreatment 50%lindihitam : 50% NaOH, C. hasil pretreatment 30% lindihitam : 70%

NaOH, D. hasil pretreatment 100% NaOH.

Proses sakarifikasi menggunakan enzim selulasesebanyak 30 FPU (Filter Paper Unit) dengan perbandinganenzim selulase dan B-glukosidase 1:5. Penambahan enzim inibertujuan untuk mengkonversi selulosa menjadi glukosa,dimana enzim selulase berkerja untuk memotong gulakomplek menjadi gula sederhana secara spesifik dankemudiaan ditingkatkan dengan enzim B-glukosidase untukmenghasilkan glukosa yang optimal. Selain itu dengansakrifikasi enzimatis tidak menghasilkan produk-produkpengotor yang akan menghambat proses fermentasi. Prosesselanjutnya yaitu fermentasi menggunakan yeast(Saccharomyces cerevisiae) sebanyak 1% dari volume totalyang bertujuan untuk merubah glukosa menjadi alkohol. Datahasil penelitian ditunjukan pada Gambar 4.2 SHF danGambar 4.3 SSF dengan waktu sampling 24 jam.

29

Gambar 4.2 Grafik data hasil etanol dengan metode SHFdengan waktu pretreatment 30 menit

Gambar 4.3 Grafik data hasil etanol dengan metode SSFdengan waktu pretreatment 30 menit

Pada Gambar 4.2 proses sakarifikasi dan fermentasiterpisah atau SHF menunjukan bahwa kadar etanol tertinggiterdapat pada waktu 24 jam di masing-masing subtrat.Kemudian terjadi penurunan di jam sampling berikutnya. Halini membuktikan bahwa waktu yang paling efektif yeastdalam mengkonversi glukosa menjadi etanol yaitu pada jam24 atau 1 hari. Dan Penurunan kadar etanol pada samplingjam berikutnya diakibatkan karena glukosa yang dikonversi

30

oleh yeast telah habis sehingga yeast tersebut memakanetanol dan merubah etanol tersebut menjadi asam asetat(Yueshu gao et al,. 2014).

Untuk bahan dengan hasil kadar etanol tertinggiterdapat pada konsentrasi perlakuan awal 70:30%(NaOH:lindi hitam) sebesar 4,81% (g/g), dengan controlNaOH 100% sebesar 5,75% (g/g). Dari hasil tersebutmembutikan bahwa semakin besar konsentrasi NaOH padaperlakuan awal akan mengakibatkan kadar lignin dalamTKKS berkurang dan kadar selulosa semakin tinggi (Sudiyaniet al.,2013).

Berdasarkan Gambar 4.3 proses sakarifikasi danfermantasi serentak atau SSF. menunjukan bahwa kadaretanol tertinggi juga terdapat pada jam ke 24 dan penurunandi jam berikutnya pada masing-masing subtrat. Hal ini jugamebuktikan bahwa waktu efektif untuk yeast dalammengkonversi glukosa menjadi alcohol yaitu di jam 24 atau 1hari. Pada metode SSF ini berbeda dengan metodesebelumnya, yaitu metode SHF. Perbedaanya terletak padasaat penambahan enzim dan yeast pada subtrat. MetodeSHF,enzim dan yeast ditambahkan secara terpisah atauwaktu yang berbeda, sedangkan metode SSF enzim danyeast ditambahkan secara bersamaan. Sehingga proses SSFlebih efisien daripada SHF karena selulosa yang dipotongikatannya oleh enzim menjadi glukosa akan dikonversisecara langsung oleh yeast Saccharomyces cerevisiaemenjadi etanol. Hal inilah yang menyebabkan proses SSFlebih efisien dan efektif dalam menghasilkan alcohol daripadaproses SHF (Sun and Cheng, 2002).

Pada Gambar 4.3 terlihat pula bahwa pada subtratperlakuan awal 70:30 (NaOH:lindi hitam) menghasilkan kadaretanol yang tertinggi yaitu 5.22% (g/g) dengan control 100 %NaOH sebesar 6.60% (g/g). tingginya kadar etanol tersebutdisebakan karena semakin tinggi kadar NaOH yangditambahkan pada perlakuan awal akan mendegradasi ligninlebih besar, sehingga proses sakarifikasi bisa berjalandengan baik tanpa adanya hambatan dari lignin yang bersifatinhibitor enzim (Sudiyani,2009).

31

Dari Gambar 4.2 dan Gambar 4.3 dapat diketahuibahwa metode dan subtrat terbaik dalam menghasilkanalcohol yaitu metode SSF dengan subtrat perlakuan awal70:30 % (NaOH:lindihitam) sebesar 5.22 % (g/g), sedangkanmetode SHF hanya 4,81% (g/g) pada jam ke 24. Hal inisesuai peryataan (Sun and Cheng, 2002; Sudiyani et al.,2013)bahwa metode SSF lebih efektif dan efisien dalammenghasilkan alcohol dibandingkan dengan metode SHF,dan juga konsumsi energy dalam prosesnya lebih rendah,karena metode SSF membutuhkan waktu 3-4 hari sedangkanSHF 6 hari dalam proses pembuatan alkohol.

4.2.2 Pengaruh konsentrasi enzim pada subtrat terbaikPenelitian penambahan enzim dengan variasi yang

berbeda-beda pada subtrat dan metode terbaik dimaksudkanuntuk mengetahui pengaruh besar kecilnya konsentrasi enzimyang ditambahkan pada proses sakarifikasi enzimatis dalammenghasilkan kadar etanol dengan metode SSF,dan subtratperlakuan awal 70:30 (NaOH:lindi hitam) yang diketahuimerupakan metode dan subtrat terbaik dalam penelitiansebelumnya. Variasi enzim yang digunakan yaitu 20 FPU, 30FPU, dan 40 FPU dengan subtrat 15% dan yeastSaccharomyces cerevisiae 1% dari volume total 75 ml. datahasil penelitian tersaji pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Grafik data hasil etanol dan xilosa metode SSFdengan variasi enzim

32

Pada Gambar 4.4 menunjukan bahwa semakinbertambahnya konsentrasi enzim yang ditambahkan makasemakin besar pula kadar etanol yang dihasilkan yaitu pada20,30 dan 40 FPU masing-masing menghasilkan 4.04% (g/g),4,34% (g/g) dan 4.81% (g/g) etanol di jam 72 atau 3 hari. Hal inimembutikan bahwa semakin besar konsentrasi enzim makasemakin cepat selulosa dikonversi menjadi glukosa, kemudianglukosa tersebut secara langsung akan dikonversi yeastmenjadi etanol.

Kadar etanol tertinggi dari grafik terdapat pada jam ke 24di masing-masing sampel. Yaitu pada sampel 20, 30, dan 40FPU masing-masing menghasilkan kadar etanol 4.60% (g/g),5.06% (g/g), dan 5.37% (g/g). dari data penelitian kadar etanoltertinggi terdapat pada sampel 40 FPU, hal ini membuktikanbahwa enzim selain mempercepat proses sakarifikasi, didalamenzim tersebut juga mengandung glukosa, karena pada jamsampel terakhir seharusnya kadar etanol di setiap sampel samabesar dikarenakan selulosa sudah habis terurai semua menjadiglukosa, kemudian glukosa terkonversi menjadi etanol olehyeast, tapi dalam penelitian berbeda semakin tinggi konsentrasienzim maka kadar etanol semakin tinggi pula. Hal inilah yangmembuktikan bahwa enzim tersebut juga mengandung glukosa.

Dari Gambar 4.4 didapatkan pula kadar xilosa yangdiketahui semakin bertambahnya konsentrasi enzim makasemakin besar pula kadar xilosanya yaitu, pada 20, 30, 40 fpumasing-masing menghasilkan 0.89, 1.13, dan1.26 % (b/b) di jam72 atau 3 hari. Namun, untuk hasil tertinggi terdapat pada waktusampling di jam 24 yaitu 20, 30 dan 40 FPU masing-masingmenghasilkan 1.27, 1.33, dan 1.38 % (b/b). hal ini membuktikanbahwa enzim selulase dalam mengkonversi selulosa danhemiselulosa akan menghasilkan glukosa dan xilosa, namunkadar tertinggi yaitu glukosa sedangkan xilosa merupakan hasilsampingan dari hemiselulosa yang tersakarifikasi menjadiglukosa dan xilosa. Penurunan kadar xilosa yang tidak signifikanpada sampling berikutnya diakibatkan oleh pemakaian yeastSaccharomyces cerevisiae pada proses fermentasi yangdiketahui hanya bisa mengkonversi glukosa menjadi etanol

33

sedangkan xilosa hanya termakan sedikit tetapi tidakmenghasilkan xilitol (Abedinifar et al., 2009).

4.2.3 Hasil uji data ANOVA pengaruh variasi enzimUji anova ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh

variasi enzim, waktu dan hubungan keduanya dalammenghasilkan etanol. Perhitungan ANOVA terlampir padaLampiran 5, berdasar hasil perhitungan tersebut dihasilkan Fhitung variasi enzim dan waktu lebih besar daripada F tabelyaitu 29.01 dan 40.95 sedangkan F tabel hanya 3.55. hal inimembuktikan bahwa variasi enzim dan waktu berbeda nyatasignifikan (P-value <0.05) terhadap hasil etanol yang dihasilkan.Untuk variasi enzim pengaruhnya yaitu semakin besarkonsentrasi enzim yang ditambahkan pada subtrat makasemakin besar pula kadar etanol yang dihasilkan. Sedangkanuntuk waktu, semakin lama waktu proses maka semakin kecilkadar etanol yang dihasilkan.

Hubungan anatara variasi enzim dan waktu berdasar ujiANOVA didapatkan bahwa F hitung lebih kecil dari pada F tabel.Sehingga iterasi antara variasi enzim dan waktu tidak signifikan(P-value > 0.05) dalam naik-turunnya hasil etanol. Hal inimembuktikan bahwa hasil dari etanol yang dihasilkan hampirsama yaitu berkisar ± 5% (b/b) di 24 jam pertama danpenurunan di jam selanjutnya pada semua sampel.

34

V . KESIMPULAN dan SARAN

5.1 KesimpulanDari hasil penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut:1. Metode SSF menghasilkan kadar etanol lebih tinggi dari

pada metode SHF terlihat dari data penelitian, sehinggametode SSF lebih efektif dalam menghasilkan kadaretanol.

2. Hasil terbaik adalah hasil pretreatmen dengan konsentrasi70:30%(NAOH:LH) yang menghasilkan kadar etanol5,22% untuk Metode SSF dan 4,84% metode SHF.

3. Semakin besar konsentrasi enzim yang ditambahkanmaka semakin besar kadar etanol yang dihasilkan, terlihatpada penambahan 20fpu, 30 fpu, dan 40 fpu masing-masing kadar etanol yang dihasilkan yaitu 4,60%, 5,06%,dan 5,36%.

5.2 SaranSetelah melaksanakan penilitian, didapatkan saran penelititerhadap peneliti selanjutnya yaitu:1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan pada semua metode

baik SSF dan SHF dengan waktu penyamplingan yangdilaksanakan pada jam dibawah 24 jam untuk mengetahuikadar etanol yang dihasilkan.

2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengetahui hasilrendemen etanol yang dihasilkan dengan cara pemurnianetanol atau destilasi.

35

Daftar Pustaka

Abedinifar, S., Keikhosro K., and Khanahmadi, M. 2009.Ethanol production by Mucor indicus and Rhizopusoryzae from rice straw by separate hydrolysis andfermentation, Biomass and Bioenergy. 828-833

Achmadi, S.S. 1989. Kimia Kayu. Diktat PAU Ilmu Hayati.Industri Pertanian Bogor.

Anggraini, D., Han Roliadi, (2011), Pembuatan Pulp DariTandan Kosong Kelapa Sawit Untuk Karton PadaSkala Usaha Kecil, Jurnal Penelitian Hasil Hutan Vol.29 No. 3, September 2011: 211-225

Archunan, G., 2004. Microbiology, 1st, Sarup & Sons, NewDelhi, pp. 357-358.

Ariestaningtyas, Y. 1991. Pemanfaatan Tongkol Jagunguntuk Produksi Enzim Selulase oleh Trichodermaviride. Skripsi. Departemen Teknologi Pertanian. FatetaIPB. Bogor.

Aryafatta. 2008. Mengelolah Limbah Sawit Jadi Bioetanol.http://Aryafatta.com/2008/06/01/mengelolah-limbah-sawit-jadi-bioetanol.html. diakses pada 4 januari 2015.

BeMiller, J.N. and Whistler R. 2009. Starch: Chemistry andTechnology 3rd Edition. New York. Academic PressIncorporated. Biosoure Technology. 127: 500-507.

Cantarella, M., Cantarella, L., Gallifuoco, A., Spera, A., andAlfani, F. (2004). Comparison of differentdetoxification methods for steam-exploded poplarwood as a substrate for the bioproduction of ethanolin SHF and SSF.Process Biochem.39(11), 1533-1542.

36

Cardona, C.A. and O.J. Sanchez. 2007. Fuel ethanolproduction: Process design trends and integrationopportunities. Bioresour. Technol. 98: 2415–2457.

Chandel, A.K., R.K. Kapoor, A. Singh, and R.C. Kuhad. 2007.Detoxification of sugarcane bagasse hydrolysateimproves ethanol production by Candida shehataeNCIM 3501. Bioresour. Technol. 98: 1947−1950.

Collares, R.M., Luiza V.S.M, Mariana M.B., Nina P.G.S., MarcioA.M., Dilson A.B., and Lisiane M.T. 2012. Optimizationof Enzymatic Hydrolysis of Cassava to ObtainFermentable Sugars. Journal of Zhejiang University-Science B (Biomedicine and Biotechnology), Vol.13(7),pp.579-586.

Darnoko. 1992. Potensi Pemanfaatan Limbah LignoselulosaKelapa Sawit Melalui Biokonversi. Berita PenelitianPerkebunan: Medan.

Darwis, A, A., E. Sukara, R. Purnawati dan Tun Tedja. 1988.Biokonversi Limbah Lignosellulosa olehTricodherma Viridae dan Aspergillus niger. LaporanPenelitian. Laboratorium Bioindustri PAU Bioteknologi.Institut Pertanian Bogor.

Dea, I. A. 2009. Kajian Awal Biokonversi Tandan KosongKelapa Sawit (TKKS) Menjadi Etanol MelaluiSakarifikasi dan fermentasi Alkoholik. ITB: Bandung.

Ditjen Perkebunan. 2012. Produksi, Luas Areal danProduktivitas Perkebunan di Indonesia. DirektoratJendral Perkebunan Published. Jakarta

Fardiaz. 1992. Mikrobiologi Pangan. Gramedia PustakaUtama. Jakarta

37

Fengel, D. and G. Wegener. 1984. Wood: Chemistry,ultrastructure, reactions. Walter de Gruyter & Co.,Berlin.

Freudenberg, K.1966. Analytical and BiochemicalBackground of a Constitutional Scheme of Lignin.Adv. Chem. Series, 59:1-21.

Gao,Yueshu.,Xu,Jingliang.,Yuan,Zhenhong.,Yu,Zhang.,Liang,Cuiyi.,and Yunyun,Liu. 2014. Ethanol Production fromHigh Solids Loading of Alkali-Pretreated SugarcaneBagasse with an SSF Process. BioResources 9(2),3466-3479.

Hahn-Hagerdal, B., J. Hallborn, H. Jeppsson, L.Olsson, K.Skoog, and M. Walfridsson. 1993. Pentosefermentation to alcohol. p. 231– 290. In J.N. Saddler(Ed.). Bioconversion of Forest and Agricultural PlantResidues. CAB International, Wallingford.

Hambali, E., S. Mujdalipah, A.H. Tambunan, A.W. Pattiwiri, danR. Hendroko. 2007. Teknologi Bioenergi. AgromediaPustaka, Jakarta.

Herrera A., Tellez-Luis S.J., and Ramirez J.A. 2003. Productionof Xylose from Sorghum Straw Using HydrochloricAcid. Journal Cereal Science, 37: 267-274.

Hidayat, N., M.C. Padaga, S. Suhartini. 2006. MikrobiologiIndustri. Penerbit Andi. Yogyakarta.

Higuchi T. 2004. Microbial degradation of lignin: Role oflignin peroxidase, manganese peroxidase, adnlaccase. Proc. Jpn. Acad. 80: 204-211.

Holtzapple M.T. 1993. Cellulose. In: Encyclopedia of FoodScience, Food Technology and Nutrition, 2: 2731-2738. Academic Press. London.

38

Howard, R.L., E. Abotsi, J.E.L. van Rensburg, and S. Howard.2003. Lignocellulose biotechnology: Issues ofbioconversion and enzyme production. Afr. J.Biotechnol 2(12): 602−619.

Khairani, R. 2007. Tanaman Jagung Sebagai Bahan Bio-fuel.Bandung: UNPAD

Kirk – Othmer. 1978. Encyclopedia ofChemichal Technology,Third edition, John Wiley and Sons,INC, New York.

Marques, S., Alves, L., Roseiro, J. C., & GÃrio, F. M. (2008).Conversion of recycled paper sludge to ethanol byshf and ssf using pichia stipitis. Biomass andBioenergy, 32, 400-406.

Mc. Millan, J.D. 1993. Xylose Fermentation to Ethanol: AReview. National Renewable Energy Laboratory,Golden, Colorado. p. 3.

Mohamad, S. E., I. Ahmad.2011. Bioethanol From SecondGeneration Feedstock (Lignocellulose Biomass).Interdisciplinary Journal Of Contemporary Research InBusiness. Vol 3. No 8. pp. 919-935.

Muryanto.2012.tesis Enkapsulasi Rhizopus oryzae DalamKalsium-Alginat untuk Produksi Bioetanol dariTandan Kosong Kelapa Sawit dengan Sakarifikasidan Fermentasi Serentak.Fakultas Teknik UI.Depok.

Nikolic S, Mojovic L, Rakin M, Pejin D, Savic D. 2008. Amicrowave-assisted liquefaction as a pretreatmentfor bioethanol production by the simultaneoussaccharification and fermentation of corn meal.Chemical Industry and Chemical Engineering Quarterly14(4): 231 -234.

39

Öhgren, K., Bura, R., Lesnicki, G., Saddler, J., and Zacchi, G.(2007). A comparison between simultaneoussaccharification and fermentation and separatehydrolysis and fermentation using steam-pretreatedcorn stover. Process Biochem. 42(5), 834-839.

Pejo, E. T., J. M., Oliva, & M. Ballesteros. (2008). Realisticapproach for full scale bioethanol production fromlignocellulose : A review. Journal of Scientific andIndustrial Research, 67, 874 - 884.

Perez, J.A., A. Gonzalez, and J.M. Oliva. 2007. Effect ofProcess Variables on Liquid Hot Water Pretreatmentof Wheat Straw for Bioconversion to Fuel-Ethanol InA Batch Reactor. Journal Chemistry TechnologyBiotechnology, 82: 929-938.

Pramukti, D.P. 2007. Dampak Baik dan BuruknyaPenggunaan Biofuel.http//macklintmipnpad.net/index2.php?option=comcontent&do pdf=1&id=3 49.

Putra A. E & Surya, R. P. 2006. Produksi Etanolmenggunakan Saccharomyces cereviseae Yangdiamobilisasi Dengan Agar Batang. Surabaya: FMIPAITS.

Rudi S.S. 2011. Pretreatment dan Hidrolisis Tandan KosongKelapa Sawit (TKKS) Dnengan Metode Steaming danEnzimatis. UI: Depok.

Samsuri, M., M. Gozan, R. Mardias, M. Baiquni, H.Hermansyah, A. Wijanarko, B. Prasetya, & M. Nasikin.2007. Pemanfaatan selulosa ampas tebu untukproduksi etanol melalui sakarifikasi dan fermentasiserentak dengan enzim xylanese. Makara,Teknologi.11(1).

40

Schacht, C., Zetzl, C., & Brunner, G. (2008). From plantmaterials to ethanol by means of supercritical fluidtechnology. The Journal of Supercritical Fluids, 46, 299-321.

Singhania, R. R., A. M. Pate, R. K., Sukumaran, C. Larrochee, &A. Pandey. 2013. Role and significance of beta-glucosidases in the hydrolysis ofcellulose forBioetanol production. Biosoure Technology. 127: 500-507.

Smith, M. T., P. Sommer and B. K. Ahring. 2003. Purification ofBioetanol Effluent in an UASB Reactor System WithSimultaneous Biogas Formation. Journal ofBiotechnology and Bioengineering 84 (1): 8-12.

Soerawidjaja, T.H., 2005. Pangkalan / Basis Sumber DayaBiomassa. Departemen Teknik Kimia. FakultasTeknologi Industri. Institut Teknologi Bandung.Bandung,pp. 2-5.

Sudiyani, Y. 2009. Utilization of biomass waste empty fruitbunch fiber of palm oil for bioethanol production.Jakarta, 4-5 Februari 2009 : ResearchWorkshop on Sustainable Biofuel : 1-15.

Sudiyani, Y., Dyah S., Eka T., Sudiyarmantoa, Kiky C. S., YosiA., Haznan A. and Min Hee Han. 2013. Utilization ofBiomass Waste Empty Fruit Bunch Fiber of Palm Oilfor Bioethanol Production Using Pilot – Scale Unit.Energy Procedia. Vol 32, pp 31–38.

Sun, Y. & J. Cheng. 2002. Hydrolysis of lignocellulosicmaterials for ethanol production: a review. BiosourceTechnology. 83: 1-11.

Syafwina, E.D. Wong, Y. Honda, T. Watanabe, and M.Kuwahara. 2002. Pretreatment of empty fruit bunch of

41

oil palm by white-rot fungi for the utilization of itscomponent. p. 351–356. In W. Dwianto, S. Yusuf, E.Hermiati, and L. Suryanegara. (Ed.). SustainableUtilization of Tropical Forest Resources. Proceedings ofthe 4th International Wood Science Symposium,Serpong, 2–5 September 2002. Research Institute forSustainable Humanosphere, Lembaga IlmuPengetahuan Indonesia, Japan Society for thePromotion of Science, Serpong..

Steen,R. 2010. Enzim Baru Konversi Limbah PertanianDengan Biaya Kompetitif. Dilihat 24 januari 2015.http://www.planethijau.com/mod.php?mod=publisher&op=viewarticle&cid=49&artid1200.

Umbreit, W. W. 1959. Advances In Applied Microbiology. Vol.1, Rutgers University, New Jersey.

Waller, J.C. 1981. Feeding Value of Ethanol Production By-products, National Academy Press, Washington D.C,pp. 11-12.

www. Novozymes.com (diakses pada tanggal 12 januari 2015).

Xu, J., Ximing Zhang, Jay J. Cheng. 2012. Pretreatment ofCorn Stover for Sugar Production with Switchgrass-Derived Black Liquor. Bioresource Technology, vol.111, pp. 255–260

42

Lampiran 1. Prosedur kerja alatProsedur kerja alat

Dalam melakukan penelitian pembuatan bioetanol daritandan kosong kelapa sawit digunakan beberapa alat yang adadi laboratorium seperti Moisture Analyzer, Spektrofotometer,HPLC, Shaking Incubator, Densitometer, Destilasi danMikroskop. Berikut beberapa cara mengoperasikan peralatantersebut beserta tipe alatnya :

1. AutoclaveDidalam percobaan ini, sterilisasi alat dan substrat yangdigunakan dilakukan pada Autoclave. Autoclave yangdigunakan yaitu ALabTech dimana proses sterilisasi pada alatini berlangsung pada temperatur 1210C selama 15 menit.Cara mengoperasikan Autoclave ALabTech, yaitu :- Masukkan erlemneyer dan atau tabung reaksi dan

peralatan lainnya yang akan digunakan dalam percobaanke dalam Autoclave dengan dilapisi aluminium foil terlebihdahulu

- Memastikan air pada bagian bawah alat terisi sesuaibatasnya

- Menutup bagian penutup Autoclave dengan memutar kearah kanan

- Menyalakan Autoclave dengan menekan tombol ON padabagian kiri alat

- Menkekan tombol START, sehingga proses sterilisasiberlangsung

2. HPLCDengan HPLC, komponen yang terdapat dalam sampel dapatterbaca secara rinci melalui tinggi peak. Sebelum mengujisampel pada HPLC, terlebih dahulu dibuat pengencerannya.Sebanyak 2,7 ml RO water dan 0,3 ml sampel dihitungmasing-masing beratnya (berat RO water, sampel dan berattotal). Kemudian di syring filter dan dimasukkan ke dalam vialuntuk selanjutnya dianalisa menggunakan HPLC. Padapercobaan ini, HPLC yang digunakan yaitu Waters Alliance

43

Tipe e-2695. Hasil analisa HPLC diperoleh dalam bentuksinyal kromatogram. Dalam kromatogram akan terdapat peak-Lampiran 1. (lanjutan)

peak yang menggambarkan banyaknya komponen dalamsampel. Pada sampel sakarifikasi akan diperoleh data peakberupa glukosa dan xilosa sedangkan fermentasi diperolehdata peak glukosa, xilosa dan etanol yang terbentuk.

3. Laminary air flowCara mengoperasikan Laminary air flow sebagai berikut :- Membersihkan laminar flow terlebih dahulu sebelum

digunakan dengan alkohol 75% menggunakan lap/tisu- Menyalakan lampu UV dan blower pada alat selama 10

menit- Mematikan lampu UV dan blower tetap menyala- Menyalakan lampu FL, buka penutup laminar dan laminar

siap dipakai- Mematikan lampu FL setelah selesai menggunakan

laminar flow dan bersihkan kembali laminar flow denganalkohol 75% menggunakan lap/tisu.

- Menutup laminar dan menyalakan lampu UV selama 10menit

- Mematikan lampu UV dan cabut kabel dari aliran listrik

4. MikroskopPada penelitian ini, mikroskop digunakan untuk melihat danmenghitung jumlah Saccharomyces cerevisiae pada saatpropagasi yeast dan sampling proses fermentasi berlangsung.Berikut merupakan cara mengoperasikan Mikroskop ZEISSTipe Primo Star, yaitu :- Menyalakan Mikroskop dengan memutar arah tombol

menjadi ON pada bagian sebelah kanan alat- Meletakkan satu tetes sampel pada Hemacytometer- Meletakkan Hemacytometer pada Mikroskop- Mengatur perbesaran pada Mikroskop- Melihat dan menghitung jumlah mikroba yang terlihat

44

Lampiran 1. (lanjutan)

5. Moisture AnalyzerMoisture Analyzer berfungsi untuk menghitung kadar air padasampel yang akan digunakan. Alat ini beroperasi pada suhu1050C selama 10 menit. Berikut adalah cara mengoperasikanalat Moisture Analyzer OHAUS Tipe MB 45 :- Menyalakan Moisture Analyzer dengan menekan tombol

ON pada alat- Menekan tombol TARE pada alat- Memasukkan sampel yang akan diuji kadar airnya pada

piring aluminium pada alat- Menekan tombol START- Menunggu selama 10 menit proses berlangsung, sehingga

diperoleh nilai % moisture pada sampel dimana data akantampak pada layar alat.

6. SpektrofotometerPada percobaan ini, Spektrofotometer digunakan untukmenguji nilai absorbansi pada sampel Analisa Somogyi-Nelson. Cara mengoperasikan Spektrofotometeryaitu :- Menyalakan alat dengan menekan tombol POWER pada

bagian belakang alat- Menunggu hingga keterangan alat berfungsi dengan baik- Memilih menu sesuai yang dibutuhkan- Mengatur panjang gelombang menjadi 520 nm dengan

jumlah cell yang dibutuhkan- Menekan tombol ESC untuk menampilkan kolom nilai

absorbansi- Memasukkan sampel ke dalam cuvete sesuai dengan

jumlah sampel yang akan diuji (maksimal 7 cuvete)- Menuutup bagian Spektrofotometer dan nilai absorbansi

akan otomatis terbaca pada layar.

45

Lampiran 1. (lanjutan)7. Spektrofotometer Tipe HITACHI U-2000

- Menyalakan alat dengan menekan tombol ON padaPOWER dibagian bawah layar

- Memilih menu sesuai yang dibutuhkan- Mengatur nilai absorbansi menjadi 520 nm dengan jumlah

cell yang dibutuhkan- Menekan tombol FORWARD untuk menampilkan kolom

nilai absorbansi pada layar- Memasukkan cuvete yang telah berisi sampel yang akan

diuji- Menekan tombol START ketika angka dari absorbansi

diam- Secara otomatis nilai absorbansi sampel yang diperoleh

akan tertulis pada kertas hasil cetak.

8. Shaking IncubatorShaking Incubator atau biasa disebut dengan Shakermerupakan tempat berlangsungya proses sakarifikasi danfermentasi selama percobaan. Alat ini dapat diatur sesuaidengan suhu dan rpm yang diperlukan. Berikut adalah caramengoperasikan Shaker Dasol Tipe DS-310C2 :- Menyalakan Shaker dengan menekan tombol ON pada

alat- Memasukan erlenmeyer yang telah berisi substrat ke

dalam Shaker- Mengatur temperatur proses, kecepatan rpm dan lamanya

proses pada alat- Menutup penutup Shaker, kemudian alat akan bekerja

sesuai dengan pengaturan suhu, rpm dan waktu yangdiinginkan

46

Lampiran 2. Pembuatan pelarutPembutan bahan:

a. Pembuatan Larutan Buffer SitratMenurut NREL (National Renewable Energy Lab), caramembuat larutan buffer sitrat yaitu sebagai berikut :- Menimbang asam sitrat dan NaOH sebanyak 279.3

gram dan 66.5 gram- Melarutkan asam sitrat dengan aquades secukupnya

dan menambahkan NaOH sedikit demi sedikit sambildiaduk dengan magnetic stirrersupaya homogen

- Mengecek keasaman larutan menggunakan pH meter- Menambahkan aquades sampai volume total 1000 ml

dengan pengadukan magnetic stirrer, sehinggadiperoleh buffer sitrat dengan konsentrasi 1 M, pH 4,5

Larutan buffer disimpan dalam botol kaca bertutup dilemari pendingin dan diencerkan pada setiap kali akandigunakan sesuai dengan konsentrasi molar yangdibutuhkan.

b. Pembuatan larutan DNSMenurut NREL (National Renewable Energy Lab), caramembuat larutan DNS yaitu sebagai berikut:- Menimbang NaOH dan Na-K tartarate masing-masing

sebanyak 13.98 gram dan 217.2 gram. Kemudianlarutkan kedua bahan tersebut dengan aquadestsecukupnya.

- Menimbang 3.5 DNS 7.48 gram. Kemudian larutakandengan aquadest secukupnya menggunakan magneticstirrer.

- Campurkan kedua larutan tersebut sampai homogendengan menggunakan magnetic stirrer, kemudiantambahkan aquades sampai volume toatal 1000 ml.

- Sehingga didapatkan 3.5 DNS dengan volume 1000 ml.- Simpan larutan didalam botol kaca dan disimpan di

lemari es.

47

Lampiran 3. Uji aktivitas enzimBahan :Enzim selulosa dan B-glukosidaseDNSBuffer Sitrat 0,05 MAquadesStandar GlukosaKertas whatcman ukuran 1X6 cm

Prosedur Kerjapersiapan bahan

1. Pembuatan pengenceran standar glukosaa. timbang 0,5 g glukosa kemudian diencerkan dengan

50 ml buffer sitrat 0,05 Mb. siapkan 6 tabung (4B-9B) dan masing-masing diisi

0,5 ml, 1 ml, 2 ml, 4 ml, 6 ml, dan 8 ml buffer sitratuntuk mengetahui tingkat keenceran glukosa

c. tambahkan 1ml glukosa yang sudah diencerkan kemasing-masing tabung

d. dan fortex2. Pembuatan pengenceran enzim selulase(A) dan B-

glukosidase (B)a. siapkan 10 tabung pengenceran, 5 tabung untuk

enzim A dan 5 tabung untuk enzim Bb. 5 tabung (A1-A5) untuk enzim A masing-masing diisi

9.96 ml, 13 ml, 15.16 ml, 17.32 ml, dan 19.96 mlbuffer sitrat 0,05 M, kemudian tambahkan 0.04 mlenzim A kemasing-masing tabung tersebut danfortex.

c. 5 tabung (B1-B5) untuk enzim B masing-masing diisi3.96 ml, 7.96 ml, 9.96 ml, 13 ml, dan 15.16 ml buffersitrat 0,05 M, kemudian tanbahkan enzim B kemasing-masing tabung tersebut dan fortex.

3. Persiapan tabung analisaa. Siapakan 28 tabung analisab. Masing-masing tabung diisi dengan 2.5 ml aquades

Alat :Mikro pipetOvenGlass beaker28 Tabung preparasi28 Tabung analisa10 tabung pengenceran enzim6 tabung pengenceran standart glukosaSpektrometri panjang gelomabang 540 NFortexAluminium foil

48

Lampiran 3. (lanjutan)4. Metode uji aktivitas enzim

Siapkan alat danbahan

28 tabung preparasi terdiri dari :Kode isi1 1,5 ml buffer2(A1-A5) 1 ml buffer2(B1-B5) 1 ml buffer3 1,5 ml buffer + kertas whatcman4-9 1 ml buffer10(A1-A5) 1 ml buffer + kertas whatcman10(B1-B5) 1 ml buffer + kertas whatcman

Inkubasi denganoven suhu 50oCselama 30 menit

28 tabung preparasi terdiri dari :Kode isi + setelah inkubasi1 1,5 ml buffer tidak ada penambahan2(A1-A5) 1 ml buffer 0.5 ml enzim A yang sudah diencerkan(A1-A5)2(B1-B5) 1 ml buffer 0.5 ml enzim B yang sudah diencerkan(B1-B5)3 1,5 ml buffer + kertas whatcman tidak ada penambahan4-9 1 ml buffer 0.5 ml glukosa yang sudah diencerkan(4B-9B)10(A1-A5) 1 ml buffer + kertas whatcman 0.5 ml enzim A yang sudah diencerkan(A1-A5)10(B1-B5) 1 ml buffer + kertas whatcman 0.5 ml enzim B yang sudah diencerkan(B1-B5)

DitambahkanDNS 3 ml

Dipanaskan 5menit denganair mendidih

Didinginkan 2menit dengan

air es

Diambil 0,2 ml padasemua tabung

preparasi, sedangkantabung yang berisi

kertas harus disentrifugasi dulu baru

diambil 0.2 ml

Dimasukanke tabung

analisa

DiujiSpektrometri

540 N

Hasil

Inkubasi denganoven suhu 50oCselama 60 menit

Dimasukan ketabung analisa

Diuji Spektrometri 540 N

Hasil

49

Lampiran 3. (lanjutan)Data aktivasi enzimstandarglukosa 5.048std(mg/0.5ml) 1.0096 1.6827 2.5240 3.3653ABS 0.124 0.2150 0.3210 0.3460

EnzimSelulaseReagent Blank 0.011SubstrateBlank 0.016enzim blankselulase 0.049 0.038 0.022 0.022 0.026

EnzimSelulase abs

sample-enzimblank Dilution rate Glu.Con.

Sample1 0.455 0.406 0.004 3.171Sample2 0.302 0.264 0.003067485 2.078Sample3 0.19 0.168 0.002631579 1.339Sample4 0.203 0.181 0.002304147 1.439Sampel5 0.163 0.137 0.002 1.100

0.0029 2FPU 127.5862069 FPU/ml

0,124

0,2150

0,3210

y = 0,1299x - 0,0059R² = 0,9996

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 3,0000

ABS

Konsentrasi Glukosa (mg/0,5ml)

Standart Glukosa

50


Enzim B-Glukosidaseenzimblank 0.182 0.083 0.063 0.046 0.037

Enzim BGlukosidase abs

sample-enzimblank Dilution rate Glu.Con.

Sample1 0.498 0.316 0.01 2.478Sample2 0.323 0.24 0.005 1.893Sample3 0.258 0.195 0.004 1.547Sample4 0.165 0.119 0.003067485 0.962sample5 0.184 0.147 0.002631579 1.177

0.0054 2FPU 68.51851852 FPU/ml

0,004

0,0030674850,0023041470,002

y = 0,0010x + 0,0009R² = 0,9946

0

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 3,000 3,500

0,0050,004

0,002631579

y = 0,0033x - 0,0012R² = 0,9950

00,0010,0020,0030,0040,0050,006

0,000 0,500 1,000 1,500 2,000

Series1

Linear (Series1)

51

Lampiran 4. Data perhitungan hasil penelitianData PerhitunganSampelDalam proses sakarifikasi dan fermentasi bahan harus

dipersipakan terlebih dahulu mulai dari bahan (substrat)ditimbang, pengukuran kadar air (KA), penambahan enzim danlarutan buffer sitrat dengan Volume total 75 ml. Berikut rumusdan data perhitungan sampel :Rumus :Vtot = 75 ml

- Substrat 15% = 75 = 11.25- Enzim Selulase 20 FPU = 11,25 = 1.77

Enzim β-Glukosidase = 1.77 = 0,35Penambahan enzim = 1.77 + 0.35 = 2.12 ml

- EnzimSelulase 30 FPU = 11,25 = 2.65Enzim β-Glukosidase = 2,65 = 0,53Penambahanenzim = 2,65 + 0,53 = 3,18 ml

- EnzimSelulase 40 FPU = 11,25 = 3.54Enzim β-Glukosidase = 3.54 = 0,7Penambahanenzim = 3.54 + 0.7 = 4.24 ml

- BS = 11,25 =- V buffer sitrat = 75 ml - BS - 3,18 = X

HasilPerhitungan subtract 15% dan enzim 30 FPUKod

eKonsentrasiBaha

nKadar Air%

(KA)

BeratSampelml(BS)

V bufferSitratml(

x)

A 100% LH 6.85 12.07 59.8B 50:50%(LH:NaO

H)7.46 12.15 59.72

C 30:70%(LH:NaOH)

7.86 12.20 59.67

D 100% NaOH 7.46 12.15 59.72

52

Lampiran 4. (lanjutan)Hasil perhitungan subtract 30:70%(LH:NaOH) 15% dan enzim20, 30, dan 40 FPUKode Konsentrasi

enzimKadarAir %(KA)

BeratSampelml(BS) V bufferSitratml(x)

A 20 FPU 8.76 12.33 60.55B 30 FPU 8.76 12.33 59.49C 40 FPU 8.76 12.33 58.42

Hasil analisa HPLCSHF24JAM

pengenceran

HG HX HE

%glukosa

%xilosa

%etanol

A1 9.9011092

3767

3 1.578 5.750

A2 10.1701034

5590

0 1.536 4.568

B1 10.0401346

8633

9 1.970 4.837

B2 10.0971357

2477

1 1.996 3.689

C1 9.9602045

5624

1 2.959 4.726

C2 9.9052031

6623

1 2.922 4.692

D1 9.8252288

8150

4 3.263 1.207D2

10.0632454

7151

4 3.584 1.244

53


SHFI48JAM

pengenceran HG HX HE

%glukosa

%xilosa

%etanol

A1 9.548794

0 5.734

A2 10.539770

71112

2459

5 1.093 1.710 3.713

B1 10.225144

51052

8461

0 0.226 1.572 3.614

B2 10.4211215

3397

4 1.846 3.191

C1 9.7901999

6572

8 2.843 4.272

C2 9.4732035

2583

3 2.800 4.208

D1 10.6341936

6 801 2.992 0.752

D2 9.8542280

2 822 3.261 0.712

SHF72JAM


%glukosa

%xilosa

%etanol

A1 9.987470

4116

39678

7 0.645 1.695 5.143

A2 9.872196

5107

90530

2 0.285 1.555 3.996

B1 9.900145

34599

9 2.094 4.520

B2 9.826133

42427

4 1.910 3.228

C1 9.801172

2185

93431

3 0.252 2.648 3.248

C2 9.805201

48524

3 2.869 3.926

54

Lampiran 4. (lanjutan)D1 9.741 23023 884 3.255 0.749D2 9.689 23840 777 3.351 0.668

SSF24JAM


%glukosa

%xilosa

%etanol

A110.73208

191525

4809

50.8198

536.5805

61

A210.85530

881557

7550

2803

7 0.86666.6095

72

B110.53030

303863

0627

31.2974

465.0383

68

B210.60679

117812

2669

61.2321

465.4066

72

C110.52702

703121

42526

01.8097

514.2484

02

C210.49698

795123

92560

81.8409

84.5063

48

D110.57693

608175

59405

92.6128

963.3293

97

D210.44829

887162

66375

22.3937

673.0517

59

SSF48JAM

pengenceran

HG HX HE

%glukosa

%xilosa

%etanol

A110.714724

97395

0770

20.6247

64 6.2586

A210.581787

52445

2760

00.6906

86.1011

52

B110.612440

19656

9545

41.0042

444.4350

84

B210.596383

49724

5622

71.1020

635.0339

48

55

Lampiran 4. (Lanjutan)

C110.56953

8671006

4446

41.5124

723.6435

45

C210.45869

7111124

2489

01.6674

683.9347

31

D110.49494

6091633

2374

92.4140

63.0630

56

D210.48904

617221

91549

1328

30.3357

522.2903

72.6999

64

SSF72JAM

pengenceran

HG HX HE

%glukosa

%xilosa

%etanol

A110.02488

832423

4725

00.6240

245.5206

55

A210.22968

082416

4707

00.6268

41 5.4973

B110.63829

78744

7900

1584

10.0742

91.3654

864.7502

68

B210.46031

219834

6627

21.2476

255.0041

06

C110.57700

067119

68411

01.7928

23.3692

98

C210.68218

899119

60462

41.8094

643.8087

38

D110.61525

424143

42295

82.1487

832.4773

9

D210.97861

15159

74325

62.4708

082.8040

67

56

Lampiran 4. (lanjutan)SSF94JAM

pengenceran

HG HX HE

%glukosa

%xilosa

%etanol

A110.56507

08 4834651

30.7455

585.2424

65

A210.60047

202 5127676

10.7911

295.4543

92

B110.21374

795 8717615

91.2707

664.8008

24

B210.44971

6 8880629

61.3237

465.0175

79

C110.41119

6271329

4471

51.9561

653.7821

6

C210.25147

5411349

5470

31.9547

313.7150

42

D110.50100

7391837

7324

02.7132

612.6696

59

D210.34006

6231849

8324

52.6890

282.6325

66

Hasil optimasi variasi enzim24 jam

Variasi

Kode

Sampel

Pengenceran

HG

HX

HE

%Glukosa

%Xilosa

%Etanol

ENZIM20FPU

1A9.98500

79747236

5416

1.309617796

4.82231603

1B9.87193

20336987

5083

1.250487067

4.47901182

1C9.82468

1387037

5136

1.25335476

4.50330194

57


enzim30fpu

2A10.1685

6122718

9555

71.325079

2725.036876

74

2B10.1032

1543717

0569

21.313104

4665.124288

41

2C10.0305

7325748

1561

21.359882

7485.016974

39

enzim40fpu

3A10.1139

6104749

4587

51.373557

4945.292279

55

3B10.1602

5848744

8589

01.371422

1245.329889

4

3C10.2442

0503755

5601

01.402507

515.481883

1

48 jam

Variasi

Kode

Sampel

Pengenceran

HG

HX

HE

%Glukosa

%Xilosa

%Etanol

ENZIM20FPU

1A10.4279

51975161

4737

0.977755432

4.41442579

1B10.5086

72455200

4662

0.992710091

4.37938196

1C10.2557

30195233

4734

0.97491502

4.33881784

enzim30fpu

2A10.6409

38465737

4776

1.10818524

4.54103334

2B10.4994

9585848

4842

1.114458431

4.54152846

2C10.5291

14786038

4840

1.153655721

4.55249075

enzim40fpu

3A10.5904

47156305

5215

1.211335452

4.92777682

3B10.5385

39216336

5405

1.211285886

5.07946669

3C10.3757

87736441

5499

1.212213557

5.08667458

58

Lampiran 4. (lanjutan)72 jam

Variasi

Kode

Sampel

Pengenceran

HG

HX

HE

%Glukosa

%Xilosa

%Etanol

ENZIM20FPU

1A10.0998

3584863

4421

0.892748818

3.99524563

1B10.0141

66134925

4502

0.896365686

4.03259134

1C10.2777

22614771

4436

0.891432032

4.07915202

enzim30fpu

2A10.0354

49566162

4436

1.121992126

3.98299564

2B10.3155

62915985

4581

1.120404208

4.22552707

2C9.94186

78536284

5427

1.133388344

4.81108525

enzim40fpu

3A10.1843

3036758

5167

1.248027935

4.6958787

3B10.1487

49597008

5509

1.28939271

4.98428292

3C10.0082

85536854

5316

1.243770089

4.74566585

59

Lampiran 5. Perhitungan Anova

Konsentrasi Waktu1 2 3

1 4.822316 4.414426 3.9952461 4.479012 4.379382 4.0325911 4.503302 4.338818 4.0791522 5.036877 4.541033 3.9829962 5.124288 4.541528 4.2255272 5.016974 4.552491 4.8110853 5.29228 4.927777 4.6958793 5.329889 5.079467 4.9842833 5.481883 5.086675 4.745666

Count 3 3 3 9Sum 13.80463 13.13263 12.10698898 39.044244Average 4.601543 4.377542 4.035662995 4.3382494Variance 0.036703 0.001432 0.001767147 0.0708852

Count 3 3 3 9Sum 15.17814 13.63505 13.01960795 41.8328Average 5.05938 4.545018 4.339869316 4.6480889Variance 0.003259 4.19E-05 0.181238712 0.1491786

Count 3 3 3 9Sum 16.10405 15.09392 14.42582747 45.623798Average 5.368017 5.031306 4.808609157 5.0693108Variance 0.010078 0.008052 0.023765643 0.069962

Count 9 9 9Sum 45.08682 41.8616 39.5524244Average 5.009647 4.651288 4.394713823

60

Variance 0.124054 0.088873 0.165405912Lampiran 5. (lanjutan)

Sumberkeragaman SS db MS Fhitung P-value F tabel

Waktu 2.423638 2 1.211819005 40.949615 2E-07 3.554557146Konsentrasi 1.717182 2 0.858590769 29.013377 2.34E-06 3.554557146Interaksi 0.070352 4 0.017588113 0.594335 0.671239 2.927744173Galat 0.532673 18 0.029592928

Total 4.743845 26P = 0.05%

61

Lampiran 6. DokumentasiEnzim Selulase dan B-glukosidase komersil

YeastSaccharomyces cerevisiae komersil

Subtract Pretreatmen

62

Lampiran 6. (lanjutan)SHF dan SSF

Sampel SSF tiap 24 jam.

63

Lampiran 6. (lanjutan)Sampel SHF tiap 24 jam.sakarifikasi

Fermentasi

64

Lampiran 6. (lanjutan)Sampel analisa hplc

Proses Sakarifikasi dan Fermentasi Bioetanol...

Documents

Transcript of Proses Sakarifikasi dan Fermentasi Bioetanol...