RINGKASAN

SAUD RICHY JUARA. Detoksifikasi Hidrolisat Asam dari Ubi Kayu dengan

Metode Arang Aktif untuk Produksi Bioetanol. Dibimbing oleh DWI

SETYANINGSIH dan INDAH YULIASIH.

Minyak mentah merupakan bahan baku utama untuk memenuhi kebutuhan

energi, namun bahan ini berasal dari bahan baku fosil yang tidak terbaharukan.

Oleh sebab itu, diperlukan suatu alternatif untuk memecahkan permasalahan

kebutuhan energi tersebut. Salah satu alternatifnya adalah bioetanol. Bioetanol

diperoleh melalui proses fermentasi menggunakan galur khamir Saccharomyces

cerevisiae yang mampu mengkonversi gula sederhana seperti sukrosa, glukosa,

fruktosa, maltosa dan rafinosa menjadi etanol. Pada penelitian ini bahan baku

yang digunakan untuk menghasilkan bioetanol adalah ubi kayu. Hidrolisis ubi

kayu untuk pembuatan bioetanol dapat dilakukan dengan metode hidrolisis asam

ataupun hidrolisis enzimatis. Metode yang digunakan pada penelitian ini yaitu

hidrolisis asam menggunakan H2SO4. Metode hidrolisis asam diharapkan bahan

baku seperti pati, selulosa dan hemiselulosa dapat terhidrolisis.

Keuntungan metode hidrolisis secara asam adalah waktu proses lebih

singkat, teknologi sederhana, pengaturan kondisi proses yang lebih mudah dan

biaya yang lebih murah karena tidak melibatkan enzim (Chaplin dan Bucke 1990).

Selain itu, hidrolisat asam yang dihasilkan dapat disimpan dalam jangka waktu

lama. Semua keuntungan dari proses hidrolisis asam telah banyak dikaji

sebelumnya kecuali proses penyimpanan hidrolisat asam sehingga penulis merasa

perlu untuk melakukan penelitian tersebut untuk mengetahui pengaruh

penyimpanan terhadap konsentrasi gula di dalam hidrolisat asam. Namun metode

hidrolisis asam memiliki kelemahan yaitu timbulnya inhibitor seperti furfural, dan

5-hidroksimetil furfural (HMF) yang menghambat pertumbuhan mikroorganisme

dalam proses fermentasi untuk menghasilkan etanol.

Detoksifikasi merupakan suatu metode yang dapat digunakan untuk

mengurangi konsentrasi inhibitor (HMF dan furfural) di dalam hidrolisat. Pada

penelitian ini dilakukan dua tahap detoksifikasi yaitu metode overliming

dilanjutkan metode adsorpsi arang aktif. Diharapkan dari hasil proses

detoksifikasi yang dilakukan didapat konsentrasi inhibitor (HMF dan furfural) di

dalam hirolisat asam sesuai bagi pertumbuhan mikroorganisme pada proses

fermentasi.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penyimpanan terhadap

karakteristik hidrolisat dan mendapatkan metode detoksifikasi terbaik

menggunakan kombinasi metode overliming dan adsorpsi arang aktif, dengan

berbagai konsentrasi dan lama waktu kontak arang aktif sehingga didapatkan

konsentrasi inhibitor (HMF dan furfural) terendah pada hidrolisat.

Pada penelitian ini digunakan 2 tahapan metode detoksifikasi untuk

menurunkan konsentrasi HMF dan furfural yaitu dengan metode overliming dan

metode adsorpsi arang aktif dengan konsentrasi 1, 2,5, 5, dan 10% pada hidrolisat,

dan lama waktu kontak arang aktif dengan hidrolisat selama 30, 45 dan 60 menit.

Parameter yang diamati selama proses detoksifikasi meliputi konsentrasi total

gula, gula pereduksi, HMF, furfural dan total asam.

Pada proses penyimpanan hidrolisat asam selama dua minggu terjadi

penurunan konsentrasi total gula dan gula pereduksi. Pada minggu pertama terjadi

penurunan konsentrasi total gula dan gula pereduksi masing-masing sebesar

10,44% dan 9,91% dan pada minggu ke dua masing-masing sebesar 12,49% dan

12,11%.

Metode overliming menurunkan konsentrasi HMF dan furfural sebesar

34,38% dan 60,81%. Overliming cukup efektif menurunkan konsentrasi HMF,

furfural dan total asam tanpa menurunkan konsentrasi gula pereduksi terlalu besar.

Namun, konsentrasi HMF di dalam hidrolisat masih cukup besar yaitu 2,48 g/l.

Hal ini menunjukkan hidrolisat yang dihasilkan masih perlu pemurnian lebih

lanjut dengan detoksifikasi arang aktif.

Arang aktif yang digunakan pada penelitian ini memiliki ukuran pori pada

permukaan luar 0,54 – 1,08 µm. Semakin besar konsentrasi arang aktif yang

digunakan akan menyebabkan semakin besar penurunan konsentrasi total gula,

gula pereduksi, HMF, furfural dan total asam di dalam hidrolisat. Hal ini diduga

karena ukuran molekul-molekul gula-gula sederhana, HMF, furfural dan total

asam yang lebih kecil dari ukuran pori arang aktif yang digunakan sehingga

semakin besar konsentrasi arang aktif yang ditambahkan akan menyebabkan

semakin besar penurunan konsentrasi senyawa-senyawa tersebut. Setelah

dilakukan detoksifikasi arang aktif, dihasilkan kondisi hidrolisat terbaik yaitu

pada perlakuan dengan konsentrasi arang aktif 5% dan lama waktu kontak 30

menit. yang menghasilkan konsentrasi HMF dan furfural di dalam hidrolisat

sebesar 0,76 g/l dan 0,0014 g/l terjadi penurunan konsentrasi HMF dan furfural

sebesar 72,03% dan 89,11%.

Pada penentuan konstanta laju adsorpsi arang aktif digunakan persamaan

Langmuir dan Freundlich. Persamaan Freundlich memiliki nilai koefisien

determinasi (R2) lebih besar dari model persamaan Langmuir dan nilai kesesuaian

terbaik dari data percobaan yang telah dilakukan. Hasil analisa dengan model

persamaan Freundlich dengan konsentrasi arang aktif 5% dengan waktu kontak 60

menit didapat nilai konstanta laju adsorpsi arang aktif terhadap HMF sebesar

0,044 g/menit dan pada konstanta laju adsorpsi arang aktif terhadap furfural

sebesar 3,7 x 10-5

g/menit.

Pada proses detoksifikasi overliming dilanjutkan arang aktif dihasilkan

persentase kadar etanol lebih besar bila dibandingkan dengan detoksifikasi

netralisasi. Kadar etanol yang dihasilkan pada perlakuan hidrolisat yang disimpan

selama minggu ke-0, ke-1 dan ke-2 kemudian dilanjutkan detosifikasi overliming

dan arang aktif sebesar 5,00%, 4,96% dan 4,91 %. Pada proses fermentasi dengan

hidrolisat proses netralisasi, etanol yang dihasilkan sebesar 3,06%.

Kata kunci : Detoksifikasi, overliming, arang aktif, HMF, etanol.