Pemanfaatan Bagas sebagai Bahan Baku Pembuatan Bioetanol dengan Metode Pretreatment Alkali Rima Daniar
Program Studi S1 (Terapan) Teknik Energi, Jurusan Teknik Kimia, Politeknik Negeri Sriwijaya Email:daniarrima@gmail.com

## ABSTRAK
Indonesia  sebagai  negara  agraris  menghasilkan  biomassa  yang    melimpah  seperti bagas.    Hal  ini  dapat  menyediakan  bahan  baku  yang  murah  untuk  pembuatan  bioetanol dengan  proses  fermentasi  menghasilkan  bahan  bakar  dalam  jumlah  yang  besar,  ekonomis, dapat  diperbarui  dan  ramah  lingkungan.    Dengan  memanfaatkan  sumber  energi  terbarukan krisis energi dapat diatasi.  Bagas mengandung lignoselulosa yang dapat didegradasi menjadi glukosa  dan  menghasilkan  etanol  dengan  proses  fermentasi.    Penelitian  ini  menjelaskan pretreatment bagas dengan metode alkali yang berbeda.  Bagas dipretreatment dengan proses pemanasan (80 o C) dan tanpa pemanasan (25 o C) dan dengan konsentrasi alkali (NaOH)  yang berbeda.    Penelitian  ini  juga  menjelaskan  pengaruh  waktu  fermentasi  terhadap  indeks  bias, volume dan kadar bioetanol yang dihasilkan.  Pretreatment alkali secara efektif meningkatkan hidrolisis  enzim  terhadap  selulosa  bagas.    Berdasarkan  hasil  analisa,  kondisi  pretreatment terbaik  untuk  menghasilkan  selulosa  tertinggi  (50,71  %)  adalah  pretreatment  dengan pemanasan dengan konsentrasi NaOH 3 N.  Indeks bias tertinggi yaitu 1,3391 dihasilkan dari waktu  fermentasi  5  hari.    Volume  tertinggi  yaitu  16  ml  dihasilkan  dari  waktu  fermentasi  7 hari.    %  Etanol    tertinggi  adalah  56  berdasarkan  metode  analisa  kurva  baku  dan  47,708 berdasarkan metode analisa GC.
Kata kunci : Alkaline Pretreatment; Bioethanol Production; Sugarcane Bagasse.

## ABSTRACT
Indonesia being an agricultural country produces a large amount of cellulosic biomass such as sugarcane bagasse.  This provides a low-cost feedstock for fermentative production of a wide range  of  fuels,  economic,  renewable  and  environmentally  friendly.    With  utilization  of renewable  energy  resource  a  crisis  of  energy  could  be  solved.    Sugarcane  bagasse  contains lignocellulose  which can  be  broken down  into glucose and produce ethanol  by  fermentation process.  This study describes the pretreatment of sugarcane bagasse with different method of alkaline  pretreatment.  Sugarcane    bagasse    was  pretreated  with  heating  process  (80 o C)  and without  heating  process  (25 o C)  and  different  concentration  of  Alkaline  (NaOH).  This  study also descibes the influence of fermentation time to refractive index, volume of bioethanol and %  Ethanol.    The  alkaline  pretreatment  method  was  able  to  effectively  increase  enzymatic disgetibility of  sugarcane  bagasse cellulose.  Based on the best result, the best condition  for pretreatment  to  produce  highest  cellulose  (50,71  %)  was  pretreatment  with  heating  process and  using  NaOH  3  N.    The  highest  refractive  index  was  1,3391  from  5  days  fermentation. The highest volume of bioethanol was 16 ml from 7 days fermentation.  The highest % etanol was 56 based on standard plot analysis method and 47,708 based on GC analysis method.
Keywords : Alkaline Pretreatment; Bioethanol Production; Sugarcane Bagasse.

## PENDAHULUAN
Indonesia terus mengalami penurunan produksi minyak nasional.  Hal ini disebabkan oleh  secara  alamiah  cadangan  minyak
semakin  menurun  dan  juga  pertambahan penduduk yang terus meningkat, meningkatnya  penggunaan  transportasi  dan aktivitas industri berakibat pada meningkatnya  kebutuhan  konsumsi  bahan bakar  minyak  (BBM).    Untuk  mengatasi masalah  tersebut  diperlukan  adanya  bahan bakar  alternatif  yang  ramah  lingkungan  dan dapat  diperbaharui.  Salah  satu  alternatif pengganti  bahan  bakar  minyak  adalah bioetanol.  Bioetanol  merupakan  etanol  yang berasal dari sumber hayati. Bioetanol bersumber  dari  gula  sederhana,  amilum  dan selulosa (Ardian dkk, 2007).
Satu  diantara  energi  alternatif  yang murah  ditinjau  aspek  produksinya  dan  ramah lingkungan  adalah  pengembangan  bioetanol dari limbah-limbah pertanian (biomassa) yang mengandung  banyak  lignocellulose  seperti bagas (limbah padat industri gula).  Indonesia memiliki  potensi  limbah  biomassa  yang sangat  melimpah  seperti  bagas.  Industri  gula menghasilkan  bagas  yang  cukup  melimpah, seperti  di  Pabrik  Gula  Cinta  Manis  yang dikelola  oleh  PTPN  VII,  Inderalya  Sumatera Selatan.    Selain  itu  keuntungan  lain  dari pemanfaatan bioetanol adalah dapat digunakan  mensubstitusi  langsung atau bahan campuran premium.   Penggunaan  bioetanol sebagai  bahan  bakar  mempunyai  beberapa keunggulan dibanding dengan BBM, yaitu : a) kandungan  oksigen  yang  tinggi  (35%) sehingga jika dibakar sangat bersih , b) ramah lingkungan karena emisi gas karbon monoksida  lebih  rendah  19-25%  dibanding BBM  sehingga  tidak  memberikan  kontribusi pada  akumulasi    karbon  dioksida  di  atmosfer dan bersifat terbarukan, sedangkan BBM akan habis  karena  bahan  bakunya  fosil  (Broto, 2010)
Selulosa adalah komponen organik dengan  rumus  molekul  (C 6 H 10 O 5 )n  yang merupakan  polisakarida  yang  tersusun  atas beta-glukosa.  Selulosa  menyusun  dinding  sel tanaman hijau. Selain ditemukan secara alami pada  tumbuhan,  selulosa  juga  dapat  disintesa oleh  beberapa  mikroba  seperti  bakteri  asam asetat, alga, dan  juga oomicetes. Berdasarkan susunan selulosa yang merupakan polisakarida  dan  adanya  potensi  selulosa
untuk  dikonversi  menjadi  etanol,  maka selulosa  sangat  berpotensi  untuk  dijadikan sebagai  bahan  baku  etanol.    Ketersediaan selulosa  yang  melimpah  di  bumi  karena keberadaannya  sebagai  penyusun  dinding  sel tumbuhan  hijau,  serta  keberadaannya  yang melimpah  pada  bahan  non  pangan,  bahan berselulosa  bisa  dijadikan  pilihan  yang  tepat (Broto, 2010).
Material berbasis lignoselulosa ( lignocellulosic  material) memiliki  substrat yang  cukup  kompleks karena  didalamnya terkandung lignin, polisakarida, zat ekstraktif, dan senyawa organik lainnya. Bagian terpenting dan yang terbanyak dalam lignocellulosic  material adalah  polisakarida khususnya  selulosa  yang terbungkus  oleh lignin dengan ikatan yang cukup kuat.  Dalam penelitian  ini  untuk  mendapatkan  hasil konversi  bagas  menjadi  etanol  yang  optimal digunakan  proses  pretreatment  alkali  yaitu dengan menggunakan NaOH. Proses pretreatment  dilakukan  untuk  menghilangkan lignin  sehingga  bagas  tebu  dapat  diproses lebih lanjut untuk menghasilkan bioetanol.
Penelitian sebelumnya  yang dilakukan oleh  Rurry  Patradhiani  dkk  menggunakan metode pemanasan dalam melakukan pretreatment alkali. Bahan yang digunakannya  adalah  dedak  gandum.    Dalam penelitian  ini,  akan  dilakukan  penelitian terhadap pengaruh pretreatment alkali dengan metode  yang  berbeda  untuk  mengetahui metode pretreatment alkali yang paling baik.

## METODE PENELITIAN Alat dan Bahan
Peralatan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah  neraca  analitik,  Gas  Crhomatography, Furnace, Distilation  Set,  Hot  Plate dan seperangkat  alat  praktikum  kimia  pada umumnya.
Sedangkan  bahan-bahan  yang  digunakan adalah  Enzym  Xylanase,  Saccharomycess Cereviciae ,  (NH 4 )2SO4,  NaOH,  H 2 SO 4, dan aquadest.    Sampel  yang  digunakan  adalah bagas  yang  diambil  dari  limbah  penjualan  es tebu disekitar Palembang

## Prosedur

## Gambar 1.  Diagram alir pembuatan bioetanol
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh  Konsentrasi  NaOH  terhadap Kandungan Lignoselulosa 1.Sebelum Pretreatment
Bagas
merupakan bahan berlignoselulosa  yang  memiliki  3  polimer yaitu  lignin,  selulosa  dan  hemiselulosa. Bagas  berpotensi  untuk  menghasilkan  etanol karena  bagas  memiliki  kandungan  selulosa yang  cukup  tinggi.    Menurut  Samsuri  (2007) kandungan  selulosa  bagas  sekitar  52,7  %, sedangkan kandungan lignin dan hemiselulosa masing-masing sekitar 24,2 % dan 17,5 %.
Sebelum  bagas  diolah  menjadi  sirup glukosa, terlebih dahulu bagas dianalisa untuk mengetahui  kandungan  lignoselulosa  didalam bagas.  Analisa kandungan lignoselulosa pada bagas  dilakukan  dengan  metode  Chesson (Datta,  1981).    Dari  hasil  analisa  diketahui bahwa  kadar  selulosa  pada  bagas  yaitu sebesar  34,21  %  sedangkan  kadar  lignin  dan hemiselulosa  masing-masing  sebesar  22,13% dan  9,11  %.    Hasil  pengukuran  tersebut sedikit  berbeda  dengan  yang  dilakukan  oleh Samsuri,  hal  ini  mungkin  dikarenakan  jenis tebu  yang  digunakan  berbeda.    Kandungan lignoselulosa  bagas  sebelum  pretreatment
dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1.  Kandungan Lignoselulosa Bagas Sebelum Pretreatment Lignin (%) Selulosa (%) Hemiselulosa (%) 22,13 34,21 9,11 Bagas  merupakan  bahan  berlignoselulosa yang  mengandung  selulosa,  hemiselulosa  dan lignin.      Hemiselulosa  dan  selulosa  pada struktur bahan lignoselulosa terikat (diselubungi)  oleh  lignin.  Struktur  lignin sendiri  sangat  rapat  dan  kuat  sehingga menyulitkan bagi enzim pemecah
hemiselulosa  dan  selulosa  untuk  bisa  masuk ke  dalam  dan  bekerja  memecah  hemiselulosa dan  selulosa  menjadi  gula  sederhana.  Untuk membantu  kerja  enzim,  maka  terlebih  dulu harus  dilakukan  pretreatment  atau  perlakuan pendahuluan untuk memecah atau melonggarkan  struktur  lignin  sehingga  enzim dapat  masuk  ke  dalam  untuk  memecah hemiselulosa  dan  selulosa.  Selain  lignin, faktor lain yang juga dapat menghambat kerja enzim  adalah  struktur  selulosa  itu  sendiri. Struktur  selulosa  terbagi  menjadi  dua  yaitu crystalline  region  (struktur  selulosa  lurus  dan rapat)  dan  amorphous  region  (struktur selulosa  lebih  renggang).  Struktur  kristalin selulosa  adalah  salah  satu  yang  dapat menghambat  kerja  enzim.  Selain  merusak struktur  lignin,  pretreatment  juga  dapat mengubah  struktur  kristalin  selulosa  menjadi struktur yang lebih renggang (amorph).
Pretreatment Lignoselulosa dapat dilakukan  dengan  beberapa  cara  yaitu  secara kimiawi,  fisis,  dan  mikrobiologis.  Masing- masing  metode  memiliki  kelebihan  dan kekurangan. Efisiensi dan efektivitas penggunaannya bisa berbeda-beda,
bergantung pada sumber bahan dan tujuan prosesnya. Pretreatment secara kimiawi  adalah  metode  yang  paling  umum digunakan  karena  lebih  mudah,  lebih  efektif, lebih  cepat  dan  tidak  memakan  energi  terlalu tinggi.    Pada  penelitian  ini  dilakukan penelitian proses pretreatment secara kimiawi yaitu  menggunakan  alkali  (NaOH)    dengan dua metode perlakuan yang berbeda.
Bioetanol Fermentasi Distilasi Penambahan Ragi Hidrolisis dengan enzim  xylanase Pemanasan Pretreatment dengan NaOH Bagas Tebu
2. Pretreatment Alkali 25 o C, 3 hari
Proses  pretreatment  alkali  denagn  NaOH dilakukan dengan  berbagai konsentrasi  yaitu, 1 N,  2  N  dan  3  N.    Metode  pretreatment  yang pertama  yaitu  dengan  merendam  bagas  tebu yang  telah  dikecilkan  ukuran  sebelumnya dengan  berbagai  variasi  konsentrasi  NaOH selama  3  hari.    Penambahan  NaOH  dengan berbagai variasi dan juga lama inkubasi selama 3 hari dimaksudkan untuk mendapatkan kondisi yang tepat dalam mendegradasi lignin sehingga diperoleh kadar selulosa yang tinggi. Kandungan selulosa setelah pretreatment dengan metde 1 dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2.  Kandungan Lignoselulosa Setelah Pretreatment Alkali 25 o C, 3  hari
Konsentras i NaOH Ligni n (%) Selulos a (%) Hemiselulos a (%) 1 N 2 N 3 N 15,59 12,05 7,18 40,20 46,50 49,25 11,27 14,12 16,38
Pengaruh  konsentrasi  NaOH  terhadap kandungan  kadar  lignoselulosa  dapat  dilihat pada gambar 2.
Gambar 2.  Kadar lignin, selulosa dan hemiselulosa pada metode pretreatment 1
Hasil analisa terhadap kandungan lignoselulosa pada bagas yang telah dipretreatment  dengan  perlakuan  diinkubasi selama  3  hari  menunjukkan  penurunan  lignin yang cukup signifikan dari konsentrasi terendah yaitu  1  N  sampai  dengan  konsentrasi  tertinggi yaitu  3  N.    Penurunan  kadar  lignin  untuk pretreatment  dengan  menggunakan  NaOH  1  N yaitu sebesar 22,13% menjadi 15,59% sehingga persentase  penurunan  kadar  lignin  sebesar
29,6%.    Sedangkan  untuk  pretreatment  dengan menggunakan  NaOH  2  N  dan  NaOH  3  N persentase  penurunan  kadar  lignin  masing- masing  adalah  45,5%  dan  67,6%.    Kadar selulosa  bagas  juga  mengalami  peningkatan, dari  yang  semula  34,21%  menjadi  40,20%, 46,50%,  dan  49,50%  untuk  masing-masing pretreatment  dengan  NaOH  1N,  2  N,  dan  3N. Begitu  juga  dengan  kadar  hemiselulosa  yang mengalami  peningkatan  yaitu  dari  semula 9,11%  menjadi  11,27%,  14,12%  dan  16,38% untuk masing-masing konsentrasi NaOH 1 N, 2 N dan 3 N.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi alkali yang digunakan semakin efektif metode pretreatament  alkali  yang  dilakukan.      Hasil analisa  terhadap  kandungan  lignoselulosa  pada bagas  yang  telah  dipretreatment  dengan perlakuan diinkubasi selama 3 hari menunjukkan  penurunan  lignin  yang  cukup signifikan  dari  konsentrasi  terendah  yaitu  1  N sampai  dengan  konsentrasi  tertinggi  yaitu  3  N. Penurunan  kadar  lignin  untuk  pretreatment dengan menggunakan NaOH 1 N yaitu sebesar 22,13%  menjadi  15,59%  sehingga  persentase penurunan kadar lignin sebesar 29,6%.
Sedangkan untuk pretreatment dengan
menggunakan  NaOH  2  N  dan  NaOH  3  N persentase  penurunan  kadar  lignin  masing- masing  adalah  45,5%  dan  67,6%.    Kadar selulosa  bagas  juga  mengalami  peningkatan, dari  yang  semula  34,21%  menjadi  40,20%, 46,50%,  dan  49,50%  untuk  masing-masing pretreatment  dengan  NaOH  1N,  2  N,  dan  3N. Begitu  juga  dengan  kadar  hemiselulosa  yang mengalami  peningkatan  yaitu  dari  semula 9,11%  menjadi  11,27%,  14,12%  dan  16,38% untuk masing-masing konsentrasi NaOH 1 N, 2 N dan 3 N.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi alkali yang digunakan semakin efektif metode pretreatament alkali yang dilakukan.
3. Pretreatment Alkali 80 o C, 6 jam Proses pretreatment alkali denagn NaOH  dilakukan  dengan  berbagai  konsentrasi yaitu, 1 N, 2 N dan 3 N.  Metode pretreatment yang kedua yaitu dengan merendam bagas tebu yang  telah  dikecilkan  ukuran  sebelumnya
dengan  berbagai  variasi  konsentrasi  NaOH dipanaskan  dengan  temperatur  80 o C  selama  6 jam  .    Penambahan  NaOH  dengan  berbagai variasi dan juga pemanasan dimaksudkan dapat menambah  efektivitas  proses  pretreatment. Struktur  kimia  lignin  mengalami  perubahan pada  kondisi  suhu  tinggi  dimana  pada  suhu tinggi  lignin  akan  terpecah  menjadi  partikel yang  lebih  kecil  sehingga  lignin  akan  terlepas dari selulosa.
Tabel 3. Kandungan Lignoselulosa Setelah Pretreatment Alkali 80 o C, 6 jam
Konsentras i Ligni n (%) Selulos a (%) Hemiselulos a (%) 1 N 2 N 3 N 15,11 11,67 6,58 42,31 47,68 50,71 12,17 15,30 17,12
Pengaruh  konsentrasi  NaOH  terhadap kandungan  kadar  lignoselulosa  dapat  dilihat pada gambar 3.
Gambar 3.  Kadar lignin, selulosa dan hemiselulosapada metode pretreatment 2
Hasil analisa terhadap kandungan lignoselulosa pada bagas yang telah dipretreatment  dengan  perlakuan  pemanasan selama  6  jam  menunjukkan  penurunan  lignin yang cukup signifikan dari konsentrasi terendah yaitu  1  N  sampai  dengan  konsentrasi  tertinggi yaitu  3  N.    Penurunan  kadar  lignin  untuk pretreatment  dengan  menggunakan  NaOH  1  N yaitu sebesar 22,13% menjadi 15,11% sehingga persentase  penurunan  kadar  lignin  sebesar 31,72%.  Sedangkan untuk pretreatment dengan menggunakan  NaOH  2  N  dan  NaOH  3  N persentase  penurunan  kadar  lignin  masing- masing  adalah  47,3%  dan  70,3%.    Kadar selulosa  bagas  juga  mengalami  peningkatan,
dari  yang  semula  34,21%  menjadi  42,31%, 47,68%,  dan  50,71%  untuk  masing-masing pretreatment  dengan  konsentrasi  NaOH  1N,  2 N,  dan  3N.    Begitu  juga  dengan  kadar hemiselulosa  yang  mengalami  peningkatan yaitu  dari  semula  9,11%  menjadi  12,17%, 15,30%  dan  17,12%  untuk  masing-masing konsentrasi NaOH 1 N, 2 N dan 3 N.
Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi alkali yang digunakan semakin efektif metode pretreatament  alkali  yang  dilakukan.  Selain  itu metode  pretreatment  dengan  pemanasan  lebih efektif dari pretreatment tanpa pemanasan.

## 4. Pretreatment Alkali Terbaik untuk Bagas
Kedua metode pretreatment yang dilakukan  pada  penelitian  ini  yaitu  dengan perlakuan  tanpa  pemanasan  yaitu  inkubasi selama 3 hari dan dengan perlakuan pemanasan selama  6  jam  mampu  mendegradasi  kompleks lignin-selulosa-hemiselulosa  sehingga  selulosa mudah diakses oleh enzim untuk menghasilkan gula sederhana. Pretreatment terbaik
selanjutnya  ditentukan  berdasarkan  persentase penurunan kadar lignin dan persentase kenaikan kadar  selulosa  serta  persentase  kenaikan  kadar hemiselulosa yang paling tinggi.
Tabel  4.    Persentase  Penurunan  kadar lignin,  peningkatan  kadar  sselulosa  dan peningkatan hemiselulosa setelah pretreatment Jenis Metode Pretreatment Penurunan Lignin (%) Peningkatan Selulosa (%) Peningkatan Hemiselulos a (%) Alkali 25 o C, 3 hari
Alkali 80 o C, 6 jam 67,6 70,3 43,96 48,23 79,80 87,93
Perbandingan kedua metode pretreatment dapat dilihat pada gambar 4.
Gambar 4.  Perbandingan kedua metode
pretreatment Metode yang paling efektif dalam
mendegradasi lignin adalah metode pretreatment alkali dengan pemanasan selama 6 jam.    Hal  ini  ditunjukkan  dengan  persentase penurunan  kadar  lignin,  peningkatan  kadar selulosa  dan  peningkatan  kadar  hemiselulosa yang  paling  tinggi  dibandingkan  dengan metode  yang  lainnya  yaitu  masing-masing sebesar 70,3%,  48,23% dan 87,93%.
Berdasarkan hasil tersebut dapat disimpulkan  bahwa  metode  alkali  dengan NaOH  3  N  dengan  perlakuan  pemanasan merupakan  metode  yang  paling  efektif  dalam meningkatkan proses pretreatment bahan berlignoselulosa.    Metode  ini  kemudian digunakan  untuk  pretreatment  bagas  untuk selanjutnya  dihidrolisis  dengan  menggunakan enzim  xylanase  untuk  menghasilkan  sirup glukosa  yang  selanjutnya  akan  difermentasi oleh sacharomyces cereviciae untuk menghasilkan bioetanol.

## Pengaruh  Waktu  Fermentasi  terhadap Indeks Bias Bioetanol
Indeks  bias  merupakan  salah  satu parameter untuk menentukan kualitas bioetanol yang  dihasilkan.    Berdasarkan  penelitian  yang dilakukan  hasil  penelitian  dapat  dilihat  pada tabel 5.
Tabel  5  .    Pengaruh  Waktu  Fermentasi terhadap Indeks Bias Bioetanol
Waktu Fermentasi
(hari)
Indeks Bias Bioetanol 3 5 7 1,3481 1,3491 1,3441 Pengaruh waktu fermentasi terhadap indeks  bias  bioetanol  yang  dihasilkan  juga dapat  dilihat  pada  gambar  5.    Dari  grafik tersebut  indeks  bias  bioetanol  dengan  waktu fermentasi 3 hari cenderung masih rendah yaitu sebesar  1,3481,  dan  pada  waktu  fermentasi  5 hari indeks bias bioetanol mengalami peningkatan  yaitu  menjadi  1,3491  akan  tetapi pada  waktu  fermentasi  7  hari  indeks  bioetanol kembali  mengalami  penurunan  yaitu  menjadi 1,3441.
Gambar 5.  Grafik pengaruh waktu fermentasi terhadap indeks bias bioetanol
Etanol memilki indeks bias 1,36.  Sehingga dari pengukuran yang dilakukan dapat ditentukan  bahwa  bioetanol  yang  memiliki kualitas  paling  baik  adalah  bioetanol  yang memiliki  indeks  bias  yang  paling  mendekati indeks  bias  etanol.    Dalam  hal  ini,  indeks  bias bioetanol  yang  paling  mendekati  indeks  bias etanol  adalah  indeks  bias  bioetanol  dengan waktu  fermentasi  5  hari  yaitu  dengan  indeks bias  sebesar  1,3491  dan  untuk  indeks  bias terendah  adalah  bioetanol  dengan  waktu fermentasi  3  hari  yaitu  sebesar  1,3441  yang mengindikasikan  bahwa  bioetanol  tersebut memiliki kualitas terendah.
Pengaruh  Waktu  Fermentasi  terhadap Volume Bioetanol Pada penelitian ini dilakukan
pengamatan pengaruh waktu fermentasi terhadap  volume  bioetanol  yang  dihasilkan. Hasil pengamatan dapat dilihat pada tabel 6. Tabel  6  .  Pengaruh  Waktu  Fermentasi terhadap Volume Bioetanol Yang Dihasilkan
Waktu Fermentasi (hari) Volume Bioetanol (ml)
Vol. 2  No. 1 2018 7
3 5 7 5 11 16
Berdasarkan  data  di  atas,  dapat  dilihat bahwa  waktu  fermentasi  berbanding  lurus dengan  volume  bioetanol  yang  dihasilkan. Volume  bioetanol  yang  dihasilkan  dipengaruhi oleh  beberapa  hal,  diantaranya  adalah  instalasi peralatan  destilasi  dan  pengaturan  temperatur pemanas.    Dari  data  tersebut  terlihat  bahwa  di hari kelima dan  hari ketujuh  instalasi peralatan destilasi  semakin  baik,  sehingga  volume bioetanol yang dihasilkan pun semakin meningkat.    Selain  instalasi  peralatan  destilasi yang juga cukup berpengaruh adalah pengaturan temperatur pemanas dimana temperatur  pemanas  harus  dijaga  sehingga etanol dapat menguap dan kemudian terkondensasi  menjadi  destilat  namun  jika temperatur  pemanas  terlalu  panas  hal  ini  juga dapat  menyebabkan  air  juga  ikut  teruapkan. Hal ini kurang baik karena dapat menyebabkan berkurangnya kadar etanol yang dihasilkan.
Hubungan  waktu  fermentasi  terhadap volume bioetanol dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 6.  Grafik pengaruh waktu fermentasi terhadap volume bioetanol
Dari  gambar  tersebut  terlihat  bahwa semakin  lama  waktu  fermentasi  semakin banyak  volume  yang  dihasilkan.    Volume bioetanol  yang  dihasilkan  untuk  fermentasi selama  3  hari  adalah  5  ml,  volume  bioetanol yang dihasilkan untuk fermentasi selama 5 hari adalah  11  ml,  dan  volume  bioetanol  yang dihasilkan  untuk  fermentasi  selama  7  hari adalah 16 ml.

## Pengaruh  Waktu  Fermentasi  Terhadap
Kadar  Bioetanol  Berdasarkan  Kurva  Baku Bioetanol
Kadar bioetanol yang dihasilkan setelah didistilasi dapat ditentukan menggunakan kurva baku Etanol.  Kurva baku etanol adalah sebuah kurva  yang  dibuat  dengan  mengukur  indeks bias  etanol    dari  0  sampai  100  %  dengan rentang  pengukuran  10%.  Kurva  baku  etanol dapat dilihat pada gambar 7.

## Gambar 7.  Kurva Baku Etanol
Tabel  7  .    Indeks  Bias  Bioetanol  yang iDihasilkan
Waktu Fermentasi (hari) Volume Bioetanol (ml) 3 5 7 1,3481 1,3491 1,3441
Hasil  analisa  indeks  bias  untuk  variasi waktu  fermentasi  3,  5  dan  7  hari  masing- masing  adalah  1,3481  ;  1,3491  dan  1,3441. Hasil  analisa  menunjukkan  bahwa  indeks  bias etanol  cenderung  mengalami  kenaikan  namun setelah  hari  kelima  indeks  bias  mengalami penurunan.    Dengan  menggunakan  kurva  baku diatas  maka  diketahui  bahwa  kadar  etanol untuk bioetanol dengan waktu fermentasi 3 hari adalah  49%,  kadar  etanol  untuk  bioetanol dengan waktu fermentasi 5 hari adalah 53% dan kadar  etanol  untuk  bioetanol  dengan  waktu fermentasi  7  hari  adalah  33%.    Untuk  lebih jelasnya hasil analisa dapat dilihat pada gambar 8.
Gambar 8.  Grafik pengaruh waktu fermentasi terhadap % etanol berdasarkan kurva baku
Dari  gambar  8  terlihat  bahwa  semakin lama  waktu  fermentasi  kadar  bioetanol  akan mengalami  kenaikan,  namun  setelah  hari kelima  kadar  bioetanol  pada  masing-masing sampel mengalami penurunan. Hal ini disebabkan  karena  proses  fermentasi  telah mencapai  optimum  pada  waktu  5  hari,  kadar bioetanol mengalami penurunan setelah melewati  waktu  optimalnya.  Kenaikan  kadar bioetanol  ini  terjadi  karena  lama  waktu fermentasi  berhubungan  erat  dengan  kurva pertumbuhan  mikroba.  Pertumbuhan  mikroba terdiri  dari  lima  fase,  yaitu  fase  adaptasi,  fase pembiakan  cepat,  fase  konstan  atau  stasioner dan fase terakhir adalah fase kematian.
Berdasarkan  kadar  %  v/v  dari  etanol pada gambar 8 tersebut dapat dijelaskan bahwa pada  saat  waktu  fermentasi  mencapai  4  hari mikroba  ( Saccharomyces  cerevisiae )  memiliki aktivitas  paling  besar  atau  berada  pada logarithmic phase. Logarithmic phase merupakan  fase  untuk  pembentukan  produk etanol  yang  terbesar.  Kemudian  setelah  4  hari mikroba  akan  mengalami  stationary  phase, dimana  jumlah  mikroba  yang  tumbuh  sama banyaknya dengan mikroba yang mati sehingga tidak  ada  penambahan  jumlah  mikroba  yang akan  mengubah  substrat  menjadi  etanol sehingga  etanol  yang  terbentuk  cenderung konstan. Setelah mikroba mengalami stationary phase maka akan berlanjut menjadi death phase /  fase  kematian.  Hal  ini  sesuai  dengan  kurva pertumbuhan  mikroba  (gambar  9).  Pada  saat 24; 48 dan 72 jam etanol yang dihasilkan belum optimal karena yeast Saccharomyces cereviciae berada  pada  tahap  lag  phase  dan  exponential phase.  Tahap  lag  phase  merupakan  tahap adaptasi  mikroba  terhadap  lingkungan  dan
exponential phase adalah tahap dimana mikroba mulai melakukan pertumbuhan. Dengan demikian  aktivitas  untuk  pembentukan  produk etanol belum optimal. Kurva tahap pertumbuhan  mikroba  dapat  dilihat  pada gambar 9 :
Gambar 9.  Kurva pertumbuhan mikroba
Keterangan :   1. Lag phase 2. Exponential phase
3. Logaritmic phase
4. Stationer phase
5. Death phase
Pengaruh  Waktu  Fermentasi  Terhadap Kadar  Bioetanol  Berdasarkan  Hasil  Analisa GC
Selain  menggunakan  kurva  baku,  kadar etanol  dapat  dianalisa  menggunakan  alat  GC (Gas  Chromatography) .    Pemisahan  pada kromatografi  gas  didasarkan  pada  perbedaan kecepatan  migrasi  komponen-komponen  suatu cuplikan di dalam kolom. Perbedaan migrasi ini terjadi  karena  perbedaan  interaksi  komponen- komponen  tersebut  dengan  fasa  diam  dan  fasa gerak.  Fasa  diamnya  berupa  cairan  yang melekat  pada  zat  pendukung  (adsorben), sedangkan  fasa  geraknya  berupa  gas.  Karena gas  ini  berfungsi  membawa  komponen- komponen  sepanjang  kolom  hingga  mencapai detektor,  maka  fasa  gerak  disebut  juga  sebagai gas pembawa (carrier gas).
Dalam  menganalisa  sampel,  kolom  yang digunakan adalah kolom kapiler  RTX-1 sebagai fasa diam. Kolom kapiler ini diposisikan  melingkar  sehingga  dapat  masuk kedalam  oven.  Gas  pembawa  yang  digunakan adalah  nitrogen  sedangkan  hydrogen  dan oksigen berperan sebagai gas pembakar.
Hasil  analisa  kadar  etanol  menggunakan  alat GC dapat dilihat pada tabel 8.
Tabel  8.    Hasil  Analisa  Kadar  Etanol Dengan Alat GC Waktu Fermentasi (hari) Kadar Etanol (%) 3 5 7 38,125 47,708 35,239
Hasil  analisa  menunjukkan  bahwa  kadar etanol  cenderung  mengalami  kenaikan  namun setelah  hari  kelima  kadar  etanol  mengalami penurunan.    Dengan  menggunakan  metode analisa GC dapat diketahui bahwa kadar etanol untuk bioetanol dengan waktu fermentasi 3 hari adalah  38,125  %,  kadar  etanol  untuk  bioetanol dengan  waktu  fermentasi  5  hari  adalah  47,708 %  dan  kadar  etanol  untuk  bioetanol  dengan waktu  fermentasi  7  hari  adalah  35,239  %. Untuk  lebih  jelasnya  hasil  analisa dapat dilihat pada gambar 10.
Gambar 10. Grafik pengaruh waktu fermentasi terhadap % etanol analisa GC
Dari  gambar  10  terlihat  bahwa  semakin lama  waktu  fermentasi  kadar  bioetanol  akan mengalami  kenaikan,  namun  setelah  hari kelima  kadar  bioetanol  pada  masing-masing sampel mengalami penurunan. Hal ini disebabkan  karena  proses  fermentasi  telah mencapai  optimum  pada  waktu  5  hari,  kadar bioetanol mengalami penurunan setelah melewati  waktu  optimalnya.  Kenaikan  kadar bioetanol  ini  terjadi  karena  lama  waktu fermentasi  berhubungan  erat  dengan  kurva pertumbuhan  mikroba.  Pertumbuhan  mikroba terdiri  dari  lima  fase,  yaitu  fase  adaptasi,  fase pembiakan  cepat,  fase  konstan  atau  stasioner dan fase terakhir adalah fase kematian.
Berdasarkan  kadar  %  v/v  dari  etanol  pada gambar  10  tersebut  dapat  dijelaskan  bahwa pada  saat  waktu  fermentasi  mencapai  4  hari mikroba  ( Saccharomyces  cerevisiae )  memiliki aktivitas  paling  besar  atau  berada  pada logarithmic phase. Logarithmic phase merupakan  fase  untuk  pembentukan  produk etanol  yang  terbesar.  Kemudian  setelah  4  hari mikroba  akan  mengalami  stationary  phase, dimana  jumlah  mikroba  yang  tumbuh  sama banyaknya dengan mikroba yang mati sehingga tidak  ada  penambahan  jumlah  mikroba  yang akan  mengubah  substrat  menjadi  etanol sehingga  etanol  yang  terbentuk  cenderung konstan. Setelah mikroba mengalami stationary phase maka akan berlanjut menjadi death phase /  fase  kematian.  Hal  ini  sesuai  dengan  kurva pertumbuhan  mikroba  (gambar  9).  Pada  saat 24; 48 dan 72 jam etanol yang dihasilkan belum optimal karena yeast Saccharomyces cereviciae berada  pada  tahap  lag  phase  dan  exponential phase.  Tahap  lag  phase  merupakan  tahap adaptasi  mikroba  terhadap  lingkungan  dan exponential phase adalah tahap dimana mikroba mulai melakukan pertumbuhan. Dengan demikian  aktivitas  untuk  pembentukan  produk etanol belum optimal. Kurva tahap
pertumbuhan  mikroba  dapat  dilihat  pada gambar 9.

## Perbandingan  Hasil  Analisa  Menggunakan Kurva Baku dan GC
Kedua  metode  analisa  menunjukkan bahwa  kadar  etanol  paling  tinggi  adalah  pada saat waktu fermentasi 5 hari.  Angka dari kedua metode  analisa  berbeda  satu  sama  lain  namun hasil  analisa  dari  kedua  metode  ini  memilki kesimpulan  yang  sama  yaitu  kadar  etanol cenderung  naik  sampai  hari  kelima  fermentasi namun  setelah  5  hari  kadar  etanol  cenderung menurun.    Hal  ini  dikarenakan  sebagian mikroba  yang  bertugas  untuk  mengkonversi gula menjadi bioetanol telah berada dalam fase kematian, sehingga kadar etanol yang dihasilkan rendah.
Dibawah ini disajikan diagram perbandingan hasil analisa menggunakan kurva baku dan alat Gas Chromatography.
Gambar  11.    Perbandingan  hasil  analisa kadar etanol
Dari  gambar  11  analisa  kadar  etanol  baik menggunakan  kurva  baku  maupun  alat  GC sama-sama  mengindikasikan  bahwa  kadar etanol  tertinggi  adalah  kadar  etanol  yang dihasilkan  dari  fermentasi  bioetanol  selama  5 hari.    Terdapat  selisih  angka  antara  kedua metode  ini,  hal  ini  dapat  disebabkan  oleh pembacaan indeks bias pada refraktometer yang kurang  teliti  sehingga  berpengaruh  pada  kurva baku  etanol  yang  dihasilkan.    Selain  itu, sebelum  menggunakan  alat  GC  sampel  yang akan  dianalisa  harus  dipreparasi  terlebih dahulu.    Dapat  diasumsikan  bahwa  pada  saat preparasi  terdapat  etanol  yang  menguap mengingat  bahwa  etanol  memiliki  sifat  yang mudah menguap.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  serangkaian  percobaan  yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa kedua metode  pretreatment  yang  diteliti  mampu mendegradasi  lignin.    Hal  ini  ditunjukkan dengan  adanya  penurunan  persentase  lignin yang  cukup  signifikan  dimana  semakin  tinggi konsentrasi  NaOH  yang  digunakan  pada metode pretreatment alkali maka semakin besar penurunan  kadar  lignin  yang  terjadi.    Metode yang  paling  efektif  dalam  mendegradasi  lignin adalah  metode  pretreatment  alkali  dengan pemanasan  selama  6  jam.    Hal  ini  ditunjukkan dengan  persentase  penurunan  kadar  lignin tertinggi    yaitu  sebesar  70,3%,  peningkatan kadar  selulosa  tertinggi  yaitu  sebesar  48,23% dan  peningkatan  kadar  hemiselulosa  tertinggi yaitu sebesar 87,93%
Bioetanol  yang  memiliki  kualitas  paling baik adalah bioetanol dengan waktu fermentasi 5  hari  yaitu  1,3491.    Volume  bioetanol  paling
banyak dihasilkan pada waktu fermentasi 7 hari yaitu  sebanyak  16  ml.    Kadar  etanol  tertinggi berdasarkan  kedua  metode  yaitu  dihasilkan pada  waktu  fermentasi  5  hari.    Kadar  etanol pada  bioetanol  yang  dihasilkan  berdasarkan metode  analisa  kurva  baku  yaitu  52,33  % sedangkan  menurut  metode  analisa  GC  kadar etanol tertinggi yaitu 47,708 %.

## 5.  DAFTAR PUSTAKA
Ardian,  N.D.,  Endah,  R.D.,  dan  Sperisa,  D., 2007, Pengaruh  Kondisi  Fermentasi terhadap Yield Etanol pada Pembuatan Bioetanol  dari  Pati  Garut ,  J.  Gema Teknik,2
Broto, L.  2010. Teknologi Pembuatan Etanol Berbasis  Lignoselulosa  Tumbuhan  Tropis untuk Produksi Biogasoline .  LIPI
Datta,  R.    1981 .    Acidogenic  fermentation  of lignocellulose-acid  yield  and  conversion of  components .    Bioetechnology  and Bioengineering
Patradhiani,  Rurry  dkk.    2010. Studi  Bahan Baku  berlignoselulosa  dari  Limbah Pertanian  untuk  Produksi  Gula  Xilosa Murah Diikuti Proses Fermentasi Menghasilkan Etanol . Institut Teknologi Sepuluh Nopember
Samsuri,M.,  M.  Gozan,  R.  Mardias,  M.
Baiquni, H. Hermansyah, A. Wijanarko,
B.  Prasetya  dan  M.  Nasikin .  2007. Pemanfaatan  Selulosa  Bagas  Untuk Produksi  Ethanol  Melalui  Sakarifikasi dan Fermentasi Serentak dengan Enzim Xylanase.  Makara.  Teknologi.  Vol  11.
No. 1. April 2007: 17-24.
Standar Nasional Indonesia. 2008. SNI 7390:2008. Bioetanol. Badan Standardisasi Nasional. Jakarta