## PENINGKATAN KADAR BIOETANOL DARI KULIT NANAS MENGGUNAKAN ZEOLIT ALAM DAN BATU KAPUR

## Nanik Astuti Rahman, Harimbi Setyawati
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Nasional Malang Jalan Bendungan Sigura-gura No. 2 Malang Email : nanik_ar29@yahoo.com, arimbisetya@yahoo.co.id

## Abstrak
Penggunaan zeolit dan batu kapur sebagai adsorben dilakukan untuk meningkatkan kemurnian bioetanol dari kulit nanas. Kadar gula yang terdapat dalam kulit nanas sekitar 8 % sehingga sangat sedikit  bioetanol  yang  dihasilkan.  Dari  proses  fermentasi  sari  kulit  nanas  dengan  Saccharomyces cerevisiae dan proses destilasi didapatkan kadar bioetanol tertinggi hanya sebesar 3,9%, dan dengan destilasi berulang selama tiga kali konsentrasi bioetanol tetap tidak meningkat, untuk itu diperlukan metode  alternatif  permunian  lain  yaitu  dengan  proses  adsorpsi.  Adsorben  yang  digunakan  pada penelitian ini adalah zeolit alam dan batu kapur yang didapatkan dari daerah selatan kota Malang. Tujuan dari penelitian ini adalah memban-dingkan performance adsorben zeolit alam dan batu kapur pada  pemurnian  bioetanol  yang  dihasilkan  dari  kulit  nana s .  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa kadar  bioetanol  meningkat  menjadi 27,22% setelah  dilewatkan  adsorben  zeolit  dan  batu  kapur. Perlakuan aktivasi baik secara fisik maupun kimia sangat mempengaruhi proses adsorpsi.
Kata kunci : adsorpsi, batu kapur, bioetanol, zeolit alam

## Abstract
The  use  of  zeolite  and  limestone  as  an  adsorbent  in  an  attempt  to  improve  the  purity  of bioethanol from pineapple rinds. Sugar content contained in pineapple rinds is only about 8% so it is still  very  little  bioethanol  produced.  Of  the  fermentation  process  of  pineapple  rinds    juice  with Saccaromyces cereviceae  and ethanol distillation process obtained the highest levels of only 3.9%. With  the  distillation  repeated  for  three  times  the  concentration  of  ethanol  does  not  increase,  it  is necessary for an alternative method is to purification other adsorption processes. Adsorbents used in this study is the natural zeolite and limestone obtained from the southern city of Malang. The results showed  that  the  ethanol  content  increased  to  once  passed  through  the  zeolite  adsorbent  and limestone.  Activation  treatment,  both  physically  and  chemically  strongly  influences  the  adsorption process.
Key words : adsorption, bioethanol, lime stone, zeolite

## PENDAHULUAN
Energi  terbarukan  terus  dikaji  baik  dari  segi bahan baku maupun teknologi pembuatannya. Sudah banyak  dilakukan  penelitian  tentang  bahan  baku yang  berpotensi  sebagai  sumber  energi  baik  itu sebagai biogas, biodiesel maupun bioetanol.
Sebagai  bioetanol  bahan  yang  mengandung gula,  glukosa  maupun  pati  bisa  diproses  menjadi bioetanol  dengan  proses  fermentasi  dan  bantuan Saccharomyces cerevisieae sebagai  mikroorganisme pengubah glukosa menjadi alkohol.
Bahan yang mengandung gula banyak terdapat dalam  bahan  pangan  seperti  ubi  jalar,  ubi  kayu,  bit,
jagung  dan  lain-lain.  Penggunaan  bahan  pangan  ini bisa  menjadi  masalah  baru  jika  tidak  dilakukan dengan bijaksana mengingat kondisi iklim yang saat ini  tidak  menentu  menyebabkan  banyaknya  kasus gagal  panen,  sehingga  kemung-kinan  krisis  pangan bisa terjadi.
Untuk  meminimalkan  persaingan  bahan  pa- ngan,  maka  perlu  dilakukan  kajian  pada  bahan buangan  pangan  yang  masih  mengandung  glukosa, diantaranya adalah kulit nanas. Menurut Wijana, dkk (1991) kulit nanas mengandung 81,72% air; 20,87% serat  kasar;  17,53%  karbohidrat;  4,41%  protein  dan 13,65%  gula  reduksi.  Mengingat  kandungan  karbo- hidrat  dan  gula  yang  cukup  tinggi  tersebut  maka
kulit  nanas  memungkinkan  untuk  dimanfaatkan sebagai bahan baku bioetanol.
Berdasarkan  penelitian  terdahulu,  Setyawati dkk  (2011),  bioetanol  yang  dihasilkan  dari  kulit nanas  hanya  sebesar  3,9  %.  Pemurnian  yang  telah dilakukan  adalah  proses  destilasi  dengan  ulangan sebanyak  tiga  kali.  Kadar  etanol  hasil  fermentasi tidak  dapat  mencapai  level  diatas  18  hingga  21 persen,  sebab  etanol  dengan  kadar  tesebut  bersifat toxic terhadap  ragi  yang  memproduksi  etanol  terse- but sehingga untuk memperoleh etanol dengan kadar yang lebih tinggi perlu dilakukan destilasi. Destilasi adalah  proses  pemanasan  yang  memisahkan  etanol dan  beberapa  komponen  cair  lain  dari  substrat fermentasi  sehingga  diperoleh  kadar  etanol  yang lebih  tinggi.  Pengulangan  pada  penelitian  yang dilakukan  oleh  Setyawati  dkk  (2011)  ini  tidak  bisa meningkatkan konsentrasi bioetanol yang dihasilkan, sehingga  diperlukan  alternatif  pemurnian  lain,  yaitu dengan  proses  adsorpsi.  Adsorben  yang  digunakan adalah  zeolit  alam  dan  batu  kapur  yang  didapatkan dari daerah selatan kota Malang.
Penggunaan zeolit alam merupakan upaya untuk memanfaatkan  bahan  lokal  sebagai  bahan  adsorben dengan  harga  murah  dan  aman.  Zeolit  alam  yang telah  diaktivasi  mempunyai  kemampuan  sebagai adsorben.  Proses  aktivasi  me-nyebabkan  terjadinya perubahan  perbandingan  Si/Al,  luas  permukaan meningkat,  dan  terjadi  peningkatan  porositas  zeolit (Setiadji, 1996). Hal ini akan berdampak pada kiner- ja  zeolit,  yaitu  kemampuan  adsorpsi  zeolit  akan meningkat  sehingga  lebih  efisien  dalam  pemurnian bioetanol.
Perbandingan  Si/Al  dapat  dimodifikasi  meng- gunakan  asam-asam  mineral  (Barrer,  1978). Tsitsis- livili, et  al .  (1992)  mendapatkan  bahwa  perlakuan asam  pada  clinoptilolit  dapat  meningkatkan  poro- sitas  dan  kapasitas  adsorpsi  untuk  molekul-molekul yang  relatif  besar.  Polaritas  zeolit  bergantung  pada perbadingan  SiO 2 /Al 2 O 3 yang  terkandung  dalam zeolit.  Polaritas  menurun  dengan  meningkatnya perbandingan SiO 2 /Al 2 O 3 .
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  memban- dingkan performance adsorben zeolit alam dan batu kapur  pada  pemurnian  bioetanol  yang  dihasilkan dari kulit nanas.

## METODE PENELITIAN
Bahan baku dalam pembuatan bioetanol adalah kulit  nanas  jenis Queen .  Sebagai  pengubah  gula menjadi  alcohol  digunakan  ragi Saccharomyces cerevisiae . Untuk menambah nutrisi mikro- organisme ditambahkan urea.
Proses  pembuatan  bioetanol  dari  kulit  nanas diadopsi  dari penelitian  Setyawati  dkk  (2011). Pada proses  adsorpsi  digunakan  adsorben  batu  kapur  dan zeolit alam. Kedua bahan ini didapatkan dari daerah Turen  Kabupaten  Malang.  Untuk  mendapatkan
kemurnian  bioetanol  yang  tinggi  dilakukan  proses adsorpsi dengan  menggunakan adsorben zeolit alam dan  batu  kapur.  Perlakuan  aktivasi  fisik  dan  kimia pada  adsorben  dimaksudkan  untuk  mengetahui kemam-puan  adsorben  dalam  mengadsorpsi  air sehingga  didapatkan  bioetanol  dengan  kemurniaan yang lebih tinggi.
Pada  proses  adsorpsi  dengan  zeolit  alam, bioetanol  dilewatkan  zeolit  dalam  kolom  adsorpsi dengan  variasi ketinggi adsorben dalam kolom  dan waktu kontak, sedangkan pada adsorpsi dengan batu kapur  dilakukan  dengan  menambahkan  batu  kapur ke  dalam  bioetanol  dengan  perbandingan  2  :  1  dan mendiamkan  dalam  waktu  yang  ditentukan  sambil sesekali  diaduk.  Bioetanol  yang  telah  dilewatkan adsorben diukur kadarnya dengan menggunakan Gas Chromatography.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil fermentasi kulit nanas (dengan kadar gula  sebesar  8  %)  didapatkan  bioetanol  dengan  ke- murnian sebesar 3,9%.
Penggunaan  zeolit  pada  kondisi  sudah  diak- tivasi  menunjukkan  hasil  pemurnian  yang  lebih tinggi dibandingkan dengan kondisi tidak diaktivasi. Adsorpsi  terjadi  pada  permukaan  pori  membran. Partikel  zeolit  memiliki  tiga  tipe  pori,  yaitu macropore dan micropore (masing-masing  dengan ukuran  >50nm  dan  <2nm).  Di  antara  keduanya terdapat mesopore . Macropore merupakan  jalan masuk  ke  dalam  partikel  menuju micropore . Macropore tidak  berkontribusi  terhadap  besarnya luas permukaan zeolit. Sebaliknya, micropore adalah penyebab  besarnya  luas  permukaan  zeolit. Micro- pore tersebut sebagian besar terbentuk selama proses aktivasi.  Pada micropore inilah  sebagian  besar peristiwa adsorpsi terjadi.
Seperti  yang  terlihat  pada  gambar  1,  kadar etanol  akan  semakin  tinggi  jika  digunakan  zeolit yang  sudah  diaktivasi.  Semakin  tinggi  zeolit  yang ada  dalam  kolom  akan  memperbesar  kontak  antara adsorben  dan  bioetanol  sehingga  kadar  bioetanol yang  dimurnikan  juga  akan  semakin  tinggi  ter- jadinya proses adsorpsi.
Perlakuan pengecilan ukuran juga memberikan konstribusi  besar  terhadap  hasil  pemurnian.  Dengan dikecilkannya  ukuran  zeolit  maka  luas  permukaan partikelnya  akan  semakin  besar,  hal  ini  juga  makin memperbesar kemampuan zeolit dalam menyerap air dalam bioetanol.
Air  dalam  bioetanol  dapat  teradsorbsi  karena gaya  tarik  dari  permukaan  zeolit  lebih  besar  dari pada  gaya  tarik  yang  menahan  air  tersebut  untuk tetap larut dalam etanol. Dengan memanfaatkan sifat fisik  dan  kimia  zeolit  yaitu  sifat  hidrofilik  dan ukuran  pori  <  0.44  nm,  air  dalam  bioetanol  dapat diserap  secara  sempurna  dan  pada  akhirnya kemurniannya meningkat.
Menggunakan Zeolit Alam Dan Batu Kapur ”
Aktivasi  menggunakan  asam  menyebabkan pembentukan  struktur  pori  mesopori  dan  perubahan perbandingan  Si/Al,  yaitu  perbandingan  Si/Al  me- ningkat  karena  pelepasan  Al  dari  struktur  zeolit. Porositas  partikel  meberikan  sifat  adsorpsi  zeolit yang  tinggi.  Perlakuan  termal  dapat  menaikkan perbandingan Si/Al sehingga adsorpsi menjadi lebih efektif  dan  dapat  meningkatkan  kapasitas  adsorpsi. (Setiadji, 1996). Gambar 1 juga menunjukkan bahwa dengan  aktivasi  kimia  kemampuan  zeolit  juga meningkat  karena  terbukanya  pori-pori  zeolit sehingga makin banyak air yang dapat diadsorp dari bioetanol.
Selain  zeolit,  penggunaan  batu  kapur  sebagai adsorben juga menunjukkan performa adsorpsi yang lebih  baik  jika  dilakukan  perlakuan  fisik.  Makin kecil  ukuran  batu  kapur  makin  besar  daya  adsorp- sinya.  Dengan  memanfaatkan  sifat  higroskopis  dari batu  kapur  diharapakan  air  dalam  bioetanol  dapat diserap.
Pada gambar 2 terlihat bahwa batu kapur yang telah dihaluskan lebih banyak mengadsorp air dalam bioetanol.  Fenomena  yang  sama  pada  zeolit  juga terlihat  pada  batu  kapur,  bahwa  makin  kecil  ukuran makin baik daya adsorpsinya.
Penggunaan adsorben batu kapur memberikan hasil  kemurnian  yang  tidak  terlalu  besar.  Semakin lama waktu kontak, lebih dari 24 jam maka air yang sudah terserap perlahan-lahan akan terlepas kembali, hal ini terjadi karena ikatan kimia yang terjadi tidak terlalu  kuat.  waktu  kontak,  lebih  dari  24  jam  maka air yang sudah terserap perlahan-lahan akan terlepas kembali,  hal  ini  terjadi  karena  ikatan  kimia  yang terjadi tidak terlalu kuat.

## SIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilaku- kan  maka  dapat  diambil  kesimpulan  bahwa  kemur- nian  bioetanol  dari  kulit  nanas  dengan  proses adsorpsi dapat ditingkatkan dari 3,9% menjadi 27,22 %. Bioetanol yang dihasilkan dari proses fermentasi sama  seperti  yang  dihasilkan  pada  penelitian  oleh Setyawati dkk (2011). Bietanol ini kemudian dimur- nikan  lagi  dengan  proses  adsorpsi  meng-gunakan adsorben  zeolit  alam  dan  batu  kapur.  Adsorben zeolit  alam  dan  batu  kapur  yang  didapatkan  dari daerah  selatan  kota  Malang  berpotensi  digunakan sebagai  adsorben  yang  selektif  dalam  memurnikan bioetanol.

## DAFTAR PUSTAKA
Barrer, FRS, R.M. 1978. Zeolites and Clay Minerals as  Sorbents  and  Molecules.  Academic  Press, New York
Setiadji,  A.  H.  B.  1996.  Zeolit  Material  Unggulan Masa  Depan. Makalah  dalam  Lokalakarya Nasional Kimia. Yogyakarta
H.  Setyawati,  NA  Rahman.  2011.  Sintesa  Ethanol Dari Kulit Nanas Dengan Variasi Massa Ragi dan Waktu Fermentasi. Jurnal Teknik Kimia, Vol. 6. No.1 (2011) . UPNV, Jatim.
Tsitsislivili,  G.V.,  T.G.  Andronikashvili,  and  G.N. Kirov.  L.D.  Filizova.  1992.  Natural  Zeolites. Ellis Harvard, New York
Wijana, S., Kumalaningsih, A. Setyowati, U. Efendi dan N. Hidayat. 1991. Optimalisasi
Penambahan Tepung Kulit Nanas dan Proses Fermentasi  pada  Pakan  Ternak  terhadap Peningkatan Kualitas Nutrisi. ARMP (Deptan). Universitas Brawijaya, Malang
Gambar  1.  Kemurnian  Bioetanol  (Dalam  %)  Setelah  Dilewatkan  Adsorben  Zeolit  Pada  Variasi  Ketinggian Adsorben Dalam Kolom (Simbol Terbuka Untuk Zeolit Dengan Aktivasi Fisik, Simbol Tertutup Untuk Zeolit Dengan Aktivasi Kimia)
Gambar  2.  Kemurnian  Bioetanol  (Dalam  %)  Setelah  Dilewatkan  Adsorben  Batu  Kapur  Yang    Dihaluskan Dan Tidak Dihaluskan