e-ISSN Number 2655 2967

## Journal of Chemical Process Engineering
Volume 6 Nomor 2 (2021) SINTA Accreditation Number 28/E/KPT/2019 Published by Corresponding Author Department of Chemical Engineering ikhanurfikaramdani@gmail.com Faculty of Industrial Technology Universitas Muslim Indonesia, Makassar Address Jalan Urip Sumohardjo km. 05 (Kampus 2 UMI) Journal History Makassar- Sulawesi Selatan Paper received :  26 Oktober 2020 Phone Number Received in revised :  05 Agustus 2021 +62 852 5560 3559
Accepted :   28 Agustus2021
+62 852 4220 3009

## Artikel Review: Pembuatan Bioetanol dari Limbah Popok Bayi Melalui Proses Hidrolisis dan Fermentasi
(The Manufacture of Bioethanol from Baby Diaper Waste Through Hydrolysis  and Fermentation Processes – A Review)
Rachmat 1,2 , Syamsuddin Yani 2 , Andi Artiningsih 2 , Nurfika Ramdani 3*
1 PT Consolidated Electric Power Asia, Jl. PLTGU  Sengkang, Desa Patila, Kec. Pammana, Kab. Wajo, 90971, Sulawesi Selatan, Indonesia
2 Magister Teknik Kimia PPs UMI, Jl. Urip Sumoharjo No.225, Makassar 90232, Indonesia
3 Program Studi Kimia FT UTS,  Jln. Talasalapang No.51A, Makassar 90222, Indonesia
Kata Kunci  ; Popok ba yi; bioetha nol; hidrolisis; fermenta si
Key Words ; Baby diaper; bioethanol; hydrolysis; fermentation

## Inti Sari
Penggunaan  popok  bayi  sekali  pakai  di  Indonesia  mencapai  85%  dari  angka  kelahiran bayi  setiap  tahunnya  akan  menjadi  permasalahan  di bidang lingkungan, sehingga  limbah tersebut  dapat  dimanfaatkan  dalam  pembuatan  bioetanol.  Penelitian  ini  bertujuan melakukan penelusuran pustaka  untuk kondisi optimum  proses hidrolisis dan fermentasi dalam  pembuatan  bioetanol,  serta  menentukan  analisa  kelayakan  pembuatan  bioetanol dari  limbah  popok  bayi.  Metode  penelitian  ini  melalui  proses  hidrolisis  menggunakan larutan  asam  sulfat  dan  proses  fermentasi  menggunakan  bakteri saccaromyces cereviceae .  Hasil  studi  literatur  dari  penelusuran  pustaka  menunjukkan  bahwa  popok bayi  memiliki  serat  selulosa  sebanyak  40%  yang  dapat  menghasilkan  glukosa  menjadi bahan  baku  bioetanol.  Kondisi  optimum  proses  hidrolisis  dan  fermentasi  pembuatan bioetanol  adalah  konsentrasi  asam  0,05M  pada  suhu  121 o C  selama  150  menit  dengan perbandingan  ragi:NPK  =  3:4  gram  selama 5 hari memberikan kadar etanol yang tinggi. Analisa  kelayakan  ekonomi  untuk  skala home  industry berbasis  bahan  baku  6.875 kg/bulan  menunjukkan  layak  untuk  diaplikasikan  dengan  BEP:  15,70%,  ROI:  16,72% dan POT: 9,42 bulan.

## Abstract
The  use  of  disposable  baby diapers in Indonesia reaching 85% of the baby's birth rate every  year  will  be  an  environmental  problem,  so  that  the  waste  can  be  utilized  in manufacture  of  bioethanol.  This  study  aims  to  trace  the  optimum  conditions  for hydrolysis  and  fermentation  processes  in  the  manufacture  of bioethanol, and determine the  feasibility  analysis  of  bioethanol  production  from  baby  diaper  waste. The research method  is  through  the  hydrolysis  process  using  sulfuric  acid  solution  and  the fermentation  process  using  the  saccaromyces  cereviceae  bacteria.  The  results  of literature  studies  from library research show that baby diaper have 40% cellulose fiber which  can  produce  glucose  into  bioethanol  feedstock.  The  optimum  conditions  for hydrolysis  and  fermentation processes in the  manufacture  of bioethanol are 0.05M acid
concentration at 121 o C for 150 minutes with a yeast ratio: NPK = 3: 4 grams for 5 days giving  high  ethanol  levels.  Economic  feasibility  analysis  for  home  industry scale  based on  raw  material  6,875  kg/month  shows  it  is  feasible  to  be  applied with BEP:  15.70%, ROI: 16.72% and POT: 9.42 months.

## PENDAHULUAN
Setia p  ta hunnya   di  Indonesia , kela hira n ba y i menca pa i  a ngka   4,8  juta   [1]. Sa la h sa tu kebutuha n ya ng  a ka n  terus  meningka t  seiring  na iknya   a ngka kela hira n ba yi ya itu popok ba yi ( disposable diape rs ). Sa a t  ini  pengguna a n  popok  ba yi  seka li  pa ka i seba nya k 85 %. Besa rnya  a ngka  pengguna a n popok ba yi  a ka n  menyeba bka n  perma sa la ha n  pa da lingkunga n  sekita r  ka rena   a ka n menga nggu estetika lingkunga n.  Permsa la ha n  lingkunga n  tersebut  a ka n muncul jika tida k  diimba ngi  denga n  sistem pengelola a n  a ta u  pema nfa a ta n  limba h   popok  ba yi tersebut.  Ka ndunga n  terbesa r pa da  isi ba gia n da la m popok  a da la h  ka pa s.  Ka pa s  ya ng  menga ndung senya wa  polimer selulosa  [2]. Selulosa  tersebut da pa t dija dika n  sumber  ka rbon  ba gi  mikroba   pengha sil selula se.
Produksi  popok  menyumba ng lebih da ri 40% da ri  tota l  kelua ra n  sera t  selulosa   ya ng  da pa t mengha silka n glukosa [3]. Glukosa tersebut merupa ka n bahan baku untuk memproduksi bioeta nol [4].
Bioeta nol a da la h ca ira n biokimia  ya ng da pa t diha silka n da ri ka ndunga n glukosa , selulosa , da n p a t i a ta u  ka rbohidra t  denga n  ba ntua n  mikroorga nisme. Pembua ta n bioetanol da ri selulosa  umumnya mela lu i ta ha pan proses hidrolisis,  fermenta si da n destila si [5].
Proses  hidrolisis  bertujua n  memeca h  ika ta n lignin, menghila ngka n ka ndunga n lignin da n hemiselulosa ,  merusa k  struktur  krita l  da ri  selulosa serta   meningka tka n  porosita s  ba ha n.  Rusa knya struktur krista l selulosa a ka n mempermuda h terura inya   selulosa   menja di  glukosa .  Sela in  itu, hemiselulosa   turut  terura i  menja di  senya wa   gula sederha na :  glukosa ,  ga la ktosa ,  ma nosa ,  heksosa , pentosa , xilosa  da n a ra binosa . Sela njutnya  senya wa - senya wa   gula   sederha na   tersebut  ya ng  a ka n difermenta si  oleh  mikroorga nisme  mengha silka n eta nol. Proses ini  da pa t dila kukan denga n bantuan za t kimia  seperti HCl ma upun H 2 SO 4 [6].
Mikroorga nisme  ba nya k  dima nfa a tka n pa da dunia   industri  ya itu  da la m  proses  fermenta si  [7]. Da la m  proses  ini,  mikroorga nisme  ya ng  bia sa diguna ka n  untuk  memproduksi  bioeta nol  a da la h
saccaromyces cereviceae . Ba kteri jenis ini mempunya i  sifa t  ya ng  ta ha n  terha da p  a lkohol  da ri ha sil  fermenta si  ya ng  cukup  tinggi  (12-18%  v/v), ta ha n terha dap ka dar gula  ya ng tinggi  da n teta p  a k t if mela kuka n fermentasi denga n dipenga ruhi oleh fa ktor suhu fermenta si da n la ma  wa ktu fermentasi [8].

## METODE PENILITIAN
Penelitia n  ini  a da la h penelitia n ya ng merujuk pa da   teknologi  biofuel  da n  energi  terba ruka n  pa da konsentra si teknologi proses pemba kara n dan sumbe r energi.  Pema nfa a ta n  limba h  merupa ka n  sa la h  sa tu ca ra   untuk mengura ngi ma sa la h lingkunga n. Peneliti ingin  membua t  bioeta nol  da ri  limba h  popok  ba yi mela lui  proses  hidrolisis  da n  fermenta si.  Denga n demikia n  limba h  popok  ba yi  da pa t  mengura ngi ma sa la h lingkunga n.
Penelitia n  ini  dila kuka n  denga n  ca ra   studi litera tur  mela lui  penelusura n  pusta ka   penelitia n terda hulu  tenta ng  popok  da n  bioeta nol  untuk mengka ji  metode  proses  hidrolisis  da n  fermenta si terha da p  jumla h  ka da r  bioeta nol  ya ng  diha silka n, sehingga   da pa t  diguna ka n  kondisi  optima l  proses hidrolisis da n fermenta si untuk pembua ta n bioeta nol da ri limba h popok ba yi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Tinjauan Hasil Penelitian
Pema nfa a ta n  selulosa   seba ga i  ba ha n  ba ku pembua tan a lkohol tela h ba nyak dika ji oleh bebera p a peneliti  terda hulu.  Menurut  Da hlena   [4]  ya ng mela kuka n  penelitia n  pema nfa a ta n  selulosa   popok ba yi  seba ga i  substra t  untuk  produksi enzim selula se oleh isola t ba kteri S-16 da n S-20 ya ng menunjukka n a ktivita s  ekstra k  ka da r  enzim  selula se tertinggi S-16 da n S-20 pa da  wa ktu fermenta si ha ri ke 20. Ada pun da ta   ha sil  penelitia n  ya ng  tela h  dila ku ka n  da pa t diliha t pa da  Ta bel 1.
Menurut  penelitia n  Sukowa ti  [9]  produksi bioeta nol  da ri  kulit  pisa ng  mela lui  hidrolisis  a sa m sulfa t,  menunjukka n  ba hwa   kulit  pisa ng  k epok menga ndung komponen lignin, selulosa da n
hemiselulosa   berturut-turut  sebesa r  21,29%,  14,56% da n 23,20%.
Ta bel 1. Ha sil Aktivita s Ekstra k Ka da r Enzim Selula se
Waktu Fermentasi (Hari) Rata-rata Aktivitas Ekstrak Kasar Enzim Selulase ( x 10 - 3 U/ml) Isolat S-16 Isolat S-20 10 1,716 ± 0,11 12,469 ± 3,64 20 2,654 ± 0,53 13,704 ± 4,91 30 1,296 ± 0,65 5,988 ± 1,87
Sumber [4]
Ha sil  penelitia n  menunjukka n  perla kua n optima l untuk hidolisis a da la h la ruta n H 2 SO 4 0,05 M pa da  suhu 121 0 C sela ma  15 menit mengha silka n gu la reduksi denga n konsentra si 11,26 mg/100 ml, dima na ka da r  selulosa   kulit  pisa ng  setela h  dihidrolisis menga la mi kena ika n da ri ka ndunga n selulosa  ba ha n ba ku  sebesa r  14,56%  menja di  26,54 %.  Ada pun penga ruh  konsentra si  H 2 SO 4 terha da p  ka da r  gula reduksi ya ng diha silka n da pa t diliha t pa da  Ga mba r 2 da n penga ruh sebelum da n setela h hidrolisis  terha da p ka da r  komponen  ligniselulosa   kulit  pisa ng  kepok da pa t diliha t pa da  Ga mbar 3 di ba wa h ini:
Ga mba r 2. Penga ruh Konsentra si H 2 SO 4 Terha da p Ka da r Gula  Reduksi Kulit  Pisa ng Kepok Setela h Hidrolisis  [9]
Seda ngka n  menurut  penelitia n  Osva ldo  [6], ha sil penelitia n untuk penga ruh konsentra si a sa m da n wa ktu  pa da   proses  hidrolisis  da n  fermenta si pembua ta n bioeta nol da ri a la ng-a la ng menunjukka n ba hwa  kondisi optimum pa da konsentra si a sa m 2,0%, tempera tur  140 o C,  wa ktu  hidrolisis  150  menit  da n mengguna ka n  ra gi  ta pe  ha ri  ke  tiga   memberika n ka da r  a lkohol  tertinggi  sebesa r  5,0675%.  Ada pun penga ruh  kondisi  optimum  terha da p  ka da r  eta nol ya ng diha silka n pa da  ga mba r 4 sa mpai denga n 7
Ga mba r 3. Penga ruh Sebelum da n Setela h Hidrolisis Terha da p Ka da r Komponen Ligniselulosa  Kulit Pisa ng Kepok [9]
Ga mba r 4. Penga ruh Konsentra si Asa m Terha da p Ka da r Eta nol [6]
Ga mba r 5. Penga ruh Tempera tur Hidrolisis  Terha da p Ka da r Eta nol [6]
Untuk  menentuka n  kondisi optimum untuk ma ssa   ra gi  da n  wa ktu  fermenta si  ya ng  a ka n diguna ka n  da la m  pembua ta n  bioeta nol,  Putra   [10] mengha silka n a lkohol tertinggi di da la m penelitia nnya  denga n perba ndinga n ra gi : NPK  = 3 : 4 sebesa r 8,95%, kemudia n menurun di ha ri ke dua  da n ke tiga , la lu ka da rnya  kemba li na ik di ha ri ke empa t. Ada pun penga ruh perba ndinga n ra gi : NPK terha da p
0 5 10 15 20 25 30 Hemiselulosa Selulosa Lignin K a d a r K o m p o n e n ( % ) Jenis Komponen Sebelum Hidrolisis Setelah Hidrolisis
ka da r  eta nol  ya ng  diha silka n  da pa t  diliha t  pa da Ga mba r 8
Ga mba r 6. Penga ruh Wa ktu Hidrolisis  Terha da p Ka da r Eta nol [6]
Ga mba r 7. Penga ruh Bera t Ra gi Terha da p Ka da r Eta nol [6]
.
Ga mba r 8. Penga ruh Perba ndinga n Ra gi : NPK Terha da p Ka da r Eta nol [10]

## Tinjauan Kelayakan Ekonomi
Menurut Anwa r [12], 1 kg limba h popok ba yi da pa t  mengha silka n  bioeta nol  seba nya k  700  ml denga n  ka da r  12,5%.  Untuk  mengeta hui kela ya ka n ekonomi  da ri  limba h  popok  ba yi  ma ka   peneliti mela kuka n  a na lisa   ekonomi  denga n  ba sis  275  kg
ba ha n  ba ku.  Ha sil  perhitunga n  a na lisa   ekonomi tersebut da pa t dija barkan seba ga i berikut:
Da ri  ha sil  perhitunga n  tersebut  kemudia n ditentuka n  BEP,  ROI  da n  POT  da ri home  industry pembua ta n  bioeta nol  tersebut  denga n  ha sil  seba ga i berikut:

## 1. Break Event Point (BEP)
Break event point merupa ka n kondisi dima na pa brik  beropera si  pa da   ka pa sita s  tida k  untung  da n tida k  rugi  a ta u  disebut titik impa s. Da la m penelitia n ini,  BEP  dihitung  denga n  meliha t  la ju perba ndinga n a nta ra  penca pa ia n ta rget produksi denga n la ba  ya ng diperoleh da la m 5 ta hun da pat diliha t pa da ga m ba r 9 di ba wa h ini.
Ga mba r 9. Gra fik BEP Home Industry Pembua tan Bioeta nol
Ja di, BEP home industry pembua tan bioeta no l ini da la m 5 ta hun bera da  pa da kapasitas 15,7 0 %  d a ri 6.875 kg/bula n ya itu 1.079 kg/bula n.

## 2. Return on Investment (ROI)
Return on investment a ta u la ju pengemba lia n moda l  a da la h  perba ndinga n  a nta ra   tota l  la ba   ya ng diperoleh  setia p  ta hun  terha da p  tota l  investa si. ROI dihitung denga n meliha t la ju la ba  berba nding moda l da la m 5 ta hun.
Sya ra t  ROI  a da la h  m inimum  11%  untuk industri  kimia   [13].  Ja di,  ROI home  industry pembua ta n  bioeta nol  ini  da la m  5  ta hun  sebesa r 16,72% tela h memenuhi sya ra t kela yakan ekonomi.

## 3. Pay Out  Time (POT)
Pay  Out  Time  atau  waktu  kembali  modal a da la h wa ktu ya ng dibutuhka n untuk mengembalika n moda l usa ha  (kembali moda l) ya ng diperoleh da la m 5 ta hun da pat diliha t pa da  ga mbar 10 di ba wa h ini.
0 2 4 6 8 10 1 2 3 4 5 6 K a d a r E ta n o l (% ) Waktu Fermentasi (Hari)
Ragi:NPK = 3:4 Ragi:NPK = 5:6 Ragi:NPK = 9:8
Ga mba r 10. Gra fik POT Home Industry Pembua ta n Bioeta nol
Sya ra t POT ma ksimum a da la h 5 ta hun untuk industri  kimia   [13].  Ja di,  POT home  industry pembua tan bioetanol ya ng dica pa i setela h 9,42 b u la n ini dinya ta kan memenuhi sya ra t kela yakan ekonomi.

## Tinjauan Kelayakan Lingkungan
Untuk mengeta hui la ya k tida knya sua tu usa h a untuk dikemba ngka n ma ka  perlu dila kuka n eva lua si kela ya ka n  lingkunga n.  Studi  litera tur  ya ng  penulis guna ka n pa da  pemba ha sa n a rtikel ya itu pendeka ta n Life  Cycle  Assessment (LCA).  LCA  a da la h  sua tu pendeka ta n  ya ng  diguna ka n  untuk  menga na lisa da mpa k  sua tu  produk  terha da p  lingkunga n  sela ma siklus hidup produk [14].
Penila ia n  a spek  lingkunga n  ya ng  menca kup siklus  hidup  popok  ba yi  diba gi  menja di  empa t  sub sistem:
1. Ba ha n ba ku popok ba yi
2. Pembua ta n popok ba yi
3. Pengema sa n da n distribusi
4. Pembua nga n produk (End of Life)
Penila ia n  Siklus  Hidup  (LCA)  a da la h  sa tu - sa tunya   kera ngka   kerja   holistik  ya ng  a da   sa a t  ini untuk memba ntu mempela ja ri ba nya k ca ra  di ma na sua tu  produk  a ta u  la ya na n  da pa t berda mpa k pa da lingkunga n,  ka rena   LCA  mela kuka n  pemeriksa a n ra siona l terha da p ba nya k indika tor di seluruh ba ha n da n  pembua ta n  produk,  pengguna a n,  da n  a khir kehidupa n (EOL).

## KESIMPULAN
Da ri  bebera pa   ha sil  studi  litera tur  mela lui penelusura n  pusta ka   tenta ng  popok  ba yi  da n pembua ta n  bioeta nol  mela lui  proses  hidrolisis  da n fermenta si, ma ka  da pat dikesimpula n ba hwa:
1. Komposisi  popok  ba yi  menga ndung  40%  sera t selulosa  da la m produksi popok.
2. Kondisi  optimum  proses  hidrolisis  ya ng  a ka n diguna ka n  da la m  pembua ta n  bioeta nol  ya itu konsentra si a sa m 0,05 M pa da  suhu 121 o C sela ma 150 menit.
3. Kondisi  optimum  proses  fermenta si  ya ng  a ka n diguna ka n  da la m  pembua ta n  bioeta nol  ya itu perba ndinga n ma ssa  ra gi: NPK  = 3:4 gra m dengan wa ktu fermenta si sela ma  5 ha ri.
4. Seca ra   kela ya ka n  ekonomi  untuk  ska la home industry berba sis  ba ha n  ba ku  12.500  kg/bula n, tela h  la ya k  untuk  dia plika sika n  denga n  BEP: 14,18%, ROI: 18,84% da n POT: 8,5 bula n.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Ba da n  Pusa t  Sta tistik  Indonesia , Statistik Indonesia 2017 . Ba da n Pusa t Sta tistik, 2017.
[2]  M.  A.  Cowd, Kimia  Polimer .  Ba ndung:  ITB, 1991.
[3]  G.  Ka konke,  T.  Tesfa ye,  B.  Sithole,  a nd  M. Ntunka,  “Review  on  the  Manufacturing  and Properties  of  Nonwoven  Supera bsorbent  Core Fabrics  Used  in  Disposable  Diapers,” Int.  J. Chem.  Sci. ,  vol.  17,  no.  1,  p.  302,  2019, doi:10.21767/0972-768X.1000302
[4]  M.  Da hlena ,  A.  Da hlia ty,  a nd  S.  Devi  Sy, “Pemanfaatan  Selulosa  Popok  Bayi  Sebagai Substra t  Untuk  Produksi  Enzim  Selula se  OLeh Isola t Ba kteri S-16 da n S-22 Stra in Loka l Ria u,” JOM  FMIPA ,  vol.  1  (2),  no.  Oktober  2014,  pp. 313–318, 2014.
[5]  Z.  F.  Kha ira ,  E.  Yenie,  a nd  S.  R.  Muria , “Pembuatan  Bioetanol  Dari  Limbah  Tongkol Ja gung  Mengguna ka n  Proses  Simulta neous Sa cha rifica tia n a nd Fermenta tion (SSF) Denga n Va ria si Konsentra si Enzim da n Wa ktu Fermentasi,” JOM  FTEKNIK ,  vol.  2  (2),  no. Oktober 2015, pp. 1–8, 2015.
[6]  Z.  S.  Osva ldo,  S.  Pa nca   Putra ,  a nd  M.  Fa iza l, “Pengaruh  Konsentrasi  Asam  dan Waktu pada Proses  Hidrolisis  da n  Fermenta si  Pembua ta n Biotena ol da ri Ala ng-a la ng,” J. Tek. Kim. ,  2012.
[7]  A. M. Ja nna h a nd T. Aziz, “Pema nfa a ta n Sa but Kela pa   Menja di  Bioeta nol  Denga n  Proses Delignifika si  Acid-Pretrea tment,” J.  Tek.  Kim. , 2017.
[8]  A.  R.  Fa chry,  P.  Astuti,  a nd  T.  G.  Puspita sa ri, “Pembuatan  Bioetanol  dari  Limbah  Tongkol Ja gung  denga n  Va ria si  Konsentra si  Asa m Klorida  dan  Waktu  Fermentasi,” J.  Tek.  Kim. , 2013.
[9]  A.  Sukowa ti,  Sutikno,  a nd  S.  Riza l,  “Produksi Bioeta nol  da ri  Kulit  Pisa ng  Mela lui  Hidrolisis Asam  Sulfat,” J. Teknol. dan Ind. Has. Pertan. , vol. 19, no. 3, pp. 274–288, 2014.
[10]  H.  P.  Putra ,  G.  N.  Fitri,  a nd  A.  Nurmiya nto, “Optimalisasi Waktu Fermentasi dan
Pengguna a n Ra gi Da la m Pembua ta n Bioethan ol Dari Kulit Singkong,” ISBN 978-979-98438-8-3 , no. August 2018, 2013.
[11]  W.  Wusna h,  S.  Ba hri,  a nd  D.  Ha rtono, “Proses Pembua ta n  Bioeta nol  da ri  Kulit  Pisa ng  Kepok
(Musa  acuminata  B.C)  secara  Fermentasi,” J. Teknol. Kim. Unimal , 2019.
[12]  T.  Anwa r,  “Pema nfa a ta n  Limba h  Popok  Ba yi Seba ga i Bioetha nol Solusi Alterna tif Penyelesaian  Masalah  Sampah  Kain,”  2015.
[Online].Ava ila ble:
https://www.thoha ria nwa rphd.com/2015/03/pem a nfa atan-limba h-popok-bayi-seba ga i.html.
[13]  R.  .  Aries  a nd  R.  .  Newton, Chemical Engineering  Cost  Estimation .  New  York: Mc.Gra w Hill  Book Co, 1945.
[14]  C.  Ma uro,    et  a l.  (2015).  Evolution  of disposa ble  ba by  dia pers  in  Europe :  life  cycle a ssessment of environmenta l impa cts a nd ident i fi ca tion of key a rea s of improvement. Journal of Cleaner Production , 95 , 322–331.