Indonesian Journal of Chemical Science and Technology

## State University of Medan
e-ISSN : 2622-4968, p-ISSN : 2622-1349
IJCST-UNIMED, Vol. 05, No. 2, Page ; 63 – 66
Received : June 9 th , 2022 Accepted :  July 13 th , 2022                    Web Publised ; July 30 th , 2022
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Bioethanol Levels from Corn Cob Waste: Effect of Fermentation Time and Saccharomyces cerevisiae Yeast Amount ( Zea mays )

## Veronika Meiyuina Simatupang *, Ramlan Silaban
Dapertemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Medan
*Email : vmeiyulina@gmail.com

## ABSTRACT
This  study  aims  to  determine  the  highest  levels  of  bioethanol  produced  through  the  fermentation  process,  by looking at the effect of variations in the amount of Saccharomyces cerevisiae, immobilization, and fermentation time,  as  well  as  the  effect  of  the  amount  of  Saccharomyces  cerevisiae  and  fermentation  time  on  the  ethanol content  produced.  The  highest  ethanol  content  was  39.5  percent  in  the  bioethanol  test,  with  the  amount  of Saccharomyces  cerevisiae  8  grams  and  fermentation  time  of  9  days.  The  treatment  given  to  the  number  of immobilized  Saccharomyces  cerevisiae  cells  and  the  length  of  time  of  fermentation  had  a  major  effect  on  the ethanol content produced, as shown by Anova.
Keywords : Immobilisasi sel, Corn cobs ( Zea mays ), Bioethanol

## I. Pendahuluan
Penggunaan  bahan  bakar  fosil  memiliki kontribusi dalam pencemaran terhadap lingkungan. Penggunaan  bahan  bakar  fosil  dapat  menyebabkan emisi  karbon  dioksida,  pemanasan  global,  gas rumah  kaca,  dan  dapat  membentuk  lapisan diatmosfer  yang  memyebabkan  peningkatan  panas diatmosfer. Selain karena penggunaan bahan bakar fosil  yang  menyebabkan  pencemaran  terhadap lingkungan,  sumber  bahan  bakar  fosil  juga memiliki ketersediaan yang sedikit dialam 1 . Menipisnya  ketersedian  bahan  bakar  fosil dialam  memerlukan  adanya  pembaharuan  energi 2 , energi  alternatif  yang  tersedia  saat  ini  adalah dengan  penggunaan bioetanol  sebagai  bahan bakar yang  berasal  dari  tumbuhan  yang  mengandung komponen  gula  dan  pati  dengan  menggunakan proses fermentasi 3 . Fermentasi bioetanol dilakukan dengan  bantuan  khamir Saccharomyces  cerevisiae dimana  proses  fermentasi  dilakukan  dalam  kondisi
anaerob 4 .        Fermentasi  dilakukan  dengan  tujuan perombakan  glukosa  menjadi  alkohol  dengan bantuan khamir 5 .
Etanol  adalah  bagian  paling  sederhana  dalam alkohol, dimana alkohol adalah istilah  yang umum untuk  senyawa  organik  yang  memiliki  gugus hidroksil  (–OH)  yang  terikat  pada  atom  karbon, yang ia sendiri terikat pada atom hidrogen dan/atau atom karbon 6 . Penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar,  memberikan  beberapa  keunggulan  jika dibandingkan  dengan  penggunaan  bahan  bakar fosil.  Pertama, nilai  bilangan oktan  bioetanol  lebih tinggi  (106-110)   dengan  nilai  bilangan  oktan  (91- 96). Kedua, pemanfaatan bioetanol dapat meningkatkan efisiensi pembakaran dan menguragi penurunan emisi polutan 7 . Tongkol jagung memiliki sifat kimia dan fisik yang  menjadikannya  ideal  untuk  produksi  energi alternatif  (bioetanol).  Mereka  mengandung  6,7- 13,9  %  senyawa  kompleks  lignin,  39,8  %
64
hemiselulosa,  dan  32,3-45,6  %  selulosa 8 .  Selulosa merupakan  komponen  struktural  yang  tergolong sebagai  karbohidrat  dan  utama  terkandung  dalam biomassa sebesar 40 – 50% dari berat 9 . Penggunaan Saccharomyces  cerevisiae dalam pembuatan  bioetanol    dikarenakan  kemampuan Saccharomyces  cerevisiae untuk  menghasilkan etanol  dalam  jumlah  besar,  dan  nilai  toleransi  yg cukup  tinggi  terhadap  kadar  etanol  yang  tinggi 10 . Dalam perkembangannya dalam pembuatan bioetanol  mengarah  pada  cara  yang  lebih  modern, dengan menggunakan teknik immobilisasi sel, yang berpotensi  dalam  meningkatkan  kadar  bioetanol yang didapatkan 11 .
Berdasarkan  latar  belakang  diatas,  peneliti ingin  meneliti  mengenai  pengaruh  dari  waktu fermentasi  dan  banyak  ragi Saccharomyces cerevisiae terhadap  kadar  bioetanol  dari  limbah tongkol jagung ( Zea mays ).

## II. Metodologi Penelitian
2.1. Bahan kimia, peralatan dan instrumentasi
Pada  penelitian  ini  bahan  kimia  yang digunakan ialah, tongkol jagung, natrium hidroksida  (NaOH)  (Merck),  HCl  0,5  M(Merck), ragi Saccharomyces  cerevisiae ,  Aquadest,  Na- Alginat (Merck), CaCl 2 (Merck). Adapun alat yang digunakan  pada  penelitian  ini  terdiri  dari:  beaker glass,  wadah  fermentasi,  hot  plate,  termometer, labu ukur, corong kaca, alat destilasi, Spektrofotometer UV-Vis.
2.2. Prosedur penelitian
Tahap pertama Tongkol jagung dibersihkan di bawah air mengalir, lalu dikeringkan dibawah sinar matahari,  tongkol  jagung  yang  telah  kering dihaluskan menggunakan blender hingga berukuran 40 mesh.
Tahap kedua  tongkol  jagung yang telah halus di delignifikasi menggunakan NaOH 0,1 M dengan perbandingan sampel dan NaOH (1:10 )w/v dengan suhu  delignifikasi  110 o C  selama  2  jam.    Hasil delignifikasi  dipisahkan  dengan  filtratnya  dengan cara  disaring,  selanjutnya  endapan  dicuci  dengan aquadest  hingga  pH  endapan  netral.  serbuk  yang telah dinetralkan dikeringkan menggunakan oven.
Pada  tahap  ketiga  serbuk  yang  telah  kering dihidrolisis  menggunakan  HCl  0,5  M  dengan perbandingan (1:10 )w/v pada suhu 110 o C selama 2 jam.  Selanjutnya  serbuk  dan  filtrat  dipisahkan dengan  cara  disaring,  filtrat  yang  telah  dipisahkan
diatur  pH  nya  menjadi  4,5-5  dengan  penambahan NaOH/HCl.
Tahap  keempat Saccharomyces  cerevisiae di immobilisasikan  menggunakan  Na-Alginate  4% dan  CaCl  7%    dengan  variasi  banyak  ragi  sebesar (2  gram,  5  gram,  8  gram).  Sehingga menghasilkan sel Saccharomyces  cerevisiae terimmobil  dalam bentuk beads.
Tahap  kelima  adalah  tahap  fermentasi, dimana    sel  Saccharomyces  cerevisiae  yang  telah terimobilisasi dengan variasi ragi (2 gram, 5 gram, 8 gram) dimasukkan  kedalam filtrat hasil hidrolisis yang  telah  diatur  pH  nya.  Proses  fermentasi dilakukan dengan variasi lama waktu fermentasi (2 hari,  5  hari,  9  hari,  14  hari)  dengan  kondisi anaerob, suhu ruang.
Untuk  tahap  pemisahan,  hasil  fermentasi tersebut di destilasi dengan alat destilasi sederhana pada  suhu  78 o C.  Selanjutnya  hasil  destilasi  diukur kadar  etanol  nya  menggunakan  Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 580nm.
Dengangan  penambahan  reagen  jones  pada  larutan sampel tersebut.
Untuk  analisa  data digunakan  metode Rancangan  Acak  Lengkap  (RAL)  dua  Faktorial, dengan  uji  anova  dimana  berfungsi  untuk  melihat pengaruh  dari  waktu  fermentasi  dan  banyaknya ragi Saccharomyces  cerevisiae terhadap  kadar bioetanol yang dihasilkan.

## III. Hasil dan Diskusi
3.1. Analisis hasil uji kadar bioetanol
Proses  produksi  etanol  dilakukan  dengan kondisi  fermenatasi  pada  suhu  kamar dimana  hasil fermentasi  tersebut  dipisahkan  dengan  cara destilasi 12 . Hasil  destilasi  sampel  diuji  kadar etanolnya  menggunakan  spektrofotometer  UV-Vis pada  panjang  gelombang  580nm  dengan  metode kurva  kalibrasi.  Kurva  kalibrasi  digunakan  untuk menentukan  konsentrasi  analit  dalam  sampel. Konsentrasi analit dapat ditentukan dari persamaan garis regresi linear yang diperoleh 13 . Dimana kadar bioetanol  tersebut  didapatkan  dengan  menentukan persamaan regresi linear larutan etanol standar dan blanko  terlebih  dahulu.  Dimana  persamaan  regresi linear larutan standar dan etanol yaitu y= 0,018x + 0,137 dengan nilai R= 0,964.
65
© 2022 State University of Medan
Gambar 1 . Grafik Larutan Standar Etanol.
Nilai kadar etanol didapatkan dengan memasukkan nilai ansorbansi yang didapatkan dari sampel  ke  persamaan  regresi linear  larutan  standar etanol.  Maka  didapatkan  nilai  kadar  etanol  sampel yang dapat dilihyat pada tabel dibawah ini:
Tabel 1. Kadar etanol pada Sampel.
Perlakuan Kadar Bioetanol Waktu Jumlah    U-1 U-2 U-3 2 Hari 2 gram 5,61 5,28 5,78 5 gram 10,56 9,22 12,17 8 gram 13,39 13,28 13,78 5 Hari 2 gram 7,83 7,11 8,44 5 gram 11,61 10,5 12,61 8 gram 20,33 20,11 22,39 9 Hari 2 gram 13,22 12,39 14,5 5 gram 25 23,06 25,39 8 gram 38,44 38,39 39,5 14 Hari 2 gram 3 2 4,17 5 gram 4,56 3,11 4,67 8 gram 4,61 2,94 5,17
Dalam  penelitian  ini  dilakukan  dengan adanya dua variasi yaitu variasi jumlah Saccharomyces  cerevisiae dan  juga  variasi  waktu fermentasi  bioetanol,  berdasarkan  nilai  absorbansi yang  didapatkan  pada  setiap  sampel  dapat diketahui  bahwasannya  kadar  bioetanol  terbesar adalah  pada  perlakuan  jumlah Saccharomyces cerevisiae sebanyak  8  gram  dan  waktu  fermentasi selama  9  hari.  Hal  ini  menunjukkan  bahwasanya kedua  variasi  tersebut  mempunyai  pengaruh terhadap kadar bioetanol yang didapatkan.
Semakin  lama  waktu  fermentasi,  maka  kadar alkohol  yang  dihasilkan  semakin  tinggi.  Hal  ini
dikarenakan  semakin  lama  waktu  fermentasi  maka semakin  banyak  glukosa  yang  tereduksi  menjadi alkohol  terutama  etanol  tetapi  terdapat  batas maksimum aktivitas mikroba, namun pada
fermentasi  dengan  waktu  14  hari  terdapat penurunan kadar etanol dikarenakan pada
fermentasi  selama  14  hari  sel  khamir  telah  berada pada fase kematian.
Menurut  Kurniawan,  dkk  (2014)  Semakin banyak  jumlah  ragi  roti  yang  ditambahkan,  maka semakin  banyak  khamir,  kapang,  dan  bakteri  yang dihasilkan,  sehingga  produksi  enzim  amylase, zimase,  dan  invertase  yang  dihasilkan  semakin meningkat. Produksi enzim yang tinggi menyebabkan  proses  sakarafikasi  pati  menjadi glukosa  dan  konversi  glukosa  menjadi  alkohol semakin  cepat.  Dapat  diketahui  pada  penelitian  ini semakin  banyak    ragi  yang  digunakan,  semakin tinggi kadar etanol yang dihasilkan.
Gambar 2. Grafik Hubungan waktu fermentasi dan banyaknya sel Saccharomyces cerevisiae terimmobilisasi  terhadap  kadar  etanol  dari  tongkol jagung.
Berdasarkan  uji  anova  (analisis  of  varians) dapat  diketahui  bahwa  perlakuan  lebih  kecil  dari pada alfa (α=0,05) dimana menunjukkan hasil yang signifikan.  Dapat  diketahui  bahwa  perlakuan variasi jumlah Saccharomyces cerevisiae dan lama waktu  fermentasi  berpengaruh  secara  nyata terhadap kadar bioetanol, berdasarkan hal ini maka H 0 ditolak dan H 1 diterima.
Tabel 2. Uji ANOVA sampel bioetanol hasil fermentasi.
ANOVA Kadar_Bioetanol Sum of Squares  f Mean Square F Sig. Between Groups 3612,224 1  328,384 333,433   ,000 Within Groups 23,637 4     ,985 Total 3635,860 5
IV. Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari penelitian penentuan kadar etanol dari limbah tongkol jagung dengan  melihat  pengaruh  dari  variasi  waktu fermentasi dan banyaknya Saccharomyces cerevisiae dengan  metode  fermentasi  pada  sel yang  terimmobilisasi  didapatkan  kadar  bioetanol tertinggi  yaitu  sebesar  39,5%.  Berdasarkan  uji anova  dapat  diketahui  bahwa  perlakuan  variasi jumlah Saccharomyces  cerevisiae dan  lama  waktu fermentasi  berpengaruh  secara  nyata  terhadap kadar bioetanol.

## Referensi
1. Erna,  H,P.  Abram.  (2016,  August.) J.Akad Kim. 5(3), pp. 121-126.
2. D.  Dayatmo,  H.  H.  S  (2015,  Oktober.)
KONVERSI. 4(2), pp. 43-52.
3. Irhamni,  Diana,  Saudah,  D.  Mulyati,  M.  A. Suzzani, Erlinasari, (2017, November.) SEMDI-UNAYA. pp. 281-288.
4. F.  Z.  Khaira,  E.  Yenie,  S.R.  Muria, (2015, Oktober.) JOM FTEKNIK. 2(2), pp. 2-8.
5. Nurhasana,  O,  Zona.  (2018,  Juli.) IJCST- UNIMED . 1(1), pp. 17-22.
6. S. Erika. (2022,  Feb.) IJCST-UNIMED. 5(1), pp. 1-3.
7. D.P.  Amanda,  Marlinda,  Ramli,  K.  Andri. (2021,  September.) Jurnal  Teknik  Kimia Vokasional. 1(2), pp. 45-50.
8. Fardiana,  N.  Ningsih,  K.  Mustapa.  (2018, February.) J.  Akademika  Kim. 7(1),  pp.  19- 22.
9. S.  Gracella,  M.  Zainuddin.  (2022,  Feb.) IJCST-UNIMED. 5(1), pp. 28-30.
10. A.  Sri.  (2019,  Juli.) Jurnal  Teknik  Patra Akademika. 10(1), pp. 13-20.
11. F.  Ahmad,  A.  Puji,  P.  Tri.  (2013,  Januari.)
Jurnal Teknik Kimia. 1(19), pp. 60-69.
12. O.  Tiska,  Sofiyantia.  (2019,  Januari.) IJCST- UNIMED. 2(1), pp. 75-79.
13. E.  Manik,    Magdalena,  Herlinawati.  (2021, Januari.) IJCST-UNIMED. 4(1), pp. 11-14.