## PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH SABUT KELAPA DENGAN METODE HIDROLISIS ASAM DAN FERMENTASI DENGAN MENGGUNAKAN RAGI TAPE
1) Dwi Ana Anggorowati, 2) Betaria Kusuma Dewi
1,2) Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Nasional

## ABSTRAK
Abstrak,  dewasa  ini, kebutuhan  energi  dunia  semakin meningkat  sementara persediaan  energi  dari  bahan bakar fosil yang selama ini diandalkan jumlahnya terbatas. Oleh karena itu, diperlukan sumber energi alternatif yang  mampu  mengatasi  krisis  energi tersebut.  Salah  satu  sumber  energi  alternatif  yang  sedang  dikembangkan adalah bioetanol. Bioetanol dapat diproduksi dengan cara fermentasi glukosa menggunakan ragi Saccharomyces cerevisiae.  Produksi  etanol  dalam  penelitian  ini  menggunakan  bahan  dasar  sabut  kelapa  yang  memiliki  kadar selulosa 43,44%. Sebelum proses fermentasi, terlebih dahulu dilakukan beberapa proses pendahuluan antara lain pemurnian  selulosa  dan  hidrolisis  selulosa  hingga  didapat  larutan  yang  mengandung  gula  (glukosa).  Larutan hasil  hidrolisis  yang  mengandung  glukosa  kemudian  difermentasi  selama  selang  waktu  tertentu  menggunakan ragi Saccharomyces cerevisiae dengan penambahan nutrisi berupa (NH 4 ) 2 HPO 4 .
Kata kunci : Sabut kelapa, ragi tape, ligninselulosa. Etanol
Bahan  baku  untuk  produksi  bioethanol cukup  melimpah  di  Indonesia.  Produksi bioetanol  di  berbagai  negara  telah  dilakukan dengan  menggunakan  bahan  baku  yang  berasal dari  hasil  pertanian  dan  perkebunan  (Sarjoko, 1991).Oleh karena itu dilakukan upaya mencari bahan  baku  alternatif  lain  dari  sektor  non pangan untuk pembuatan etanol. Bahan selulosa memiliki  potensi  sebagai  bahan  baku  alternatif pembuatan etanol.
Salah  satu  contohnya  adalah  limbah sabut kelapa. Ketersediaan  limbah sabut kelapa cukup  besar,  menurut  Dinas  Perkebunan  Jawa Timur pada kurun waktu 2007 – 2011 produksi kelapa  rata  –  rata  adalah  1.400  kg/Ha  dengan rata – rata area 293.274 Ha/tahun.
Gambar 1. Sabut Kelapa
Bobot  sabut  mencapai  sepertiga  dari berat  sebutir  kelapa.  Apabila  rata-rata  produksi kelapa mencapai 1.400 kg/Ha, maka ada sekitar 466,7  kg/Ha  sabut  kelapa  yang  dihasikan.
Selama  ini  pemanfaatan  sabut  kelapa  hanya sebatas    untuk  kerajinan,  seperti  tali,  keset, sapu,  matras,  bahan  isian  jok  mobil,  dan  lain- lain. Sabut buah kelapa termasuk serat selusosa yang  diperoleh  dari  buah  kelapa. Komponen utama  dalam  bahan  lignoselulosa  adalah selulosa,  hemiselulosa,  dan  lignin.  Berikut adalah komposisi kimia dari sabut kelapa :
Tabel 1. Komposisi Kimia Sabut Kelapa
(Sukadarti, dkk, 2010) Senyawa Persentase (%) Selulosa 43,44 Hemiselusosa 0,25 Lignin 45,84 Air 5,25 Abu 2,22 Jika  kita  mampu  mengkonversi  selulosa menjadi  glukosa  berarti  akan  meningkatkan konversi sabut kelapa menjadi etanol.
Bagian  terpenting  dan  yang  terbanyak dalam lignocellulosic  material adalah  selulosa yang terbungkus oleh lignin dengan ikatan yang cukup kuat (Samsuri, 2007)
Pembuatan  etanol  dari  limbah  sabut  kelapa terdiri atas 3 tahap, yaitu :
1. Tahap Pemurnian Selulosa
Sabut Kelapa Selulosa NaOH
2. Tahap Hidrolisis Selulosa
(C 6 H 10 O 5 ) n + n H 2 O         n(C 6 H 12 O 6 ) 3. Tahap Fermentasi
(C 6 H 12 O 6 )                                 2C 2 H 5 OH + 2CO 2

## (Jeoh, 1998 )
Pada  penelitian  terdahulu  (Wahyudi, 2002)  untuk  pemurnian  selulosa  dilakukan pretreatment  basa  menggunakan  NaOH  dengan perbandingan larutan pemasak dengan bahan 1 : 4  dan  dipanaskan  selama  2  jam  dengan  suhu 100 o C  dan  menurut  Suharty  lignin  lebih  larut dalam NaOH dibanding dengan Alk-benzen, air panas  dan  air  dingin.  NaOH  1%  dapat melarutkan  sekitar  34,78%  lignin  sabut  kelapa. Dan  pembuatan  bioetanol  dari  sabut  buah siwalan  diperoleh  waktu  fermentasi  terbaik adalah  240  jam  dengan  penambahan  nutrisi (NH 4 ) 2 HPO 4 9  gram  dan  ragi  tape  1  gram. Adapun  tujuan  dari  penelitian  ini  adalah memanfaatkan  limbah  sabut  kelapa  sebagai bahan baku pembuatan bioetanol.

## METODE
Pada  penelitian  pembuatan pembuatan bioetanol  dari  limbah  sabut  kelapa  dengan metode  hidrolisis  asam  dan  fermentasi  dengan menggunakan  ragi  tape,  menggunakan  bahan dan alat sebagai berikut :
Pada penelitian ini  menggunakan variable tetap antara lain:
 Berat sabut kelapa : 100 gram
 Volume air tambahan  : 1000 mL
 Konsentrasi NaOH : 1%
 Waktu hidrolisis
: 4 jam
 Suhu hidrolisis
: 100 o C  pH hidrolisis
: 2,3  Berat ragi : 1 gram  Suhu Fermentasi : 30 o C  pH fermentasi : 5  Berat (NH 4 ) 2 HPO 4 : 9 gram Sedangkan variable berubahnya yaitu:
 Konsentrasi HCl  : 10, 20, dan 30%
 Waktu fermentasi : 7, 8, 9, 10, 11 hari

## Bahan Dan Alat
Berikut alat-alat yang digunakan: Alat yang digunakan yaitu, autoclaf, beakerglass, botol  sampel,  e rlenmeyer,  g as LPG,  gelas  arloji,  gelas  pengaduk, incubator,
kompor,  labu  leher  tiga,  labu  ukur, magnetic stirer , erlenmeyer, panci,  baskom , pipet  tetes, termometer, dan timbangan digital. Bahan yang digunakan  yaitu,  aquadest,  HCl , NaOH,  ragi tape, sabut kelapa, dan (NH 4 ) 2 HPO 4

## PROSEDUR PENELITIAN

## Gambar 2. Blok Diagram Alir Pembuatan Bioetanol dari Sabut Kelapa

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengaruh  Pretreatment    Fisik  dan  Kimia Terhadap  Kandungan  Selulosa  dan  Lignin pada Sabut Kelapa
Keterangan : S : Selulosa L : Lignin
Gambar  3.  Grafik  Kandungan  Selulosa  dan Lignin sebelum dan setelah   Pretreatment Fisik dan Kimia
Proses pretreatment perlu  dilakukan untuk mengkondisikan bahan-bahan lignoselulosa  baik  dari  segi  struktur  maupun ukurannya.  Rusaknya  struktur  kristal  selulosa akan mempermudah terurainya selulosa menjadi  glukosa.  Pada  Gambar  3.  dapat
HCl
S. cerevisiae
dilihat kadar selulosa semakin bertambah  dan kadar  lignin  yang  semakin  berkurang  seiring dengan  treatment  -  treatment  yang  diberikan. Kadar  selulosa  dan  lignin  sabut  kelapa  awal adalah  20,3%  dan  3,4%,  kadar  selulosa meningkat  menjadi  35%  setelah  sabut  kelapa di  beri  perlakuan  fisik  dengan  pemanasan sedangkan  untuk  kadar  lignin  mengalami penurunan yaitu 2,03%, karena lignin mempunyai  sifat  tidak  larut  dalam  air    dan tidak  dapat  mencair,  tetapi  akan  melunak  dan kemudian menjadi hangus bila dipanaskan.
Begitu  pula  dengan  perlakuan  lanjutan yaitu  perlakuan  kimia  dengan  penambahan NaOH 1%, didapatkan kadar selulosa semakin bertambah  menjadi  40%  sedangkan  kadar ligninnya  juga  semakin  berkurang  yaitu 1,38%. Hal ini membuktikan bahwa perlakuan penambahan  NaOH  1%  dapat  mendegradasi selulosa  dan  melepaskan  ikatan  lignin  yang terdapat dalam sabut kelapa.
Gambar  4.  Reaksi  lignin  dengan  gugus hidroksil dari NaOH pada proses delignifikasi
Penambahan  basa  akan  menyebabkan tingginya  konsentrasi  ion  hidroksil  dalam larutan pemasak sehingga mempercepat pemutusan  pada  ikatan  intra  molekul  lignin saat pretreatment dan mempercepat delignifikasi.  Selama  berlangsungnya  proses pemasakan  dengan  larutan  NaOH,  polimer lignin  akan  terdegradasi  dan  kemudian  larut dalam  larutan  pemasak.  Larutnya  lignin  ini disebabkan  oleh  terjadinya  transfer  ion hidrogen  dari  gugus  hidroksil  pada  lignin  ke ion hidroksil (Heradewi, 2007).
Pada  dasarnya  kadar  selulosa  pada suatu  sampel  adalah  tetap,  tetapi  pada penelitian  yang saya lakukan terjadi  kenaikan kadar  selulosa  hal  ini  disebabkan  pada  saat dilakukan analisa kadar selulosa awal, larutan yang  digunakan  untuk  menganalisa  tidak menembus  lapisan  lignin  secara  maksimal. Kemudian  setelah  dilakukan  pretreatment lapisan  lignin  agak  melunak  atau  larut sehingga  pada  saat  dilakukan  analisa  kadar selulosa  lagi  larutan  yang  digunakan  dapat menembus lapisan lignin.

## Pengaruh  Konsentrasi  HCl  pada  proses Hidrolisis terhadap Kadar Glukosa
Gambar 5. Grafik Pengaruh Konsentrasi HCl terhadap Kadar Glukosa Hasil Proses Hidrolisis
Dari  hasil  penelitian  yang  di  lakukan, didapatkan  kadar  glukosa  hasil  hidrolisis dengan HCl didapatkan hasil 17,4 ; 14,27 dan 11,5%.  Hasil  terbaik  dari  proses  hidrolisis adalah  HCl  pada  konsentrasi  10%  dengan kadar glukosa sebesar 17,4% dan hasil terbaik ini  yang  akan  digunakan  pada  proses fermentasi. Dari  hasil  tersebut  dapat  dilihat kecenderungan kadar glukosa yang didapatkan  dari  hasil  proses  hidrolisis  HCl mengalami penurunan seiring dengan kenaikan  konsentrasi  HCl.  Hal  ini  dapat dilihat dari gambar 5. dimana pada penambahan katalis asam HCl pada konsentrasi 10% - 30% jumlah  kadar glukosa terus mengalami penurunan.
Kadar  glukosa  yang  dihasilkan  dari proses hidrolisis  dipengaruhi  oleh  konsentrasi asam  dan  lama  waktu  hidrolisis.Peningkatan konsentrasi  asam  yang  digunakan  akan menurunkan  glukosa  yang  dihasilkan  karena glukosa  yang  terbentuk  akan  terdegradasi lebih  lanjut.  Hidrolisis  dengan  menggunakan asam  pada  konsentrasi  tinggi,  gula  yang dihasilkan  akan  diubah  menjadi  senyawa- senyawa  furfural  yang  akan  menghambat proses fermentasi.
Pada  dasarnya  jika  konsentrasi  HCl  di variasi  dan  pH  hidrolisis  dibatasi  maka  tidak akan berpengaruh pada hasil hidrolisis. Tetapi pada  penelitian  ini  terdapat  perbedaan  hsil hidrolisis  jika  konsentrasi  HCl  di  variasi  dan pH hidrolisis dibatasi.
Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Kadar Etanol yang dihasilkan
Gambar 6. Grafik Hubungan antara Waktu Fermentasi dengan Kadar Etanol Hasil Proses Fermentasi
Berdasarkan teori apabila jumlah mikroba yang ditambahkan  dalam  proses  fermentasi  tidak melebihi  dari  jumlah  substrat  yang  ada  maka hasil  fermentasi  akan  terus  meningkat  hingga pada  suatu  titik  maksimum/optimum  (jumlah mikroba    sama  dengan  substrat)  dimana kemudian  terjadi  fase  kematian  atau  hasil fermentasi berhenti (statis).
Berdasarkan gambar 6. dapat dilihat bahwa hasil  fermentasi  dimulai  pada  hari  ke-7  secara berturut  –  turut  adalah  0,01289;  0,00281; 0,00272;  0,00304,  0,00321%.  Hasil  terbaik pada  hari  ke-7  diperoleh  etanol  sebesar 0,01289%,  maka  dapat  disimpulkan  bahwa hasil  fermentasi  dari  penelitian  yang  dilakukan kurang  sesuai  dengan  teori  dimana  terjadi penyimpangan  pada  hari  ke-7  kadar  etanol sebesar  0,01289%  tetapi  pada  hari  ke-8  terjadi penurunan  kadar  etanol  yang  drastis  yaitu 0,00281%,  kemudian  di  hari  berikutnya  terjadi peningkatan  kadar  etanol  sedikit  demi  sedikit sampai  hari  ke-11.  Hal  ini  kemungkinan disebabkan  oleh  adanya  O 2 yang  terikut  masuk pada  saat  pengambilan  sampel  pertama  yang menyebabkan  drastisnya  penurunan  kadar etanol  pada  sampel  ke-2.  Setelah  itu  O 2 berangsur  –  angsur  berkurang,  hal  ini  ditandai dengan  adanya  kenaikan  kadar  etanol  pada sampel  ke-3  sampai  ke-5.  Fermentasi  etanol seharusnya dalam kondisi anaerob, jika terdapat O 2 yang  terikut  dalam  proses  fermentasi  akan menyebabkan kadar etanol menurun

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengamatan dan perhitungan  yang  telah  dilakukan  selama penelitian,  maka  dapat  ditarik  kesimpulan antaralain sebagai berikut:
1. Penggunaan  konsentrasi  HCl  10%  lebih optimal  dibanding  konsentrasi  20%  dan 30%.
2. Semakin  tinggi  konsentrasi  HCl,  maka semakin  rendah  kadar  glukosa  hasil proses  hidrolisis.  Hasil  terbaik  dari proses  hidrolisis  adalah  17,4%  dengan konsentrasi  HCl  10%.  Jika  konsentrasi HCl  di  variasi  dan  pH  hidrolisis  dibatasi maka  tidak  akan  berpengaruh  pada  hasil hidrolisis.  Tetapi  pada  penelitian  ini terdapat  perbedaan  hasil  hidrolisis  jika konsentrasi  HCl  di  variasi  dan  pH hidrolisis dibatasi.
3. Hasil  terbaik  dari  proses  fermentasi diperoleh  pada  hari  ke-7  dengan  kadar etanol 0,01289%.

## SARAN
1. Untuk  penelitian  selanjutnya  perlu dilakukan  penentuan  ukuran  sampel sabut  kelapa,  pengovenan  sampai  berat konstan untuk sampel awal dan melakukan analisa kadar hemiselulosa.
2. Perlu  diadadakan  peninjauan  ulang
tentang hubungan konsentrasi HCl dengan pH hidrolisis.
3. Perlu  diadakan  penelitian  lebih lanjut untuk  lama waktu fermentasi guna mendapatkan hasil yang lebih optimal.
4. Untuk  penelitian  selanjutnya  perlu
dilakukan modifikasi alat yang digunakan pada proses fermentasi sehingga dapat diperoleh hasil yang lebih optimal.

## DAFTAR PUSTAKA
Anonymous.  “Budidaya  Kelapa”.  (Online),
(http://Ic.bppt.go.id./itpek/index.php?,
diakses tanggal 7 Mei 2012)
Anonymus.  “Komoditi  Kelapa”.  (Online),
(http://disbunjatim.go.id/komoditi_kelapa. php diakses tanggal 10 Oktober 2012)
Ansory,  Rahman.  1992. Teknologi  Fermentasi . Jakarta: Arcan Gumbira, Said E. 1987. Bioindustri Penerapan.
Teknologi  Fermentasi. Ed  1.  Mediatama Sarana Perkasa.
Hermiati  E,  Mangunwidjaja  D,  Sunarti  CT, Suparno O, Prasetya B. 2010. Pemanfaatan Biomassa  Lignoselulosa  Ampas  Tebu Untuk  Produksi  Bioetanol. Jurnal  Litbang Pertanian .
Indartono  Y.  2005.  Bioethanol,  Alternatif
Energi  Terbarukan:Kajian  Prestasi  Mesin danImplementasi di lapangan. Fisika, LIPI. Joeh,  Tina.  1998,  Steam  Exploson  of  Cotton
Gin  Waste  for  Fuel  Ethanol  Production,
Jurnal Kimia . Kusnadi,  Syulasmi  A.  2009. Pemanfaatan
Sampah  Organik  Sebagai  Bahan  Baku Produksi Bioetanol Sebagai Energi Alternatif .  Laporan  Penelitian.  Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu
Pengetahuan  Alam  Universitas Pendidikan
Indonesia.
Murni  R.  Suparjo,  Akmal,  Ginting  BL.  2008.
Buku Ajar Teknologi Pemanfaatan Limbah
Untuk  Pakan .  Laboraturium  Makanan Ternak.  Fakultas  Peternakan  Universitas Jambi
Nurfiana F, Mukaromah  U, Jeannisa CV, Putra S.  2009. Pembuatan  Bioethanol  dari  Biji Durian  Sebagai  Sumber  Energi  Alternatif .
Seminar  Nasional  V.  Sekolah  Tinggi Teknologi Nuklir BATAN.
Sakius  R,  Ahyar  A,  Nursiah  LN.  . Pembuatan Bioetanol  dari  Batang  Rumput  Gajah ( Pennisetum purpureum Schumach )dengan Sistem  Fermentasi  Simultan  menggunakan Bakteri Clostridium acetobutylicum . Jurnal
Kimia dan Teknologi
Sarjdoko.  1991. Bioteknologi  Latar  Belakang
danBeberapa Penerapannya.
Jakarta:Gramedia Pustaka Umum.
Siswati DN, Yatim M, Hidayanto R. Bioetanol Dari  Limbah  Kulit  Kopi  dengan  Proses Fermentasi . Teknik Kimia Fakultas Teknologi Industri, Universitas Pembangunan Nasional.
Sudarmaji,  S.  1997.  “Prosedur  Analisa  Untuk Bahan  Makanan  dan  Pertanian”.  Liberty, Yogyakarta.
Suharty  SN  dan  Wirjosentono  B.  2005.
Impregnasi  Reaktif  Kayu  Kelapa  Dengan Limbah Plastik Polistirena Serta Penyediaan Komposit Polistirena Menggunakan Penguat Serbuk Kayu
Kelapa .  Jurnal  Alchemy .  Vol  4,  No.  2.
ISSN 1412-4092.
Sukadarti S, Kholisoh DS, Prasetyo H, Santoso PW,  Mursini  T.  2010.  Produksi  Gula  dari
Sabut Kelapa Menggunakan Jamur
Trichoroderma  reesei. Prosiding  Seminar Nasional  Teknik  Kimia .  Yogyakarta.  UPN
Veteran.  ISSN1693-4393.
Sun  Y,  Cheng  J.  2002.  Hydrolysis  of lignincellulosic material for ethanol production: A review. Bioresour . Thecnol.
Tjokroadikoesoemo,  Soebiyanto.  1986. WFS dan  Industri  Ubi  Kayu  Lainnya. Jakarta: PT. Gramedia. Wahyudi Bambang. 2002. Pembuatan
Bioetanol  Dari  Sabut  Buah  Siwalan Dengan  Proses  Hidrolisis  Fermentasi. Jurnal  Kimia  dan  Teknologi .  ISSN  0216- 163X