## Jurnal Teknik Kimia USU
Journal homepage: https://talenta.usu.ac.id/jtk

## Pengaruh  Perlakuan  Awal  terhadap  Karakteristik  Bioetanol  dari Limbah Kulit Singkong Karet (Manihot glaziovii)
The Effect of Pretreatment on Bioethanol Characteristics from Rubber Cassava Peel Waste (Manihot glaziovii)
Reni Yuniarti * , Arysca Wisnu Satria, Wandha Wiandini, Nabhila Zaezarini, Feerzet Achmad, Fauzi Yusupan
Program Studi Teknik Kimia, Institut Teknologi Sumatera, Lampung, 35365, Indonesia
* Email: reni.yuniarti@tk.itera.ac.id
Article history:

## ABSTRAK
Limbah  kulit  singkong  karet  ( Manihot  glaziovii )  memiliki  kandungan karbohidrat  yang  tinggi,  sehingga  layak  dikonversi  menjadi  bioetanol.  Secara umum,  proses  pembuatan  bioetanol  terdiri  dari  empat  proses,  yaitu  perlakuan awal, hidrolisis, fermentasi, dan pemurnian. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan  perlakuan  yang  paling  tepat,  sehingga  memperoleh  bioetanol dengan karakteristik terbaik dari kulit singkong karet menggunakan tiga variasi perlakuan,  yaitu  proses  perlakuan  awal  dengan  variasi  rasio  pelarutan  natrium hidroksida (NaOH) 0,5 M sebesar 1:10; 1:12,5; dan 1:15 (b/v), proses hidrolisis dengan variasi konsentrasi asam sulfat (H 2 SO 4 ) sebesar 0,15 N; 0,30 N; dan 0,45 N, dan proses fermentasi dengan variasi waktu fermentasi selama 3 hari, 7 hari, dan 9 hari.  Berdasarkan  hasil  penelitian, kadar glukosa tertinggi  adalah 0,91% dengan variasi pelarutan NaOH 0,5 M 1:15 (b/v) pada proses perlakuan awal dan variasi konsentrasi H 2 SO 4 0,30 N pada proses hidrolisis, sedangkan hasil kadar etanol tertinggi sebesar 68,05% pada waktu fermentasi 7 hari.
Kata  kunci: bioetanol,  kulit  singkong  karet,  perlakuan  awal,  hidrolisis, fermentasi

## ABSTRACT
Rubber cassava peel waste ( Manihot glaziovii ) has a high carbohydrate content, so it is feasible to convert it into bioethanol. In general,  bioethanol production consists of four steps,  pretreatment, hydrolysis, fermentation, and purification. The purpose of this study was to determine the suitable treatment for obtaining bioethanol  with  the finest  characteristics from rubber cassava peel  using  three treatment variations, the pretreatment process with variations in the dissolving ratio of  sodium hydroxide (NaOH) 0.5 M  of 1:10; 1:12.5; and 1:15 (w/v),  the hydrolysis process with various concentrations of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) of 0.15 N;  0.30  N;  and  0.45  N,  and  the  fermentation  process  with  variations  in  the fermentation time for 3 days, 7 days, and 9 days. Based on the research results, the highest glucose content was 0.91%, with variations in dissolving NaOH 0.5 M 1:15 (w/v) in the pretreatment process and variations in the concentration of 0.30 N H 2 SO 4 in the hydrolysis process, while the highest ethanol content was 68.05% at a fermentation time of 7 days.
Keyword:  bioethanol,  rubber  cassava  peel,  pretreatment,  hydrolysis, fermentation
Diterima : 20 Juli 2023 Direvisi : 9 Oktober 2023 Disetujui : 15 November 2023 Mulai online : 23 Maret 2024 E-ISSN: 2337-4888

## How to cite:
Reni  Yuniarti,  Arysca  Wisnu  Satria, Wandha Wiandini, Nabhila Zaezarini, Feerzet  Achmad,  Fauzi  Yusupan. (2024).  Pengaruh  Perlakuan  Awal terhadap  Karakteristik  Bioetanol  dari Limbah Kulit Singkong Karet ( Manihot  glaziovii ).  Jurnal  Teknik Kimia USU, 13(1), 1-8.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International. https://doi.org/10.32734/jtk.v13i1.13174

## 1. Pendahuluan
Pertambahan  populasi  manusia  sekarang  ini  merupakan  salah  satu  penyebab  meningkatnya  kebutuhan energi bagi kehidupan sehari-hari. Ketergantungan terhadap energi fosil di Indonesia, terutama minyak bumi, untuk  memenuhi  kebutuhan  energi  masih  terbilang  tinggi,  sementara  itu  jumlah  cadangan  energi  tidak terbarukan  ini  semakin  terbatas  dan  diperkirakan  akan  habis  dalam  13  tahun  mendatang  [1].  Selain  itu, penggunaan energi fosil secara terus menerus dapat menimbulkan pencemaran lingkungan [2]. Solusi untuk menyelesaikan masalah tersebut adalah dengan upaya pemanfaatan sumber energi alternatif terbarukan untuk dijadikan  sebagai  bahan  bakar,  salah  satunya  seperti  bioetanol  [1,  2].  Salah  satu  keuntungan  penggunaan bioetanol adalah mengurangi emisi polusi dari 80% - 90% hingga menjadi 40% - 60% [3].
Produsen  bioetanol  terbesar  saat  ini  adalah  negara  Amerika  Serikat  dan  Brasil  yang  memiliki  jumlah produksi masing-masing sebesar 62,2% dan 15,5% dari total produksi dunia dengan menggunakan tebu dan biji jagung sebagai bahan baku utamanya [4]. Selain tebu dan biji jagung, bioetanol dapat dihasilkan dari proses pengolahan biomassa lignoselulosa yang terdiri dari hemiselulosa, selulosa, dan lignin. Ketiga polisakarida ini akan  dihidrolisis  menjadi  gula,  kemudian  dilakukan  fermentasi  menggunakan  enzim  oleh  mikroorganisme spesifik menjadi etanol [2, 4].
Salah satu contoh biomassa lignoselulosa adalah singkong. Namun, penggunaan singkong sebagai bahan baku  produksi  bioetanol  dinilai  kurang  efektif  karena  umbi  singkong  merupakan  sumber  pangan  penting, terutama di negara-negara tropis sebagai penghasil singkong seperti Indonesia. Adanya peningkatan produksi bioetanol  menggunakan  umbi  singkong  berakibat  pada  kenaikan  harga  pangan  [5],  sehingga  penggunaan limbah kulit singkong sebagai alternatif sumber bahan baku bioetanol dinilai lebih efektif dan ekonomis. Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah kulit singkong karet ( Manihot glaziovii ) karena kulit singkong mengandung banyak pati (36,58%), 10,38% hemiselulosa, 43,63% selulosa, dan 7,65% lignin [6]. Selain dari kandungannya, pemanfaatan limbah kulit singkong sebagai bahan baku produksi bioetanol dinilai dapat  mengurangi  pencemaran  lingkungan  yang  terjadi  karena  sebanyak  14  juta  ton  limbah  kulit  singkong terbuang sia-sia sepanjang tahun [4].
Tahapan proses produksi bioetanol tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan. Bahan baku yang memiliki kadar gula tinggi akan difermentasi secara langsung menjadi alkohol, sedangkan bahan baku dengan kadar pati yang tinggi harus melalui serangkaian tahapan proses, yaitu perlakuan awal, hidrolisis, fermentasi, dan pemurnian. Pemanfaatan limbah kulit singkong karet ( Manihot glaziovii ) menjadi bioetanol sangat jarang ditemui,  namun  beberapa  penelitian  terdahulu  lebih  berfokus  menggunakan  umbi  singkong  karet  sebagai bahan baku bioetanol. Bioetanol yang dihasilkan dari umbi singkong karet melalui proses hidrolisis enzimatik dan  fermentasi  selama  168  jam  memiliki  kadar  etanol  sebesar  94%  [7].  Jika  dilanjutkan  dengan  proses pemurnian menggunakan zeolit alam, maka kadar etanol yang dihasilkan dapat mencapai 99,73% [8]. Selain itu,  terdapat  juga  beberapa  penelitian  yang  berfokus  membahas  pemanfaatan  kulit  singkong  sebagai  bahan baku bioetanol. Kadar etanol yang dihasilkan dari kulit singkong ( Manihot esculenta Crantz) melalui proses hidrolisis  dengan  natrium  hidroksida  (NaOH)  1  M  selama  5  hari  dan  fermentasi  adalah  60,2%  [9].  Pada bioetanol  dengan  memanfaatkan  kulit  singkong  ( Manihot  esculenta )  melalui  proses  hidrolisis  asam  dan fermentasi dengan menggunakan 30% kapang selama 5 hari menghasilkan kadar etanol sebesar 8,09% [10]. Kulit singkong ( Manihot esculenta Crantz) yang diolah melalui proses delignifikasi dengan NaOH 10% serta dilanjutkan  dengan  proses  hidrolisis  menggunakan  asam  klorida  (HCl)  15%  menghasilkan  kadar  glukosa sebesar 9,9% dan kadar etanol tertinggi sebesar 6% pada proses fermentasi selama 8 hari [2].
Kombinasi  perlakuan  awal  (proses  delignifikasi)  yang  dilanjutkan  dengan  proses  hidrolisis  asam  dan fermentasi  merupakan  salah  satu  cara  untuk  meningkatkan  kadar  etanol  yang  diperoleh  dari  biomassa lignoselulosa dengan kadar lignin tinggi. Adanya perlakuan awal dengan penambahan larutan NaOH mampu mereduksi hemiselulosa dan lignin, serta dapat menyebabkan pembesaran struktur selulosa, sehingga selulosa yang  terikat  pada  jaringan  dapat  dibebaskan  dan  dapat  terdegradasi  dengan  mudah  saat  proses  hidrolisis, kemudian dilanjutkan dengan proses hidrolisis menggunakan asam. Hidrolisis asam dipilih karena waktu yang diperlukan dalam memecahkan polisakarida menjadi monomer gula penyusunnya relatif singkat dan glukosa yang  dihasilkan  cukup  tinggi  dibandingkan  dengan  proses  enzimatik,  sedangkan  pada  proses  fermentasi mampu mengonversi glukosa menjadi etanol dengan bantuan mikroorganisme. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan  untuk  menentukan  perlakuan  yang  paling  tepat  untuk  memperoleh  etanol  dengan  karakteristik terbaik  dari  limbah  kulit  singkong  karet  dengan  tiga  variasi  perlakuan,  yaitu proses  perlakuan  awal  dengan variasi  perbandingan  pelarutan  NaOH  0,5  M  sebesar  1:10;  1:12,5;  dan 1:15  (b/v),  proses  hidrolisis  dengan variasi konsentrasi asam sulfat (H 2 SO 4 ) sebesar 0,15 N; 0,30 N; dan 0,45 N, serta proses fermentasi dengan variasi waktu fermentasi selama 3 hari, 7 hari, dan 9 hari.

## 2. Metode

## Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah mesin disc mill FFC15, ayakan no.50 mesh stainless steel , neraca analitik merk Starco, magnetic stirrer hotplate model 79-1, oven listrik, beaker glass , erlenmeyer, labu ukur,  botol schoot ,  gelas  ukur,  corong,  pipet  tetes,  batang  pengaduk,  kertas  saring,  mortar  dan  alu,  pH universal, botol sampel, rangkaian alat distilasi sederhana, rangkaian alat titrasi, dan spektrofotometer UV-Vis Thermo Scientific Genesys 150. Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah kulit singkong karet ( Manihot glaziovii ) yang diperoleh dari Desa Karang Anyar, Kecamatan Wonosobo, Kabupaten Tanggamus, Provinsi Lampung. Selain itu, bahan pendukung dalam penelitian ini meliputi asam sulfat pro analis (H 2 SO 4 p.a),  natrium  hidroksida  pro  analis  (NaOH  p.a),  ragi  ( Saccharomyces  cerevisiae ), aquadest ,  larutan Luff- Schoorl , kalium iodida pro analis (KI p.a), natrium tiosulfat pro analis (Na 2 S 2 O 3 p.a), indikator amilum 1%, kalium dikromat pro analis (K 2 Cr 2 O 7 p.a), dan etanol pro analis (p.a).

## Persiapan Bahan Baku
Sebanyak 4 kg kulit singkong karet dicuci hingga bersih menggunakan air mengalir dan dikeringkan pada temperatur  150 o C  selama  2  jam.  Selanjutnya,  kulit  singkong  karet  yang  telah  kering  digiling  dan  diayak dengan ayakan 50 mesh.

## Proses Perlakuan Awal
Kulit singkong karet yang telah diayak dimasukkan ke dalam botol schoot dan ditambahkan larutan natrium hidroksida  (NaOH)  0,5  M  dengan  variasi  perbandingan  pelarutan  1:10;  1:12,5;  dan  1:15  (b/v).  Campuran tersebut  dipanaskan  pada  temperatur  121 o C  selama  60  menit.  Kemudian,  larutan  hasil  hidrolisis  disaring menggunakan kertas saring. Residu hasil penyaringan dicuci dengan aquadest hingga diperoleh pH netral [6]. Kemudian, residu dikeringkan menggunakan oven pada temperatur 120 o C selama 3 jam.

## Proses Hidrolisis
Residu halus hasil proses perlakuan awal dimasukkan ke dalam botol schoot dan ditambahkan larutan asam sulfat  (H 2 SO 4 )  1:50  (b/v)  dengan  variasi  konsentrasi  0,15  N;  0,30  N;  dan  0,45  N.  Selanjutnya,  larutan dipanaskan  pada  temperatur  120 o C  selama  60  menit  menggunakan  oven.  Filtrat  yang  terbentuk  disaring dengan kertas saring dan dilakukan pengujian kadar glukosa menggunakan metode Luff-Schoorl [11].

## Proses Fermentasi
Larutan NaOH 6 M ditambahkan ke dalam filtrat hasil hidrolisis hingga mencapai pH 4,5 [2]. Kemudian, sebanyak 5 g ragi ditambahkan ke dalam filtrat hasil hidrolisis dan didiamkan selama 3 hari, 7 hari, dan 9 hari menggunakan erlenmeyer.

## Proses Distilasi
Larutan yang telah difermentasi selanjutnya disaring antara gel dan filtratnya. Filtrat dimasukkan ke dalam labu  distilasi  sederhana  untuk  dimurnikan.  Uap  yang  dihasilkan  didinginkan  dengan  kondensor,  sehingga produk  yang  murni  tertampung  dalam  wadah  pemisah.  Proses  distilasi  dilakukan  dengan  temperatur  80 o C [10].  Hasil  distilasi  dihitung  kadar  etanolnya  menggunakan  spektrofotometer  UV-Vis Thermoscientific Genesys 150.

## Pengukuran Kadar Glukosa
Analisis kadar glukosa dilakukan menggunakan metode Luff-Schoorl berdasarkan SNI 01-2891-1992 [12]. Sebanyak 1 mL filtrat hasil proses hidrolisis  dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan dicampurkan dengan 25 mL larutan Luff-Schoorl, kemudian larutan tersebut ditambahkan dengan 15 mL aquadest dan 3 tetes natriun hidroksida  (NaOH)  30%  dan  dipanaskan  di  atas hot  plate hingga  mendidih  selama  5  menit.  Campuran didinginkan dengan air mengalir dan ditambahkan 25 mL asam sulfat (H 2 SO 4 ) 25% dan 15 mL larutan kalium iodida (KI) 20% secara perlahan. Larutan dititrasi dengan natrium tiosulfat (Na 2 S 2 O 3 ) 0,1 N hingga berwarna kuning muda, lalu larutan tersebut ditambahkan indikator amilum 1%, sehingga larutan berwarna biru tua dan proses  titrasi  dilanjutkan  hingga  warna  biru  tua  hilang  [11].  Kadar  glukosa  dapat  dihitung  menggunakan Persamaan (1) dan Persamaan (2).
𝑊 1 = (𝐵 − 𝐴) × 𝑁 𝑁𝑎 2 𝑆 2 𝑂 3 0,1 (1)
𝐾𝑎𝑑𝑎𝑟 𝐺𝑙𝑢𝑘𝑜𝑠𝑎 (%) = 𝑊 1 × 𝑓𝑝 𝑊 × 100% (2)
Keterangan:  W 1 adalah glukosa  yang  terkandung  untuk  mL  Na 2 S 2 O 3 yang  dipergunakan  (mg)  dari  tabel penetapan gula menurut Luff-Schoorl, B adalah volumen titrasi blanko (mL), A adalah volume titrasi larutan sampel  (mL),  N  Na 2 S 2 O 3 adalah normalitas  larutan  penitrasi  (N),  0,1  adalah normalitas  Na 2 S 2 O 3 pada  tabel Luff-Schoorl, W adalah massa sampel (mg), dan fp adalah faktor pengenceran.

## Pengukuran Kadar Etanol menggunakan Spektrofotometer UV-Vis
Analisis kadar etanol dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis Thermo Scientific Genesys 150  dengan  pereaksi  kalium  dikromat  (K 2 Cr 2 O 7 )  dalam  suasana  asam.  Prosedur  kerja  analisis  kadar  etanol dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu:
a) Pembuatan larutan pereaksi Larutan pereaksi kalium dikromat dibuat dengan pengenceran 56 mL H 2 SO 4 6 N sampai batas volume 100 mL, kemudian larutan tersebut ditambahkan 0,2942 g padatan K 2 Cr 2 O 7 dan diencerkan hingga batas volume 200 mL. Larutan pereaksi terbentuk berwarna jingga [13].
b) Analisis sampel
Sebanyak 0,5 mL etanol hasil distilasi diambil dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer, lalu 15 mL aquadest dan 12,5 mL larutan pereaksi ditambahkan ke dalamnya dan dihomogenkan. Sebanyak 10 mL larutan yang dihasilkan diambil dan ditempatkan dalam labu ukur 25 mL. Setelah itu, larutan dipanaskan pada temperatur 62,5 o C selama 20 menit. Setelah didinginkan pada temperatur ruang, larutan ditambahkan aquadest ke dalam labu ukur sampai batas volume 25 mL dan dihomogenkan. Sebanyak 5 mL larutan dipipet ke dalam tabung reaksi dan ditambahkan 2,5 mL aquadest . Selanjutnya, campuran dianalisis dengan spektrofotometer Thermo Scientific Genesys 150 pada panjang gelombang 595 nm - 610 nm [14]. Panjang gelombang optimum diperoleh sebesar 601 nm.
c) Pembuatan kurva baku
Kurva baku dibuat dengan konsentrasi etanol standar 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, dan 6%. Etanol standar dipipet masing-masing sebanyak 0,1 mL, 0,2 mL, 0,3 mL, 0,4 mL, 0,5 mL, dan 0,6 mL dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan ditambahkan masing-masingnya 9,9 mL, 9,8 mL, 9,7 mL, 9,6 mL, 9,5 mL, dan 9,4 mL aquadest . 12,5  mL  larutan  pereaksi  kemudian  ditambahkan  ke  dalam  masing-masing  tabung  reaksi.  Prosedur  yang dilakukan selanjutnya sama dengan penetapan sampel.

## 3. Hasil

## Pengaruh Rasio Pelarutan Kulit Singkong Karet pada Proses Perlakuan Awal terhadap Kadar Glukosa
Proses perlakuan awal merupakan tahapan yang dapat mempengaruhi produksi glukosa sebagai bahan baku produksi bioetanol. Tujuan dari proses perlakuan awal pada biomassa lignoselulosa adalah penguraian matriks selulosa-hemiselulosa,  pengurangan  derajat  kristalinitas  selulosa  dan  peningkatan  fraksi  amorf  selulosa, hidrolisis hemiselulosa, pelepasan dan degradasi parsial lignin, serta peningkatan porositas biomassa [6, 15]. Maharani  dkk  (2018)  mengungkapkan  bahwa  pemakaian  larutan  alkali,  seperti  NaOH,  dilakukan  untuk menghilangkan lignin yang dapat menghambat proses hidrolisis selulosa oleh mikroba [16].
Hasil  pelarutan  kulit  singkong  karet  dengan  natrium  hidroksida  (NaOH)  0,5  M  pada  Gambar  1 memperlihatkan  bahwa  kadar  glukosa  meningkat  seiring  dengan  banyaknya  volume  pelarut  NaOH  yang terlibat. Perbandingan pelarutan kulit singkong karet dengan NaOH 0,5 M terbaik dalam proses perlakuan awal berada pada variasi 1:15 (b/v). Hal ini terjadi karena proses perlakuan awal diikuti dengan perlakuan panas, sehingga  semakin  besar  volume  pelarutan  NaOH  mengakibatkan  semakin  luasnya  perpindahan  panas  pada proses  perlakuan  awal  yang  terjadi  [16].  Akibatnya,  panas  menjalar  ke  seluruh  bahan  dan  pelarut  NaOH. Semakin besar perpindahan panas yang terjadi menyebabkan lignin terdegradasi secara sempurna. Pemanasan sampai temperatur tinggi (diatas 180 o C) mengakibatkan lebih banyak lagi selulosa yang terdegradasi. Hal ini terjadi  karena  pada  temperatur  tersebut,  lignin  larut  sempurna  dan  NaOH  yang  tersisa  akan  mendegradasi selulosa. Di sisi lain, lignin tidak terurai pada temperatur rendah, sehingga selulosa tetap terlindungi [17]. Oleh karena  itu,  dibutuhkan  perbandingan  pelarutan  bahan  serta  temperatur  pemanasan  yang  tepat  pada  proses perlakuan awal agar lignin dapat terurai secara sempurna.
Lignin merupakan polimer  fenolik  yang  terdapat  pada  dinding  sel  tumbuhan  dan berikatan  kuat  dengan selulosa,  sehingga  membentuk  lignoselulosa.  NaOH  akan  memudahkan  ikatan  senyawa  lignin  terputus. Partikel NaOH akan menembus ke dalam bahan dengan merusak struktur lignin [17, 18] dan lignin ikut larut
bersama larutan basa. Perlakuan awal dengan NaOH menghasilkan pembentukan garam fenol yang larut dalam air.  Pembentukan  garam  fenolik  akan  memutuskan  ikatan  antara  selulosa  dan  lignin,  sehingga  diperoleh selulosa dalam keadaan bebas lignin [16].
Gambar 1. Pengaruh rasio pelarutan kulit singkong karet dengan NaOH (b/v) terhadap kadar glukosa (%)
Proses perlakuan awal menggunakan NaOH dilakukan untuk mempersiapkan perombakan selulosa pada proses selanjutnya. Lignin yang telah meninggalkan lignoselulosa akan mempermudah perombakan selulosa menjadi  monomer  gula  penyusunnya,  sehingga  kadar  glukosa  yang  dihasilkan  akan  lebih  tinggi.  NaOH bereaksi  dengan  zat  reaktif  seperti  lignin  yang  bersifat  fenolik.  Lignin  adalah  suatu  polimer  berat  molekul tinggi yang terdiri dari unit alkilfenol metoksilat dan dianggap sebagai sumber yang kaya akan fenol bermuatan negatif.  Reaksi  pertukaran  kation  antara  Na + dan  lignin  mengakibatkan  lepasnya  lignin  dari  ikatan lignoselulosa serta pemutusan ikatan hemiselulosa, sehingga selulosa juga ikut terlepas [16, 20]. Mekanisme reaksi yang terjadi pada proses perlakuan awal menggunakan NaOH disajikan dalam Gambar 2.
Gambar 2. Mekanisme pemutusan ikatan lignoselulosa dengan menggunakan NaOH [21]
Pengaruh Konsentrasi Asam Sulfat (H 2 SO 4 ) pada Proses Hidrolisis terhadap Kadar Glukosa Pada  proses  hidrolisis,  residu  pati  hasil  proses  perlakuan  awal  ditambahkan  dengan  larutan  asam  pada temperatur  120 o C  agar  proses  hidrolisis  dapat  terjadi  [11].  Filtrat  yang  dihasilkan  pada  proses  hidrolisis kemudian  diukur  kadar  glukosanya.  Konsentrasi  asam  sulfat  (H 2 SO 4 ) pada  proses  hidrolisis  dapat mempengaruhi kadar glukosa yang dihasilkan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3 memperlihatkan bahwa kadar glukosa tertinggi pada setiap variasi perlakuan awal berada pada konsentrasi H 2 SO 4 0,30 N. Hal ini terjadi karena keterlibatan konsentrasi katalis yang lebih tinggi,  sehingga lebih banyak ion H + yang dapat memutuskan ikatan glikosida pada pati. Namun, jika konsentrasi katalis yang digunakan  terlalu  tinggi,  maka  glukosa  dan  senyawa  gula  lainnya  akan  terdegradasi  menjadi  senyawa hidroksilmetilfurfural (HMF). Dalam proses hidrolisis lebih lanjut, furfural membentuk senyawa asam formiat yang  akan  menjadi  penghambat  [11],  sehingga  dibutuhkan  konsentrasi  katalis  yang  optimum  pada  proses hidrolisis agar konversi selulosa pada pati dapat berlangsung secara maksimal.
Larutan  H 2 SO 4 digunakan  pada  proses  hidrolisis  karena  merupakan  senyawa  asam  kuat  dan  ketika dilarutkan  dalam  air,  cenderung  memberikan  proton,  sehingga  asam  akan  berubah  menjadi  basa  konjugasi.
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1:10 1:12,5 1:15 K adar Gl uk os a (% ) Kulit Singkong : NaOH (b/v) H2SO4 0,15 N H2SO4 0,3 N H2SO4 0,45 N H 2 SO 4 0,45 N H 2 SO 4 0,15 N
H 2 SO 4 0,3 N
Selain  itu,  H 2 SO 4 merupakan  katalisator  yang  mempercepat  proses  reaksi.  Mekanisme  reaksi  hidrolisis menggunakan  H 2 SO 4 diawali  dengan  adanya  donor  H + .  Donor  H + secara  cepat  berasosiasi  dengan  oksigen glikosidik  yang  mengikat  dua  gugus  gula  untuk  membentuk  asam  konjugasi.  Pemutusan  ikatan  C-O  dan pemutusan  asam  konjugasi  membentuk  ion  karbonium  siklik.  Setelah  penambahan  air  dengan  cepat,  gula bebas dan proton dilepaskan. Proton yang dilepaskan secara cepat berinteraksi dengan oksigen glikosidik yang mengikat dua gugus gula. Proses ini berlanjut sampai molekul selulosa dihidrolisis menjadi molekul glukosa [22]. Mekanisme reaksi yang terjadi pada proses hidrolisis menggunakan H 2 SO 4 ditampilkan pada Gambar 4.
Gambar 3. Pengaruh konsentrasi H 2 SO 4 (N) pada proses hidrolisis terhadap kadar glukosa (%)

## Gambar 4. Mekanisme hidrolisis selulosa dengan asam [22]

## Pengaruh Lama Fermentasi terhadap Kadar Etanol
Proses  fermentasi  yang  dilakukan  pada  penelitian  ini  merupakan scale  up dari  proses  perlakuan  awal menggunakan  natrium  hidroksida  (NaOH)  0,5  M  dengan perbandingan  pelarutan  kulit  singkong  karet  1:15 (b/v)  dan  hidrolisis  menggunakan  asam  sulfat  (H 2 SO 4 )  dengan  konsentrasi  0,30  N  yang  sebelumnya  telah dilakukan. Tujuan dari proses fermentasi adalah mengonversi glukosa menjadi etanol atau yang sering disebut dengan  bioetanol  (alkohol)  dengan  bantuan  mikroorganisme.  Pada  proses  fermentasi,  filtrat  hasil  hidrolisis diatur keadaan pH-nya hingga 4,5 untuk mencapai keadaan optimum pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae [2]. Setelah itu, larutan ditambahkan ragi dan didiamkan selama beberapa waktu. Waktu yang diperlukan saat proses  fermentasi  sangat  berpengaruh  terhadap  kadar  etanol  yang dihasilkan  seperti  yang  ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5 menunjukkan bahwa kadar etanol yang dihasilkan pada 3 hari proses fermentasi sebesar 52,93%. Waktu  ini  menunjukkan  fase  lag  atau  fase  adaptif.  Fase  lag  atau  fase  adaptif  adalah  tahapan  sel  mikroba beradaptasi dengan lingkungan baru. Sel mikroba mulai membuat enzim yang menyintesis nutrisi. Pada fase
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,15 0,3 0,45 K ad ar Gl u k os a (% ) Konsentrasi H 2 SO 4 (N)
1:10 1:12,5
1:15
lag, sel mikroba bertambah besar tanpa  penambahan jumlah sel. Pada waktu fermentasi 7 hari menunjukan kadar etanol tertinggi, yaitu sebesar 68,05%, sehingga dapat dikatakan bahwa variasi waktu fermentasi 7 hari merupakan waktu optimum produksi etanol pada penelitian kali ini. Waktu ini merupakan fase eksponensial bagi Saccharomyces cerevisiae . Fase eksponensial adalah fase sel miroba mulai aktif membelah dan jumlah sel bertambah bergantung pada ketersediaan nutrisi. Mikroba akan menghasilkan nukleotida dan asam amino untuk membentuk protein dan asam nukleat.
Gambar 5. Pengaruh waktu fermentasi (hari) terhadap kadar etanol (%) pada perlakuan awal 1:15 (b/v) dan hidrolisis 0,30 N
Terakhir,  pada  waktu  fermentasi  9  hari,  hasil  kadar  etanol  yang  diperoleh  sebesar  26,46%.  Titik  ini merupakan  fase  stasioner  ketika  pasokan  nutrisi  dan  sumber  energi  mulai  berkurang.  Jumlah  sel  mikroba konstan  karena  tidak  lagi  aktif  tumbuh.  Sel mikroba yang  telah  mati  melepaskan  peptida  dan  asam  nukleat yang digunakan oleh sel mikroba hidup sebagai sumber energi. Pada akhir fase stasioner, produksi metabolit sekunder terjadi, sehingga etanol yang merupakan produk metabolit primer hampir tidak dihasilkan.  Waktu fermentasi lebih dari 9 hari menunjukkan fase kematian dan dilanjutkan pada fase kematian dipercepat. Pada fase kematian, penurunan jumlah sel mikroba terjadi karena banyak sel mikroba yang telah mati. Sekitar 90% sel mikroba mati dan sisanya masuk ke fase percepatan kematian. Selama fase percepatan kematian, jumlah sel menurun sangat drastis. Hal ini terjadi karena kurangnya nutrisi dan akumulasi zat beracun di dalam sel.

## 4. Kesimpulan
Limbah  kulit  singkong  karet  ( Manihot  glaziovii )  memiliki  potensi  sebagai  bahan  baku  bioetanol  serta adanya kombinasi perlakuan awal, hidrolisis, dan fermentasi dapat mempengaruhi karakteristik bioetanol yang dihasilkan.  Kadar  glukosa  akan  meningkat  seiring  dengan  banyaknya  volume  pelarut  natrium  hidroksida (NaOH) yang terlibat dan kadar glukosa tertinggi pada setiap variasi perlakuan awal berada pada konsentrasi asam sulfat (H 2 SO 4 ) 0,30 N. Kadar glukosa tertinggi yang dihasilkan dalam penelitian ini sebesar 0,91% yang diperoleh dengan variasi pelarutan NaOH 0,5 M 1:15 (b/v) pada proses perlakuan awal dan variasi konsentrasi H 2 SO 4 0,30 N pada proses hidrolisis, sedangkan dalam proses fermentasi, waktu optimum yang menghasilkan kadar etanol tertinggi, yaitu waktu fermentasi 7 hari dengan kadar etanol sebesar 68,05%. Untuk penelitian selanjutnya,  disarankan  untuk  menambahkan  nutrisi  tambahan  pada  proses  fermentasi  agar  proses pembentukan etanol lebih maksimal.

## 5. Konflik Kepentingan
Semua penulis tidak memiliki konflik kepentingan ( conflict of interest ) pada publikasi artikel ini.

## Daftar Pustaka
[1] A. F. Sa’adah, A. Fauzi,  and B. Juanda, “Peramalan penyediaan dan konsumsi bahan bakar minyak Indonesia dengan model sistem dinamik,” J. Ekon. dan Pembang. Indones. , vol. 17, no. 2, pp. 118– 137, 2017.
[2] Erna,  I.  Said,  and  P.  H.  Abram,  “Bioetanol  dari  limbah  kulit  singkong  ( Manihot  esculenta Crantz) melalui proses fermentasi,” J. Akad. Kim. , vol. 5, no. 3, pp. 121–126, 2016.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 K ad ar E tan ol ( % )
Waktu Fermentasi (hari)
[3] K. O. Adiotomre, “Production of bioethanol as an alternative source of fuel using cassava and yam peels as raw materials,” Int. J. Innov. Sci. Eng. Technol. Res. , vol. 3, no. 2, pp. 28–44, 2015.
[4] A.  Adekunle,  V.  Orsat,  and  V.  Raghavan,  “Lignocellulosic  bioethanol:  A  review  and  design conceptualization study of production from cassava peels,” Renew. Sustain. Energy Rev. , vol. 64, pp. 518–530, 2016.
[5] A.  P.  Moshi,  S.  G.  Temu,  I.  A.  Nges,  G.  Malmo,  K.  M.  M.  Hosea,  E.  Elisante,  and  B.  Mattiasson, “Combined production of bioethanol and biogas from peels of wild cassava Manihot glaziovii ,” Chem. Eng. J. , vol. 279, pp. 297–306, 2015.
[6] P. Widyastuti, “Pengolahan limbah kulit singkong sebagai bahan bioetanol melalui proses fermentasi,” J. Kompetensi Tek. , vol. 11, no. 1, pp. 41–46, 2019.
[7] M. A. Hapsari and A. Pramashinta, “Pembuatan bioetanol dari singkong karet ( Manihot glaziovii ) untuk bahan bakar kompor rumah tangga sebagai upaya mempercepat konversi minyak tanah ke bahan bakar nabati,” J. Teknol. Kim. Dan Ind. , vol. 2, no. 2, pp. 240–245, 2013.
[8] N.  Z. Firdausi,  N.  B.  Samodra,  and  Hargono,  “Pemanfaatan  pati  singkong karet  ( Manihot glaziovii ) untuk  produksi  bioetanol  fuel  grade  melalui  proses  distilasi-dehidrasi  menggunakan  zeolit  alam,” J. Teknol. Kim. dan Ind. , vol. 2, no. 3, pp. 76–81, 2013.
[9] E.  Nuwamanya,  L.  Chiwona-Karltun,  R.  S. Kawuki,  and  Y.  Baguma,  “Bio-ethanol production  from non-food parts of cassava ( Manihot esculenta Crantz),” Ambio , vol. 41, no. 3, pp. 262–270, 2012.
[10] S. S. Jati and T. Widayatno, “Pengaruh konsentrasi kapang dan lama waktu fermentasi terhadap kadar bioetanol dari limbah kulit singkong ( Manihot esculenta ),” J. Tek. Kim. USU , vol. 11, no. 2, pp. 102– 109, 2022.
[11] E. Praputri, E. Sundari, F. Firdaus, and S. Sofyan, “Penggunaan katalis homogen dan heterogen pada proses hidrolisis pati umbi singkong karet menjadi glukosa,” J. Litbang Ind. , vol. 8, no. 2, p. 105, 2018.
[12] Badan  Standardisasi  Nasional,  “SNI  01-2891-1992:  Cara  uji  makanan  dan  minuman,” Standar Nasional Indonesia . 1992.
[13] D.  Pinata  and  R.  Nawfa,  “Uji  kualitatif  etanol  yang  diproduksi  secara  enzimatis  menggunakan  Z. Mobilis permeabel,” in Prosiding Kimia FMIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember , 2010, pp. 1–6.
[14] A.  I.  Perdana,  “Optimasi  dan  validasi  metode  analisis  kadar  alkohol  pada  produk  pangan  dengan spektrofotometer UV-Vis,” J. Inov. dan Pengelolaan Lab. , vol. 2, no. 1, pp. 28–38, 2020.
[15] C. A. Cardona, O. J. Sanchez, and L. F. Gutierrez, Process synthesis for fuel ethanol production , 1st ed. Boca Raton: CRC Press, 2009.
[16] D. M. Maharani and K. Rosyidin, “Efek pretreatment microwave -NaOH pada tepung gedebog pisang kepok terhadap yield selulosa,” Agritech , vol. 38, no. 2, pp. 133–139, 2018.
[17] H.  R.  Permatasari,  F.  Gulo,  and  B.  Lesmini,  “Pengaruh  konsentrasi  H 2 SO 4 dan  NaOH  terhadap delignifikasi  serbuk  bambu  ( Gigantochloa  apus ),” J.  Penelit.  Pendidik.  Kim.  Kaji.  Has.  Penelit. Pendidik. Kim. , vol. 1, no. 2, pp. 131–140, 2014.
[18] Elwin,  M.  Lutfi,  and  Y.  Hendrawan,  “Analisis  pengaruh  waktu  pretreatment  dan konsentrasi  NaOH terhadap  kandungan  selulosa,  lignin  dan  hemiselulosa  eceng  gondok  pada  proses  pretreatment pembuatan bioetanol,” J. Keteknikan Pertan. Trop. dan Biosist. , vol. 2, no. 2, pp. 110–116, 2014.
[19] S. Y. Tristianti, P. R. Sarjono, and N. S. Mulyani, “Aktivitas fusarium oxysporum dalam menghidrolisis eceng gondok ( Eichhornia crassipes ) dengan variasi waktu fermentasi,” Chem Info , vol. 1, no. 1, pp. 265–274, 2013.
[20] T. Yoshikawa, S. Shinohara, T. Yagi, N. Ryumon, Y. Nakasaka, T. Tago, and T. Masuda, “Production of phenols from lignin-derived slurry liquid using iron oxide catalyst,” Appl. Catal. B Environ. , vol. 146, pp. 289–297, 2014.
[21] D.  A.  Permata,  A.  Kasim,  A.  Asben,  and  Yusniwati,  “Delignification  of  lignocellulosic  biomass,” World J. Adv. Res. Rev. , vol. 12, no. 2, pp. 462–469, 2021.
[22] Q. Xiang, Y. Y. Lee, P. O. Pettersson, and R. W. Torget, “Heterogeneous aspects of acid hydrolysis of a-cellulose,” Appl. Biochem. Biotechnol. , vol. 705, pp. 505–514, 2003.