BERKALA SAINSTEK 2024 12(1): 6-9 doi: 10.19184/bst.v12i1.43054 https://jurnal.unej.ac.id/index.php/BST/article/view/43054

## RESEARCH   ARTICLE

## Bioethanol Production by Fermentation of Rice Husk and Golden Banana Peel Delignified Using EM4
(Produksi Bioetanol Fermentasi Sekam Padi dan Kulit Pisang Mas Terdelignifikasi EM4)
Afnan Septi Mulyani, Amaliyah Nurul Hidayah *) , Denok Risky Ayu Paramita, Siti Nur Azizah Program Studi Farmasi, Diploma Tiga Farmasi, Akademi Farmasi Jember, Jl. Pangandaran 4 Sumbersari, Jember 68121, Indonesia

## ABSTRACT
The increasing number of vehicles can increase the need for fossil fuels and polution so that a safe alternative is needed. one of the environmentally friendly alternatives is bioethanol.  Banana peels and rice husks contain carbohydrates that are good enough to be utilized as a microbial fermentation substrate to be converted into bioethanol. The purpose of this study is to determine the optimal level of bioethanol produced in rice husk and golden banana peel that has been delignified with EM4. The research method used is experimental research with research stages starting from the manufacture of rice husk powder and golden banana peel, delignification using EM4, measurement of lignin content, making rice husk slurry and golden banana peel delignification results, fermentation using baker's yeast with a concentration of 1%, measurement of bioethanol content, data collection and data processing using One Way  Anova  to  determine  differences  in  each  sample.  The  results  obtained  bioethanol  levels  increased  until  the  last  day  of fermentation, which is 9 days with levels of 46.08%. It can be concluded that the use of golden banana peel and rice husk that has been delignified with EM4 is able to produce the most optimal bioethanol.
Meningkatnya jumlah kendaraan dapat meningkatkan kebutuhan bahan bakar fosil dan polusi sehingga diperlukan alternatif yang aman, salah satu alternatif yang ramah lingkungan adalah bioetanol.  Kulit pisang dan sekam padi mengandung karbohidrat yang cukup baik untuk dimanfaatkan sebagai substrat fermentasi mikroba untuk diubah menjadi bioetanol. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kadar optimal bioetanol yang dihasilkan pada sekam padi dan kulit pisang emas yang telah didelignifikasi dengan EM4. Metode penelitian yang digunakan adalah penelitian eksperimental dengan tahapan penelitian dimulai dari pembuatan serbuk sekam padi dan kulit pisang emas, delignifikasi menggunakan EM4, pengukuran kadar lignin, pembuatan bubur sekam padi dan kulit pisang emas hasil delignifikasi, fermentasi menggunakan ragi roti dengan konsentrasi 1%, pengukuran kadar bioetanol, pengambilan data dan pengolahan data menggunakan One Way Anova untuk mengetahui perbedaan pada setiap sampel. Hasil yang diperoleh  kadar  bioetanol  mengalami  peningkatan  hingga  hari  terakhir  fermentasi,  yaitu  9  hari  dengan  kadar  46,08%.  Dapat disimpulkan bahwa penggunaan kulit pisang emas dan sekam padi yang telah didelignifikasi dengan EM4 mampu menghasilkan bioetanol yang lebih optimal.
Keywords: Bioethanol, EM4, Baker's yeast, Delignified gold banana peel and rice huks.

## PENDAHULUAN
Sekam  padi  dan  kulit  pisang  merupakan  limbah yang  dihasilkan  cukup  tinggi  dalam  setiap  tahunnya. Produksi padi nasional Gabah Kering Giling (GKG) pada tahun 2022 diperkirakan mencapai 55,65 juta ton [1].  Berdasarkan  data  tersebut  menunjukkan  bahwa pada tahun 2022 diperkirakan sekitar 15,582 juta ton sekam  padi  yang  dihasilkan,  sedangkan  buah  pisang sepanjang tahun 2021 Indonesia memproduksi pisang sebanyak 7,74 juta ton dengan kenaikan 33,81% dari tahun 2020 [2]. Meningkatknya produksi sekam padi
dan  pisang  juga  meningkatkan  limbah  organik dimasyarakat  [3].  Sekam  padi  dan  kulit  pisang  dapat dimanfatkan  sebagai  bahan  dasar  bioetanol  karena mengandung selulosa yang tinggi [4].
Menurut  Peraturan  Presiden  Repubik  Indonesia tahun  2006  untuk  mengembangkan  energi  alternatif pengganti  BBM  dapat  menggunakan  bioetanol  [5]. Bioetanol  merupakan  bahan  yang  dapat  diperbarui karena  dapat  diproduksi  dari  limbah  tumbuhan  [6]. Contoh  limbah  yang  berpotensi  dijadikan  bioetanol adalah  sekam  padi  dan  kulit  pisang  mas,  namun terdapat  masalah  dalam  penggunaan  bahan  berserat
*) Corresponding author: Amaliyah Nurul Hidayah E-mail: amaliyah.nurul.hidayah@gmail.com

## Mulyani, Bioethanol Production by Fermentation …
seperti  sekam  padi  dan  kulit  pisang  mas  karena mengandung  lignin  cukup  tinggi  yang  berikatan dengan  selulosa  atau  disebut  ikatan  lignoselulosa. Kulit  pisang  mas  mengandung    selulosa  12,06%, hemiselulosa  37,52%dan  lignin  19,88%  [7].  Ikatan lignoselulosa  tersebut  menyebabkan  lignin  sulit dipecah  dari  selulosa  sehingga  terjadi  keterbatasan pemanfaatan  bahan  berlignoselulosa.  Tahapan memecah  lignin  dari  bahan  berlignoselulosa  adalah melalui delignifikasi [8]. Delignifikasi dapat dilakukan secara biologi dengan menanfaatkan mikroorganisme, salah  satu  mikroorganisme  yang  dapat  dimanfaatkan untuk  delignifikasi  terkandung  dalam  EM4  yaitu Actinomycetes dan Streptomyces .  EM4  mampu menghidrolisis selulosa menggunakan enzim selulase menjadi  glukosa.  Glukosa  yang  dihasilkan  kemudian diubah menjadi etanol dengan
fermentasi menggunakan  bantuan Saccharomyces  cerevisiae [9]. Saccharomyces  cerevisiae yang  mempunyai  kemampuan lebih  baik  dalam  fermentasi  terdapat  dalam  ragi  roti [10].  Berdasarkan  uraian  diatas  belum  ada  penelitian yang  menggunakan  campuran  sekam  padi  dan  kulit pisang  mas  sebagai  bahan  dasar  bioetanol,  selain  itu belum  ada  yang  melakukan  pemecahana  ikatan lignoseulosa  pada  campuran  sekam  padi  dan  kulit pisang  menggunakan  EM4  sehingga  penulis  tertarik untuk  melakukan  penelitian  “Produksi  bioetanol fermentasi  sekam  padi  dan  kulit  pisang  mas terdelignifikasi EM4”.

## METODE PENELITIAN

## Delignifikasi
Haluskan  sekam  padi  dan  kulit  pisang  mas  yang sudah  di  keringkan  hingga  kadar  air  dibawah  10%, kemudian timbang 250 g sekam padi dan 250 g kulit pisang  mas  (rasio  1:1)  bahan  di  campur  hingga homogen, kemudian dilakukan penambahan aquades hingga sedikit lembab, sterilisasi sebuk yang sudah di campur  pada  autoklaf   dengan  menggunakan  suhu 121 o C  selama  15  menit,  dinginkan  dan  tambahkan EM4  50%  dari  bobot  bahan  karena  bedasakan  pre ekperimen  sendiri  penambahan  em4  sebanyak  50% dapat  menurunkan  kada  lignin  menjadi  semakin rendah,  aduk  hingga  homogen  tutup  dalam  wadah kedap  udara  dan  gelap  hingga  hari  ke  8  kaena bedasakan penelitian sebelumnya kadar selulosa yang tinggi diperoleh pada hai ke 8 pemeraman [9].
Uji kadar lignin 1  gram  bahan  hasil  delignifikasi,  ditambahkan  15 ml  H 2 SO 4 72%  perlahan  lahan  ada  suhu  20 o C  aduk selama 15 menit, diamkan selama 2 jam sambil diaduk sesekali,  pindahkan  dalam  erlenmeyer  1000  ml tambahkan  aquades  hingga  volume  total  575  ml, lakukan  pemanasan  dengan  api  kecil  selama  4  jam, didihkan  dan  diamkan  hingga  endapan  lignin terbentuk, saring, cuci dengan air hangat hingga bebas asam,  oven  hingga  bobot  konstan,  lalu  timbang endapan [9].
Pembuatan  bubur  sekam  padi  dan  kulit  pisang mas Timbang  bahan  hasil  delignifikasi,  tambahkan aquades 4 kali berat bahan, lakukan pemanasan pada suhu 100 o C selama 30 menit hingga terbentuk bubur untuk  meperluas  permukaan  subtrat,  dinginkan,  cek pH  dan  lakukan  pengaturan  pH  pada  pH  5  karena merupakan  pH  terbaik  untuk  petumbuhan Saccharomyces cerevisiae yang terkandung dalam ragi roti [9].

## Pencampuran sampel dan fermentasi
Timbang  1%  (b/b)  ragi  roti,  masukkan  dalam bioreaktor, tambahkan 5% urea dan bubur campuran sekam  padi  dan  kulit  pisang  mas  yang  sudah  diatur pHnya, tutup biorekaktor simpan dalam tempat gelap dan kedap udara, lakukan fermentasi dengan  variasi waktu fermentasi 1, 4, 5, 7 dan 9 hari [10].
Penetapan kadar alkohol pH bubur hasil fermentasi di cek terlebih dahulu, kemudian    sentrifus  bubur  hasil  fermentasi  dengan kecepatan 3000 rpm selama 5 menit, lalu pipet 10 ml larutan  hasil  sentrifus,  letak  dalam  erlenmeyer, tambahkan  50  ml  aquades,  tambahkan  3  tetes indikator  pp  1%,  titrasi  dengan  NaOH  0,1  N  yang sudah  di  satndarisasi.  Amati  hingga  warna  berubah menjadi merah muda [11].

## Analisis data
Data  hasil  titrasi  dilakukan  perhitungan  dengan rumus : kadar bioetanol =
α  × N X Mr etanol x pengenceran 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑜ℎ 𝑥 100 𝑥 100% … … … … (1)
α : rata rata titrasi (ml) N : normalitas NaOH Mr : massa relatif  etanol (46) [10]

## Mulyani, Bioethanol Production by Fermentation …
Data  kemudian  diolah  menggunakan One  Way Anova untuk  mengetahui  perbedan  masing-masing perlakuan

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil delignifikasi menggunakan EM4 Hasil  delignifikasi  pada  Tabel  1.  diperoleh penurunan  kadar  lignin  pada  campuran    sekam  padi dan kulit pisang yang didelignifikasi  hingga hari ke-8 rata-rata kadar 11,49% dibandingkan kontrol negatif yaitu  39,75%.  Penurunan  kadar  lignin  tersebut dilakukan oleh Streptomycess sp. dan Actinomycetes sp yang terkndung dalam EM4 . Streptomycess sp. menghasilkan enzim peroksidase dan xylenase untuk mendegradasi lignin sedangkan Actinomycetes sp. mendegradasi lignin dan menghasilkan enzim selulase untuk mendegradasi selulosa. Kedua mikroba tersebut bekerja sama untuk memecah  ikatan  lignin  dan  selulosa  sehingga  terjadi penurunan kadar lignin dan peningkatan kadar glukosa [10]. Endapan lignin dapat dilihat pada Gambar 1.
Tabel 1. Hasil delignifikasi menggunakan EM4
No Kelmpok perlakuan Rata rata ± SD 1 Delignifikasi hari ke-8 11,49%±0,45 2 Kontrol negatif 39,75±1,15

## Gambar 1. Endapan lignin yang terbentuk

## Hasil uji pH dan kadar bioetanol
Campuran  bahan  hasil  fermentasi  mengalami penurunan pada pH 4. Penurunan pH ini terjadi pada waktu  fermentasi  1  hari  hingga  9  hari.  Awalnya  pH bahan  sebelum  fermentasi  sudah  diatur  pada  pH  5. Penurunan  pH  tersebut  kemungkinan  terjadi  karena berlangsungnya  proses  fermentasi  pada  bahan  yang ditandai  terbentuknya  gelembung.  Penurunan  pH tersebut  terjadi  karena  gas  CO 2 hasil  fermentasi bersifat  asam  serta  beberapa  asam  organik  yang dihasilkan  mikroba  seperti  asam  asetat  dan  asam propanoat [13].
Hasil  uji  kadar  bioetanol  diakukan  menggunakan metode  titrasi  alkalimetri.  Sampel  yang  digunakan yaitu sampel hasil delignifikasi EM4 yang difermentasi menggunakan  ragi  roti  dengan  variasi  waktu fermentasi 1, 3, 5, 7  dan 9 hari [9]. Berdasarkan uji kadar  bioetanol  diketahui  sampel  hasil  fermentasi paling  optimal  berada  pada  waktu  7  hari  fermentasi dengan rata-rata kadar 45,08% dan kadar maksimalnya dalam  penelitan  ini  berada  pada  9  hari  fermentasi dengan  rata-rata  kadar  bioetanol  46,04%.    Waktu fermentasi  optimum  pada  7  hari  fermentasi  karena pada  fase  ini Saccharomyces  cerevisiae berada  pada  fase pertumbuhan  yang  paling  optimal  dengan  jarak kenaikan yang tinggi serta standart deviasi yang kecil, sedangkan  pada  hari  ke  9 Saccharomyces  cerevisiae memperoleh  kadar  bioetanol  rata-rata  paling  tinggi namun  selisih  kenaikan  yang  diproleh  rendah  dan standart deviasinya lebih besar dari standart deviasi 7 hari  fermentasi,  diindikasikan  campuran  sekam  padi dan kulit pisang mas dengan 9 hari fermentasi sudah mulai  memasuki  fase  stasioner.  Fase  stasioner merupakan  fase  sebelum  mikroba  mengalami  fase kematian. Pada fase ini semua  subtrat sudah selesai di fermentasi  sehingga  mikroba  tidak  akan  mengalami pertumbuhan  dan  jumlah  nya  akan  tetap  [10]. Sementara  Bioetanol  merupakan  metabolit  primer karena dihasilkan pada saat fase log (fase eksponensial) yang  dapat  dibutkan  dengan  kenaikan  kadar  etanol mulai  hari  ke  1  (log  awal)  sampai  ke  7  (log  akhir). Kurva kenaikan kadar bioetanol hasil fermntasi dapat di lihat pada Gambar 2 .
Gambar  2.  Kurva  pH  sebelum,  sesudah  fermentasi dan kadar bioetanol
Kadar  bioetanol  yang  dihasilkan  dalam  penelitian ini  lebih  tinggi  di  bandingkan  dengan  penelitian sebelumnya  dimana  sekam  padi  yang  didelignfikasi
0 1 2 3 4 5 6 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 k- 1 hari 3 hari 5 hari 7 hari 9 hari k a da r bio et a no l (%) Kadar bioetanol pH sebelum fermentasi pH

## Mulyani, Bioethanol Production by Fermentation …
kimia  dan  di  fermentasi  selama  5  hari  menghasilkan kadar  bioetanol  tertinggi  1%  [13].  Kadar  bioetanol yang  tinggi  dalam  penelitian  ini  kemungkinan dipengaruhi oleh beberapa faktor salah satunya hasil delignifikasi  dan    penambahan  kulit  pisang  mas sebagai  subtrat  fermentasi.  Hasil  delignifikasi  dalam penelitian  ini  menghasilkan  pemecahan  ikatan  lignin dan  selulosa  yang  cukup  tinggi.  Pemecahan  ikatan tersebut  dapat  dilihat  pada  penurunan  kadar  lignin yang  di  peroleh  sekam  padi  dan  kulit  pisang  mas dengan penurunan kadar lignin lebih dari 50%, data penurunan kadar linin dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Rata rata kadar bietanol hasil fermentas dan kadar pH
No  Kelompok perlakuan Rata rata pH awal Rata rata pH awal Rata-rata kadar bioetanol ± SD 1 1 hari 5 4 28,08 ± 0,19 2 3 hari 5 4 35,77 ± 0,16 3 5 hari 5 4 39,99 ± 0,11 4 7 hari 5 4 45,80 ± 0,50 5 9 hari 5 4 46,04 ± 0,83 6 Kontrol negatif 5 5 18,71 ± 2,12
Penurunan  kadar  lignin  yang  cukup  tinggi  akan menghasilkan bioetanol yang tinggi. Selain kulit pisang mengandung  selulosa  60-65%[14],  sedangkan  sekam padi mengandung selulosa 34-43% [13]. Berdasarkan pernyataan  tersebut  maka  penggunaan  campuran sekam padi dan kulit pisang mas akan menghasilkan selulosa yang lebih tinggi. Kadar selulosa yang tinggi akan menghasilkan kadar glukosa dan kadar bioetanol yang tinggi [9].

## KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian ini  dapat disimpulkan bahwa  rerata  kadar  optimal  bioetanol  (%v/v)  yang dihasilkan  oleh  sekam  padi  dan  kulit  pisang  mas terdelignifikasi EM4 terdapat pada 7 hari fermentasi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]   Badan Pusat Statistika, Produksi Gabah Kering Giling Indonesia, Jakarta, 2022.
[2]   Badan Pusat Statistika, Produksi Buah Pisang Tahun 2021, Jakarta, 2021
[3]   A. Hartono and P. B. H. Janu, “Pelatihan pemanfaatan limbah  kulit  pisang  sebagai  bahan  dasar  pembuatan kerupuk  pemanfaatan  limbah  kulit  pisang  sebagai bahan  dasar  pembuatan  kerupuk,” Jurnal  Inovasi  Dan Kewirausahaan, vol 2, no. 3. pp. 198-203, 2013.
[4]  Wusna, S. Bahri, and D. Hartono, “Proses pembuatan bioetanol dari kulit pisang kepok ( Musa Acuinata B.C ) secara fermentasi,” Jurnal Teknologi Kimia Unimal , vol. 5, no. 1, pp. 57-65, 2016.
[5] I. W. Warsa, F. Septiyani, and C. Lisna, “Bioetanol dari bonggol pohon pisang”, Jurnal  Teknik Kimia, vol 8, no. 1. pp. 37-41, 2013.
[6] L.  Arlianti,  “Bioetanol  sebagai  sumber  green  energy alternatif  yang  potensial di Indonesia,” Jurnal Keilmuan dan Aplikasi Teknik, vol 5, no.1, pp. 16-22, Jan. 2018
[7]  Solehuddin, Rustaman, and Haryono. “Pembentukan kabon  aktif   dari  sekam  padi  dengan  hidrometal menggunakan larutan kalium kabonat,” vol. 8, no. 1, pp. 42-49, 2020.
[8] H.  R.  Permatasari  and  B.  Lesmini,  “Pengaruh konsentrasi  H 2 SO 4 dan  NaOH  terhadap  delignifikasi serbuk  bambu  ( Gigantochloa  Apus ),” Jurnal  Kimia Terapan, vol 1, pp. 131-140, 2014.
[9] D. Binta, S. Wijaya, and A. M. Febrianto,  “Pengaruh lama  pemeraman  terhadap  kadar  lignin  dan  selulosa pulp  (kulit  buah  dan  pelepah  nipah)  menggunakan biodegradator EM4,” Jurnal  Industria, vol 2, no.1, pp. 75-83, 2013.
[10] Pelczar,  J. Michael  and  E.  C. S.  Chan . Dasar-Dasar Mikrobiologi Jilid 1. Jakarta: Ui Press, 2013. [11] Nasution. “Pengaruh penyimpanan nira aren ( Arenga Pinnata  Merr) yang  di  fermentasi  terhadap  kadar alkohol  di  Jalan  Kelambir  V,” Karya  Tulis  Ilmiah  Poli Teknik Kesehatan Kemenkes Medan, 2019.
[12] U. Fadilah, I. M. M. Wijaya, and N. S. Antara, “Studi pengaruh  Ph  awal  media  dan  lama  fermentasi  pada proses  produksi  etanol  dari  hidrolisat  tepung  biji nangka dengan menggunakan Saccharomycess cerrvisia,”, Jurnal Rekayasa dan Manajemen Agroindustri , vol 6, no.2, pp 92-102, 2018.
[13] Novia,  D.  Wijaya,  and  P.  Yanti,  “Pengaruh  waktu delignifikasi  terhadap  lignin  dan  waktu  sff   terhadap etanol  pembuatan  bietanol  dari  sekam  padi,” Jurnal Teknik Kimia , vol 23, no. 1, pp 19-27, 2017.
[14] P.  Novianti  and  W.  A.  E.  Setyowati,  “Pemanfaatan limbah  kulit  pisang  kepok  sebagai  bahan  baku pembatan  kertas  alami  dengan  metode  pemisahan alklisasi,” Seminar  Pendidikan  Sains, pp  459-466,  Okt 2016.