## PEMBUATAN BIOETANOL DARI TEBU

## Jandri Fan HT Saragi
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas HKBP Nommensen Pematangsiantar Email: jandrifan@gmail.com

## Jhon Sufriadi Purba
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas HKBP Nommensen Pematangsiantar Email: jhonsufriadi@gmail.com

## ABSTRAK
Biaya yang digunakan untuk membeli bahan bakar minyak bumi semakin meningkat, hal ini belum termasuk  dengan  biaya  lain  yang  dikeluarkan.  Meningkatnya  biaya  penggunaan  bahan  bakar  fosil  dan persediaannya  yang  semakin  terbatas  menyebabkan  banyak  penelitian  sains,  teknik,  dan  teknologi  untuk mencari  sumber  bahan  bakar  alternatif  lainnya.  Salah  satu  alternatif  yang  telah  ditemukan  adalah penggunaan  bioetanol  sebagai  bahan  bakar  alternatif.  Bioetanol  merupakan  bahan  bakar  yang  ramah lingkungan  karena  terbuat  dari  bahan  bakar  nabati  serta  memiliki  angka  oktan  yang  lebih  tinggi dibandingkan dengan bahan bakar fosil seperti premium. Salah satu tanaman yang dapat digunakan untuk menghasilkan bioetanol dari proses fermentasi dan destilasi adalah tanaman tebu. Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan pengganti bahan bakar yang berasal dari bahan bakar alternatif yang dapat membantu mengurangi krisis dari bahan bakar minyak bumi, mengetahui proses pengolahan tebu menjadi bioetanol, dan mengetahui besarnya nilai oktan atau RON (Research Octane Number) pada bioetanol. Pada penelitian ini dilakukan empat kali percobaan dengan menguji  komposisi masing-masing komponen pengujian dan nilai oktan yang didapatkan tiap masing-masing pengujian adalah 114, 115, 116, dan 117.
Kata kunci: bahan bakar, bioetanol, nilai oktan

## ABSTRACT
The  cost  used  to  buy  petroleum  fuel  is  increasing,  this  does  not  include  other  costs  incurred.  The increasing  costs  of  using  fossil  fuels  and  their  increasingly  limited  supply  have  led  to  a  great  deal  of scientific,  engineering,  and  technological  research  looking  for  other  alternative  fuel  sources.  One alternative  that  has  been  found  is  the  use  of  bioethanol  as  an  alternative  fuel.  Bioethanol  is  an environmentally friendly fuel because it is made from biofuels and has a higher octane number compared to fossil fuels such as premium. One of the plants that can be used to produce bioethanol from fermentation and distillation processes is sugarcane. The purpose of this research is to find a substitute for fuel derived from  alternative  fuels  that  can  help  reduce  the  crisis  from  petroleum  fuels,  to  know  the  processing  of sugarcane  into  bioethanol,  and  to  know  the  value  of  octane  or  RON  (Research  Octane  Number)  on bioethanol. In this study, four experiments were conducted by testing the composition of each component of the test and the octane values obtained for each test were 114, 115, 116, and 117.

## Keywords: fuel, bioethanol, octane value

## 1. PENDAHULUAN
Populasi  dunia  dan  peningkatan  urbanisasi  secara  langsung  atau  tidak  langsung  mempengaruhi permintaan energi saat ini di sebagian besar negara di dunia, masalah yang terkait dengan sumber minyak bumi  dan  bahan  bakar  fosil  adalah  bahwa  pasokan  terbatas  dan  tidak  dapat  diperbarui  sehingga
menghabiskan  penggunaan. Ketergantungan  pada  minyak  bumi  tetap  menjadi  faktor  terpenting  yang mempengaruhi distribusi kekayaan di seluruh dunia, konflik global, dan kualitas lingkungan [1]. Menurut penelitian dan pengembangan bahan baku energi terbarukan untuk menggantikan atau melengkapi sumber bahan bakar fosil telah diintensifkan oleh pertumbuhan populasi dan permintaan terkait untuk bahan bakar dan barang ditambah dengan lingkungan yang lebih ketat [2].
Cadangan minyak bumi yang semakin menipis, maka perlu dipikirkan bahan bakar terbaru pengganti dari minyak bumi agar pergerakan dibidang otomotif terus beroperasi. Untuk mencegah kekurangan bahan bakar minyak bumi yang dapat mengancam transportasi dan pabrik industri dapat berhenti beroperasi [3]. Maka  pengolahan  tebu  menjadi  bioetanol  (C 2 H 5 OH)  sebagai  bahan  bakar  alternatif  sangat  berguna  dan membantu  untuk  mengatasi  kekurangan  bahan  bakar  yang  semakin  menipis,  ditambah  kebutuhan  akan bahan  bakar  semakin  meningkat  dikarenakan  jumlah  transportasi  yang  terus  meningkat  baik  dari transportasi  umum  maupun  pribadi  sehingga  perlu  diteliti  bahan  bakar  yang  dapat  diperbaharui  untuk menggantikan bahan bakar dari minyak bumi [4]. Untuk itu dilakukan penelitian dari tebu menjadi bahan bakar  bioetanol (C 2 H 5 OH)  yang sangat penting untuk diteliti guna mendapatkan  bahan bakar  terbarukan yang dapat membantu mengatasi permasalahan dari minyak bumi [5].
Selain  itu  bioetanol  (C 2 H 5 OH)  merupakan  bahan  bakar  ramah  lingkungan  karena  memiliki  angka oktan  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  bahan  bakar  yang  dihasilkan  oleh  minyak  bumi  seperti  premium (CnH2n+2)  dan  pertamax  yang  berguna  untuk  menyempurnakan  pembakaran  dalam  mesin.  Bioetanol (C2H5OH)  sebagai  bahan  bakar  alternatif  diharapkan  dapat  memenuhi  kebutuhan  bahan  bakar  yang semakin meningkat setiap tahunnya, oleh karena itu pengolahan tebu menjadi bioetanol (C 2 H 5 OH) sangat berperan penting untuk menyelesaikan permasalahan kelangkaan minyak bumi [6].
Sejak implementasi program alkohol Brasil, bioetanol skala besar telah digunakan sebagai biofuel [7]. Produksi  bioetanol  dari  bahan  lignoselulosa  disebut  juga  bioetanol  generasi  kedua,  diusulkan  sebagai alternatif  tanpa  efek  merugikan  tersebut.  Material  lignoselulosa  meliputi  residu  pertanian,  limbah  padat perkotaan,  limbah  pabrik  pulp,  alang-alang  dan  limbah  kebun  bisa  menjadi  alternatif  yang  ramah lingkungan. Etanol merupakan bahan bakar alternatif yang berasal dari sumber daya hayati terbarukan. Ini adalah  pengganti  bensin  yang  baik  pada  mesin  pengapian  busi  [8].  Ampas  tebu  (SCB)  adalah  limbah pertanian  yang  paling  melimpah  di  dunia,  menghasilkan  540  juta  ton  biomassa  per  tahun  [9].  Bioetanol secara sederhana adalah etanol adalah sumber energi terbarukan yang dibuat dengan memfermentasi gula dan komponen pati tanaman. Ragi paling sering digunakan dalam proses fermentasi dan memperoleh energi dari berbagai sumber karbon. Ragi adalah mikroorganisme yang paling umum untuk fermentasi etanol. Di antara  kerajaan  ragi,  S.  cerevisiae  adalah  salah  satu  penghasil  etanol  yang  terkenal.  Etanol  adalah  bahan kimia penting yang telah digunakan sebagai bahan mentah untuk berbagai aplikasi termasuk bahan kimia, bahan bakar (bioetanol), minuman, farmasi, dan kosmetik. S. cerevisiae memiliki waktu  perkecambahan yang singkat dan mudah dikultur dalam proses skala besar [10][11].
Keuntungan lingkungan utama menggunakan etanol adalah keberlanjutan saat menggunakan sumber daya terbarukan sebagai bahan baku, karenanya menggembirakan kemandirian bahan bakar fosil,  karena tidak  memberikan tambahan  bersih  karbon dioksida  ke atmosfer  [12].  Bahan  bakar nabati telah menjadi sumber energi yang digunakan manusia sejak zaman kuno, meningkatkan penggunaan bahan bakar nabati untuk tujuan pembangkit energi dengan minat khusus [13]. Saat ini karena mereka memungkinkan migrasi gas  rumah  kaca,  memberikan  sarana  kemandirian  energi  dan  bahkan  mungkin  setelah  kemungkinan pekerjaan baru. Bahan bakar bio sedang diselidiki sebagai pengganti potensial untuk bahan bakar berpolusi tinggi  yang  diperoleh  dari  sumber  konvensional.  Penelitian  mengenai  bioetanol  sebagai  bahan  bakar alternatif telah banyak dilakukan  diantara oleh  Syawala D (2013), Kabbashi N,  Alam M,  Mokhtar SFS, Gani M, Abdulkadir N, Usman SB, et al (2012), Amores I, Ballesteros I, Manzanares P, Sáez F, Michelena G, Ballesteros M (2013) dan Dodo CM, Mamphweli S, Okoh O (2017).

## 2.  METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  menggunakan  metode  Desain  Acak  Sempurna  yaitu  perlakuakan  secara  acak  kepada variable penelitian. Tidak terdapat batasan terhadap pengacakan. Unit-unit eksperimen bersifat homogen. Peralatan  yang  perlu  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  Drum  Fermantor  yang  berfungsi  untuk mengencerkan  kadar  gula  dalam  tetes  tebu  (molasses)  dengan  cara  fermentasi;  Distilator  yang  berfungsi
untuk  menyuling  atau  memisahkan  kadar  air  dalam  molasses  yang  telah  di  fermentasikan;  Kompor Pemanas yang berfungsi untuk melarutkan bahan kimia hasil dari fermentasi molasses, hingga uap etanol keluar; sedangkan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah tetes tebu (molasses); NPK dan urea yang  berfungsi  sebagai  nutrisi  ragi;  dan  ragi  (yeast)  merupakan  semacam  tumbuh-tumbuhan  bersel  satu yang  tergolong  dalam  keluarga  cendawa.  Ragi  akan  bekerja  jika  ditambahkan  dengan  air  hangat-hangat kuku  secukupnya  dan  kandungan  karbondioksida  yang  dihasilkan  akan  membuat  suatu  adonan  akan mengembang dan berbentuk pori-pori

## Gambar 1. Tahapan Utama Pembuatan Bioetanol dari Tetes Tebu
Untuk  pelaksanaan  penelitian  pengolahan  tetes  tebu  (molasses)  menjadi  bioetanol,  ada  beberapa proses yang harus dilakukan. Adapun proses tersebut adalah pengenceran air tebu dimana kandungan gula dalam  air tebu sangat tinggi untuk proses fermentasi  dan kadar gula yang diinginkan  kurang lebih 14%, penambahan urea dan NPK, penambahan ragi, fermentasi, distilasi dan dehidrasi.

## 2.1. Perhitungan dan Pelaporan Analisis Metode Uji Bioetanol
Luas puncak (Ai) dikali factor respon relative berbasis massanya (Ri).  Tentukan persen masa relative tiap alkohol (RMi) dengan persamaan dibawah:
 = n i AiRi x AiRi RMi 100 (1)
Dimana n adalah banyaknya puncak yang terdeteksi
Dapatkan  nilai  persen  masa  air  didalam  contoh  yang  analisis,  dimana  persen  masa  alkohol  (Mi) dengan menggunakan persamaan berikut:
( ) 100 100 contoh dalam di air massa Persen x RMi Mi − = (2)
Persen volume alkohol (Vi) dapat dihitung dengan persamaan dibawah ini:
Di Dc x Mi Vi = (3)
Dimana  Dc  adalah  Berat  jenis  contoh  yang  dianalisa  pada  kondisi  15,56/15,56 o C,  Di  adalah  berat  jenis komponen i pada kondisi 15,56/15,56 o C dan i adalah alcohol. Perbedaan relative dari hasil-hasil berurutan yang diperoleh dari hasil analisa pada contoh yang sama tidak lebih dari 0,22%.
Urea dan NPK Ragi Tetes Tebu

## 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada proses awal pengambilan data sebesar 25 kg larutan tebu dicampurkan air dengan perbandingan 1 : 2,571 dan diproses  di fermentor hingga kada gula  mencapai 14% dari total larutan.  Setelah kadar gula dalam  larutan  tercapai,  40  gr  urea  dan  11  gram  NPK  di  masukkan  ke  dalam  larutan  dan  diaduk  rata. Masukkan ragi roti sebesar 0,2% dari kadar gula dalam larutan molasse yaitu sebanyak 25 gr, Kemudian ragi roti yang sudah berbentuk buih dimasukkan ke dalam fermantor drum. Fermentasi memerlukan waktu beberapa  jam  setelah  semua  bahan  dimasukkan  ke  dalam  fermentor.  Selama  proses  fermentasi  suhu idealnya 36 o C dan 4,5 – 5 untuk pH. Proses fermentasi berlangsung selama 2 - 3 jam dan apabila terdapat gelembung  udara,  maka  fermentasi  telah  selesai.  Kadar  etanol  dalam  cairan  fermentasi  kurang  lebih  7  - 10%.  Cairan  fermentasi  dimasukkan  kedalam  evaporator  ketika  proses  fermentasi  selesai  dengan mempertahankan suhu evaporator sebesar 81 o C. Uap etanol dialirkan ke distilator dan pada proses distilasi yang pertama kandungan etanol sebesar 92%. Kadar etanol pada pengujian pertama lebih kecil dari 95% maka proses destilasi dilakukan kembali dengan menambahkan komposisi tetes tebu, urea dan NPK serta ragi sampai kadar etanolnya 95%. Pengujian keempat dengan jumlah tetes tebu  sebesar 28  kg, urea dan NPK masing-masing 70  gr dan 14  gr serta ragi  sebesar 28 gram melalui  proses fermentasi  dan  destilasi hingga diperoleh kandungan etanol sebesar 95%. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 1 .
Tabel 1. Data Pengamatan Untuk Desain Acak Sempurna (Tiap Perlakuan Berisi n Pengamatan)
No Vaiabel Jumlah 1 2
3 4 5 1 Persentase hasil pengujian penelitian 28 70 dan 14 28 7 95 27 60 dan 13 27 6 94 26 50 dan 12 26 5 93 25 40 dan 11 25 4 92 2 Jumlah 106 276 106 22 374 884 3 Banyak Pengamatan 4 4 4 4 4 20 4 Rata-rata 26,5 69 26,5 5,5 93,5 221
Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan, dapat kita lihat bahwa nilai oktan yang dihasilkan dari proses  Fermentasi  selama  3  jam  dan  proses  destilasi  dan  dehidrasi  dengan  mempertahankan  suhu evaporator sebesar 81 o C  di peroleh nilai oktan sebesar  117 yang  memerlukan Molasses 28  kg, Urea dan NPK 70 gr dan 14 gr, Ragi 28 gr, nilai oktan 116 memerlukan Molasses 27 kg, Urea dan NPK 60 gr dan 13 gr, ragi 27 gr, nilai oktan 115 memerlukan Molasses 26 kg, Urea dan NPK 50 gr dan 12 gr, Ragi 26 gr, nilai oktan 114 memerlukan Molasses 25 kg, Urea dan NPK 40 gr dan 11 gr, Ragi 25 gr. Hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 2, 3, dan 4 .
Table 2. Tabel Hasil Penelitian Proses Pembuatan Bioetanol
No Nilai Oktan Hal Yang Mempengaruhi Pengolahan Bioetanol Jumlah Tetes Tebu (Molasses) Urea dan NPK Ragi Fermentasi Distilasi dan Dehidrasi 1 117 28 kg (22,5liter) 70 gr dan 14 gr 28 gr 2 – 3 jam 79 – 81 o C 2 116 27 kg (21,5liter) 60 gr dan 13 gr 27 gr 2 – 3 jam 79 – 81 o C 3 115 26 kg (20,5liter) 50 gr dan 12 gr 26 gr 2 – 3 jam 79 – 81 o C 4 114 25 kg (19,5liter) 40 gr dan 11 gr 25 gr 2 – 3 jam 79 – 81 o C
Gambar 2. Hubungan Antara Nilai Oktan Terhadap Jumlah Tetes Tebu (Molasses)
Gambar 3. Hubungan Antara Nilai Oktan Terhadap Jumlah Urea dan NPK
Gambar 4. Hubungan Antara Nilai Oktan Terhadap Jumlah Ragi
Analisis statistik varians (ANOVA) sangat penting untuk menguji perbedaan yang signifikan antar mean  secara  statistik.  Mendeteksi  efek  interaksi  antar  variabel;  umumnya  efek  dimodifikasi  oleh efek lain. Efek dan interaksi antar faktor diamati dan dianalisis berdasarkan hasil ANAVA seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3 .
Tabel. 3. Daftar Anava Dari Pengolahan Bioetanol
Sumber Variasi Dk JK KT EKT F Rata-rata Bahan Kekeliruan 1 5 14 39.072,8 20.679,2 4.600 39.072,8 4.135,84 328,58 σ є 2 + (M) *) σ є 2 0,8991 Jumlah 20 64.352 42.880,06 4.135,84 - *) EKT ditulis dengan symbol   (,). Disini   (M) = (4τ 2 1 + 4τ 2 2 + 4τ 2 3 + 4τ 2 4 ) / 5. Dimana M menyatakan bahan. Statistik F memberikan F = 4.135,84 / 4.600 = 0,8991
Dari  Tabel  3,  Ftabel  dengan  dk  1  :  20  pada  taraf  signifikansi  5%  adalah  4,35  sedangkan  Fh  yang diperoleh 0,8991. Ternyata Fh < Ft (0,8991 < 4,35) sehingga dapat disimpulkan bahwa persamaan regresi adalah  linier.  Hal  ini  berarti  semakin  tinggi  komposisi  tetes  tebu,  urea  dan  NPK  serta  ragi  maka  akan semakin tinggi pula nilai oktan yang diperoleh, sebaliknya semakin rendah komposisi tetes tebu, urea dan NPK serta ragi semakin rendah pula nilai oktan yang dihasilkan.
Dari  hasil  penelitian  dan  pengujian  terhadap  jumlah  tetes  tebu  (molasses),  urea  (NPK),  ragi, fermentasi  dan  disitilasi  (dehidrasi)  dapat  menghasilkan  jumlah  nilai  oktan  yang  berbeda.    Untuk  angka oktan, bahan bakar bioetanol jauh lebih tinggi dari pada angka oktan dari bensin yaitu untuk FGE sekitar 118 dan untuk bensin (premium) 88.

## 4.  KESIMPULAN
Bioetanol dapat  diperoleh dari tetes tebu (molasses) dengan proses pengenceran tebu, penambahan urea dan NPK, penambhan ragi, fermentasi dan distilasi (dehidrasi). Tetes tebu (molasses) sebagai bahan baku  bioetanol  dapat  dikembangkan  oleh  berbagai  pihak  seperti  pemodal  besar  maupun  industry  rumah tangga (home industry) dikarenakan tetes tebu (molasses) mudah didapat dari pabrik-pabrik gula. Bioetanol memiliki angka oktan atau RON (Research Octane Number) yang lebih tinggi dibandingkan dengan bensin, sehingga pembakaran lebih sempurna yang berdampak pada semakin meningkatnya daya yang dihasilkan oleh engine. Pada penelitian ini nilai oktan yang didapatkan tiap masing-masing pengujian adalah 114, 115, 116, dan 117.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Syawala  D.  Production  Of  Bioethanol  From  Corncob  And  Sugarcane  Bagasse  With Hydrolysis  Process  Using  Aspergillus  niger  and  Trichoderma  viride.  IOSR  J  Environ  Sci Toxicol Food Technol. 2013;5(4):49–56.
[2] Kabbashi  N,  Alam  M,  Mokhtar  SFS,  Gani  M,  Abdulkadir  N,  Usman  SB,  et  al.  Production and  characterization  of  bioethanol  from  sugarcane  bagasse  as  alternative  energy  sources. Malaysian Int Conf Trends Bioprocess Eng 2012. 2018;207(1):876–80.
[3] Suleiman  B,  Abdulkareem  SA,  Afolabi  EA,  Musa  U,  Mohammed  IA,  Eyikanmi  TA. Optimization of bioethanol  production from  nigerian sugarcane juice using  factorial design. Adv Energy Res. 2016;4(1):69–86.
[4] Ragauskas AJ, Williams CK, Davison BH, Britovsek G, Cairney J, Eckert CA, et al. The path
forward for biofuels and biomaterials. Science (80- ). 2006;311(5760):484–9.
[5] Gani M, Abdulkadir N, Usman SB, Maiturare HM, Gabriel S. Production of Bioethanol from Sugarcane Bagasse Using Saccharomyces Cerevisiae. Biotechnol J Int. 2018;22(1):1–8.
[6] Akpan UG, Alhakim AA, Ijah UJJ. Production of ethanol fuel from organic and food wastes. Leonardo Electron J Pract Technol. 2008;7(13):001–11.
[7] Dodo  CM,  Mamphweli  S,  Okoh  O.  Bioethanol  production  from  lignocellulosic  sugarcane leaves and tops. J Energy South Africa. 2017;28(3):1–11.
[8] Amores  I,  Ballesteros  I,  Manzanares  P,  Sáez  F,  Michelena  G,  Ballesteros  M.  Ethanol Production  from  Sugarcane  Bagasse  Pretreated  by  Steam  Explosion.  Electron  J  Energy Environ. 2013;1(1):25–36.
[9] Dwianto W, Fitria A, Wahyuni I, Adi DS, Hartati S, Kaida R, et al. A method for producing bioethanol  from the lignocellulose of Shorea uliginosa Foxw. by enzymatic saccharification and fermentation. J Math Fundam Sci. 2014;46(2):169–74.
[10] Siqueira  PF,  Karp  SG,  Carvalho  JC,  Sturm  W,  Rodríguez-León  JA,  Tholozan  JL,  et  al. Production of bio-ethanol from soybean molasses by Saccharomyces cerevisiae at laboratory, pilot and industrial scales. Bioresour Technol. 2008;99(17):8156–63.
[11] Tibayrenc P, Preziosi-Belloy L, Roger JM, Ghommidh C. Assessing yeast viability from cell size  measurements?  J  Biotechnol  [Internet].  2010;149(1–2):74–80.  Available  from: http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiotec.2010.06.019
[12] Kartini  AM,  Dhokhikah  Y.  Bioethanol  Production  from  Sugarcane  Molasses  with Simultaneous  Saccharification  and  Fermentation  (SSF)  Method  using  Saccaromyces cerevisiae-Pichia stipitis Consortium. IOP Conf Ser Earth Environ Sci. 2018;207(1).
[13] Purwadi R. Continuous ethanol production from dilute-acid hydrolyzates: Detoxification and fermentation strategy. Doktorsavhandlingar vid Chalmers Tekniska Hogskola. 2006. 1–72 p.