BAB I
PENDAHULUAN
1. Latar Belakang
Etanol, (C2H5OH) disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol saja, adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
Etanol merupakan senyawa yang sering digunakan dalam industri kimia antara lain sebagai pelarut (40%), untuk membuat asetaldehid (36%), eter, glikol eter, etil asetat dan kloral (9%). Kebutuhan akan etanol semakin bertambah seiring dengan menipisnya persediaan bahan bakar minyak bumi. Negara yang secara luas telah menggunakan etanol sebagai bahan bakar adalah Brasil. Negara tersebut memproduksi etanol dari tetes tebu dengan proses fermentasi.
Beberapa komoditas pertanian yang mengandung karbohidrat seperti gula sederhana, pati dan selulosa (seperti rumput, kayu pohon, jerami) merupakan sumber energi penting untuk fermentasi etanol. Sumber karbohidrat tersebut dapat diperoleh dari kultivasi tanaman sumber energi, tanaman potensial yang tumbuh secara alami, maupun limbah hasil pertanian.
Untuk fermentasi etanol perlu dipertimbangkan terlebih dahulu bahan-bahan yang akan dipilih. Bahan yang mengandung gula memerlukan teknologi sederhana, bahan berpati juga melalui penerapan teknologi sederhana yang telah dikembangkan, sedangkan untuk bahan berselulosa memerlukan proses biokonversi yang lebih kompleks. Komoditas hasil pertanian mengandung bahan berpati yang lazim dipakai untuk fermentasi etanol misalnya serelia dan umbi-umbian. Golongan umbi-umbian seperti ubi kayu, ubi jalar dan kentang telah banyak diteliti sebagai bahan pembuatan etanol
2. Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan makalah ini yaitu:
a. Untuk mengetahui cara pembutan etanol
b. Untuk mengetahui mikroba yang tepat dalam menghasilkan etanol
BAB II
ISI
Bahan baku pembuatan etanol dibagi menjadi tiga kelompok yaitu:
a. Bahan sukrosa
Bahan - bahan yang termasuk dalam kelompok ini antara lain nira, tebu, nira nipati, nira sargum manis, nira kelapa, nira aren, dan sari buah mete.
b. Bahan berpati
Bahan - bahan yang termasuk kelompok ini adalah bahan - bahan yang mengandung pati atau karbohidrat. Bahan - bahan tersbut antara lain tepung - tepung ubi ganyong, sorgum biji, jagung, cantel, sagu, ubi kayu, ubi jalar, dan lain - lain.
c. Bahan berselulosa (lignoselulosa)
Bahan berselulosa (lignoselulosa) artinya adalah bahan tanaman yang mengandung selulosa (serat), antara lain kayu, jerami, batang pisang, dan lain-lain.
1. pembuatan etanol
proses pembuatan etanol dari bahan yang mengandung selulosa maupun pati dapat dilakukan dengan proses hidrolisis dengan menggunakan asam sulfat (H2SO4) atau asam klorida (HCl). namun dengan cara ini dihasilkan kadar etanol yang lebih kecil. Selain itu, biaya produksinya besar karena menggunakan bahan kimia yang relatif mahal, menimbulkan masalah korosi serta kurang ramah lingkungan karena penggunaan asam pada proses hidrolisisnya. Cara yang lebih baik untuk produksi bioetanol yaitu dengan pengembangan teknologi bioproses dengan pendekatan enzimatik .
a. produksi etanol dari tetes (molasses)
Tetes merupakan hasil sampingan proses pembuatan gula. Tetes mengandung sejumlah besar gula baik sukrosa maupun gula pereduksi. Total kandungan gula berkisar 48-56 persen sedangkan pH-nya 5,5 -6.5.
Untuk pembuatan etanol, tetes terlebih dahulu diencerkan dengan air sehingga konsentrasi air gulanya menjadi 14-18%. Jika konsentrasi gula terlalu tinggi akan berakibat buruj pada khamir yang digunakan atau alkohol yang dihasilkan akan menghambat aktifitas khamir. Nutrisi yang ditambahkan biasanya berupa ammonium sulfat atau (NH4)2SO2 sebanyak 70-400 g/100liter cairan tetes.
Sebagai sumber nitrogen dapat digunakan ammonia (NH3), garam ammonium, asam amino,peptide, pepton, nitrat atau urea dan tergantung jenis khamir yang digunakan. pH menjadi 4,5-5,0 dilakukan dengan cara menambahkan sulfat antara 1-21/1000 1 cairan tetes.
Selanjutnya cairan tetes diatas diinokulasi dengan biakan khamir sebanyak 5-8% volume. Lama fermentasi berkisar 30-72 jam, tergantung pada komposisi tetes, konsentrasi gula dan suhu fermentasi. Kondisi fermentasi berjalan secara anaerob dan laju pembentukan CO2 sebesar 160kg/ton tetes. Suhu optimum berkisar antara 32-33oC.kandungan alkohol pada akhir proses antara 6-9 persSalah satu species ragi yang telah dikenal mempunyai daya konversi gula menjadi etanol yang sangat tinggi adalah Saccharomiyces cerevisiae. S. cerevisiae menghasilkan enzim zimase dan invertase. Enzim zimase berfungsi sebagai pemecah sukrosa menjadi monosakarida. Enzim invertase selanjutnya mengubah glukosa menjadi etanol.
b. pembuatan etanol dari onggok
Onggok merupakan hasils ampingan pengolahan ubi kayu. Komponen utama padaonggok adalah pati dan serat kasar.kandungan karbohidrat onggok sekitar 65 % persen dan serat kasar8%.
Onggok dikeringkan pada suhu 55oC selama 24 jam. Setelah kering, onngok digiling menjadi berukuran ± 30 mesh.dalampembuatan larutan suspense, tepung onggok dicampur dengan larutan HCl 0,2N dengan perbandingan 1: 20 (g/ml). Hidrolisa dilakukan dalam autoclavepadasuhu 121oC, tekanan 1 kg/cm2selama3 jam.
Selanjutnya pengaruh pH menjadi 4,8 dengan menggunakan Ca(OH)2. Untuk meningkatkan nutrisinya, ditambahkan pupuk NPK sebanyak 0,08 gram dan ZA0,3 gram. Pateurisasi pada suhu 80oCselama5menit.setlah suhu turun ±30oC, dilakukan inokulasi dengan starter sebanyak 10% volume substrat.
Fermentasi dilakukan pada kondisi aneobik pada suhu kamar selama 7 hari.setelah itu produk dipasteurisasi pada suhu 65oC selama 30 menit.
Dari hasil perlakuan tersebut didapatlah rendemen etanol dengan menggunakan biakan Saccharomomyces cerevisiae ver ellipsoids diperoleh dengan konsentrasi substrat 7,06 persen TSS dengan pH 4,48.
c. pembuatan etanol dari selulosa (bagas)
Bagas merupakan residu padat pada proses pengolahan tebu menjadi gula. yang sejauh ini masih belum banyak dimanfaatkan menjadi produk yang mempunyai nilai tambah (added value). Bagas yang termasuk biomassa mengandung lignocellulose sangat dimungkinkan untuk dimanfaatkan menjadi sumber energi alternatif bioetanol atau biogas. Pemanfaatan bagas menjadi etanol merupakan suatu skenario yang mengaju pada kebijakan pemerintah yang telah menetapkan salah fokus penelitian dan penerapan Iptek (litbangrap Iptek) sampai tahun 2025 adalah penciptaan dan pemanfaatan energi baru dan terbarukan.
Pada proses pembuatannya bagas dihaluskan (kurang lebih 30-60 mesh) sehingga ukuran partikel lebih seragam, kemudian dikeringkan dengan oven selama 1 jam pada suhu 60-70 oC sehingga kadar air maksimal 10 % dan disimpan di tempat yang kering.
Enzim komersial dipakai dalam hidrolisis yaitu enzim xylanase digunakan sebagai enzim pada proses hidrolisis dalam SSF.
Stock pembiakan Saccharomyces Cerevisiae
Saccharomyces Cerevisiae di-preculture pada Potato Dextrose Agar (PDA) 2%, Agar (0,25 g), H2O (50ml)
dan diinkubasi selama 1-3 hari pada suhu 28 oC,kemudian digunakan sebagai yeast pada proses SSF.
Persiapan yeast inoculum
Saccharomyces Cerevisiae dari stock di-preculture pada 50 ml medium (glukosa, 10 g l-1; yeast extract, 1,0 g l-1; KH2PO4, 0,1 g l-1; MgSO4.7H2O, 0,1 g l-1; dan (NH4)2SO4, 0,1 g l-1) dalam 200 ml flask, kemudian diinkubasi pada suhu 30 oC selama 24 jam menggunakan orbital shaker dengan kecepatan 100 rpm.
Proses Sakarifikasi dan Fermentasi Serentak
Medium untuk SSF sebanyak 5 ml terdiri dari sampel bagas (0,25 g), nutrients medium (2,5 ml), 0,05 M Nacitrate buffer (pH 5.0), selulase/xylanase (10 FPU), dan 10% (v/v) yeast inoculum. Sampel, nutrients medium dan buffer disterilisasi selama 121 oC dan 20 min pada autoclave, namun larutan enzim ditambahkan tanpa sterilisasi. Nutrients medium teridiri dari 1,0 g l-1 (NH4)2PO4; 0,05 g l-1 MgSO4.7H2O dan 2 g l-1 yeast extract. Kultivasi diambil dan dimasukan dalam testtube sebanyak 5.0 ml kemudian disentrifugasi menggunakan orbital shaker pada kecepatan 100 rpm selama 96 jam pada suhu 35 oC. Cairan bersih sampel diambil dengan sampling 24, 48, 72 dan 96 jam dan diuji etanol yang dihasilkan.
Perlu diketahui bahwa proses hidrolisis sampel yang mengandung selulusa pada umumnya akan menghasilkan hemiselulosa. Hemiselulosa terbentuk dari polisakarida jenis pentosa dengan kandungan paling banyak adalah xylosa. Oleh karena itu digunakan enzim xylanase untuk memecah monomer-monomer xylan pada hemiselulosa menjadi xylosa. Setelah polisakarida dipecah menjadi monosakarida, maka oleh yeast akan difermentasi menjadi etanol
Monosakarida yang terbentuk akan diubah oleh yeast menjadi alkohol dan karbondioksida (CO2). Secara umum persamaan reaksinya dapat ditulis sebagai berikut:
Saccaromyces cerevisiae
3C5H10O5 ---------------------------> 5C2H5OH + 5CO2
Xylosa etanol gas
Proses pembuatan etanol dari selulosa menggunakan pH 5 dengan perlakuan awal penambahan jamur pelapuk putih maka akan dihasilkan etanol yang maksimum. Jamur pelapuk putih berfungsi untuk menghancurkan kandungan lignin pada bagas.
Selain itu selulosa yang dihidrolisis (oleh enzim selulase) dapat menghasilkan disakarida selobiosa. Oleh karena itu selain enzim xylanase , pada proses ini digunkana enzim selobiase untuk memecah slobiosa menjadi glukosa. Selanjutnya hasil sakarifikasi tersebut akan difermentasi menggunkan Saccaromyces cerevisiae untuk menghasilkan etanol.
BAB III
PENUTUP
Kesimpulan
a. etanol dapat dihasilkan dari tumbuhan yang mengandung karbohidrat
b. etanol dapat dihasilkan dengan proses hidrolisis dan fermentasi
c. saccharomyses cerevisiae merupakan ragi yang paling tepat untuk menghasilkan etanol.
