Produksi Bioetanol dari Limbah Ampas Sagu

Produksi Bioetanol dari Limbah Ampas Sagu (Metroxylon sagu forma sagu Rauw) Menggunakan Bakteri Amilolitik indigenous  

BIDANG KEGIATAN:

PKM-P

Diusulkan oleh:

Ketua Kelompok:

Jendri Mamangkey (F1 D1 10 004/2010)

Anggota Kelompok:

Mawardi Janitra (F1 D1 09 070/2009)

Arsita Adam (F1 D1 10 050/2010)

UNIVERSITAS HALUOLEO

KENDARI

2012

A.   JUDUL PROGRAM

Produksi bioetanol dari limbah ampas sagu (Metroxylon sagu forma

sagu Rauw) menggunakan Bakteri Amilolitik indigenous.

B.   LATAR BELAKANG MASALAH

          Seiring dengan ketersediaan energi di dunia yang semakin menipis sedangkan kebutuhan akan energi semakin hari semakin meningkat, sehingga pencarian sumber energi baru sebagai energi alternatif sangat perlu dilakukan. Salah satu sumber energi baru yang potensial untuk dikembangkan  adalah bioetanol. Secara lebih spesifik bioetanol adalah cairan yang dihasilkan melalui proses fermentasi gula dari penguraian sumber karbohidrat dengan bantuan mikroorganisme (Anonim, 2007). Bioetanol dapat juga diartikan sebagai bahan kimia yang memiliki ada sifat kesamaan dengan minyak premium, karena terdapatnya unsur – unsur seperti karbon (C) dan hidrogen (H). (Khairani, 2007).

          Bioetanol memiliki kelebihan dibanding dengan BBM, diantaranya memiliki kandungan oksigen yang lebih tinggi (35%) sehingga terbakar lebih sempurna, bernilai oktan lebih tinggi (118) dan lebih ramah lingkungan karena mengandung emisi gas CO lebih rendah19–25% (Indartono Y., 2005). Selain itu bioetanol dapat diproduksi oleh mikroorganisme secara terus menerus. Produksi bioetanol di berbagai negara telah dilakukan dengan menggunakan bahan baku yang berasal dari hasil pertanian dan perkebunan (Sarjoko, 1991).

          Saat ini produksi bioetanol banyak yang berasal dari tanaman jagung, tebu, dan kelapa sawit, namun para pengamat beranggapan bahwa pengembangan bioetanol telah menimbulkan dampak negatif yaitu berkurangnya lahan pertanian pangan dan kenaikan harga pangan. Padahal kebutuhan pangan meningkat seiring peningkatan jumlah penduduk dan kemajuan pola makan. Oleh karena itu, perlu dilakukan upaya mencari bahan baku alternatif  lain dari sektor non pangan untuk pembuatan bioetanol. Bahan amilum dan selulosa memiliki potensi sebagai bahan baku alternatif pembuatan bioetanol, salah satu contohnya adalah limbah ampas sagu (ampas sagu). Ampas sagu merupakan hasil samping industri pengolahan pati, yaitu residu selular empulur sagu berserat ((Singhal et al. 2008).

          Proses dasar pembuatan bioetanol dari tumbuh-tumbuhan dalam skala besar adalah dengan menggunakan mikroba dari golongan bakteri yang mampu memfermentasikan gula yang terkandung didalamnya, setelah proses fermentasi terjadi, gula kemudian mengalami proses distilasi, dehidrasi dan denaturisasi sebagai tahap akhir (Kardono, 2008).

Ampas sagu merupakan substrat yang berpotensi untuk dimanfaatkan  untuk produksi bioetanol karena masih mengandung karbohidrat tinggi seperti amilum yang masih cukup tinggi (Wina et al., 1986). Penggunaan ampas sagu sebagai substrat untuk produksi etanol membutuhkan bakteri yang mempunyai aktivitas ganda, yaitu mampu menghidrolisis amilum (aktivitas amilolitik) sehingga komponen tersebut tersedia untuk dikonversi menjadi etanol. Penelitian yang dilakukan oleh Yanti et al. (2009) berhasil mengisolasi bakteri indigenous (dari habitat lokal) yang bersifat amilolitik (mampu mengkonversi pati menjadi glukosa). Isolat bakteri dengan kode strain ASA7 tersebut diisolasi dari ampas sagu yang terdapat pada pengolahan tepung sagu  di Desa Andarao Kecamatan Sampara Kabupaten Konawe Sulawesi Tenggara (Yanti et al., 2009) dan isolat bakteri ini dapat dimanfaatkan untuk mengkonversi ampas sagu menjadi etanol. Berdasarkan uraian pada latar belakang permasalahan tersebut, maka penelitian untuk memproduksi bioetanol dari limbah ampas sagu (Metroxylon sagu forma sagu Rauw) menggunakan Bakteri indigenous perlu dilakukan demi menjawab tantangan penggunaan energi yang ramah lingkungan.

C.   PERUMUSAN MASALAH

          Meningkatnya limbah pertanian akibat perkembangan industri pertanian menimbulkan pengaruh pencemaran lingkungan. Limbah pertanian merupakan hasil samping industri pengolahan pertanian. Salah satu limbah pertanian dari hasil samping industri adalah limbah ampas sagu. Limbah ampas sagu merupakan biomassa yang mengandung komponen penting, seperti pati dan selulosa. Namun, limbah sagu belum banyak dimanfaatkan sehingga belum memiliki nilai ekonomi. Padahal, limbah sagu berpotensi sebagai sumber BBN non-pangan dalam produksi bioetanol. Bioetanol yang berasal dari BBN non-pangan merupakan solusi alternatif dalam mengatasi permasalahan persaingan sumber penghasil bioetanol dengan bahan pangan dan pakan. Oleh karena itu, perlu upaya yang sungguh-sungguh dalam mengembangkan bioetanol yang bersumber dari limbah sagu guna menyelesaikan permasalahan bangsa Indonesia khususnya serta permasalahan dunia umumnya dalam menghadapi tantangan dan menciptakan bahan bakar yang terbarukan guna menggantikan bahan bakar konvensional. Dalam pengembangannya terdapat beberapa permasalahan. Permasalahan yang akan diungkap pada penelitian ini, yaitu:

1.      Potensi limbah ampas sagu  sebagai bahan baku alternatif  dari sektor non pangan untuk pembuatan bioetanol merupakan salah satu solusi alternatif dalam mengatasi permasalahan persaingan sumber penghasil bioetanol dengan bahan pangan dan pakan.

2.      Kemampuan isolat bakteri amilolitik indigenous dalam memproduksi bioetanol dari substrat ampas sagu.

D.   TUJUAN PROGRAM

                 Adapun tujuan dilakukannya penelitian ini diantaranya adalah :

1.   Tujuan Umum

Mengetahui produksi bioetanol dari limbah ampas sagu (Metroxylon sagu forma sagu Rauw) menggunakan Bakteri Amilolitik indigenous yang berasal dari Desa Andarao Kecamatan Sampara Kabupaten Konawe Sulawesi Tenggara

2.   Tujuan Khusus

a)        Mengetahui potensi limbah ampas sagu  sebagai bahan baku alternatif  dari sektor non pangan untuk pembuatan bioetanol.

b)        Mengetahui kemampuan bakteri amilolitik indigenous dalam memproduksi bioetanol dari substrat ampas sagu.

E.   LUARAN YANG DIHARAPKAN

          Penelitian Produksi bioetanol dari limbah ampas sagu (Metroxylon sagu forma sagu Rauw) menggunakan Bakteri Amilolitik indigenous diharapkan akan diperoleh hasil sebagai berikut:

a)      Bioetanol dari bahan baku non pangan limbah ampas sagu (Metroxylon sagu forma sagu Rauw)

b)      Bioetanol dari substrat ampas sagu hasil fermentasi bakteri amilolitik indigenous (isolat lokal)  yang berasal dari  Desa Andarao Kecamatan Sampara Kabupaten Konawe Sulawesi Tenggara.

F.   KEGUNAAN PROGRAM

                 Program penelitian ini memiliki beberapa kegunaan, antara lain:

1.      Memanfaatkan limbah ampas sagu (Metroxylon sagu forma sagu Rauw) sebagai bahan baku non pangan pada pembuatan bioetanol, mengingat limbah sagu merupakan biomassa  yang mengandung komponen penting, seperti pati dan selulosa

2.      Kuantitas ampas sagu yang besar di dalam air limbah praolah berkontribusi terhadap BOD dan COD air limbah secara signifikan. Limbah ini akan menjadi masalah lingkungan yang serius bila tidak di perlakukan untuk tujuan tertentu atau dibuang dengan cara yang benar. Dengan demikian, limbah sagu dapat menjadi alternatif sumber BBN yang berasal dari biomassa lignoselulosa.

3.      Meningkatkan nilai ekonomi limbah ampas sagu yang sebelumnya hanya digunakan untuk bahan pakan ternak, saat ini dapat dimanfaatkan untuk memproduksi energi terbarukan dalam mengurangi pemanasan global serta menyediakan energi tinggi untuk menggantikan BBM konvensional.

4.      Memproduksi bioetanol dengan bantuan fermentasi Bakteri Amilolitik indigenous (isolat lokal) yang berasal dari Desa Andarao Kecamatan Sampara Kabupaten Konawe Sulawesi Tenggara.

G.   TINJAUAN PUSTAKA

1.   Kebutuhan dan Konsumsi Energi Nasional

           Tingkat kebutuhan bahan bakar minyak (BBM) di Indonesia saat ini telah mencapai lebih dari 1,3 juta barrel per hari, padahal produksi BBM nasional hanya 950 barrel per hari, akibat kenaikan permintaan energi nasional yang terus melambung menyebabkan subsidi yang ditanggung pemerintah semakin tinggi. Oleh karena itu pemerintah mengkampanyekan agar masyarakat dapat terus melakukan hemat terhadap pemakaian BBM. Pulau Jawa-Bali berada pada urutan pertama penggunaan BBM, yakni sebanyak 57 persen dari keseluruhan penggunaan BBM nasional sehingga menjadi dasar pemerintah untuk melaksanakan pencanangan Gerakan Hemat BBM Nasional (Dep.

ESDM 2008).

2.  Potensi Limbah Ampas Sagu ( Metroxylon sagus Rottb) Sebagai Bahan Baku Penghasil Bioetanol 

          Sebagai negara yang terletak didaerah tropika basah, Indonesia kaya akan tanaman penghasil karbohidrat sehingga mampu menjadi sumber karbohidrat terbesar didunia. Salah satu tanaman yang menyimpan karbohidrat atau pati pada bagian batangnya adalah sagu (Metroxylon sagu Rottb.). Pati sagu selain digunakan sebagai bahan makanan, juga digunakan sebagai bahan baku untuk berbagai macam industri, seperti industri pangan, tekstil, komestik, farmasi dan lain-lain. Sagu merupakan tanaman penghasil karbohidrat yang cukup tinggi dibandingkan dengan tanaman penghasil karbohidrat lainnya, produktifitasnya bisa mencapai 25 ton pati kering/ha/tahun apabila dikelola dengan baik, lebih tinggi dibandingkan dengan ubi atau kentang yang hanya mencapai 10-15 ton pati kering/ha/tahun (Bintoro 2008).

          Potensi sagu di Indonesia saat ini seluas 1,128 juta ha atau 51,3% dari 2,201 juta ha areal sagu dunia dan pemanfaatan tanaman sagu sejauh ini cenderung terfokus pada pati yang dihasilkannya. Pengolahan batang sagu menjadi pati hanya 16- 28%. Hasil ikutan pengolahan sagu berupa kulit batang dan ampas sekitar 72% merupakan biomassa limbah sagu hasil industri pengolahan sagu yang masih sangat kurang pemanfaatannya (Asben 2005).

          Limbah sagu merupakan hasil samping industri pengolahan pati. Industri ekstraksi pati sagu menghasilkan tiga jenis limbah, yaitu residu selular empulur sagu berserat (ampas), kulit batang sagu, dan air buangan. Jumlah kulit batang sagu dan ampas sagu adalah sekitar 26% dan 14% berdasar bobot total balak sagu (Singhal et al. 2008).

          Limbah sagu mengandung komponen penting seperti pati dan selulosa. Jumlah limbah kulit batang sagu mendekati 26%, sedangkan ampas sagu sekitar 14% dari total bobot balak sagu. Ampas mengandung 65,7% pati dan dan sisanya merupakan serat kasar, protein kasar, lemak, dan abu. Dari persentase tersebut ampas mengandung residu lignin sebesar 21%, sedangkan kandungan selulosa di dalamnya sebesar 20% dan sisanya merupakan zat ekstraktif dan abu. Di sisi lain, kulit batang sagu mengandung selulosa (57%) dan lignin yang lebih banyak (38%) daripada ampas sagu (Kiat, 2006)

          Lignin dan selulosa yang terkandung dalam limbah sagu membentuk ikatan lignoselulosa bersama dengan hemiselulosa. Oleh karena itu, potensi biomassa lignoselulosa tersebut dapat dimanfaatkan sebagai gula fermentasi dalam bahan baku produksi bioetanol sehingga meningkatkan nilai ekonomi limbah sagu. Namun, belum banyak pemanfaatan limbah tersebut sebagai bioetanol dan untuk memanfaatkan komponen yang terkandung di dalamnya dibutuhkan metode hidrolisis agar menghasilkan rendemen gula yang tinggi (Akmar dan Kennedy 2001).

          Pemanfaatan bioetanol dari biomassa lignoselulosa limbah sagu perlu mendapatkan perhatian serius. Hal ini dapat meningkatkan nilai ekonomi limbah sagu yang sebelumnya hanya digunakan untuk bahan bakar dan pakan ternak. Kegunaan biomassa lignoselulosa dapat dimanfaatkan untuk memproduksi energi terbarukan harus ditingkatkan untuk mengurangi pemanasan global dan dapat menyediakan energi tinggi untuk menggantikan BBM konvensional. Oleh karena itu, biomassa selalu menjadi sumber energi utama untuk makhluk hidup dan diperkirakan berkontribusi 13% dari suplai energi dunia dan persentase yang lebih besar lagi bagi negara-negara berkembang, termasuk Indonesia (Tsukahara dan Sawayama 2005).

          Produksi etanol dari biomassa lignoselulosa terdiri atas beberapa langkah, diantaranya hidrolisis lignin dan hemiselulosa (praperlakuan), hidrolisis selulosa, fermentasi, pemisahan residu lignin, pemulihan etanol, dan penanganan air limbah (Galbe dan Zacchi 2007).

3.   Mikroorganisme pada Fermentasi

       Alkohol dapat diproduksi dari beberapa bahan secara fermentasi dengan bantuan mikroorganisme, proses dasar pembuatan etanol dari tumbuh-tumbuhan dalam skala besar adalah dengan menggunakan mikroba yang mampu memfermentasikan gula yang terkandung didalamnya, setelah proses fermentasi terjadi, gula kemudian mengalami proses distilasi, dehidrasi dan denaturisasi sebagai tahap akhir, namun demikian ada beberapa jenis tanaman yang memerlukan proses tambahan pada saat fermentasi, yaitu proses hidrolisasi agar gula dapat berubah menjadi karbohidrat (Kardono, 2008).

       Ampas sagu merupakan limbah organik yang masih mengandung karbohidrat  terutama amilum tinggi (Wina et al., 1986) sehingga sangat berpotensi dimanfaatkan sebagai substrat untuk produksi etanol. Namun demikian, pemanfaatan ampas sagu sebagai substrat untuk produksi etanol memerlukan bakteri yang mampu menghdirolisis komponen amilumnya menjadi gula sederhana sebelum dikonversi menjadi etanol.

    Penelitian yang telah dilakukan oleh Yanti et al. (2009) berhasil mengisolasi sebanyak 117 isolat bakteri indigenous yang berasal dari pengolahan tepung sagu di Kabupaten Konawe, Sulawesi Tenggara yang bersifat amilolitik. Hasil seleksi berdasarkan aktivitas amilolitik pada media padat diperoleh 40 isolat memiliki aktivitas amilolitik > 4 cm² dengan aktivitas enzim amilase berkisar antara 38,04-99,30 DUN/ml (Yanti et al., 2009).

       Metode tahapan yang dapat dilakukan dalam produksi bioetanol dari  limbah ampas sagu adalah hidrolisis komponen amilumnya (praperlakuan), hidrolisis enzimatik selulosa, dan fermentasi seluruh gula, pemisahan residu lignin, pemulihan etanol, dan penanganan air

limbah (Galbe dan Zacchi 2007).

H.   METODE PELAKSANAAN PROGRAM

1.      Populasi

Menurut Suharsimi Arikunto (2002) populasi adalah keseluruhan dari subyek penelitian. Populasi dalam penelitian ini adalah Limbah hasil pengolahan sagu.

2.      Sampel penelitian

Sampel penelitian adalah sebagian atau wakil populasi yang diteliti (Suharsimi A., 2002). Sampel dalam penelitian ini adalah limbah ampas sagu dari tempat pengolahan sagu di Desa Andarawo Kecamatan Sampara Kabupaten Konawe Sulawesi Tenggara.

3.      Variabel Penelitian

Adapun variabel dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Variabel Bebas

Variabel bebas (independent variable) adalah variable yang mempengaruhi variabel terikat (dependent) (Soekidjo notoatmodjo, 2005). variabel bebas dalam penelitian ini adalah isolat  bakteri  amilolitik indigenous yang berasal dari desa Andarao Kecamatan Sampara Kabupaten Konawe Sulawesi Tenggara.

b. Variabel Terikat

variabel terikat (dependent) adalah variabel yang dipengaruhi variabel bebas (independent) (Soekidjo notoatmodjo, 2005). variabel terikat

dalam penelitian ini adalah kadar etanol limbah ampas sagu (metroxylon sagu forma sagu rauw).

4.      Desain Penelitian

a. Pendekatan Penelitian

Jenis penelitian yang digunakan yaitu true eksperiment (eksperimen sungguhan). Desain atau rancangan eksperimen yang digunakan sebagai berikut.

Pengumpulan bahan baku (Limbah ampas sagu)

Penambahan isolat bakteri amilolitik

Fermentasi

Destilasi

Uji Kadar Etanol

 

Gambar 1. Tahapan Kegiatan Penelitian

b.   Pelaksana Eksperimen

Waktu dan tempat: Eksperimen dilakukan pada bulan Februari sampai bulan Mei tahun 2013 dilaboratorium Mikrobiologi dan laboratorium Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Haluoleo.

Mana metode penelitiannya???? Tambahkan tahapan2 penelitian seperti yang kamu gambarkan pada skema tahapan penelitian

I.   JADWAL KEGIATAN PROGRAM

No	Rincian Kegiatan Program	Pelaksanaan Bulan Ke-
		1	2	3	4	5
1	Persiapan pelaksanaan program
2	Pembuatan bioetanol, pengujian kadar etanol serta analisis data
3	Pembuatan laporan

DAFTAR PUSTAKA

Akmar PF dan Kennedy JF. 2001. The potential of oil and sago palm trunk wastes

            as carbohydrate resource. Wood Sci and Technol. 35: 467-473.

Anonim, 2007a. Apa itu Bioetanol ?. http://www.nusantara-agro-industri.com.       Diakses tanggal 20 April 2009.

Asben A. 2009. Pemanfaatan Limbah Sagu untuk Pengembangan Enzim Selulase

            Termite dalam Produksi Bioetanol [disertasi]. Bogor: Sekolah Pasca            Sarjana IPB.

Bintoro H. 2008. Bercocok Tanam Sagu. IPB Press, Bogor.

[Dep. ESDM] Departmen Energi dan Sumber Daya Mineral. 2008. Kemajuan        Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati (BBN). Dep. ESDM, Jakarta.

Galbe M, Zacchi G. 2007. Pretreatment of Lignocellulosic Materials for Efficient Bioethanol Production. Adv Biochem Eng/Biotechnol 108: 41- 65.

Kardono “Teknologi Road Map Teknologi Rekayasa Atmosfir (Global Warming)    2007-2014” Rapat Koordinasi BPPT 2008.

Khairani, R. 2007. Tanaman jagung sebagai bahan biofuel.   http://www.macklintmip-unpad.net/Bio-fuel/Jagung/Pati.pdf. diakses tanggal 25 Maret 2009.

Kiat LJ. 2006. Preparation and characterization of carboxymethyl sago waste and

            its hydrogel [tesis]. Malaysia: Universiti Putra Malaysia.

Singhal RS, Kennedy JF, Gopalakrishnan SM, Kaczmarek Agnieszka, Knill CJ,     dan Akmar PF. 2008. Industrial production, processing, and utilization of       sago palm-derived products. Carbohydr Polym 72: 1-20.

Soekidjo Notoatmodjo, 2003, Prinsip-Prinsip dasar Ilmu Kesehatan Masyarakat,    Jakarta: PT. Asdi Mahastya.

Suharsimi Arikunto, 2002, Prosedur Penelitian, Jakarta; PT. Asdi Mahasatya

Tsukahara K, Sawayama S. 2005. Liquid fuel production using microalgae. J Jpn

            Petrol Inst 45:251-259 [terhubung berkala] http://www.jstage.jst.go.            jp/article/jpi/48/5/251/_pdf [ 1 Mar 2009].

 Wina, E., Evans, A.J. & Lowry, J. B. 1986. The Composition of Pith from Sago palms Metroxylon sagu and Arenga pinnata. Journal of Science Food Agriculture., 37 : 352-358. 

Yanti, N.A. Sembiring, I dan Margino, S. 2009. Bakteri Amilolitik yang diisolasi dari Lokasi Pengolahan Pati Sagu. Prosiding, Biologi, Ilmu Lingkungan dan Pembelajarannya. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta, Yogyakarta, 4 Juli 2009.