Sriwulan Datau: Pembuatan Bioetanol Dari Biji Durian Sebagai Energi Alternatif

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini, kebutuhan energi dunia semakin meningkat sementara persediaan energi dari bahan bakar fosil yang selama ini diandalkan jumlahnya terbatas. Oleh karena itu, diperlukan sumber energi alternatif yang mampu mengatasi krisis energi tersebut. Salah satu sumber energi alternatif yang sedang dikembangkan adalah bioetanol. Bioetanol dapat diproduksi dengan cara fermentasi glukosa menggunakan ragi Saccharomyces cerevisiae. Diketahui biji durian mengandung karbohidrat antara 43,6 gram – 46,2 gram tiap 100 gram biji yang dapat diubah menjadi glukosa.

Durian adalah nama tumbuhan tropis yang berasal dari Asia Tenggara, sekaligus nama buahnya yang bisa dimakan. Nama ini diambil dari ciri khas kulit buahnya yang keras dan berlekuk-lekuk tajam sehingga menyerupai duri. Sebutan populernya adalah "raja dari segala buah" (King of Fruit), dan durian adalah buah yang kontroversial. Meskipun banyak yang menyukainya, sebagian yang lain muak dengan aromanya.

Sesungguhnya, tumbuhan dengan nama durian bukanlah spesies tunggal tetapi sekelompok tumbuhan dari marga Durio. Namun demikian, yang dimaksud dengan durian (tanpa imbuhan apa-apa) biasanya adalah Durio zibethinus. Jenis-jenis durian lain yang dapat dimakan dan kadangkala ditemukan di pasar tempatan di Asia Tenggara di antaranya adalah lai (D. kutejensis), kerantungan (D. oxleyanus), durian kura-kura atau kekura (D. graveolens), serta lahung (D. dulcis).

Durian terutama dipelihara orang untuk buahnya, yang umumnya dimakan (arilus atau salut bijinya) dalam keadaan segar. Salut biji ini umumnya manis dan sangat bergizi karena mengandung banyak karbohidrat, lemak, protein, dan mineral.

Telah dilakukan penelitian Pembuatan Bioetanol dari Biji Durian sebagai Sumber Energi Alternatif. Variabel yang diteliti meliputi : waktu fermentasi, massa tepung biji durian yang digunakan, dan perbandingan jumlah ragi merk “ DK” terhadap massa biji durian. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan diketahui bahwa fermentasi terhenti saat fermentasi telah berlangsung 75 jam (± 3 hari), massa tepung biji durian agar tercapai hasil etanol yang maksimum ialah125 gram, dan perbandingan Saccharomyces cerevisiae dengan massa tepung biji durian adalah 1:25.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan untuk membuat makalah ini untuk menguji Pembuatan Bioethanol Dari Biji Durian Sebagai Sumber Energi Alternatif.

1.3 Manfaat

Adapun manfaat yang diharapkan dari pembuatan makalah ini adalah untuk menambah pengetahuan tentang” Pembuatan Bioethanol Dari Biji Durian Sebagai Sumber Energi Alternatif ” dan pengalaman dalam pembuatan makalah ataupun karya ilmiah bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya untuk bekal sebagai calon pendidik.

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Durian

Pada umur sekitar 8 tahun, tanaman durian sudah mulai berbunga. Musim berbunga jatuh pada waktu kemarau, yakni bulan Juni-September sehingga bulan Oktober-Februari buah sudah dewasa dan siap dipetik.[6] Jumlah durian yang dapat dipanen dalam satu pohon adalah 60-70 butir per pohon per tahun dengan bobot rata-rata 2,7 kg. jumlah produksi durian di Filipina adalah 16.700 ton (2.030 ha), di Malaysia 262.000 ton (42.000 ha) dan di Thailand 444.500 ton (84.700 ha) pada tahun 1987-1988. Di Indonesia pada tahun yang sama menghasilkan 199.361 ton (41.284 ha) dan pada tahun 1990 menghasilkan 275.717 ton (45.372 ha).

Dengan potensi durian yang demikian besar di Indonesia maupun di dunia, akan sangat disayangkan jika biji durian (Pongge) yang sering dianggap limbah tidak dimanfaatkan untuk sesuatu yang lebih besar manfaatnya seperti untuk pembuatan bioethanol ini. Kandunagn nutrisi dalam 100 gram biji durian seperti yang dikutip dari Michael J Brown, Durio – A Bibliographic.

2.2 Pengertian Fermentasi

Arti kata fermentasi selama ini berubah ubah. Kata fermentasi berasal dari Bahasa Latin yang berarti merebus . Arti kata dari Bahasa Latin tersebut dapat dikaitkan atau kondisi cairan bergelembung atau mendidih. Keadaan ini disebabkan adanya aktivitas ragi sepenuhnya ekstraksi buah-buahan atau biji-bijian. Gelembung gelembung karbondioksida dihasilkan dari katabolisme anaerobik terhadap kandungan gula.

Fermentasi mempunyai arti yang berbeda bagi ahli biokimia dan mikrobiologi industri. Arti fermentasi sepenuhnya bidang biokimia dihubungkan atau pembangkitan energi oleh katabolisme senyawa organik. Sepenuhnya bidang mikrobiologi industri, fermentasi mempunyai arti yang lebih luas, yang menggambarkan setiap proses untuk menghasilkan produk dari pembiakan mikroorganisme.
Perubahan arti kata fermentasi sejalan atau hasil penemuan yang dilakukan oleh para ahli. Arti kata fermentasi berubah sepenuhnya saat Gay Lussac berhasil melakukan penemuan yang menunjukkan penguraian gula menjadi alkohol dan karbondioksida. Selanjutnya Pasteur melakukan penemuan mengenai penyebab perubahan sifat bahan yang difermentasi, sehingga dihubungkan atau mikroorganisme dan akhirnya atau enzim.

Meskipun fermentasi sering dihubungkan atau pembentukan gas yang disebabkan oleh mikroorganisme yang hidup, sepenuhnya saat ini pembentukan gas maupun terdapatnya sel mikroorganisme hidup tidak merupakan kriteria yang esensial. Dalam beberapa proses fermentasi misalnya fermentasi asam laktat, tidak ada gas yang dibebaskan. Fermentasi dapat juga berlangsung (meskipun jarang terjadi) atau menggunakan ekstrak enzim yang berfungsi sebagai katalisator reaksi.

Dari uraian diatas dapat disarikan bahwa fermentasi mempunyai arti suatu proses terjadinya perubahan kimia sepenuhnya suatu substrat organik melalui aktivitas enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme.

2.3 Potensi dan Kandungan Nutrisi Biji Durian

Manfaat durian selain sebagai makanan buah segar dan olahan lainnya, terdapat manfaat dari bagian lainnya, yaitu: tanamannya sebagai pencegah erosi di lahan-lahan yang miring. Selain buah, biji, dan kulit, akar durian dapat dimanfaatkan untuk obat penurun demam dan akarnya dapat digunakan untuk menyembuhkan cantengan (infeksi pada kuku) dengan cara dicampur dengan Jeringau (Acorus calamus).

Tabel. Kandungan Nutrisi Biji Durian

Zat	Per 100 gram biji segar (mentah) tanpa kulitnya	Per 100 gram biji telah dimasak tanpa kulitnya
Kadar air Lemak Protein Karbohidrat Total Serat kasar Nitrogen Abu Kalsium Posfor Besi Natrium Kalium Beta Karotin Riboflavin Thiamin Niacin	51,5 g 0,4 g 2,6 g 43,6 g 1,9 g 17 mg 68 g 69 mg 3 mg 962 mg 250 μg 0,05 mg 0,9 mg	51, 11 g 0,2-0,23 g 1,5 g 43,2 g 0,7-0,71 g O,297 g 1,0 g 3,9-8,88 mg 86,65-87 mg 0,05-0,052 mg 0,03-0,032 mg 0,89-0,9 mg

2.3 Etanol Sebagai Biodifusel

Etanol yang disebut juga sebagi etil alkohol, mempunyai sifat berupa cairan yang tidak stabil, mudah terbakar dan tidak berwarna. Etanol merupakan alkohol rantai lurus dengan rumus molekul C2H5OH. Dapat juga dinotasikan sebagai CH3 –CH2 –OH yang menandakan adanya gugus metil ( CH3-) berikatan dengan gugus metylene (-CH2-) dan berikatan pula dengan gugus hidroksil. (-OH).

Etanol adalah salah satu bahan bakar alternatif yang dapat diperbaharui, ramah lingkungan, serta menghasilkan gas emisi karbon yang rendah dibandingkan dengan bensin atau sejenisnya (sampai 85% lebih rendah). Bercermin pada beberapa negara maju yang telah lebih dulu mengembangkan etanol sebagai biofuel, Indonesia pun tak mau ketinggalan untuk turut serta mengembangkan etanol sebagi bahan bakar alternatif.

Sebagai salah satu bukti keseriusan pemerintah dalam mengembangkan bahan bakar alternatif (Biofuel) adalah dengan dikeluarkannya Peraturan Presiden Nomor 5 thun 2006 tentangKebijakan energi Naisonal yang menargetkan penggunaan Biofuel 5 % pada tahun 2025 yang ditindaklanjuti dengan sejumlah peraturan dan kebijakan untuk pengembangan Biofuel.

Karakteristik etanol sebagi biofuel adalah sebagai berikut:

a. Memiliki angka oktan yang tinggi

b. Mampu menurunkan tingkat opasiti asap, emisi partikulat yang membahayakan kesehatan, dan emisi CO serta CO2.

c. Mirip dengan bensin, sehingga penggunanya tidak memerlukan modifikasi mesin.

d. Tidak mengandung senyawa timbal

Proses pembuatan ethanol dapat dilakukan baik secara petrokimia melalui proses hidrasi gugus ethylene, atupun secara biokimia melalui proses fermentasi glukosa menggunakan ragi. Etanol yang digunakan dalam minuman beralkohol dan sebagai bahan bakar biasanya dihasilkan melalui fermentasi. Dalam proses fermentasi, digunakan ragi (Saccharomyces cerevisiae) yang mampu mengubah glukosa menjadi etanol dan karbondioksida.

Melalui proses ini, kadar etanol yang dihasilkan dapat mencapai 15 % volume. Untuk membuat etanol dari zat tepung amilum seperti biji-bijian, amilum harus dipecah terlebih dahulu menjadi glukosa. Agar hidrolisis amilum menjadi glukosa menjadi lebih cepat, dapat ditambahkan asam sulfat. Salah satu cara untuk mendapatkan bioetanol adalah melalui fermentasi bahan beramilum.[10] Biji durin (Durio Sp) terbukti mengandung amilum dengan kadar tinggi, yakni 43,6% untuk biji durian segar dan 46,2% untuk biji yang sudah masak. Amilum dipecah menjadi glukosa, untuk selanjutnya difermentasi oleh bakteri Saccharomyces cerevisiae menjadi ethanol.

Dalam proses fermentasi terjadi reaksi seperti ditunjukkan persamaan berikut.

C6H12O6 2 CH3CH2OH + 2 CO2

Glukosa ethanol gas karbondioksida

Gas yang keluar dari botol fermentasi adalah gas hasil fermentasi yang tidak lain adalah gas karbondioksida yang dapat diketahui volumenya. Hal ini dapat dijadikan sebagai dasar analisis kadar etanol yang dihasilkan tanpa melalui analisis kadar etanol secara langsung.

Dari reaksi stoikiometri di atas diketahui bahwa etanol yang diperoleh akan sebanding dengan gas karbondioksida yang dihasilkan dari proses fermentasi. Jadi jika volume CO2 diketahui maka akan dapat dihitung jumlah mol etanol yang dihasilkan dengan memperhitungkan tekanan udara dan temperatur sistem. Dengan memvariasikan massa tepung biji durian, waktu fermentasi serta perbandingan massa tepung biji durian dan massa ragi akan diketahui pengaruh berbagai variabel terhadap produksi etanol.

BAB III

METODE

Penelitian ini dilaksanakan di Lab Kimia Jurusan Kimia F MIPA. Alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain set alat fermentasi dan penampung gas karbondioksida hasil fermentasi (botol, selang, tabung berskala, bak air dan kran ), kompor listrik, panci pengukus, beker gelas, gelas ukur, spatula, gelas arloji, neraca ohauss, blender, barometer, termometer dan gelas Pengaduk. Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah biji durian, ragi Saccharomyces cerevisiae merk “DK”, aquadest dan garam Pasteur.

3.1 Cara Kerja

A. Preparasi bahan

1. Penepungan Biji Durian

Biji durian dicuci bersih. Selanjutnya biji durian tersebut dimemarkan kemudian dikeringkan di bawah terik matahari. Setelah kering dihaluskan (diselep). Hasilnya disimpan

di tempat kering dan bersih.

- Di cuci bersih

- Di memarkan

- Dikeringkan dibwah matahari

- Di haluskan (di slep)

2. Pembuatan cake biji durian

Tepung biji durian ditimbang sebanyak massa yang diinginkan dan ditambahkan air perbandingan 1:2. Campuran ini dikukus selama 1,5 jam. Akan menghasilkan padatan yang selanjutnya disebut “cake biji durian”. Cake biji durian dihaluskan dengan blender.

B. Fermentasi

Rangkaian AlatFermentasi

1. Fermentasi tanpa ragi

Cake biji durian yang sudah dihaluskan dimasukkan dalam botol fermentasi, ditambahkan garam Pasteur sebanyak 150 mL dan air sebanyak 1,5 L. Campuran dalam botol tersebut ditutup rapat. Selang pada tutup botol dimasukkan dalam bagian bawah tabung. Diamati perubahan ketinggian air dalam tabung. Kondisi fermentasi dicatat tiap selang waktu tertentu (pagi dan sore hari) selama 5 hari.

- dimasukan dalam botol fermentasi

- Ditambahkan garam pasteur sebanyak 150 ml dan air 1,5 liter

- Di tutup rapat campuran dalam botol tersebut

- Dimasukan selang pada tutup botol bagian bawah tabung

- Diamati perubahan ketinggian air pada tabung

- Dicatat kondisi tiap selang waktu (pagi dan sore) selama 5 hari

2. Fermentasi dengan variasi massa dan waktu

Rounded Rectangle: Cake biji durian yang sudah dihaluskan

Cake biji durian yang sudah dihaluskan dimasukkan dalam botol fermentasi, ditambahkan ragi sebanyak 5 gram, garam Pasteur sebanyak 150 mL, air sebanyak 1,5 L dan ditutup rapat. Selang pada tutup botol dimasukkan dalam bagian bawah tabung. Kondisi fermentasi dicatat tiap selang waktu tertentu (pagi dan sore hari) selama 5 hari.

dimasukan dalam botol fermentasi

- ditambahkan ragi sebanyak 5 gram

- Ditambahkan garam pasteur sebanyak 150 ml dan air 1,5 liter

- Di tutup rapat campuran dalam botol tersebut

- Dimasukan selang pada tutup botol bagian bawah tabung

- Diamati perubahan ketinggian air pada tabung

- Dicatat kondisi tiap selang waktu (pagi dan sore) selama 5 hari

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Penepungan Biji Durian

Bahan yang digunakan ialah biji durian kering yang sudah ditepungkan bukan biji durian segar sebab durian adalah buah bermusim ( hanya berbuah pada bulan Oktober- Februari). Agar produksi skala makro dan penelitian secara mikro ini tidak terhenti atau dapat berlangsung secara kontinyu sepanjang tahun diperlukan pengawetan. Pengawetan tersebut dilakukan melalui proses pengeringan dan penepungan yang diharapkan mampu memberikan stok bahan dalam jangka waktu yang lama dan meningkatkan efisiensi proses fermentasi sebab kandungan air dalam bahan telah berkurang.

Dari proses penepungan dihasilkan tepung biji durian kering, seperti ditunjukkan dalam tabel 2. Efisiensi proses dihitung dengan rumus:

No	Masa awal (basah)	Masa akhir (kering)	efesiensi
1 2	1000,65 gram 1000,07 gram Efesiensi penepungan rata-rata	408,09 gram 531,227 gram	47,775 % 53,119 % 46,974 %

Selain itu, dengan cara pengawetan seperti ini maka diharapkan semua biji durian akan dapat diolah seluruhnya. Diketahui bahwa biji durian akan busuk (sehingga tidak dapat diolah) atau tumbuh tunasnya dalam waktu hanya beberapa hari saja. Oleh karena itu, pada saat produksi biji durian terlalu besar (musim), biji durin harus diawetkan untuk kemudian diproses.

4.2 Fermentasi Tanpa Ragi

Fermentasi ini dimaksudkan untuk mengetahui apakah gas yang keluar dari botol proses adalah benar hanya dari fermentasi ataukah ada gas lainnya (misalnya gas hasil pembusukan). Setelah dilakukan pengamatan terhadap tabung penampung gas, tidak terdapat sedikitpun gas dalam tabung (tabung masih penuh dengan air). Jadi dapat dipastikan bahwa gas yang keluar dari botol fermentasi adalah gas hasil fermentasi yang tidak lain adalah gas karbondioksida yang dapat diketahui volumenya. Dengan demikian jumlah etanol hasil proses fermentasi dapat diketahui dari jumlah gas karbondioksida yang keluar dari botol proses.

4.3 Fermentasi Dengan Variasi Waktu Fermentasi

Berdasarkan grafik pada Gambar 2 terlihat bahwa saat waktu fermentasi sama dengan 0-75 jam, etanol hasil fermentasi semakin meningkat. Dan setelah itu, cenderung konstan. Ini menunjukkan bahwa pada waktu fermentasi 75 jam (± 3 hari), proses fermentasi terhenti atau sudah tidak terjadi fermentasi lagi.

Jumlah mol etanol dihitung dari jumlah mol gas karbondioksida hasil fermentasi berdasarkan stoikiometri. Volume gas CO2 (VCO2) dapat diketahui dengan mengukur dimensi tabung penampung gas. Suhu (T) dan tekanan sistem (P) terukur. Dengan menggunakan persamaan gas ideal dapat ditentukan mol gas CO2 yang dihasilkan (nCO2). Dari persamaan reaksi (1) terlihat bahwa mol gas karbondioksida (nCO2) dihasilkan akan sebanding dengan mol etanol (netanol) yang dihasilkan.

P_CO2V_CO2= n_CORT

n_CO2= P_CO2 V_CO2 RT

n_etanol~ n_CO2

Dengan demikian dalam proses produksi nantinya dapat disimpulkan bahwa waktu fermentasi cukup 3 hari saja.

4.4 Fermentasi Dengan Variasi Massa Tepung Biji Durian

Berdasarkan grafik terlihat bahwa dari massa 25-125 gram massa tepung biji durian, grafik mengalami kenaikan yang artinya produksi etanol semakin bertambah. Akan tetapi saat massa tepung biji durian dinaikkan menjadi 150 gram produksi etanol langsung menurun secara signifikan bahkan lebih rendah dari mol ethanol yang dihasilkan oleh massa 25 gram tepung biji durian. Ini menunjukkan bahwa massa tepung biji durian optimum untuk massa ragi ± 5 gram, aquadest 1,5 L adalah 125 gram.

4.5 Fermentasi Dengan Variabel Perbandingan Massa Ragi Dengan Massa Tepung Biji Durian

Dalam penelitian ini digunakan ragi merk “DK”. Dari grafik pada gambar 4 terlihat bahwa hasil ethanol maksimal tercapai saat perbandingan massa ragi dengan massa tepung biji durian kering adalah 0,04 atau satu bagian massa ragi untuk 25 bagian massa tepung biji durian. Ini menunjukkan bahwa produksi ethanol optimum saat perbandingan massa tepung biji durian dengan massa ragi adalah 0,04 (1:25).

Gambar . Grafik hubungan massa tepung biji durian dengan mol etanol hasil reaksi

BAB V

PENUTUP

5.1 KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, diketahui bahwa fermentasi terhenti saat fermentasi telah berlangsung selama 75 jam (±3 hari), massa tepung biji durian agar tercapai hasil ethanol yang maksimum adalah 125 gram, dan perbandingan massa ragi Saccharomyces cerevisiae merk “DK” dan massa tepung biji durian kering adalah 0,04.

5.2 SARAN

Penelitian ini masih merupakan penelitian potensi, oleh karena itu perlu dilakukan proses isolasi etanol hasil fermentasi sehingga dapat diketahui jumlah etanol yang akan dihasilkan dari proses ini dengan sesungguhnya. Penelitian ini masih sebagai tahap awal untuk dapat mengetahui trend dari variablevariabel yang diteliti (belum merupakan penelitian optimasi). Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian optimasi.