6

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1. Sampah Organik

Berdasarkan jenisnya sampah dibedakan menjadi dua macam, yaitu

sampah anorganik dan sampah organik. Sampah anorganik merupakan sampah

yang pada umumnya dihasilkan dari makhluk tak hidup dan merupakan jenis

sampah yang sulit terurai (undegradable). Sedangkan sampah organik adalah jenis

sampah yang dihasilkan dari makhluk hidup, dan mudah terurai atau membusuk,

contohnya sisa makanan seperti kulit pisang, daun-daun yang telah mengering,

dan sebagainya.

Perilaku mengkonsumsi sebagai pemenuhan kebutuhan jasmaniah

khususnya manusia tidak akan lepas dari hasil pembuangan yang sering kita kenal

dengan sampah. Ditambah lagi dengan semakin pesatnya pertumbuhan jumlah

penduduk dan perekonomian juga menjadi permasalahan nyata akan dampak

negatif khususnya pada lingkungan dalam hal ini adalah sampah organik rumah

tangga. Penduduk indonesia perharinya membuang sampah sekitar 51.400.000 ton

sampah (Muslihah, 2012).

Menurut Muslihah (2012) pasar khusus seperti pasar sayur-mayur, pasar

buah ataupun pasar ikan, jenis sampah yang dihasilakan relatif seragam dan

sebagian besar (95 %) adalah sampah organik. Sedangkan sampah dari

pemukiman umumnya sangat beragam, tapi secara umum minimal 75 % terdiri

dari sampah organik dan sisanya adalah sampah anorganik.

Sumber penghasil sampah di Indonesia sebagian besar berasal dari

perumahan (70-75%) dan (25-30%) berasal dari non perumahan. Secara umum

7

komposisi sampah terdiri dari jenis organik, kertas, plastik, gelas, logam dan lain-

lain. Sampah di Indonesia rata-rata masuk dalam kategori sampah basah yang

dengan kandungan organik cukup tinggi (70-80%) dan anorganiknya (20-30%)

serta memiliki kadar air 60%, berat jenis rata-rata 250 kg/m3 serta nilai kalor

(1.100-1.500) k.cal/kg. Sampah ini akan terdekomposisi menjadi bentuk padat,

cair dan gas (Rahman, tanpa tahun)

Sampah yang belum teolah secara baik akan menimbulkan dampak yang

buruk bagi lingkungan seperti, banjir, tempat bersarangnya nyamuk yang akan

menjadi sumber penyakit, dan tumpukan sampah yang besar memberikan bau tak

sedap, serta kegiatan pembersihan dengan cara membakar juga memberikan

dampak polusi dan pencemaran udara. Oleh sebab itu sampah merupakan salah

satu masalah serius yang perlu segera ditemukan jalan keluar penanganannya .

Menurut Artiani (2010) selama ini sampah dipandang sebagai buangan

yang tidak lagi bermanfaat, sementara di sisi lain pemerintah kesulitan menangani

pengelolaan sampah secara tuntas. Dari adanya kondisi ini, maka harus dicari

alternatif untuk menyelesaikan masalah yang ada, yaitu memanfaatkan sampah

secara optimal sekaligus dapat memperpanjang umur TPA.

Beberapa alternatif bagaimana cara memanfaatkan sampah, sehingga

mempunyai nilai ekonomis yang cukup tinggi antara lain sampah dapat

dimanfaatkan menjadi kompos, biogas (energi alternatif), papan komposit

(komposit serbuk kayu plastik daur ulang), bahan baku dalam pembuatan bata

(briket), pengisi tanah, penanaman jamur, media produksi vitamin, media

produksi Protein Sel Tunggal (PST), dan lain-lain. (Saputro dkk, 2006).

8

2.2. Tanaman Jagung

Tanaman jagung (Zea mays L.) termasuk dalam famili rumput-rumputan

(Gramineae) tanaman ini di Indonesia sudah dikenal sejak 400 tahun yang lalu,

yang pertama kali dibawa oleh bangsa portugis dan spanyol ( Shofiyanto 2008).

Berikut adalah klasifikasi tanaman jagung (Zea mays L.) :

Divisi : Spermatophyta

Sub Divisi : Angiospermae

Kelas : Monocotyledonae

Bangsa : Graminales

Suku : Graminae

Marga : Zea

Jenis : Zea mays L.

Di Indonesia, jagung merupakan komoditas pangan dengan tingkat

permintaan yang terus meningkat. Badan Pusat Statistik (2008) memperkirakan

pada tahun 2008 produksi jagung pipil kering di Indonesia sebanyak 14.854.050

ton. Jumlah ini dihasilkan oleh propinsi-propinsi penghasil jagung terbesar seperti

Jawa Timur, Jawa Tengah, Lampung, Sumatera Selatan, Sumatera Utara, NTT,

dan Gorontalo (Susilowati, 2011). Sedangkan pada tahun 2009 Badan Pusat

statistik melaporkan bahwa, produksi tanaman jagung di indonesia yaitu 4,2

ton/ha. Dari produksi tersebut proporsi limbah tanaman jagung per persen bahan

kering terdiri dari 50 % batang, 20 % daun, 20 % tongkol dan 10 % klobot

(Retnani dkk; 2009)

Meskipun batang, daun, tongkol, dan kelobot jagung hanya merupakan

limbah hasil panen, bagian-bagian tanaman ini masih dapat dimanfaatkan sebagai

bahan yang memiliki daya guna dan dapat menghasilkan beragam produk. Berikut

9

diberikan dalam dalam Gambar 2.1 potensi-potensi yang dimiliki dari tumbuhan

jagung.

Gambar 2.1 Potensi Pemanfaatan Tanaman Jagung (Anonim, 2005 dalam Subekti

2011).

Buah Jagung

Batang

1. Pakan 2. Pulp 3. Kertas 4. Bahan Bakar

Tongkol

Rambut

1. Pakan 2. Pulp 3. Kompos 4. Bahan Bakar

1. Kompos

Tanaman jagung

Lembaga 1. Minyak

Kulit Ari 1. Bahan Baku Industri

Daun 1. Pakan 2. Kompos

Kulit/ Kelobot

Jagung

Pipilan

1. Pakan 2. Kompos 3. Industri Rokok

Grit 1. Pakan 2. Kompos

Tepung

1. Pakan 2. Pangan 3. Bahan Baku Industri

Pati

4. Pakan 5. Pangan 6. Bahan Baku Industri

10

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa salah satu potensi dari batang

jagung adalah sebagai bahan bakar, maka dari 50 % limbah batang jagung untuk

dimanfaatkan sebagai bahan bakar merupakan potensi yang besar. Menurut

Muniroh dan Luthfi (2011) Biomassa batang jagung merupakan sampah yang

sejauh ini masih belum banyak dimanfaatkan menjadi produk yang memiliki nilai

tambah (added value). Batang jagung yang termasuk biomassa mengandung

lignoselulosa sangat dimungkinkan untuk dimanfaatkan menjadi bioetanol

karena memiliki kandungan selulosa yang cukup banyak. Tabel 2.1 berikut

menunjukan kandungan komponen-komponen ligneselulosa yang terdapat pada

batang jagung.

Tabel 2.1 Kandungan dalam batang jagung (Muniroh dan Luthfi 2011)

2.3. Lignoselulosa

Bahan lignoselulosa merupakan komponen organik berlimpah di alam.

Lignoselulosa terdiri dari tiga polimer alam yaitu selulosa (kerangka),

hemiselulosa (matriks) dan lignin (pembungkus) yang terdapat pada tumbuhan.

Lignoselulosa terdapat di bahan kayu, jerami, rumput rumputan, limbah

pertanian hutan, limbah industri (kayu dan kertas), dan yang lainnya (Octafiani,

2013). Kebanyakan selulosa berasosiasi dengan lignin sehingga sering disebut

sebagai lignoselulosa (Subekti, 2006). Molekul selulosa merupakan mikrofibril

Komponen Jumlah

Selulosa

Hemiselulosa

Lignin

Abu

Kadar Air

30-50 %

15-35 %

13-30 %

6 %

9-13 %

11

dari glukosa yang terikat satu dengan lainya membentuk rantai polimer yang

sangat panjang. Rantai selulosa terdiri dari satuan glukosa anhidrida yang saling

berkaitan melalui atom karbon pertama dan keempat. Ikatan yang terjadi adalah

ikatan -1,4-glikosidik (Shofiyanto, 2008) Struktur kimia dan ikatan -1,4-

glikosidik selulosa dapat dilihat pada Gambar 2.2. berikut :

Gambar 2.2. Struktur Selulosa (Fessenden dan Fessenden, 1982)

Pada umumnya jumlah selulosa dalam tanaman lignoselulosa adalah 23 -

25 % pada berat keringnya. Berikut adalah Tabel 2.2. yang menunjukan kadungan

selulosa pada beberapa tanaman lignoselulosa.

Tabel 2.2 Kandungan Selulosa Pada Beberapa Tanaman Lignoselulosa (Octafiani,

2013)

Hemiselulosa merupakan heteropolymers (matrix polysaccharides) yang

berisi 200 monomer gula. Hemiselulosa berada bersama-sama dengan selulosa

Tanaman Lignoselulosa Kandungan Selulosa (%)

Jerami gandum

Jerami padi

Tebu

Batang tanaman jagung

Tongkol jagung

38,6

36,5

38,5

39,2

43,2

O

O

O

OH

OH

CH2OH

O O

OH

OH

CH2OH

O

OH

OH

CH2OH

12

pada dinding sel, dan keduanya diikat oleh pektin. Strukturnya yang terbesar

adalah amorphous dan sebagian kecil berupa kristalin. Hemiselulosa mudah

dihidrolisis dengan asam encer, basa, atau enzim. Hemiselulosa mengandung

beberapa monomer gula yaitu: xylosa, mannosa, galaktosa, rhamnosa, arabinosa,

dan glukosa. Xylosa merupakan gula yang paling banyak terkandung dalam

hemiselulosa (Sukadarti dkk, 2010). Sedangkan lignin adalah heteropolimer amorf

yang terdiri dari tiga unit fenilpropan (p-coumaryl, coniferil dan sinapyl alkohol)

yang terikat dengan ikatan yang berbeda (Anindyawati, 2010)

Komponen lignoselulosa merupakan sumber utama untuk menghasilkan

produk bernilai seperti gula dari hasil fermentasi, bahan kimia, bahan bakar cair,

sumber karbon dan energi (Anindyawati, 2010). Menurut Anindyawati (2010).

Berbagai produk nilai tambah dari limbah lignoselulosa diantaranya adalah untuk

pupuk organik, bioetanol, biogas, biodiesel, biohidrogen, industri kimia.

Pembuatan bioetanol dari limbah tumbuhan yang dilakukan pada penelitian

ini menggunakan sampel batang jagung yang diketahui mengandung komponen-

komponen lignoselulosa. Akan tetapi dikarenakan ikatan kompleks antara lignin

dan komponen selulosa, serta hemiselulosa sangat kuat, maka dalam perlakuannya

perlu dilakukan pretreatment yaitu memisahkan komponen-komponen tersebut

untuk mendapatkan glukosa yang dibutuhkan pada proses fermentasi. Dalam

proses degradasi, penggunaannya sebagai substrat harus melalui beberapa tahapan

antara lain delignifikasi untuk melepas selulosa dan hemiselulosa dari ikatan

kompleks lignin dan depolimerisasi untuk mendapatkan gula bebas (Anindyawati,

2010)

13

2.4. Bioetanol

Bioetanol merupakan produk etanol yang dihasilkan dari proses biologis

yaitu fermentasi gula dari sumber karbohidrat dengan menggunakan bantuan

mikroorganisme. Etanol atau etil alkohol yang dipasaran lebih dikenal sebagai

alkohol merupakan senyawa organik dengan rumus kimia C2H5OH. Karakteristik

etanol antara lain : berupa zat cair, tidak berwarna, berbau khas, mudah terbakar,

mudah menguap, dan dapat bercampur dengan air dengan segala perbandingan

(Muslihah, 2012). Secara umum penggunaan etanol yaitu sebagai pelarut, spritus,

campuran minuman keras dan yang menjadi inovasi sekarang adalah

penggunaannya sebagai bahan bakar alternatif. Bioetanol memiliki kelebihan dari

energi alternatif yang lainnya yaitu etanol memiliki kandungan oksigen yang

tinggi sehingga terbakar lebih sempurna, bernilai oktan lebih tinggi, dan ramah

lingkungan (Handayani, 2007 dalam Budhiutami, 2011).

Bioetanol dapat dihasilkan dari bahan yang mengandung lignoselulosa dan

pada penelitian ini menggunakan batang tanaman jagung. Menurut Fitriana,

(2009) sebanyak 11,7 kg tepung jagung dapat dikonversi menjadi 7 liter etanol.

Penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar dicampur dengan bensin yang biasa

disebut gasohol. Gasohol adalah campuran antara bioetanol dan bensin dengan

porsi bioetanol sampai dengan 25% yang dapat langsung digunakan pada mesin

mobil bensin tanpa perlu memodifikasi mesin. Hasil pengujian kinerja mesin

mobil bensin menggunakan gasohol menunjukkan gasohol E-10 (10% bioetanol )

dan gasohol E-20 (20% bioetanol) menunjukkan kinerja mesin yang lebih baik

dari premium dan setara dengan pertamax (Anonim, 2008 dalam Komarayati dan

14

Gusmailina, 2010). Dengan demikian manfaat penggunaan bioetanol bukan hanya

pada proses pembuatannya yang memanfaatkan limbah yang tidak terpakai akan

tetapi manfaatnya dapat dirasakan juga ketika menggunakan bioetanol sebagai

bahan bakar, karena selain ramah lingkungan, kinerja mesin kendaraan yang

menggunakan bahan bakar bioetanol akan lebih awet dan terjaga kualitas

kerjanya.

Produksi etanol/bioetanol yang menggunakan bahan baku tanaman yang

mengandung pati atau karbohidrat, dilakukan melalui proses biokonversi

karbohidrat menjadi gula (glukosa) yang larut dalam air (Fitriana, 2009). Glukosa

dapat dibuat dari pati-patian dengan menghidrolisis untuk memecahnya menjadi

molekul glukosa dengan menggunakan asam (misalnya asam sulfat), kemudian

dilakukan proses peragian atau fermentasi gula menjadi etanol dengan

menambahkan yeast atau ragi. Reaksi yang terjadi pada proses ini secara

sederhana adalah :

Hidrolisis Asam (H2SO4)

(C6H10O5)n n C6H10O6

Pati Glukosa

Ragi

(C6H10O6)n 2 C2H5OH + 2 CO2

Glukosa Etanol

Reaksi pembuatan bioetanol (Fitriana, 2009)

Pada proses fermentasi, glukosa dipecah menjadi dua molekul asam

piruvat melalui jalur Embden Meyerhof Parnas (EMP) atau glikolisis. Menurut

Schlegel (1994), kemudian pirufat diubah menjadi alkohol melalui dua tahap.

Tahap pertama, piruvat didekarboksilasi menjadi asetaldehid oleh piruvat

15

dekarboksilase dengan melibatkan tiamin pirofospat. Tahap kedua asetaldehid

oleh alkohol dehidrogenase direduksi dengan NADH menjadi etanol. Dimana dari

satu molekul glukosa akan terbentuk dua molekul alkohol dan dua

karbondioksida. Perubahan glukosa menjadi alkohol dapat dilihat pada gambar

2.3.

Glukosa 2 piruvat

2 NAD 2NADH 2 CO2

2 Etanol 2 Asetaldehid

Gambar 2.3 Perubahan glukosa menjadi alkohol (Schlegel, 1994)

2.5. Hidrolisis Asam

Proses pembuatan bioetanol secara garis besar terdiri dari proses hidrolisis,

fermentasi, destilasi, dan dehidrasi. Menurut Yuniwati (2011) hidrolisis adalah

suatu reaksi peruraian antara suatu senyawa dengan air agar senyawa tersebut

pecah atau terurai. Proses penguraian (hidrolisis) dapat dilakukan dengan katalis

asam, katalis kombinasi asam dan enzim maupun katalis enzim dengan enzim.

Asam sulfat merupakan salah satu asam yang biasa digunakan untuk untuk

katalisator dalam proses hidrolisis (Fachruroji dkk, 2009)

Menurut Kosaric (1983 dalam Subekti, 2006) hidrolisis asam dapat

dikategorikan melalui dua pendekatan umum, yaitu hidrolisis asam konsentrasi

tinggi pada suhu rendah dan hidrolisis asam konsentrasi rendah pada suhu tinggi.

Enzim alkoholdehidrogenase

16

Namun karena harga asam kuat cukup mahal, hidrolisis selulosa dengan asam

konsentrasi tinggi jarang diterapkan secara komersial. Pemilihan antara dua cara

tersebut pada umumnya didasarkan pada beberapa pertimbangan yaitu laju

hidrolisis, tingkat degradasi, produk dan biaya total proses produksi.

Asam yang biasa digunakan untuk menghidrolisis selulosa adalah asam

sulfat, asam klorida, atau asam fosfat (Subekti, 2006). Menurut Tsao et al., (1978

dalam Subekti 2006), hidrolisis asam biasanya dilakukan dalam dua tahap untuk

meminimumkan hasil samping yang tidak diinginkan. Kedua tahap tersebut

adalah (1) tahap yang melibatkan asam encer, yaitu 1 % asam sulfat pada 80-

120C selama 30-240 menit dan (2) tahap yang menggunakan asam lebih keras,

yaitu 5-20 % asam sulfat dan suhu lebih tinggi mendekati 180C. Tujuan tahap

pertama adalah untuk mengekstrak fraksi hemiselulosa khususnya pentosa,

sedangkan tahap kedua dilakukan untuk menghidrolisis selulosa membentuk

glukosa.

Hidrolisis dalam suasana asam menghasilkan pemecahan ikatan glikosida,

yang berlangsung dalam tiga tahap. Mekanisme reaksinya dapat dilihat pada

Gambar 2.3 berikut.

17

(I) (II)

(III)

Gambar 2.2. Mekanisme Reaksi Hidrolisis Asam

Pada tahap pertama proton yang berkelakuan sebagai katalisator asam

berinteraksi cepat dengan oksigen glikosida yang menghubungkan dua unit gula

(I), membentuk yang disebut asam konyugat (II). Langkah ini diikuti dengan

pemutusan yang lambat dari ikatan C-O, dalam kebanyakan hal menghasilkan zat

antara kation karbonium siklis (III). Akhirnya kation karbonium mulai mengadisi

molekul air dengan cepat, membentuk hasil akhir yang stabil dan melepaskan

proton (Fengel dan Wegener, 1995). Protonasi juga dapat terjadi pada oksigen

C+

O

CH2OH

OH

HO

OH

H

O

OH

CH2OH

OH

OH

HO

O

CH2OH

OH

HO

OH

OH

O

OH

CH2OH

OH

OH

HO

+ H+

O

O

CH2OH

OH

HO

OH

O

OH

CH2OH

OH

OH

H+O

O

CH2OH

OH

HO

OH

O+

OH

CH2OH

OH

OH

H

H2O

18

cincin yang menghasilkan pembukaan cincin dan kation karbonium non siklik.

Tidak ada kepastian ion karbonium mana yang paling mungkin dibentuk, kedua

bentuk protonasi dapat terbentuk dengan kemungkinan terbesar pada karbonium

siklik (Wijayamti, 2005 dalam anonim, 2011)

2.6. Fermentasi

Fermentasi adalah salah satu proses kimia tertua yang dikenal

manusia. Fermentasi ini digunakan untuk membuat produk makanan, minuman,

obat-obatan, dan kimia (Muniroh dan Luthfi, 2011). Menurut Budhiutami, (2011)

Fermentasi etanol atau alkoholisasi adalah proses perubahan gula menjadi alkohol

dan karbon dioksida oleh mikroba, terutama oleh khamir S. cerevisiae.

Mikroba ini biasanya dikenal dengan bakers yeast dan metabolismenya

telah dipelajari dengan baik. Produk metabolit utama adalah etanol, karbon

dioksida, dan air, sedangkan beberapa produk lain dihasilkan dalam jumlah

sedikit. Khamir ini bersifat fakultatif anaerobik. S. cerevisiae memerlukan suhu

30 oC dan pH 4,0 - 4,5 agar dapat tumbuh dengan baik. Selama proses fermentasi

akan timbul panas. Bila tidak dilakukan pendinginan, suhu akan terus meningkat

sehubungan proses fermentasi terhambat (Oura, 1983 dalam Shofiyanto, 2008).

Menurut Azizah (2012) S. cerevisiae memiliki beberapa kelebihan dibandingan

mikroba penghasil alkohol yang lain, S. cerevisiae adalah salah satu spesies

khamir yang memiliki daya konversi gula menjadi etanol sangat tinggi, dapat

mengkonversi gula lebih cepat, dalam waktu 72 jam S. cerevisiae dapat

menghasilkan alkohol hingga 2 %, toleran terhadap etanol yang cukup tinggi 12-

18% (v/v) toleran terhadap gula tinggi, dan tetap aktif melakukan fermentasi pada

suhu 4-23 C (Harrison dan Graham, 1970 dalam Anonim, 2011). Sela jugin itu

19

juga diketahui bahwa selain dipergunakan dalam fermentasi S. cerevisiae juga

dimanfaatkan sebagai suplemen nutrisi karena mengandung mineral seperti

selenium dan chromium serta vitamin B kompleks yang berfungsi untuk

menunjang kerja sistem saraf dan otot-otot saluran pencernaan serta memelihara

kesehatan kulit, mata, dan hati (UMMC, 2009 dalam Anonim, 2011)

Lama fermentasi juga berkaitan dengan pertumbuhan dari S. cerevisiae.

Seperti mikroba yang lain, pertumbuhan dari S. cerevisiae dapat digambarkan

dengan kurva pertumbuhan yang menunjukan masing-masing fase pertumbuhan.

Ada empat fase yang meliputi fase adaptasi, fasih tumbuh cepat, fase stasioner,

dan fase kematian. Fase adaptasi digambarkan dengan garis kurva dari keadaan

nol kemudian sedikit ada kenaikan. Di dalam fase ini S. cerevisiae mengalami

masa adaptasi dengan lingkungan dan belum ada pertumbuhan. Fase tumbuh

cepat yang digambarkan dengan garis kurva yang mulai menunjukan adanya

peningkatan yang tajam. Pada fase ini S. cerevisiae mengalami pertumbuhan yang

sangat cepat. Di dalam fase ini terjadi pemecahan gula secara besar-besaran guna

memenuhi kebutuhan pertumbuhan S. cerevisiae. Hasil pemecahan gula oleh S.

cerevisiae dalam keadaan anaerob menghasilkan alkohol. Kemungkinan

dihasilkan alkohol paling tinggi pada fase ini. Fase stasioner digambarkan dengan

garis kurva mendatar yang menunjukan jumlah S. cerevisiae yang hidup

sebanding dengan jumlah yang mati. Fase kematian digambarkan denga

penurunan garis kurva. Pada fase ini jumlah S. cerevisiae yang mati lebih banyak

sampai akhirnya semua S. cerevisiae mati (Azizah dkk, 2012) Berikut adalah

Gambar 2.4 grafik pertumbuhan mikroba.

20

Gambar 2.4 grafik pertumbuhan mikroba

Etanol yang digunakan dalam minuman diperoleh dari peragian karbihidrat

yang berkatiliskan enzime (fermentasi gula dan pati). Sumber karbohidrat untuk

peragian bergantung pada ketersediaannya dan pada tujuan penggunaan alkohol.

Peragian buah-buahan, sayuran atau biji-bijian berhenti bila kadar alkohol telah

mencapai 14-16 %. Jika diinginkan kadar yang lebih tinggi, campuran itu harus

disuling. distilat (sulingan) berupa campuran azeotrop 95 % alkohol-5%. Distilat

ini dapat dicampurkan kembali ke campuran peragian untuk meningkatkan kadar

alkoholnya, atau dapat ditambahi air untuk mendapatkan kadar yang diinginkan

(Fessenden dan Fessenden; 1986)

Menurut Campbell (2002 dalam Muslihah, 2012) proses fermentasi terdiri

atas glikolisis dan reaksi yang menghasilkan NAD+ melalui transfer elektron dari

NADH ke piruvat. Glikolisis merupakan proses pengubahan satu molekul glukosa

menjadi dua molekul piruvat. Pada fermentasi alkohol, piruvat diubah menjadi

etanol dalam dua langkah. Langkah pertama yaitu dengan melepaskan

Fase Lag

Fase

Eksponensial

Fase Stasioner

Fase Kematian

Waktu (t)

Jum

lah P

ertu

mbuhan

Mik

roba

21

karbondioksida dari piruvat selanjutnya diubah menjadi menjadi senyawa

asetaldehida berkarbon dua. langkah kedua asetaldehida direduksi oleh NADH

menjadi etanol.

2.7 Destilasi

Bioetanol yang dihasilkan dari fermentasi bahan nabati umumnya memiliki

konsentrasi berkisar antara 5-10% (vol) etanol. Konsentrasi etanol dari proses

fermentasi ini tergantung dari bahan nabati yang digunakan, proses fermentasi dan

mikroorganisme yang dilibatkan. Etanol selanjutnya dimurnikan untuk

mendapatkan etanol absolut. Pemurnian etanol dilakukan dengan dua tahap, yaitu

pemurnian dengan destilasi hingga konsentrasi 95,6 % etanol serta dehidrasi

etanol untuk mendapatkan etanol absolut. Pemurnian etanol tidak dapat dilakukan

hanya dengan satu tahap (destilasi sederhana) karena etanol dan air membentuk

campuran azerotrop (Kusuma dan Dwiatmoko, 2009)

Pemurnian awal dengan destilasi. Prinsip dasar kerja alat destilasi ini yaitu

pemisahan yang didasarkan pada perbedaan titik didih atau titik cair dari masing-

masing zat penyusun dari campuran homogen. Dalam proses destilasi terdapat dua

tahap proses yaitu tahap penguapan dan dilanjutkan dengan tahap pengembangan

kembali uap menjadi cair atau padatan. Atas dasar ini maka perangkat peralatan

destilasi menggunakan alat pemanas dan alat pendingin (anonim, 2011).

Destilasi ini dilakukan untuk pemisahan alkohol dari pengotornya, dimana

komponen yang terbanyak adalah air, hingga konsentrasi 95,6 % etanol.

Pemisahan etanol dilakukan dengan destilasi karena adanya perbedaan titik didih

etanol (78,4 C atau sekitar 173 F) dan air (100

C atau sekitar 212 F) pada

22

tekanan atmosfer. Jika campuran alkohol dan air dididihkan, uap yang

mengandung konsentrasi alkohol yang lebih tinggi akan terbentuk dan cairan yang

mengandung konsentrasi alkohol yang lebih rendah akan tertinggal (Kusuma dan

Dwiatmoko, 2009)

Umumnya kadar bioetanol dari proses fermentasi masih rendah yaitu 10%.

Jika bioetanol ingin digunakan sebagai bahan bakar (biofuel), maka konsentrasi

ini perlu ditingkatkan hingga 99% sebagai persyaratan fuel grade ethanol (FGE).

Salah satu cara untuk meningkatkan kadar bioetanol adalah dengan proses

dehidrasi untuk memperoleh etanol dengan kadar lebih besar dari 99% (Onuki,

2006 dalam Khaidir, 2012).

2.8. Metoda Spektroskopi

Metoda spektroskopi merupakan metode utama pada kimia modern untuk

identifikasi struktur molekul. Pada kimia organik, metoda spektroskopi digunakan

untuk menentukan dan mengkonfirmasi struktur molekul, untuk memantau reaksi

dan untuk mengetahui kemurnian suatu senyawa.

Senyawa organik dapat menyerap radiasi elektomagnetik. Absorpsi dalam

daerah infra merah mengakibatkan eksitasi vibrasi dari ikatan-ikatan. Anekaragam

ikatan membutuhkan energi untuk eksitasi vibrasi dalam kuantitas yang berbeda-

beda. dalam suatu spektrum inframerah, daerah 1400-4000 cm-1

merupakan

daerah yang berguna untuk menentukan gugus fungsional, sedangkan gugus di

luarnya merupakan daerah sidik jari. (Fesenden dan Fessenden, 1982).

Spektrofotometer infra merah merupakan instrumen atau alat yang dapat

digunakan untuk mengukur resapan radiasi infra merah pada berbagai panjang

23

gelombang. Secara sederhana bagan alat spektrofotometer infra merah diberikan

pada gambar 2.5.

Sumber cahay memancarkan cahaya infra merah pada semua panjang

gelombang. Cahaya dari sumber ini dipecah oleh sistem cermin (tdk ditunjukan)

menjadi dua berkas cahaya, berkas rujukan (reverensi) dan berkas contoh. Setelah

masing-masing melewati sel rujukan (pelarut murni, jika pelarut itu digunakan

dalam contoh, atau kosong jika contoh tidak menggunakan pelarut) dan sel

contoh, kedua berkas ini digabung kembali dalam pemenggal (chopper, suatu

sistem cermin lain), menjadi satu berkas yang berasal dari kedua berkas itu, yang

selang seling bergantian. Berkas selang seling ini didifraksi oleh suatu kisi

sehingga berkas itu terpecah menurut panjang gelombang. Detektor mengukur

beda intensitas antara kedua macam berkas tadi pada tiap-tiap gelombang dan

meneruskan informasi ini ke perekam, yang menghasilakn spektrum (Fessenden

dan Fessenden, 1982)

2.9. Kromatografi Gas

Kromatografi pertama kali digunakan oleh ramsey pada tahun 1905 untuk

memisahkan campuran gas dan campuran uap. Sejumlah percobaan pertama ini

menggunakan penyerapan selektif oleh penyerap padat seperti arang aktif. Tahun

Sumber

Cahaya

Sel Rujukan

Sel Contoh

Kisi

Ke detektor

dan perekam

24

berikutnya Tswett memperoleh sejumlah pita berwarna yang terpisah-pisah pada

kolom kromatografi. Ia menggunakan istilah kromatografi (secara harfiah berarti

penulisan warna) (McNair dan Bonelli, 1988)

Kromatografi gas adalah suatu cara untuk memisahkan senyawa atsiri

dengan meneluskan arus gas melalui fase diam. Bila fase diam berupa zat padat

cara ini disebuat sebagai kromatografi gas-padat (KGP), sedangkan bila fase

diamnya berupa zat cair maka disebut kromatgrafi gas-cair (KGC). Perbedaan ini

didasarkan pada sifat penyerapan kemasan kolom untuk memisahkan cuplikan.

Dasar pemisahan secara kromatografi gas adalah penyebaran cuplikan diantara

dua fase. Dimana fasa diam yang permukaannya relatif luas, dan fase gas yang

menelusuri fase diam (McNair dan Bonelli, 1988).

Ada bebeapa keuntungan kromatografi gas yaitu sebagai berikut :

1. Kecepatan, analisis dengan menggunakan kromatografi gas dapat

diselesaikan dalam waktu relatif singkat.

2. Resolusi (daya pisah) suatu alat kromatografi gas cair dapat memisahkan

senyawa-senyawa titik didihnya berdekatan, yang tidak mungkin dapat

dilakukan dengan cara penyulingan atau cara lain.

3. Kromatografi gas dapat digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif

4. Kepekaan, yaitu dapat mendeteksi sampai 0,01 % (100 bpj = bagian per

juta). Selain itu beberapa mikroliter saja cukup untuk dilakukannya suatu

analisis cuplikan.

5. Kesederhanaan alat kromatogafi gas yang mudah dijalankan dan mudah

dipahami.