Embed Size (px)
DESCRIPTION
bioetanol
Citation preview
USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
Optimalisasi Jenis Mikroba Yang Berpotensi Membuat Bioetanol dari Ubi Jalar Putih (Ipomea batatas L)
Bidang Kegiatan:
PKM Penelitian
Diusulkan oleh:
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2010
HALAMAN PENGESAHAN
USULAN PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA
1. Judul Kegiatan: Optimalisasi Jenis Mikroba yang Berpotensi Membuat Bioetanol dari Ubi Jalar Putih (Ipomea batatas L)
2. Bidang Kegiatan : (√ ) PKMP ( ) PKMK
( ) PKMT ( ) PKMM
3. Bidang Ilmu : ( ) Kesehatan ( ) Pertanian
(√ ) MIPA ( ) Teknologi dan Rekayasa
( ) Sosial Ekonomi ( ) Humaniora
( ) Pendidikan
4. Ketua Pelaksana Kegiatan
a. Nama Lengkap : Rahmadani
b. NIM : 408321039
c. Jurusan : Kimia
d. Universitas : Universitas Negeri Medan
e. Alamat Rumah : Jln. Rumah Potong Hewan, Mabar
f. No. HP : 085270165718
g. Alamat Email : [email protected]
5. Anggota Pelaksana kegiatan : 1 orang
6. Dosen Pendamping
a. Nama Lengkap : Dr. Ramlan Silaban, M.Si
b. NIP : 196006181987031002
c. Alamat Rumah : Jalan Garuda III No. 14 P. Mandala
d. No. Telp/HP : 08126417912
7. Biaya Kegiatan Total
a. Sumber Dikti : Rp. 9.810.000,00
b. Sumber Lain : -
8. Jangka Waktu Pelaksanaan : 3 Bulan
Medan, Juni 2010
Menyetujui,
Dosen Pendamping Ketua Pelaksana Kegiatan
Dr. Ramlan Silaban, M.Si Rahmadani
NIP: 196006181987031002 NIM. 408231039
A. Judul: Optimalisasi Jenis Mikroba Yang Berpotensi Membuat Bioetanol dari Ubi Jalar Putih (Ipomea batatas L)
B. Latar Belakang Masalah
. Bahan bakar minyak (BBM) merupakan kebutuhan vital bagi manusia. Sebagian besar atau bahkan hampir semua teknologi yang digunakan menggunakan bahan bakar minyak sebagai sumber energi. BBM yang kita gunakan saat ini semakin langka. Hal ini disebabkan karena kuantitas minyak bumi pada lapisan bumi terus menipis akibat dari eksploitasi terus-menerus. Kelangkaan tersebut menyebabkan harganya tidak stabil bahkan konsumsi bensin di Indonesia pada tahun 2005 mencapai 16 juta KiloLiter. Fraksi premium yang dihasilkan oleh unit pengolahan minyak bumi di Indonesia tidak cukup memenuhi kebutuhan premium Indonesia. Untuk menanggulangi defisit premium, Indonesia mengimpor kebutuhan premium dari pasar internasional. Kebutuhan premium Indonesia pada tahun 2008 diprediksikan sebesar 19,6 juta Kilo Liter.
Salah satu sumber energi yang bisa dimanfaatkan sebagai energi alternatif adalah etanol. Bioetanol dapat dimanfaatkan sebagai agen untuk meningkatkan angka oktan pada bensin karena angka oktan etanol cukup tinggi (135) sedangkan angka oktan premium yang dijual
sebagai bahan bakar adalah 98. Makin tinggi bilangan oktan, bahan bakar makin tahan untuk tidak terbakar sendiri sehingga menghasilkan kestabilan proses pembakaran untuk memperoleh daya yang lebih stabil. Proses pembakaran dengan daya yang lebih sempurna akan mengurangi emisi gas karbon monoksida. Campuran bioetanol 3% saja, mampu menurunkan emisi karbonmonoksida menjadi hanya 1,35%.
Selain itu, penggunaan etanol sebagai bahan bakar mempunyai beberapa keunggulan dibanding dengan BBM, yaitu : a) Kandungan oksigen yang tinggi mencapai 35% sehingga jika dibakar sangat bersih, b) Ramah lingkungan karena emisi gas karbon-mono-oksida lebih rendah yakni sekitar 19-25% dibanding BBM sehingga tidak memberikan kontribusi pada akumulasi karbon dioksida di atmosfer dan bersifat terbarukan, sedangkan BBM akan habis karena bahan bakunya fosil, c) Sumber daya dapat diperbaharui (renewable resources).
Banyak sumber daya alam yang dapat digunakan yang berpotensi sebagai bahan bakar alternatif dari bioetanol, salah satunya adalah ubi jalar. Dalam bahasa latin, ubi jalar dikenal dengan nama Ipomea batatas L. Tanaman ini tersebar dan tumbuh subur di seluruh penjuru tanaah air, terutama di daerah dataran tinggi. Bagian tanaman ubi jalar yang dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif adalah umbinya karena banyak mengandung pati atau karbohidrat yaitu mencapai 87,78%. Kadar pati dalam ubi jalar putih dapat dikatakan sama besarnya dengan kadar patiyang ada dalam ubi kayu, sehingga ubi jalar putih dapat juga digunakan sebagai sumber bioetanol seperti halnya ubi kayu yang telah lebih dulu diteliti pada PKM sebelumnya. Produktivitas ubi jalar cukup tinggi dibandingkan dengan sumber bahan baku etanol yang lain. Ubi jalar dengan masa panen 4 bulan dapat berproduksi lebih dari 30 ton/Ha, tergantung dari bibit, sifat tanah dan pemeliharaannya. Meskipun saat ini rata-rata produktivitas ubi jalar nasional baru mencapai 12 ton/Ha, tetapi ini masih lebih besar dibandingkan dengan produktivitas gabah (+/-4.5 ton/Ha) atau ubi kayu (+/-8 ton/Ha), padahal masa panen lebih lama dari masa panen ubi jalar.
Pada dasarnya, ubi jalar memiliki bebarapa varietas. Varietas tersebut antara lain ubi jalar putih, ubi jalar kuning, ubi jalar ungu, dan ubi jalar merah. Ada beberapa hal yang menjadi dasar pemikiran penggunaan ubi jalar putih. Hal pertama adalah jika menggunakan ubi jalar kuning, merah, atau ungu, maka diperlukan suatu proses untuk memisahkan pigmen-pigmen warna pada ubi jalar tersebut sehingga tidak efisien. Ubi jalar putih lebih mudah ditemukan di mana-mana dibandingkan dengan ubi jalar lainnya meskipun harganya sama.
Dalam hal ini peneliti meneruskan penelitian yang sudah pernah dilakukan oleh Nurul Izzati dari Universitas Negeri Malang (UM) yang berjudul “OPTIMASI PEMBUATAN BIOETANOL
DARI UBI JALAR PUTIH (Ipomea batatas L) SEBAGAI SUMBER ALTERNATIF BAHAN BAKAR YANG TERBARUKAN”. Penelitian tersebut belum mengungkapkan apakah hal yang sama dapat dilakukan oleh mikroba lain. Kerena itu, perlu dijajahi berbagai mikroorganisme yang berpotensi dalam proses hidrolisis (mengubah karbohidrat atau pati menjadi glukosa ). Beberapa mikroba yang diduga berpotensi adalah jamur Trichoderma reesei dan Aspergillus niger.Trichoderma reesei memiliki kemampuan mensekresikan sejumlah besar enzim selulolitik, seperti selulase dan hemiselulase.
Komponen utama dari sistem selulase Trichoderma reesei adalah kedua jenis enzim selobiohidrolasenya, yaitu CBHI dan CBHII, yang berjumlah total 80% dari total protein selulase yang dihasilkan. Aspergillus niger dapat tumbuh optimum pada suhu 35-37 °C, dengan suhu minimum 6-8 °C, dan suhu maksimum 45-47 °C. Selain itu, dalam proses pertumbuhannya fungi ini memerlukan oksigen yang cukup (aerobik). Dan pada proses fermentasi (mengubah glukosa menjadi etanol) digunakan Zymomonas mobilis. Keuntungan Zymomonas mobilis daripada S. cerevisia yakni: asupan gula dan hasil etanol lebih tinggi, produksi biomas yang lebih rendah, lebih tinggi toleransi terhadap etanol, dan tidak memerlukan tambahan kontrol oksigen selama fermentasi
Selain itu, bakteri Zymomonas mobilis diduga juga sebagai mikroorganisme paling ideal penghasil etanol karena memproduksi etanol terbanyak, toleran terhadap etanol konsentrasi tinggi dan pH rendah. Zymomonas mobilis merupakan bakteri anaerob fakultatif yang memanfaatkan glukosa, sukrosa dan fruktosa untuk menghasilkan etanol dengan jalur metabolisme Enter - deudoroff Pathway.
Beberapa uraian diatas, perlu dilakukan penelitian penjajakan jenis mikroba yang berpotensi digunakan membuat bioetanol secara bioteknologi serta menentukan kondisi fermentasinya, sebagai program.
C. Perumusan Masalah
Berdasarkan masalah diatas dirumuskan masalah sebagai berikut:
1. Mikroba jenis apakah yang lebih potensial mengubah pati alami menjadi gula dalam proses pembuatan bioetanol dari ubi jalar?
2. Bagaimana kondisi hidrolisis optimum untuk mengubah pati dalam ubi jalar putih menjadi glukosa dengan dua jenis Mikrooganisme?
3. Bagaimana kondisi fermentasi optimun (meliputi : pH dan lama fermentasi) untuk menghasilkan bioetanol dari ubi jalar putih?
D. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk mencari jenis/galur mikroba yang lebih potensial digunakan untuk membuat bioetanol dari ubi jalar
2. Untuk mengetahui kondisi hidrolisis optimum untuk mengubah pati dalam ubi jalar putih menjadi glukosa dengan dua jenis mikroorganisme.
3. Untuk mengetahui kondisi fermentasi optimum (meliputi : pH dan lama fermentasi) untuk menghasilkan bioetanol dari ubi jalar putih.
E. Luaran yang Diharapakan
Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1. Dari penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan bioetanol optimum dariZymomonas mobilis setelah melalui tahapan penentuan hidrolisis dan fermentasi dalam keadaan optimal.
F. Kegunaan Program
Kegunaan dari program ini adalah:
1. Etanol yang dihasilkan lebih banyak sehingga dapat ditambahkan pada bensin untuk menaikkan angka oktan pada bensin tersebut.
2. Bensin yang telah ditambah dengan bioetanol, hasil pembakarannya akan ramah lingkungan sehingga dapat megurangi emisi gas rumah kaca.
3. Dapat menghemat penggunaan bensin.
4. Bagi penulis, dapat mengetahui perbedaan rendemen alkohol dari berbagai mikroorganisme sehingga dapat menguntungkan dalam pembuatan bioetanol
5. Bagi masyarakat, informasi mengenai pembuatan bioetanol dari ubi jalar sehingga membuka wawasan dan peluang bisnis sebagai industri menengah. Selain itu, dapat mengetahui prospek penggunaan ubi jalar putih dalam pembuatan etanol.
6. Bagi negara dapat menyediakan kebutuhan bahan bakar bagi masyarakat dan membantu mengurangi polusi yang berdampak pada Pemanasan Global
7. Bagi perusahaan tertentu dapat dijadikan sebagai bahan bakar alternatif yangmemiliki prospek yang baik dan murah.
8. Bagi pihak lain yang berkepentingan, dapat dijadikan sebagai kajian lebih lanjut untuk penelitian selanjutnya.
G. Tinjauan Pustaka
Penggunaan bioetanol pada kendaraan biasanya menggunakan 2 jenisetanol yaitu etanol 10 (E10) yang merupakan campuran antara 10% bioetanol dan 90% bahan bakar bensin.Jenis ini dapat digunakan hampir di seluruh kendaraan keluaran terbaru. Bioetanol 85 (E85) yang merupakan campuran 85% etanol dan 15% bahan bakar bensin. Campuran ini sering disebut gasohol. Produksi bioetanol dari tanaman dan penggunaannya pada mesin mobil akan menciptakan keseimbangan siklus karbondioksida, yang berarti akan mengurangi laju pemanasan global. Pembakaran bensin yang lebih sempurna ketika dicampur bioetanol 10 % saja akan memperbaiki kualitas udara di kota-kota padat lalu lintas. Hasil pembakaran dari bioetanol berupa CO2 dan H2O. Penambahan bahan yangmengandung oksigen pada sistem bahan bakar akan mengurangi emisi gas COyang sangat beracun dari sisa pembakaran.
Pada dasarnya, ada dua tahap dalam pembuatan bioetanol. Tahap pertama adalah proses hidrolisis, dan kedua adalah fermentasi ubi jalar. Tahap hidrolisis memvariasikan jenis mikroorganisme dan waktu. Dengan demikian, akan didapatkan hasil yang optimal. Sebelum proses hidrolisis ubi jalar putih dikupas dan dipotong kecil-kecil. Setelah itu, ditumbuk dan ditambah air sehingga berupa bubur kental. Jika bubur telah dingin, maka dalam satu wadah ditambahkan biakan Trichoderma reesei dan wadah yang lain ditambahkan biakan Aspergillus niger dan dibiarkan selama waktu tertentu. Dan tahap kedua adalah fermentasi dengan menggunakanZymomonas mobilis dengan memvariasikan pH dan lama fermentasi.
Trichoderma reesei
Trichoderma reesei adalah jamur mesofilik yang termasuk dalam jenis jamur berbentuk filamen. T. reesei memiliki kemampuan mensekresikan sejumlah besar enzim selulolitik, seperti selulase dan hemiselulase. Komponen utama dari sistem selulase T. reesei adalah kedua jenis enzim selobiohidrolasenya, yaitu CBHI dan CBHII, yang berjumlah total 80% dari total protein selulase yang dihasilkan.
Aplikasi selulase sangat terpakai di dunia industri, dimana enzim ini dapat mengkonversi materi biomassa suatu tumbuhan seperti selulosa menjadi bioproduk yang berguna seperti gula (glukosa) dan bioethanol. BersamaAspergillus sp. dan Penicillium janthinelum, Trichoderma reesei diteliti sebagai sumber potensial bagi enzim β-glukosidase.
Adapun Taksonomi dari Trichoderma reesei
Gambar 1. Struktur Morfologi Jamur Trichoderma reesei
Kingdom : FungiDivision : AscomycotaSubdivision : PezizomycotinaClass : SordariomycetesOrder : HypocrealesFamily : HypocreaceaeGenus : TrichodermaSpecies : T. reeseiBinomial name : Trichoderma reesei
Aspergillus niger
Aspergillus niger merupakan salah satu spesies yang paling umum dan mudah diidentifikasi dari genus Aspergillus, famili Moniliaceae, ordo Monoliales dan kelas Fungi imperfecti. Aspergillus niger dapat tumbuh dengan cepat, diantaranya digunakan secara komersial dalam produksi asam sitrat, asam glukonat, danpembuatan beberapa enzim seperti amilase, pektinase, amiloglukosidase dan sellulase. Aspergillus niger dapat tumbuh pada suhu 35ºC-37ºC (optimum), 6ºC-8ºC (minimum), 45ºC-47ºC (maksimum). Aspergillus niger memiliki bulu dasar berwarna putih atau kuning dengan lapisan konidiospora tebal berwarna coklat gelap sampai hitam. Kepala konidia berwarna hitam, bulat, cenderung memisah menjadi bagian-bagian yang
lebih longgar dengan bertambahnya umur. Konidiospora memiliki dinding yang halus, hialin namun berwarna coklat.
Pertumbuhan Aspergillus niger berhubungan langsung dengan zat makanan yang terdapat dalam substrat. Molekul sederhana yang terdapat disekeliling hifa dapat langsung diserap sedangkan molekul yang lebih kompleks harus dipecah dahulu sebelum diserap ke dalam sel, dengan menghasilkan beberapa enzim ekstra seluler. Bahan organik dari substrat digunakan oleh Aspergillus niger untuk aktivitas transport molekul, pemeliharaan struktur sel, dan mobilitas sel
Etanol memiliki beberapa sifat fisika. berupa cairan yang tidak berwarna dan dapat larut dalam air dengan segala perbandingan. Dari pernyataan ini, dapat disimpulkan bahwa etanol yang hanya memiliki 2 atom C merupakan cairan yang tidak berwarna dan dapat larut dalam air. Pada umumnya, senyawa organik yang merupakan senyawa kovalen mempunyai titik didih rendah, sehingga mudah didihkan. Dengan demikian, diduga bahwa etanol memiliki titik didih rendah. Jika etanol yang terbentuk dimasukkan sedikit ke dalam sebuah wadah kemudian dibakar maka akan menyala. Hal ini menandakan bahwa alkohol yang terbentuk adalah etanol.
Secara kimia, jika bioetanol diuji dengan serf amonium nitrat (NH4)2Ce(NO3)6 akan terjadi perubahan warna dari tidak berwarna menjadi merah atau coklat. Dari uji ini, alkohol yang dihasilkan ada 3 macam yaitu dilihat dari pembentukan larutan berawan atau pemisahan larutan menjadi 2 lapisan. Alkohol tersier bereaksi dalam waktu 1 menit. Alkohol sekunder bereaksi setelah 5 menit. Sedangkan alkohol primer tidak bereaksi. Alkohol yang tidak bereaksi ditandai dengan larutan tetap jernih dan tidak terpisah setelah 1 jam. Dengan demikian, dapat diketahui bahwa fermentasi ubi jalar dapat menghasilkan alkohol.
Adapun Taksonomi dari Aspergillus niger
Gambar 2. Pertumbuhan Aspergillus niger dalam media agar
Kingdom : FungiDivision : AscomycotaSubdivision : PezizomycotinaClass : EurotiomycetesOrder : EurotialesFamily : TrichocomaceaeGenus : AspergillusSpecies : A. nigerBinomial name : Aspergillus niger
Zymomonas mobilis
Bakteri Z. mobilis merupakan bakteri gram negatif yang dapat ditemukan pada tumbuh-tumbuhan yang kaya gula. Pada umumnya mempunyai panjang 2-6μm dan lebar 1-1.4 μm. Z. mobilis merupakan bakteri anaerob fakultatif, yang mampu memanfaatkan sukrosa glukosa dan fruktosa sebagai sumber energinya, mempunyai laju pertumbuhan yang tinggi dan tahan terhadap konsentrasi etanol sekitar 14%. Berdasarkan P, Z. mobilis adalah kandidat mikroorganisme terbaik untuk industri alkohol
Pemakaian bakteri Z. mobilis untuk industri pembuatan etanol mempunyai beberapa keuntungan antara lain: kemampuan untuk tumbuh secara anaerob, hasil produksi lebih tinggi dan kemampuan fermentasi lebih spesifik dibandingkan dengan yeast. Bakteri ini menguraikan glukosa melalui alur 2-keto-3-deoksi-6-fosfoglukonat dan memecah piruvat dengan enzim piruvat dekarboksilase menjadi asetaldehida dan CO2. Asetaldehida kemudian direduksi menjadi etanol. Etanol, CO2, dan sejumlah kecil asam laktat.
Mikroorganisme yang digunakan dalam penelitian ini adalah Z. mobilistermutasi. Mutasi dilakukan untuk mendapatkan strain Z. mobilis yang memiliki karakter tahan pada kondisi asam. Mutasi menggunakan hydroxylamine (NH2OH) menghasilkan Z. mobilis A3 yang mempunyai morfologi lebih besar dengan gerakan yang lebih sedikit dibandingkan dengan Z. mobilis awal. pH optimum untuk fermentasi Z. mobilis A3 adalah pH 4,5
Klasifikasi dari Zymomonas mobilis
Gambar 3. Morfologi dari Zymomonas mobilis
Kingdom : BacteriaPhylum : ProteobacteriaClass : Alpha ProteobacteriaOrder : SphingomonadalesFamily : SphingomonadaceaeGenus : ZymomonasSpecies : Z. mobilisBinomial name :Zymomonas mobilis
H. Metode Penelitian
1. Variabel Penelitian
Variabel-variabel penelitian pada percobaan, tahap hidrolisis yaitu: (1) variabel terikat adalah jumlah glukosa dan alkohol yang dihasilkan, (2) variabel kontrol adalah kondisi fermentasi, dan (3) variabel bebas adalah jumlah Trichoderma reesei, jumlah Aspergillus niger, dan jumlahZymomonas mobilis, jumlah ubi jalar.
2. Obyek Penelitian
Obyek penelitian adalah ubi jalar putih yang diperoleh dari Desa Berastagi, Kabupaten Karo. Medan-Sumatera Utara
3. Rancangan Penelitian
Penelitian ini merupakan suatu penelitian yang bersifat eksperimental laboratorium dilakukan di Laboratorium Kimia FMIPA Universitas Negeri Medan Jl. William Iskandar, Pasar V Medan Estate Sumatera Utara. Sedangkan waktu penelitian direncanakan selama 3 bulan.
Tahapan penelitian, yaitu: (1) pembuatan kurva pertumbuhan mikroba yang digunakan, (2) preparasi ubi jalar, (3) penentuan kondisi hidrolisis optimum meliputi jumlah biakan mikroorganisme (Aspergillus niger dan Trichoderma reesei) dan waktu hidrolisis, (4) penentuan kondisi fermentasi optimum meliputi jumlah biakan Zymomonas mobilis, pH dan lama fermentasi. Kondisi hidrolisis optimum ditentukan berdasarkan jumlah glukosa yang dihasilkan. Penentuan glukosa mengunakan metode Somogy-Nelson. Pengukuran kadar alkohol untuk menentukan rendemen bioetanol mengunakan alat alkoholmeter.
4. Instrumen Pelaksanaan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari: (1) Peralatan gelas seperti gelas piala 50, 100, 1000 dan 2000 mL; erlenmeyer 250 mL; gelas ukur 5, 10, dan 25 mL; gelas alroji, corong kaca, pengaduk, tabung reaksi, alkohol meter, botol dan pipet tetes, (2) Alat penunjang lain seperti 1 set alat destilasi, kertas saring ukuran 1 mikron, lumpang dan alu, timbangan, sumbat karet atau gabus, kapas, aluminium foil, enkas, autoklaf, fermentor, absorban meter, oven dan pemanas listrik.
5. Prosedur Kerja
a. Peremajaan Biakan
Sebelum biakan yang akan digunakan, diremajakan agar kulturnya segar. Untuk itu, sebanyak 5 liter air sampai mendidih, lalu masukkan terasi, bekatul dan gula merah yang telah dihancurkan, lalu aduk hingga rata. Setelah campuran rata, dinginkan sampai betul-betul dingin.Masukkan bakteri dan diaduk sampai rata. Kemudian ditutup rapat selama 2 hari. Pada hari ketiga dan selanjutnya jangan ditutup terlalu rapat dan diaduk setiap hari kurang lebih 10 menit. Setelah 3-4 hari bakteri diambil dengan disaring, kemudian disimpan dalam botol yang terbuka.
b. Pembuatan Kurva Pertumbuhan Mikroba
b.1. Kurva Pertumbuhan untuk Aspergillus niger.
Langkah pertama dalam pembutan kurva pertumbuhan untukAspergillus niger adalah membuat larutan starter. Larutan starter dibuat dengan cara Aspergillus niger dalam media padat diinokulasi ke media cair sebanyak 7 kali ose, diinkubasi selama 24 jam pada suhu 30 oC dengan kecepatan 100 rpm. Absorbansi larutan starter diukur pada 660 nm. Sebanyak 2 ml larutan starter dimasukkan masing-masing ke dalam 9 buah tabung erlenmeyer yang berisi 50 ml media cair. Berat kering Aspergillus niger ditentukan setiap hari dengan cara menyaring media cair pada satu erlenmeyer. Endapannya ditambah natrium hidroksida. Dicuci dengan aquades sampai netral, kemudian dioven hingga diperoleh berat konstan. Kurva pertumbuhan diperoleh sebagai hubungan antara hari dengan berat kering Aspergillus niger.
b.2. Kurva Pertumbuhan untuk Trichoderma reesei.
Langkah pertama dalam pembutan kurva pertumbuhan untukTrichoderma reesei adalah membuat larutan starter. Larutan starter dibuat dengan cara Trichoderma reesei dalam media padat diinokulasi ke media cair sebanyak 7 kali ose, diinkubasi selama 24 jam pada suhu 30oC dengan kecepatan 100 rpm. Absorbansi larutan starter diukur pada 660 nm. Sebanyak 2 ml larutan starter dimasukkan masing-masing ke dalam 9 buah tabung erlenmeyer yang berisi 50 ml media cair. Berat kering Trichoderma reesei ditentukan setiap hari dengan cara menyaring media cair pada satu erlenmeyer. Endapannya ditambah natrium hidroksida. Dicuci dengan aquades sampai netral, kemudian dioven hingga diperoleh berat konstan. Kurva pertumbuhan diperoleh sebagai hubungan antara hari dengan berat kering Trichoderma reesei.
c. Penentuan Hidrolisis Optimum
c.1. Hidrolisis Optimum Aspergillus niger
Hidrolisis ubi jalar putih ini perlu dikondisikan agar mendapatkan hasil berupa glukosa yang optimum. Untuk itu, hidrolisis ini memvariasikan jumlah biakan Aspergillus niger dan lamanya hidrolisis sehingga mencapai glukosa optimum.
Tahap awal adalah, ubi jalar yang telah dikeringkan dan ditumbuk halus tadi dicampur dengan aquades kemudian dipanaskan pada suhu 100 oC selama setengah jam sambil diaduk sampai terbentuk bubur. Bubur dibiarkan menjadi dingin. Setelah itu, Aspergillus niger dimasukkan ke dalam 100 gram bubur tersebut. Diinkubasi selama 2 jam, kemudian ditentukan kadar glukosa dengan metode Somogy Nelson.
Jika konsentrasi Aspergillus niger optimum telah ditentukan, maka selanjutnya dilakukan percobaan untuk menentukan waktu hidrolisis optimum. Cara kerjanya sama seperti penetapan jumlah Aspergillus niger optimum, hanya saja yang divariasikan adalah waktunya. Waktu yang divariasikan adalah dari 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, dan 5 jam
c.2. Hidrolisis Optimum Trichoderma reesei.
Hidrolisis ubi jalar putih ini perlu dikondisikan agar mendapatkan hasil berupa glukosa yang optimum. Untuk itu, hidrolisis ini memvariasikan jumlah biakan Trichoderma reesei dan lamanya hidrolisis sehingga mencapai glukosa optimum.
Tahap awal adalah, ubi jalar yang telah dikeringkan dan ditumbuk halus tadi dicampur dengan aquades kemudian dipanaskan pada suhu 100 oC selama setengah jam sambil diaduk sampai terbentuk bubur. Bubur dibiarkan menjadi dingin. Setelah itu, Trichoderma reesei dimasukkan ke dalam 100 gram bubur tersebut. Diinkubasi selama 2 jam, kemudian ditentukan kadar glukosa dengan metode Somogy Nelson.
Jika konsentrasi Trichoderma reesei optimum telah ditentukan, maka selanjutnya dilakukan percobaan untuk menentukan waktu hidrolisis optimum. Cara kerjanya sama seperti penetapan jumlah Trichoderma reesei optimum, hanya saja yang divariasikan adalah waktunya. Waktu yang divariasikan adalah dari 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam dan 5 jam
d. Penentuan Kondisi Fermentasi
d.1. Pada Aspergillus niger
Sebanyak 100 gram bubur ubi jalar putih ditambah dengan biakanAspergillus niger optimum. Campuran yang diperoleh ditambah dengan biakanZymomonas mobilis. pH Zymomonas mobilis divariasikan dari 3.00, 3.50, 4.00, 4.50 dan 5.50. Dari variasi tersebut diambil pH yang menghasilkan jumlah alkohol yang paling banyak.
Setelah didapatkan jumlah Zymomonas mobilis optimum, maka selanjutnya adalah memvariasikan lamanya fermentasi. Konsentrasi biakanZymomonas mobilis merupakan variabel tetap, sedangkan waktu merupakan variabel bebas. Lama fermentasi yang digunakan adalah 1 hari, 2 hari, 3 hari, 4 hari dan 5 hari. Waktu yang diambil adalah waktu yang dapat menghasilkan etanol maksimum.
d.2. Pada Trichoderma reesei
Sebanyak 100 gram bubur ubi jalar putih ditambah dengan biakanTrichoderma reesei optimum. Campuran yang diperoleh ditambah dengan biakanZymomonas mobilis. pH Zymomonas mobilis divariasikan dari 3.00, 3.50, 4.00, 4.50 dan 5.50. Dari variasi tersebut diambil pH yang menghasilkan jumlah alkohol yang paling banyak.
Setelah didapatkan jumlah Zymomonas mobilis optimum, maka selanjutnya adalah memvariasikan lamanya fermentasi. Konsentrasi biakanZymomonas mobilis merupakan variabel tetap, sedangkan waktu merupakan variabel bebas. Lama fermentasi yang digunakan adalah 1 hari, 2 hari, 3 hari, 4 hari dan 5 hari. Waktu yang diambil adalah waktu yang dapat menghasilkan etanol maksimum.
e. Penentuan Rendamen
Penentuan rendemen etanol dari ubi jalar putih dilakukan dengan menghidrolisis 500 gram bubur ubi jalar putih pada kondisi optimum.Setelah itu, dilanjutkan dengan fermentasi pada kondisi optimum. Hasil yang terbentuk disaring, filtratnya didestilasi kemudian diukur kadar alkoholnya dengan alkoholmetri.
I. Jadwal Kegiatan Program
Jadwal kegiatan selama pelaksanaan kegiatan ini diuraian dalam bentuk Bar-chart berikut ini:
No Uraian kegiatan Bulan Ke-
I II III
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1. Persiapan
1. Koordinasi dengan dosen pendamping
X
X
2. Menyusun rencana kegiatan dan pembagian tugas masing-masing pelaksana program
X
X
X
X
3. Mempersiapkan alat dan bahan
X
X
2. Pelaksanaan
1. Peremajaan biakan X
X
X
X
X
X
X
X
2. Pembuatan Kurva X X
Pertumbuhan
a. Trichoderma reesei
b. Aspergillus niger
X
X
X
X
X
X
3. Penentuan Kondisi Hidrolisis
a. Trichoderma reesei
b. Aspergillus niger
X
X
X
X
X
X
X
X
4. Penentuan Kondisi Fermentasi
a. Trichoderma reesei
b. Aspergillus niger
X
X
X
X
5. Penentuan rendemen alcohol
X
X
X
3. Penyusunan laporan X
X
J. Rancangan Biaya
Biaya yang direncanakan sebesar Rp 9.810.000,00 (Sembilan juta delapan ratus sepuluh ribu rupiah) dengan perincian dana sebagai berikut :
Daftar Pustaka
Amin, S. 2003. Membandingkan Emisi Gas Buang Bahan Bakar Solar dan Biodiesel.(http://www.pajak.go.id./benta/produsen-mobil-minta-insentif-kembangkan-biofuel, diakses 30 Mei 2010
Anonim. 2007. Rekayasa Bioproses Produksi Bioetanol dari Hidrolisat Pati Ubi Jalar (Ipomoea batatas L.) Menggunakan Saccharomyces cerevisiae.http://iirc.ipb.ac.id/jspui/handle/123456789/7178, diakses 30 Mei 2010
Anonim.2009. Trichoderma reesei. http://malicemrc.wordpress.com/2009/02/24/trichoderma-reesei. diakses 22 Mei 2010
Anonim. 2010. Trichoderma reesei. http://en.wikipedia.org/wiki/Trichoderma_reesei, diakses 4 Juni 2010
Anonim. 2010. Aspergillus niger. http://id.wikipedia.org/wiki/Aspergillus_niger, diakses 4 Juni 2010
Anonim. 2009. Zymomonas mobillis. http://en.wikipedia.org/wiki/Zymomonas_mobilis, diakses 30 Mei 2010
Isroi. 2008. Fermentor Sederhana Untuk Produksi Mikrobahttp://isroi.wordpress.com/2008/10/24/fermentor-sederhana-untuk-produksi-mikroba, diakses 30 Mei 2010
Izzati. N. 2008. Optimalisasi Pembuatan Boietanol Dari Ubi Jalar Putih (Ipomea batatas L) Sebagai Sumber Alternatif BAhan Bakar Terbarukan. UM: Malang
Najafpour, D.G. 2007. Biochemical Engineering and Biotechnology. Elsevier Scientific Publishing Company, Asterdam-Oxford.
Parlan. 2003. Kimia Organik I. FMIPA UM: Malang
Paturau, J, M., 1982. “By Product of Cane Sugar Industry”. Elsevier Scientific Publishing Company, Asterdam-Oxford.
Surya, R.P dan Alfena C. 2008. Produksi Etanol Menggunakan Mutan Zymomonas MobilisYang Dimutasi Dengan Hydroxylamin. Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Indonesia.
Stanburry P.F. Whitaker A.,Stephen J.H.. 2000. Principles of Fermentation Technology.Butterworth-Heinemann, Oxford.
