Pengaruh Lama Waktu Fermentasi pada Pembuatan Bioetanol ... · Saccharomyces cerevisiae dalam Ragi Tape dan Ragi Roti) SKRIPSI ... Tabel 2.3 Perbandingan Keuntungan dan Kelemahan

Pengaruh Lama Waktu Fermentasi pada Pembuatan Bioetanol

dari Sargassum sp Menggunakan Metode Hidrolisis Asam dan

Fermentasi Menggunakan Mikroba Asosiasi (Zymomonas mobilis,

Saccharomyces cerevisiae dalam Ragi Tape dan Ragi Roti)

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Biologi

Oleh:

Anggraeni Kusuma Wardani

NIM: 141434085

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

i





SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Biologi

Oleh:


NIM: 141434085

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2018


ii


iii


iv

PERSEMBAHAN

“IF YOU CAN DREAM IT, YOU CAN ACHIEVE IT”

Zig ziglar

“Ia Membuat Segala Sesuatu Indah Pada Waktunya”

Pengkhotbah 3:11

Karya ini kupersembahkan untuk :

Tuhan Yang Maha Esa yang selalu menemani setiap

langkahku

Orangtua atas cinta kasih dan dukunganya

Teman-teman seperjuangan Pendidikan Biologi 2014

Almamaterku Universitas Sanata Dharma


v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang telah saya

tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah

disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 31 Juli 2018

Penulis

(Anggraeni Kusuma Wardani)


vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta:

Nama : Anggraeni Kusuma Wardani

NIM : 141434085

Demi kepentingan pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:





Dengan demikian saya memberikan kepada pihak Perpustakaan Universitas

Sanata Dharma hak untuk menyimpan, untuk mengalihkan dalam bentuk media

lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara

terbatas, dan mempublikasikan ke internet atau media lain guna kepentingan

akademis tanpa ijin sari saya maupun royalty kepada saya selama masih tetap

mencantumkan nama sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya.

Dibuat di : Yogyakarta

Pada tanggal : 31 Juli 2018

Yang menyatakan



vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur atas karunia Tuhan Yang Maha Esa, melalui berkat, rahmat

dan karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi dengan judul

“Pengaruh Lama Waktu Fermentasi pada Pembuatan Bioetanol dari

Sargassum sp Menggunakan Metode Hidrolisis Asam dan Fermentasi

Menggunakan Mikroba Asosiasi (Zymomonas mobilis, Saccharomyces

cerevisiae dalam Ragi Tape dan Ragi Roti)”. Penulisan skripsi ini diajukan

sebagai salah satu syarat dalam meraih gelar sarjana pada Program Studi

Pendidikan Biologi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sanata

Dharma Yogyakarta. Ketercapaian yang dialami penulis sampai sejauh ini tidak

lepas dari bantuan dan dukungan dari berbagai pihak.

Pada kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih

kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini:

1. Tuhan Yang Maha Esa yang selalu memberikan berkat dan karunia-

Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini.

2. Kedua orangtua atas cinta kasih, doa serta dukungan yang selalu

diberikan.

3. Keluarga yang selalu memberikan dukungan dan semangat.

4. Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan penulis

kesempatan untuk berdinamika dan menimba ilmu.

5. Drs. Antonius Tri Priantoro, M.For.Sc selaku Ketua Program Studi

Pendidikan Biologi.

6. Ibu Retno Herrani Setyati, M. Biotech selaku dosen pembimbing

skripsi yang sudah bersedia meluangkan waktunya untuk

berkonsultasi, memberikan dukungan, bimbingan, arahan serta

masukkan bagi penulis dalam penyelesaian skripsi ini.

7. Bapak Ignatius Yulius Kristio Budiasmoro, S.Si., M.Si atas segala

bantuan dan dukungan dalam penyelesaian skripsi ini.


viii

8. Rm. Dr. Ir. Paulus Wiryono P.,S.J.,M.Sc selaku dosen penguji yang

sudah menyediakan waktunya.

9. Bapak Sulistyo atas segala bantuan dalam penyelesaian skripsi ini.

10. Segenap Dosen Pendidikan Biologi dan Staff Sekertariat JPMIPA.

11. Laboran Pendidikan Biologi dan Farmasi yang turut membantu dalam

penelitian di Laboratorium.

12. Rempongers yang selalu memberikan dukungan, bantuan dan

semangat.

13. Krista Putri dan Monica Wulanda teman seperjuangan dalam suka dan

duka selama perkuliahan.

14. Makroalga Squad atas dinamika, bantuan dan semangat dalam

penyusunan skripsi ini.

15. Teman-teman mahasiswa Pendidikan Biologi angkatan 2014 atas

dinamika selama proses perkulaiahan.

16. Kepada semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu

yang telah membantu dan mendukung penulis selama proses

perkuliahan dan penyusunan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih terdapat

banyak kekurangan. Penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun untuk menyempurnakan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat

bermanfaat bagi penulis, dunia pendidikan, dan masyarakat.

Yogyakarta, 31 Juli 2018

Penulis



ix






Universitas Sanata Dharma

2018

Abstrak

Sargassum sp merupakan salah satu rumput laut yang melimpah di

perairan Indonesia dan mempunyai potensi yang dapat dijadikan sebagai sumber

energi alternatif terbarukan. Sargassum sp kering mempunyai kandungan

karbohidrat 58,23% sehingga dapat dijadikan bioetanol melalui proses fermentasi.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh lama waktu fermentasi

dan jumlah kadar etanol yang dihasilkan dari fermentasi Sargassum sp.

Jenis penelitian ini adalah eksperimental laboratoris. Percobaan dilakukan

dengan menggunakan mikroba asosiasi yaitu Zymomonas mobilis, Ragi Tape dan

Ragi Roti dengan variasi lama waktu fermentasi 4 hari, 5 hari, 6 hari, dan 7 hari.

Pengujian kadar glukosa dilakukan dengan menggunakan metode DNS.

Pengukuran kadar etanol dilakukan dengan menggunakan Gas Chromatography.

Analisis data menggunakan metode statistik regresi korelasi.

Hasil penelitian menunjukkan kondisi terbaik pada lama waktu fermentasi

hari ke-6 dengan jumlah kadar etanol 24,67% dengan kadar gula reduksi 54,570

ppm. Semakin lama waktu fermentasi semakin tinggi kadar etanol yang dihasilkan

kecuali pada hari ke-7 yang mengalami penurunan. Lama waktu fermentasi tidak

berpengaruh signifikan terhadap kadar etanol yang dihasilkan.

Kata Kunci : Sargassum sp, bioetanol, fermentasi, mikroba asosiasi.


x

The Influence of Length of Fermentation Time on Making Bioethanol from

Sargassum sp Using Hydrolyzed Acid and Fermentation Methods Using

Microbial Association (Zymomonas mobilis, Saccharomyces cerevisiae in

Yeast Tape and Yeast Bread)


Sanata Dharma University

2018

Abstract

Sargasum sp is one of the abundant seaweed in Indonesian seas and it has

the potential to be used as a renewable alternative energy source. Dry Sargassum

sp contains 58.23% carbohydrate that can be used as bioethanol through a

fermentation process. This research aims to determine the effect of fermentation

time on the amount of ethanol content produced from Sargassum sp.

Fermentation.

The type of this study was laboratory experiment. The experiment was

conducted by using microbial association namely Zymomonas mobilis, Yeast Tape

and Yeast Bread with variation of fermentation duration of 4 days, 5 days, 6

days, and 7 days. Glucose test is done by using the DNS method. The

measurement of ethanol content is done by using Gas Chromatography. In the

data analysis the researcher uses correlation regression statistic method.

The result of the research shows that the best treatment is 6 days

fermentation duration with the amount of ethanol 24.67% with the reducing sugar

content 54,570 ppm. The longer the fermentation time the higher the ethanol

content produced except on the 7th day showing decline. The duration of

fermentation shows non significant effect on the ethanol content produced.

Keywords: Sargassum sp, bioetanol, fermentation, microbial association.


xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL…………………………………………………………......i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING………………………………..ii

HALAMAN PENGESAHAN……………………………………...……..……..iii

HALAMAN PERSEMBAHAN .......................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................... v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................ vi

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

Abstrak .................................................................................................................. ix

Abstract .................................................................................................................. x

DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xv

DAFTAR GRAFIK ............................................................................................ xvi

DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xvii

BAB I ...................................................................................................................... 1

PENDAHULUAN .................................................................................................. 1

A. Latar Belakang ............................................................................................. 1

B. Rumusan Masalah ........................................................................................ 5

C. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 5

D. Manfaat Penelitian ....................................................................................... 6

BAB II .................................................................................................................... 7

TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................ 7

A. Sargassum sp ................................................................................................ 7

1. Klasifikasi dan Morfologi ........................................................................ 7

2. Habitat ...................................................................................................... 8


xii

3. Komposisi Kimia ...................................................................................... 8

4. Persebaran ................................................................................................ 9

B. Mikroba Asosiasi ....................................................................................... 11

1. Zymomonas mobilis ................................................................................ 11

2. Ragi Tape dan Ragi Roti ........................................................................ 12

C. Hidrolisis Asam .......................................................................................... 13

D. Fermentasi .................................................................................................. 14

E. Bioetanol .................................................................................................... 16

F. Penelitian Yang Relevan ............................................................................ 19

G. Kerangka Berfikir....................................................................................... 23

H. Hipotesa...................................................................................................... 26

BAB III ................................................................................................................. 27

METODE PENELITIAN ................................................................................... 27

A. Jenis Penelitian ........................................................................................... 27

B. Batasan Penelitian ...................................................................................... 27

C. Populasi dan Sampel Penelitian ................................................................. 28

D. Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................... 28

E. Desain Penelitian ........................................................................................ 29

F. Alat dan Bahan ........................................................................................... 29

G. Prosedur Kerja ............................................................................................ 30

1. Pra-Penelitian ......................................................................................... 30

2. Preparasi Sampel .................................................................................... 31

3. Hidrolisis Asam ...................................................................................... 32

4. Pengukuran Kadar Glukosa .................................................................... 32

5.Kultivasi Zymomonas mobilis ..................................................................... 33

6.Pembuatan Nutrisi Ragi Tape dan Ragi Roti .............................................. 33

7.Fermentasi ................................................................................................... 34

8.Destilasi ...................................................................................................... 34

9.Pengukuran kadar etanol menggunakan Brix-refractometer ...................... 34

10.Pengukuran Kadar Etanol ......................................................................... 35

H.Teknik Pengumpulan Data ............................................................................ 35


xiii

1.Penetapan Total Gula Reduksi Metode DNS ............................................. 35

2.Pengukuran pH ........................................................................................... 36

3.Pengukuran Kadar Etanol ........................................................................... 36

I. Cara Analisis Data .......................................................................................... 36

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 37

A. Hidrolisis Asam ............................................................................................ 37

B.Uji Gula Reduksi ........................................................................................... 38

C.Uji Kadar Etanol ............................................................................................ 40

D. Keterbatasan Penelitian ................................................................................ 45

BAB V IMPLEMENTASI HASIL PENELITIAN PEMBELAJARAN ........ 46

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN............................................................. 50

A. Kesimpulan ................................................................................................... 50

B. Saran ............................................................................................................. 50

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 51

LAMPIRAN ......................................................................................................... 54


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sargassum sp Kering…………………………….…9

Tabel 2.2 Persebaran Sargassum sp……………………………………………..10

Tabel 2.3 Perbandingan Keuntungan dan Kelemahan Teknik Hidrolisis Asam...14

Tabel 4.1 Absorbansi pada Larutan Standar………………………………….….39

Tabel 4.2 Hasil Kadar Glukosa……………………………………………….….40

Tabel 4.3 Hasil Kadar Etanol pada Sampel………………………………….…..40


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sargassum sp…………………………………………………….…..7

Gambar 2.2 Persebaran Sargassum sp di Perairan Indonesia………………....…11

Gambar 2.3 Proses Fermentasi Etanol………………………………………..…16

Gambar 2.4 Literature map………………………………………………...…....22

Gambar 2.5 Kerangka Berfikir…………………………………………………...25


xvi

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Kurva Standar Glukosa………………………………………….……39

Grafik 4.2 Pengaruh Lama Waktu Fermentasi Terhadap Kadar Etanol…………41


xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Silabus Pembelajaran.........................................................................55

Lampiran 2. Rencana Pelaksanaan Pembelajaran..................................................58

Lampiran 3. Lembar Kerja Siswa I........................................................................74

Lampiran 4. Lembar Kerja Siswa II.......................................................................76

Lampiran 5. Intrumen Penilaian.............................................................................78

Lampiran 6. Uji Statistika......................................................................................87

Lampiran 7. Uji Gula Reduksi...............................................................................89

Lampiran 8. Dokumenasi Penelitian......................................................................90

Lampiran 9. Sertifikan Kultur Murni Zymomonas mobilis………………..………..92

Lampiran 10. Hasil Uji Gas Chromatography......................................................93


1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kebutuhan energi fosil seperti bensin, solar, batubara semakin

meningkat setiap tahunnya. Hal tersebut seiring dengan pertumbuhan

ekonomi, industri, pertambahan jumlah penduduk dan perkembangan ilmu

pengetahuan. Kebutuhan terhadap energi fosil yang semakin meningkat tidak

sebanding dengan ketersediaan jumlah energi fosil di alam. Energi fosil

bersifat tidak terbarukan dan menyebabkan polusi yang mengakibatkan

terjadinya pemanasan global. Oleh sebab itu, diperlukan alternatif energi

terbarukan yang ramah lingkungan. Salah satu solusi untuk mengatasi

permasalahan krisis sumber energi adalah dengan menggunakan bioetanol.

Bioetanol merupakan etanol yang diproduksi dari biomassa yang memiliki

kandungan gula, pati, maupun selulosa.

Bioetanol merupakan energi renewable dan ramah lingkungan yang

dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil. Penggunaan etanol

sebagai bahan bakar mempunyai beberapa keunggulan yaitu, kandungan

oksigen etanol tinggi (35%) sehingga dapat menghasilkan bahan bakar yang

bersih. Hasil bahan bakar ramah bagi lingkungan karena emisi gas

karbonmonoksida lebih rendah 19-25% dibanding BBM (Bahan Bakar

Minyak). Energi terbarukan ini tidak memberikan kontribusi pada akumulasi

karbon dioksida di atmosfer, hasil etanol lebih stabil. Angka oktan etanol


2

tergolong tinggi sekitar 129 sehingga menghasilkan proses pembakaran yang

stabil. Proses pembakaran dengan daya yang lebih baik dapat mengurangi

emisi gas karbonmonoksida menjadi hanya 1,3% (Edward dan Riardi, 2015) .

Bioetanol menjadi pilihan utama karena mudah terurai, aman bagi lingkungan,

serta pembakaran bioetanol hanya menghasilkan karbondioksida dan air

(Hambali dkk, 2006). Bioetanol memiliki predikat clean energy karena dapat

menurunkan produksi karbondioksida hingga 18 % (Edward dan Riardi,

2015).

Peraturan Pemerintah Republik Indonesia Nomor 79 Tahun 2014

tentang Kebijakan Energi Nasional, maka bahan bakar nonfosil atau energi

terbarukan dapat dikembangkan dan dimanfaatkan sebagai bahan bakar

nonfosil. Bahan bakar bioetanol, aseton dan butanol, biodiesel, syngas, biogas

dan hydrogen dapat memberi kontribusi terhadap kebutuhan bahan bakar dan

energi nasional. Di Indonesia telah berkembang beberapa jenis bioetanol

berdasarkan bahan bakunya dapat dikelompokkan menjadi tiga yaitu bioetanol

generasi pertama (G1), kedua (G2) dan ketiga (G3). Bioetanol generasi

pertama menggunakan bahan yang berasal dari pati seperti molase, jagung,

sorghum. Namun pembuatan bioetanol generasi pertama ini perlu dilakukan

pengkajian lebih lanjut karena berkompetisi dengan bahan pangan yang dapat

mendorong kenaikan harga komoditi pangan serta keterbatasan geografi

daerah penghasil. Bioetanol generasi kedua lebih memanfaatkan biomassa

komponen selulosa dan hemisellulosa seperti limbah padat pada agroindustri.

Pada bioetanol generasi kedua mengalami kendala dengan adanya lignin tinggi


3

yang sulit terdegradasi dan membutuhkan biaya yang mahal. Bioetanol

generasi ketiga menggunakan alga baik mikroalga maupun makroalga.

Dengan memperhatikan kandungan bahan pada alga serta potensi budidaya

yang besar bioetanol generasi ketiga mempunyai potensi besar untuk

dikembangkan menjadi bioetanol.

Menurut Harvey dan Pligrim, (2010), sumber BBN (Bahan Bakar

Nabati) selama ini berasal dari biomassa pati yang juga menjadi sumber

pangan dan pakan sehingga terjadi kompetisi di antara keduanya. Indonesia

merupakan negara dengan megabiodiversity sehingga mempunyai potensi

yang besar untuk mengembangkan dan mengolah sumber daya alamnya,

didukung dengan dua pertiga luas wilayah Indonesia yang merupakan

perairan. Salah satu alternatif adalah dengan menggunakan makroalga sebagai

raw material untuk dijadikan sebagai bioetanol. Alga merupakan salah satu

sumber daya alam hayati laut yang bernilai ekonomis dan mempunyai

perananan dan manfaat bagi lingkungan sekitarnya. Rumput laut atau seaweed

merupakan salah satu tumbuhan laut yang tergolong dalam makroalga benthik

yang banyak hidup melekat di dasar perairan. Komponen utama dalam rumput

laut adalah karbohidrat (gula dan gum). Komponen ini berpotensi untuk

dikonversi menjadi bioetanol. Salah satu rumput laut yang bisa digunakan

untuk membuat bioetanol adalah Sargassum sp.

Sargassum sp merupakan salah satu jenis rumput laut coklat di

Indonesia yang bernilai ekonomis, memiliki umur panen yang relatif singkat,

tersebar luas di perairan Indonesia dengan potensi produksinya cukup tinggi,


4

namun produksinya masih banyak berasal dari hasil panen persediaan dari

alami (Saputra dkk, 2012). Sargassum sp mempunyai kandungan selulosa

yang berkisar antara 23,97 - 35,22 % (Kawaroe et al., 2012; Saputra dkk.,

2012). Kandungan selulosa yang tinggi pada Sargassum sp merupakan salah

satu potensi untuk dijadikan sebagai bahan baku produksi bioetanol sebagai

sumber energi terbarukan. Bahan baku untuk proses produksi bioetanol dapat

diklasifikasikan menjadi tiga kelompok yaitu pati, gula dan selulosa. Sumber

selulosa harus dikonversi menjadi gula melalui proses hidrolisis. Hidrolisis

dapat dilakukan baik secara kimiawi dengan menggunakan asam dan secara

enzimatik.

Pada penelitian ini menggunakan hidrolisis secara kimiawi dengan

asam HCl. Berdasarkan penelitian Siswati dkk (2009), katalis HCl

menghasilkan glukosa lebih tinggi dibandingkan dengan H2SO4. Hal ini terjadi

karena H2SO4 bersifat membakar selulosa sedangkan HCl tidak, sehingga

glukosa yang dihasilkan lebih sedikit. Setelah proses hidrolisis dilanjutkan

dengan proses fermentasi. Fermentasi etanol merupakan aktivitas penguraian

gula menjadi etanol dengan mengeluarkan gas CO2, fermentasi ini dilakukan

dengan menggunakan mikroba asosiasi yaitu Zymomonas mobilis,

Saccharomyces cerevisiae yang terdapat pada ragi tape dan ragi roti.

Pemakaian bakteri Zymomonas mobilis dalam pembuatan industri etanol

mempunyai beberapa keuntungan antara lain kemampuan untuk tumbuh

secara anaerob fakultatif, hasil produksi lebih tinggi, dan kemampuan

fermentasi lebih spesifik dibandingkan dengan khamir (Albert dkk, 2015).


https://en.wikipedia.org/wiki/Proton




5

Ragi tape dan ragi roti mengandung berbagai mikroba khususnya

Saccharomyces cerevisiae yang dapat melakukan fermentasi etanol. Adanya

sinergi dari berbagai mikroba yang mempunyai peran masing-masing dalam

proses fermentasi dapat menghasilkan etanol dengan kadar yang lebih tinggi.

Berdasarkan permasalahan dan data yang sudah diuraikan di atas maka

peneliti ingin melakukan penelitian dengan judul Pengaruh Lama Waktu

Fermentasi pada Pembuatan Bioetanol dari Sargasum sp Menggunakan

Metode Hidrolisis Asam dan Fermentasi Menggunakan Mikroba Asosiasi

(Zymomonas Mobilis, Saccharomyces cerevisiae dalam Ragi Tape dan Ragi

Roti) .

B. Rumusan Masalah

1. Apakah lama waktu fermentasi berpengaruh pada kadar bioetanol

yang dihasilkan dari fermentasi Sargassum sp ?

2. Berapakah kadar etanol yang dihasilkan dari fermentasi Sargassum sp?

C. Tujuan Penelitian

1. Mengetahui pengaruh lama waktu fermentasi pada produksi bioetanol

yang di hasilkan dari fermentasi Sargassum sp

2. Mengetahui kadar etanol yang dihasilkan dari fermentasi Sargassum sp


6

D. Manfaat Penelitian

1. Bagi Peneliti

Menambah ilmu pengetahuan dan wawasan terkait pemanfaatan

makroalga, khususnya pemanfaatan Sargassum sp dalam produksi

bioetanol sebagai salah satu sumber daya terbarukan pengganti bahan

bakar fosil .

2. Bagi Masyarakat

Memberikan informasi kepada masyarakat mengenai potensi

makroalga khususnya Sargasum sp sebagai sumber daya alam terbarukan

pengganti bahan bakar fosil.

3. Bagi Dunia Pendidikan

Sebagai acuan dalam pengembangan penelitian selanjutnya serta

sebagai penunjang pembelajaran di SMA kelas XII semester genap pada

pokok bahasan bioteknologi.


7

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Sargassum sp

1. Klasifikasi dan Morfologi

Secara taksonomi Sargassum dapat diklasifikasikan sebagai berikut

(The DNA of Singapore, 2018):

Kingdom : Protista

Phylum : Heterokontophyta

Class : Phaeophyceae

Order : Fucales

Family : Sargassaceae

Genus : Sargassum

Spesies : Sargassum sp

Gambar 2.1 Sargassum sp


8

Morfologi Sargassum umumnya memiliki bentuk thallus silindris

atau gepeng, cabangnya rimbun menyerupai pohon darat, bentuk daun

melebar, lonjong, atau seperti pedang, mempunyai gelembung udara yang

umumnya soliter, warna thallus umumnya coklat (Aslan, 1999 dalam Kadi

2005).

2. Habitat

Genus Sargassum termasuk dalam class Phaeophyceae tumbuh

subur pada daerah tropis, suhu perairan 27,5-29,30°C dan salinitas 32-

33,5%. Habitat Sargassum yakni di perairan pada kedalaman 0,5-10 m

dengan arus dan ombak. Sargassum banyak ditemukan di daerah perairan

jernih yang mempunyai substrat dasar batu karang, karang mati, batuan

vulkanik dan benda-benda yang bersifat massive yang berada di dasar

perairan. Alga Sargassum tumbuh berumpun dengan untaian cabang-

cabang. Panjang thallus utama mencapai 1-3 m dan setiap percabangan

terdapat gelembung udara berbentuk bulat yang disebut “ Bladder “

berguna untuk menopang cabang-cabang thallus terapung ke arah

permukaan air untuk mendapatkan cahaya matahari (Kadi, 2005).

3. Komposisi Kimia

Menurut Ika (2017), Sargassum sp kering memiliki komposisi

kimia air, abu, lemak, protein, karbohidrat yang disajikan pada tabel 2.1.


9

Tabel 2.1 Komposisi Kimia Sargassum sp kering

Komposisi Kimia Presentase

Air (%bb) 28,20

Abu (%bk) 33,74

Lemak (%bk) 4,54

Protein (%bk) 8,42

Karbohidrat (%bk) 53,28

Sargassum sp juga memiliki kandungan selulosa berkisar antara

23,97-35,22%. Selulosa terdiri atas glukosa yang berantai panjang, dapat

dipecah dengan katalis enzim yang disebut selulase dan menggunakan

asam seperti HCl dan H2SO4 (Kawaroe dalam Saputra 2012).

4. Persebaran

Berdasarkan penelitian Kadi (2005) makroalga di Indonesia

menunjukkan sebaran yang luas dan bervariasi. Sargassum sp termasuk

alga dengan distribusi yang berada di seluruh peraian Indonesia.


10

Tabel 2.2 Persebaran Sargassum sp di perairan Indonesia


11

B. Mikroba Asosiasi

1. Zymomonas mobilis

Zymomonas mobilis adalah bakteri yang berbentuk batang,

termasuk dalam bakteri gram negatif, tidak membentuk spora dan

merupakan bakteri yang dapat bergerak. Bakteri ini banyak digunakan di

perusahaan bioetanol karena mempunyai kemampuan yang dapat

melampaui ragi dalam beberapa aspek. Z.mobilis memiliki beberapa

kelebihan dibandingkan dengan Saccharomyces cerevisiae yaitu; dapat

tumbuh secara anaerob fakultatif dan mempunyai toleransi terhadap suhu

tinggi, mempunyai kemampuan untuk mencapai konversi yang lebih

tinggi, tahan terhadap kadar etanol yang tinggi dan pH yang rendah. pH

optimum proses fermentasi dengan menggunakan Z.mobilis adalah pada

kisaran pH 4-7. Z.mobilis menguraikan glukosa melalui alur 2-keto-3-

deoksi-6-fosfoglukonat dan memecah piruvat dengan bantuan enzim

Gambar 2.2 Persebaran Sargassum sp di Perairan Indonesia


12

piruvat dekarboksilase menjadi asetaldehid dan karbondioksida.

Asetaldehid kemudian direduksi menjadi etanol (Ramadhani, 2015).

2. Ragi Tape dan Ragi Roti

Ragi tape berwujud padat dengan bentuk bulat pipih berwarna

putih. Ragi tape terdiri dari spesies-spesies genus Aspergilus,

Saccharomyces, Candida, Hansenulla dan Acetobacter. Mikroba di

dalam ragi tape dapat mengubah karbohidrat menjadi gula sederhana

(glukosa) yang selanjutnya diubah menjadi alkohol. Sedangkan ragi roti

berbentuk serbuk yang mengandung kultur Saccharomyces cerevisiae,

menghasilkan enzim invertase dan zymase yang berperan dalam

pembentukan etanol. Invertase berperan memecah sukrosa menjadi

glukosa dan fruktosa. Zymase berperan memecah glukosa menjadi

alcohol dan kaerbondioksida. Khamir yang umum digunakan dalam

fermentasi etanol adalah Saccharomyces cerevisiae. Khamir ini akan

mengubah gula menjadi alkohol dan CO2 (Hartono, 2011).

Menurut Buckle 1987 dalam Muin dkk (2015), Saccharomyces

cerevisiae bersifat fermentatif kuat dan dapat hidup dalam kondisi aerob

maupun anaerob (anaerob fakultatif). Memiliki sifat yang stabil dan

seragam, memiliki pertumbuhan cepat dalam proses fermentasi sehingga

proses fermentasi dapat berlangsung secara cepat serta mampu

memproduksi etanol dengan jumlah yang banyak. Saccharomyces

cerevisiae memiliki daya konversi gula menjadi etanol yang sangat


13

tinggi, sehingga sering digunakan dalam fermentasi alkohol.

Saccharomyces cerevisiae memerlukan suhu 28-30°C dan pH 4,0-55 agar

dapat tumbuh dengan baik (Sassner, 2008).

C. Hidrolisis Asam

Hidrolisis merupakan reaksi kimia yang memecah molekul

menjadi dua bagian dengan penambahan molekul air (H2O) dengan tujuan

untuk mengkonversi polisakarida menjadi monomer-monomer sederhana.

Metode yang banyak digunakan untuk memecah rantai selulosa menjadi

glukosa adalah hidrolisis dengan asam dan enzim. Hidrolisis asam

merupakan proses yang dilakukan secara acak atau tidak spesifik.

Beberapa asam yang umum digunakan untuk hidrolisis kimiawi antara lain

asam sulfat (H2SO4), asam peklorat (HClO4) dan HCl. Komponen yang

terlarut pada hidrolisis polisakarida dengan katalis asam adalah xilosa,

glukosa, selobiosa, furfuraldehid, hidrosimetilfurfural, dan asam-asam

organik seperti asam format, asam levulinat, serta asam asetat (Tsao et al,

1978).

Hidrolisis asam dapat dikategorikan menjadi dua yaitu hidrolisis

asam konsentrasi tinggi pada suhu rendah dan hidrolisis asam konsentrasi

rendah pada suhu tinggi. Pemilihan antara dua cara tersebut biasanya

didasarkan pada beberapa pertimbangan seperti laju hidrolisis, tingkat

degradasi, produk dan biaya total proses produksi (Kosaric et al, 1983).

Menurut Taherzadeh dkk (2007), hidrolisis asam pekat maupun hidrolisis


14

menggunakan asam encer mempunyai beberapa keuntungan dan

kelemahan.

Tabel 2.3 Perbandingan keuntungan dan kelemahan teknik hidrolisis asam

Metode

Hidrolisis Asam

Keuntungan Kelemahan

Hidrolisis pada

suhu rendah

dengan

konsentrasi asam

tinggi

- Dioperasikan pada

suhu rendah

- Rendemen gula

tinggi

- Konsentrasi asam

tinggi

- Korosi peralatan

- Energi tinggi

untuk

pengambilan

asam

Hidrolisis pada

suhu tinggi

dengan

konsentrasi asam

rendah

- Konsentrasi asam

rendah

- Waktu tinggal

singkat

- Suhu operasi

tinggi

- Yield gula

rendah

D. Fermentasi

Fermentasi adalah proses konversi gula reduksi hasil hidrolisis

menjadi etanol yang secara biologis dilakukan oleh mikroorganisme.

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel kondisi anaerob.

Fermentasi anaerob yaitu fermentasi yang tidak membutuhkan adanya

oksigen. Beberapa mikroorganisme dapat mencerna bahan energinya tanpa

adanya oksigen. Dalam fermentasi etanol biasanya menggunakan mikroba

yeast dan bakteri. Saccharomyces cerevisiae melakukan fermentasi dengan


15

menggunakan jalur Embden-Meyerhoff-Parnas (EMP). Sedangkan

Zymomonas mobilis menggunakan jalur Entner-Doudoroff (ED).

Menurut Desroisier dalam Hakim (2007) , ada beberapa faktor

yang mempengaruhi proses fermentasi :

1. pH

Pengukuran pH merupakan parameter yang mempengaruhi

pertumbuhan dan pembentukan produk. Mikroba tertentu dapat tumbuh

pada kisaran pH yang sesuai untuk pertumbuhanya. Bakteri dapat

tumbuh pada pH 4-8, khamir 3-6.

2. Suhu

Suhu yang digunakan selama fermentasi akan mempengaruhi

mikroba yang berperan dalam proses fermentasi. Jika temperatur

dinaikkan maka hasil sel akan menurun karena media sebagian akan

digunakan untuk mempertahankan hidup atau kebutuhan untuk

mempertahankan diri meningkat.

3. Oksigen

Pengaturan udara akan mempengaruhi pupulasi mikroba.

Tersedianya oksigen dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba.

4. Substrat

Mikroba memerlukan substrat yang mengandung nutrisi sesuai

dengan kebutuhan untuk pertumbuhanya.


16

Gambar 2.3 Proses fermentasi etanol

E. Bioetanol

Bioetanol adalah salah satu jenis biofuel (bahan bakar cair dari

pengolahan tumbuhan) di samping biodiesel. Bioetanol adalah etanol yang

dihasilkan dari fermentasi glukosa (gula) yang dilanjutkan dengan proses

destilasi. Proses destilasi dapat menghasilkan etanol dengan kadar 95%.

Pemanfaatan etanol untuk digunakan sebagai bahan bakar (biofuel) perlu

lebih dimurnikan lagi hingga mencapai 99% yang lazim disebut fuel grade

ethanol (FGE).

Berikut ini adalah sifat fisik etanol :

Massa molekul relatif : 46,07 g/mol

Titik didih : 78,4°C

Titik leleh : -114,3°C


17

Titik nyala : 13°C

Densitas : 0,789 gr/cm3

Vikositas pada 20°C : 1,200 cP

Tekanan uap : 44 mmHg

Etanol atau etil alkohol merupakan senyawa organik dengan

struktur kimia C2H5OH. Bioetanol tidak berwarna dan tidak berasa, tetapi

memiliki bau yang khas. Karakteristik etanol antara lain mudah terbakar,

larut dalam air, biodegradable, dan tidak karsinogenik. Menurut Ashriyani

(2009), spesifikasi alkohol didasarkan pada kadar alkohol dapat dibagi

menjadi 3 tingkatan, yaitu :

1. Kadar 90-96,5% adalah bioetanol yang digunakan pada industri.

2. Kadar 96-99,5% adalah bioetanol yang digunakan sebagai campuran

miras dan bahan dasar industri farmasi.

3. Kadar 99,5-100% yaitu alkohol yang digunakan sebagai bahan

campuran bahan bakar untuk kendaraan.

Etanol merupakan bahan bakar yang ramah lingkungan, karena selain

sebagai sumber energi terbarukan tak beracun (tak mengandung bahan

beracun seperti TEL, MTBE, dan ETBE), etanol juga mengeluarkan

sedikit (rendah) emisi gas buang seperti CO, NOx, SOx, dan partikel debu

yang berbahaya bagi manusia dan lingkungan. Etanol juga merupakan

bahan bakar yang rendah emisi CO2 sebagai salah satu gas rumah kaca

penyebab terjadinya pemanasan global (Endang, 2015).


18

Berdasarkan bahan bakunya, ada tiga generasi biomassa bioetanol

yaitu bioetanol generasi pertama (G1) , kedua (G2), ketiga (G3).

Bioetanol Generasi Pertama (G1)

Bioetanol generasi pertama adalah bioetanol yang diproduksi dari

bahan baku yang mengandung pati seperti ubi kayu, ubi jalar, nira, tebu,

jagung dan sebagainya . Namun, bioetanol generasi tersebut masih banyak

dimanfaatkan sebagai bahan pangan dan pakan dibandingkan untuk energi

terbarukan dan keterbatasan geografi daerah penghasil sehingga

dikembangkan bahan berbasis non pangan (generasi kedua) untuk

produksi bioetanol.

Bioetanol Generasi Kedua (G2)

Bioetanol generasi kedua adalah bioetanol yang diproduksi dari

limbah biomassa yang mengandung lignoselulosa. Bahan berlignoselulosa

adalah bahan yang mengandung selulosa dan hemiselulosa tinggi yang

terdapat dalam limbah padat agroindustri seperti bagas tebu, jerami, padi,

batang sawit, tongkol dan batang jagung, kulit coklat dan tandang kosong

kelapa sawit. Produksi dari generasi kedua juga memiliki kendala yaitu

tingginya kandungan lignin, memerlukan teknologi mahal dan tidak

ekonomis dalam produki skala besar.

Bioetanol Generasi Ketiga (G3)

Bioetanol generasi ketiga merupakan bioetanol yang menggunakan

bahan baku dari kelompok alga yaitu mikroalga dan makroalga (rumput


19

laut). Kelompok alga dipilih karena terbukti dapat tumbuh dan tahan pada

berbagai lingkungan, memiliki persediaan yang cukup dan aman, sedikit

mengandung lignin atau tidak ada lignin sama sekali, pertumbuhanya

cepat, dan berperan dalam pengurangan efek rumah kaca. Alga mampu

tumbuh pada air limbah dan mengkonversi CO2 menjadi biomassa yang

berguna serta mampu menghasilkan biofuel tanpa menganggu persediaan

pangan dan tanaman pertanian. Bioetanol generasi ketiga membutuhkan

metode khusus agar biomassa dapat digunakan dalam kondisi kering

(Chaudhary et al, 2014).

F. Penelitian Yang Relevan

1. Penelitian Restuti (2014) dengan judul “ Pengaruh Konsentrasi H2SO4,

Lama Waktu Hidrolisis dan Fermentasi Terhadap Kadar Bioetanol

Yang Dihasilkan Rumput Laut Eucheuma cotonii “. Tujuan penelitian

untuk mengetahui pengaruh konsentrasi H2SO4, lama waktu hidrolisis


20

dan fermentasi terhadap kadar bioetanol yang dihasilkan rumput laut

Eucheuma cotonii. Penelitian bioetanol dari rumput laut (Euchhema

cotonni) yang memiliki kandungan karbohidrat 58% mampu

menghasilkan etanol dengan kadar 5,56% pada waktu inkubasi 6 hari,

kosentrasi H2SO4 0,4M dan waktu hidrolisis 120 menit.

2. Penelitian Funome (2016) dengan judul “ Pengaruh Volume Inokulum

pada Produksi Bioetanol dari Kulit Pisang Kepok Kuning (Musa

paradisiacal L.var. Kepok Kuning) Menggunakan Zymomonas mobilis

dengan Metode Solid State Fermentation (SSF) “. Tujuan penelitian

adalah untuk mengetahui pengaruh volume inokulum bakteri

Zymomonas mobilis terhadap produksi bioetanol dari kulit pisang

kapok (Musa paradisiacal L.var. Kepok Kuning). Penelitian bioetanol

dari pisang kepok dengan kandungan karbohidrat 18,5% menghasilkan

etanol dengan kadar 27,22% pada volume inokulum 20 ml dengan

lama fermentasi 5 hari.

3. Penelitian Prastika (2010) dengan judul “Kajian Proses Hidrolisis

Asam Rumput Laut Gracillaria salicornia dan Sargassum sp “. Tujuan

penelitian adalah untuk mempelajari pengaruh proses hidrolisis rumput

laut dengan jenis asam dan konsentrasi yang berbeda serta pengaruh

perbedaan waktu hidrolisis terhadap hidrolisat yang dihasilkan.

Sargassum sp memiliki kadar karbohidrat sebesar 33,66% pada


21

Gracillaria salicornia menghasilkan 6800 ppm pada 1% asam klorida

dan asam sulfat serta karbohidrat 36,59% pada Sargassum sp

menghasilkan gula reduksi 989,4 ppm dengan waktu hidrolisis 10

menit HCl 1%.

4. Penelitian Mukti (2016) dengan judul “Pengaruh Waktu Fermentasi

dan Jumlah Ragi Terhadap Presentase Hasil dalam Pembuatan

Bioetanol dari Buah Talok Menggunakan Ragi Tape dan Ragi Roti

(Saccharomyces cerevisiae)”.Tujuan penelitian adalah untuk

mempelajari proses pembuatan bioetanol dari buah talok (kersen) dan

mengetahui kondisi optimum dalam pembuatan bioetanol tersebut.

Penelitian bioetanol dari buah talok diperoleh kondisi optimum pada

waktu fermentasi 10 hari dengan penambahan ragi tape sebanyak 1,4

gram dan presentase hasil 1,69% massa. Diperoleh kondisi optimum

pada waktu fermentasi 5 hari dengan penambahan ragi roti sebanyak

0,4 gram dan presentase hasil 2,5113% massa.

Literature map dapat dilihat pada gambar 2.4


22

Penelitian 1

Penelitian yang

dilakukan oleh

Restuti

Penelitian

bioetanol dari

rumput laut

(Euchhema

cotonni) yang

memiliki

kandungan

karbohidrat 58%

mampu

menghasilkan

etanol dengan

kadar 5,56% pada

waktu inkubasi 6

hari, kosentrasi

H2SO4 0,4M dan

waktu hidrolisis

120 menit.

Penelitian 2

Penelitian yang

dilakukan oleh

Funome

Penelitian

bioetanol dari

pisang kapok

dengan kandungan

karbohidrat 18,5%

menghasilkan

etanol dengan

kadar 27,22%

pada volume

inokulum 20 ml

dengan lama

fermentasi 5 hari.

Penelitian 3

Penelitian yang

dilakukan oleh

Prastika

Dengan kadar

karbohidrat sebesar

33,66% pada

Gracillaria

salicornia

menghasilkan 6800

ppm pada 1% asam

klorida dan asam

sulfat serta

karbohidrat 36,59%

pada Sargassum sp

menghasilkan gula

reduksi 989,4 ppm

dengan waktu

hidrolisis 10 menit

HCl 1%.

Penelitian 4

Penelitian dilakukan

oleh Mukti

Penelitian bioetanol

dari buah talok

diperoleh kondisi

optimum pada waktu

fermentasi 10 hari

dengan penambahan

ragi tape sebanyak 1,4

gram dan presentase

hasil 1,69% massa.

Diperoleh kondisi

optimum pada waktu

fermentasi 5 hari

dengan penambahan

ragi roti sebanyak 0,4

gram dan presentase

hasil 2,5113% massa.

Kebaruan Penelitian

* Penelitian dilakukan untuk mengetahui metode yang palin tepat

dalam pembuatan bioetanol dari rumput laut Sargassum sp

* Mikroba yang digunakan adalah mikroba asosiasi (Zymomonas

mobilis, Saccharomyces cerevisiae dalam Ragi Tape dan Ragi Roti)

* Lama waktu fermentasi yang digunakan adalah 4,5,6,7 hari

Gambar 2.4 Literature Map


23

G. Kerangka Berfikir

Kebutuhan energi fosil seperti bensin, solar, batu bara semakin

meningkat setiap tahunnya. Hal tersebut tidak sebanding dengan

ketersediaan energi fosil di alam yang semakin menipis dan menimbulkan

polusi yang berakibat pada pemanasan global, maka dibutuhkan alternatif

sumber energi terbarukan yang dapat terus diperbaharui dan ramah bagi

lingkungan. Bioetanol merupakan energi renewable dan ramah lingkungan

yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil.

Berdasarkan bahan bakunya terdapat tiga Jenis bioetanol yaitu

bioetanol generasi pertama (G1, kedua (G2) dan ketiga (G3). Bioetanol

generasi ketiga mempunyai potensi besar untuk dikembangkan menjadi

bioetanol. Bioetanol generasi ketiga adalah bioetanol yang menggunakan

alga sebagai bahan utama penghasil bioetanol. Berdasarkan kandungan

bahan pada alga serta potensi budidaya yang besar bioetanol generasi

ketiga mempunyai potensi besar untuk dikembangkan menjadi sumber

energi terbarukan.

Sargassum sp merupakan jenis makroalga yang melimpah, tersebar

luas di perairan Indonesia serta mempunyai kandungan karbohidrat tinggi

sehingga sangat berpotensi untuk dijadikan bioetanol. Karbohidrat akan

dikonversi menjadi glukosa dengan menggunakan proses hidrolisis asam.

HCl merupakan katalisator yang dapat memecah karbohidrat menjadi


24

glukosa. Glukosa dari proses hidrolisis akan digunakan oleh mikroba

dalam proses fermentasi. Mikroba asosiasi (Zymomonas mobilis,

Saccharomyces cerevisiae dalam ragi tape dan ragi roti) digunakan pada

proses fermentasi sehingga masing-masing mikroba dapat saling

berinteraksi menghasilkan kadar etanol yang lebih tinggi. Dalam proses

fermentasi dilakukan variasi pada lama waktu fermentasi agar diketahui

lama waktu fermentasi optimal yang dapat menghasilkan etanol dengan

kadar yang lebih tinggi.

Alur dari kerangka penelitian ini ditunjukkan pada gambar 2.5.


25

Gambar 2.5 Alur kerangka berfikir

Keterbatasan energi karena

meningkatnya konsumsi bahan

bakar fosil dan menimbulkan

polusi

Bioetanol dari Sargassum sp

kering memiliki kandungan

karbohidrat 53,28 %

Glukosa (C6H12O6 ) + mikroba

asosiasi (Zymomonas mobilis,

Saccharomyces cerevisiae

dalam ragi tape dan ragi roti )

Hidrolisis asam

HCl

Etanol (C2H5OH ) CO2

Fermentasi

Bioetanol dengan

variasi lama waktu

fermentasi


26

H. Hipotesa

Hipotesis dalam penelitian ini adalah :

1. Perbedaan lama waktu fermentasi berpengaruh pada kadar bioetanol

yang dihasilkan dari fermentasi Sargassum sp.

2. Kadar etanol yang dihasilkan dari fermentasi Sargassum sp > 5%.


27

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Jenis Penelitian

Berdasarkan teknik yang digunakan penelitian ini termasuk dalam

Experiment Research (penelitian percobaan), dimana dilakukan perubahan

(ada perlakuan khusus) terhadap perlakuan yang diteliti. Berdasarkan

tempat penelitian, penelitian ini termasuk dalam Laboratory Research

(penelitian laboratorium), di mana penelitian ini pada tempat tertentu/

laboratorium.

B. Batasan Penelitian

1. Penelitian ini berfokus pada produksi bioetanol menggunakan metode

hidrolisis asam (HCl) dan fermentasi menggunakan mikroba asosiasi

(Zymomonas mobilis, Saccharomyces cerevisiae yang terdapat dalam ragi

roti dan ragi tape)

2. Variasi lama waktu fermentasi pada produksi bioetanol yaitu selama 4

hari, 5 hari, 6 hari dan 7 hari

3. Makroalga yang digunakan adalah Sargassum sp kering dari Pantai

Indrayanti

4. Dalam penelitian ini kadar etanol diuji menggunakan gas

chromatography


28

C. Populasi dan Sampel Penelitian

1. Populasi

Populasi merupakan keseluruhan dari subyek penelitian. Populasi

dalam penelitian ini adalah alga Sargassum sp.

2. Sampel

Sampel adalah sebagian dari populasi. Dalam penelitian ini

sampel yang dipakai adalah rumput laut Sargasum sp yang diambil dari

Pantai Indrayanti, Yogyakarta. Sargassum sp dipilih karena mempunyai

potensi untuk digunakan sebagai bioetanol yaitu mempunyai kandungan

selulosa yang tinggi dan lignin rendah, salah satu jenis rumput laut

coklat di Indonesia yang bernilai ekonomis, memiliki umur panen yang

relatif singkat, tersebar luar di seluruh perairan Indonesia dan belum

banyak dimanfaatkan.

D. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini mulai dilaksanakan bulan Maret- Mei 2018 di

Laboratorium Biologi, Pendidikan Biologi dan Laboratorium Kimia

Biokimia, Farmasi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.


29

E. Desain Penelitian

Variabel –variabel dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

- Variabel bebas : Lama waktu fermentasi

- Variabel terikat : Kadar etanol yang dihasilkan dari fermentasi rumput

laut Sargassum sp

- Variabel kontrol : Volume Zymomonas mobilis, ragi tape dan ragi roti

Dalam perlakuan ini variasi lama waktu fermentasi yaitu selama 4 hari,

5 hari, 6 hari dan 7 hari. Saccharomyces cerevisiae yang digunakan

terdapat pada ragi roti dan ragi tape. Volume inokulum bakteri

Zymomonas mobilis yang digunakan adalah 10 ml, volume Saccharomyces

cerevisiae pada ragi roti dan ragi tape masing-masing adalah 5 ml.

F. Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah inkubator

(Memmert), shaker (Langzaam tipe I SW09), waterbath, botol

fermentasi, spektrofotometer UVmini 1240 (SHIMADZU), pH meter, hot

plate, blender, autoclave (GEA model YX-2800), timbangan digital

(Acis), destilator, gas chromatography, oven, tabung reaksi, erlenmeyer,

jarum ose, pipet volume, spatula, saringan, gelas beker 1 L, kompor, gelas

ukur, sarung tangan, thermometer, pengaduk, kertas saring, alumunium

foli, ember, kertas payung, sumbatan.


30

Bahan –bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah rumput

laut kering Sargassum sp yang diambil dari Pantai Indrayanti,

Yogyakarta, kultur murni bakteri Zymomonas mobilis dari PAU UGM,

Saccharomyces cerevisiae yang terdapat pada ragi roti dan ragi tape

instan , asam klorida (HCl) , NA ( Nutrient Agar ), aquades, Asam

Dinitrosalisilat ( DNS ), KOH, NB ( Nutrient Broth ), glukosa, NPK,

Urea, yeast extract, K2SO4 , MgSO4. 7H2O dan (NH4)2SO4.

G. Prosedur Kerja

Penelitian ini terbagi menjadi beberapa tahap yaitu preparasi sampel

(pembuatan tepung ampas rumput laut), hidrolisis kimia dengan asam

HCl, pengukuran kadar glukosa dengan spektofotometer, kultivasi bakteri

Zymomonas mobilis, pembuatan starter Saccharomyces cerevisiae ,

pembuatan nutrisi ragi tape dan ragi roti, fermentasi, destilasi,

pengukuran kadar etanol dengan Brix-refractometer dan pengukuran

kadar etanol dengan menggunakan Gas Chromatography.

1. Pra-Penelitian

Pra penelitian bertujuan untuk mengetahui kelemahan dari

penelitian yang sudah ada sebelumnya dan untuk mencari metode yang

tepat sehingga dapat mengoptimalkan hasil penelitian. Pra penelitian

dilakukan dengan prosedur kerja yaitu preparasi sampel (pembuatan

tepung ampas rumput laut), hidrolisis kimia dengan asam HCl,


31

pengukuran kadar glukosa dengan spektofotometer, kultivasi bakteri

Zymomonas mobilis dan fermentasi dengan variasi waktu 4, 5 ,6 ,7 hari.

Berdasarkan uji secara fisik dengan melihat bau/aroma pada hasil

fermentasi menunjukkan bahwa masih terdapat bau alga dan sedikit berbau

alkohol yang menandakan bahwa penggunaan bakteri Zymomonas mobilis

untuk fermentasi etanol pada pra penelitian ini kurang optimal.

Berdasarkan hasil pra penelitian maka dilakukan modifikasi pada

komposisi mikroba yang digunakan dengan menggunakan mikroba

asosiasi (Zymomonas mobilis, Saccharomyces cerevisiae dalam ragi tape

dan ragi roti) dengan asumsi bahwa mikroba tersebut dapat saling

berinteraksi pada saat proses fermentasi dan menghasilkan etanol dengan

kadar yang lebih optimal.

2. Preparasi Sampel

Rumput laut diambil dari perairan pantai Indrayanti, Gunung

Kidul, Yogyakarta pada bulan Februari 2018.

Sampel rumput laut kering dicuci dengan menggunakan air tawar,

bertujuan untuk menghilangkan kotoran yang menempel pada rumput laut.

Kemudian dikeringkan di bawah sinar matahari untuk menghilangkan

kandungan air. Setelah kering sampel dihaluskan menggunakan blender

dan diayak menggunakan pengayak berukuran 100 mesh, sehingga

didapatkan tepung ampas rumput laut.


32

3. Hidrolisis Asam

Hidrolisis asam bertujuan untuk mengkonversi karbohidrat yang

terkandung dalam sampel menjadi glukosa. Asam berfungsi sebagai

katalisator yaitu untuk mempercepat terjadinya proses hidrolisis. Katalis

yang digunakan dalam penelitian ini adalah HCl. Pengenceran HCl 1 %

dilakukan di dalam Erlenmeyer. Sebanyak 20 gr sampel ditambahkan ke

dalam erlenmeyer berisi 200 ml HCl 1 % dimasukkan dalam autoclave

selama 10 menit pada suhu 121°C. Kemudian hasil hidrolisis di analisis

hasil glukosanya.

4. Pengukuran Kadar Glukosa

Metode DNS merupakan salah satu metode yang dapat digunakan

untuk menentukan kadar gula reduksi dalam sampel yang mengandung

karbohidrat menggunakan pereaksi asam dinitro salisilat. Pengukuran

kadar glukosa dilakukan dengan cara sampel hasil hidrolisis ditambah

alkohol 70% dengan perbandingan 1:1. Sampel disaring menggunakan

kertas saring, dan sisa padatan dicuci dengan alkohol hingga netral. Filtrat

dipanaskan pada penangas air 100°C selama 30 menit lalu disaring.

Sebanyak 3 ml sampel dimasukkan ke tabung reaksi dan 3 ml pereaksi

DNS. Kemudian sampel dan pereaksi ditempatkan dalam penangas air

mendidih selama 5 menit. Kadar glukosa diukur dengan spektrofotometer

pada panjang gelombang 540 nm.


33

5. Kultivasi Zymomonas mobilis

Kultur murni bakteri Zymomonas mobilis direkultur pada agar

miring secara zig zag pada suhu 30°C selama 24 jam pada media NA

(Nutrient Agar). Untuk memperkaya jumlah sel dalam proses fermentasi

dibuat media cair yaitu NB (Nutrient Broth). NB dibuat dengan cara 8 gr

NB dilarutkan ke dalam 1000 ml akuades. NB selanjutnya disterilisasi

pada temperatur 121°C selama 15 menit di dalam autoclave. Lima ose sel

Zymomonas mobilis hasil rekultur dimasukkan ke dalam 100 ml NB dan

shaker selama 24 jam dengan kecepatan 120 rpm pada suhu 30°C.

6. Pembuatan Nutrisi Ragi Tape dan Ragi Roti

Pembuatan nutrisi bertujuan untuk memenuhi kebutuhan nutrisi

mikroba sehingga dapat melakukan proses fermentasi untuk

memproduksi etanol. Pembuatan nutrisi untuk ragi tape dan ragi roti

berbeda disesuaikan dengan jenis mikroba. Sebanyak 1,4 g ragi tape

ditumbuhkan pada media yang terdiri dari glukosa 10 g/l, yeast ekstract 1

g/l, K2SO4 0,1 g/l, MgSO4. 7H2O 0,1 g/l dan (NH4)2SO4 0,1 g/l di dalam

erlenmeyer 200 ml. Inkubasi dilakukan pada shacker dengan kecepatan

90 rpm dengan suhu ruang selama 24 jam sebelum diinokulasikan. Ragi

roti 0,5 g ditumbuhkan pada media yang terdiri dari glukosa 10 gr/l, NPK

0,3 gr dan Urea 0,08 gr pada shaker dengan kecepatan 90 rpm pada suhu

ruang selama 24 jam.


34

7. Fermentasi

Proses fermentasi dilakukan dengan cara menambahkan 200 ml

hasil hidrolisat hasil hidrolisis kemudian diatur pHnya menggunakan

larutan KOH 20% pada PH 5 dan ditambahkan 10% (v/v) inokulum

Zymomonas mobilis, 5 ml ragi tape, 5 ml ragi roti dan diinkubasi dengan

variasi lama waktu fermentasi 4 hari, 5 hari, 6 hari, dan 7 hari.

8. Destilasi

Proses destilasi dilakukan untuk mendapatkan bioetanol dengan

tingkat kemurnian yang lebih tinggi. Proses destilasi dilakukan dengan

menggunakan destilasi uap pada suhu 78 – 80°C selama 1 jam. Analisis

hasil menggunakan gas chromatography (GC).

9. Pengukuran kadar etanol menggunakan Brix-refractometer

Pengukuran etanol menggunakan Brix-refractometer bertujuan

untuk mengukur kadar etanol sementara untuk menyeleksi sampel dengan

kadar etanol tertinggi yang kemudian diuji menggunakan gas

chromatography (GC).


35

10. Pengukuran Kadar Etanol

Kadar etanol hasil destilasi diuji dengan menggunakan gas

chromatography (GC) di Laboratorium Kimia Organik, Universitas

Gadjah Mada.

H. Teknik Pengumpulan Data

1. Penetapan Total Gula Reduksi Metode DNS

Prinsip metode ini adalah dalam suasana alkali gula pereduksi akan

mereduksi asam 3,5-dinitrosalisilat (DNS) membentuk senyawa yang

dapat diukur absorbansinya pada panjang gelombang 54o nm. Penentuan

kurva standar, kurva standar dibuat dengan mengukur nilai gula pereduksi

pada glukosa dengan selang 0,2-0,5 mg/L. Kemudian nilai gula pereduksi

diukur dengan metode DNS. Hasil yang didapatkan diplotkan pada grafik

secara linear.

Penetapan total gula pereduksi, pengujian gula pereduksi

menggunakan kurva standar DNS dengan cara 3 ml sampel dimasukkan

ke dalam tabung reaksi, ditambahkan 3 ml pereaksi DNS. Larutan

tersebut ditempatkan pada air mendidih selama 5 menit. Setelah dingin,

diukur absorbansinya pada panjang gelombang 540 nm.


36

2. Pengukuran pH

Pengukuran pH dilakukan dengan menggunakan pH indikator

dimana data pH diukur pada sebelum dan sesudah fermentasi.

3. Pengukuran Kadar Etanol

Cairan hasil desilasi diukur konsentrasi alkoholnya dengan gas

chromatography dengan suhu kolom 120°C. Sebagai pembanding,

dilakukan pengukuran larutan standar menggunakan etanol. Konsentrasi

etanol diperoleh dari perhitungan rasio area dimana luas area etanol

sampel dibagi dengan luas area n-propanol sampel. Kemudian hasil rasio

area tersebut dibagi dengan slope hasil kurva kalibrasi etanol.

I. Cara Analisis Data

Data yang diperoleh dianalisis dengan uji korelasi regresi linear

untuk mengetahui pengaruh lama waktu fermentasi terhadap kadar

etanol.


37

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hidrolisis Asam

Dalam penelitian bioetanol generasi ketiga ini memerlukan proses

hidrolisis. Hidrolisis bertujuan untuk memecah karbohidrat menjadi gula

sederhana sehingga dapat digunakan pada proses fermentasi. Digunakan

hidrolisis asam dimana hidrolisis asam mempunyai keuntungan

dibandingkan dengan hidrolisis enzim yang dapat dilihat pada tabel 3.1

Dalam penelitian ini digunakan jenis asam HCl sebagai katalis pada proses

hidrolisis. Katalis HCl menghasilkan glukosa lebih tinggi jika

dibandingkan H2SO4. Hal ini diakibatkan H2SO4 bersifat membakar

selulosa sedangkan HCl tidak sehingga penggunaan katalis HCl lebih

optimal dalam menghasilkan gula reduksi. Hidrolisis asam dilakukan

dengan HCl 1% pada autoclave 121°C tekanan 1 atm dengan waktu

hidrolisis selama 10 menit. Berdasarkan penelitian Prastika (2010), pada

penelitian sargassum sp menggunakan hidrolisis asam HCl 1% pada

auotoclave selama 10 menit mendapatkan hasil gula reduksi paling

optimal.

Zymomonas mobilis maupun Saccharomyces cerevisiae dapat hidup

pada kisaran pH 4-7. Maka dalam proses fermentasi perlu adanya

penambahan basa, dalam penelitian ini menggunakan KOH 20%. Dengan






38

penambahan KOH 20% sebanyak 15 ml dapat mengubah pH sampel dari

pH 1 menjadi pH 4. Menurut Junk dan Pancoast 1980 dalam Mozes

(2015), faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kesempurnaan hidrolisis

selain konsentrasi asam adalah suhu dan waktu pemanasan. Dimana dalam

penelitian ini menggunakan hidrolisis asam encer pada suhu tinggi.

Apabila suhu hidrolisis terlalu tinggi atau waktu hidrolisis terlalu lama

maka monosakarida yang terbentuk dapat terhidrolisis lanjut menjadi

bahan yang lain. Komponen terlarut yang utama pada hasil hidrolisis akhir

adalah xilosa, arabinosa, glukosa, galaktosa, mannosa, hidroksimetil

furfural, dan asam-asam organik seperti asam formiat dan asam asetat

(Taherzadeh dan Karimi, 2007). Hal ini dapat dibuktikan dengan pH

sampel hasil hidrolisis mempunyai pH 1 (sangat asam). Berikut tahap

hidrolisis yang terjadi secara kimia :

(C6H10O5)n + n H2O n(C6H12O6)

B. Uji Gula Reduksi

Uji gula reduksi dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer

UV-Vis (SHIMADZU) dengan panjang gelombang 540 nm. Dilakukan

pembuatan kurva standar larutan glukosa untuk mengetahui kadar glukosa

reduksi pada sampel. Kurva standar larutan glukosa berupa data sekunder

dari penelitian Restuti dengan menggunakan prosedur, alat dengan

HCl


39

spesifikasi yang sama (Restuti, 2014). Berikut hasil absorbansi larutan

gula pada kurva standar glukosa :

Tabel 4.1 Absorbansi pada Larutan Standar

Glukosa (ppm) Absorbansi

0 0

5 0,25

6 0,299

7 0,353

8 0,398

9 0,441

Hasil nilai absorbansi larutan standar diolah dengan metode regresi

linear menggunakan SPSS 17.0 sehingga didapatkan persamaan y =ax +

b. Dari hasil perhitungan regresi linear diperoleh y = 0,049x + 0,002

dapat dibuat grafik sebagai berikut :

Grafik 4.1 Kurva Standar Glukosa

y = 0.049x + 0.002

R² = 0.99

-1,11E-15

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0,5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Ab

sorb

ansi

Kadar Glukosa (ppm)


40

Tabel 4.2 Hasil Kadar Glukosa

Konsentrasi

HCL

(%)

Waktu

(menit)

Absorbansi Kadar

glukosa

(ppm)

1 10 3,612 54.570

Penggunaan hidrolisis asam HCl 1% dengan waktu 10 menit dapat

menghasilkan kadar gula reduksi sebesar 54.570 ppm dimana gula

tersebut akan diubah menjadi etanol dan CO2 pada saat proses fermentasi.

C. Uji Kadar Etanol

Hasil fermentasi di destilasi dengan suhu 78 – 80°C selama kurang

lebih 1 jam. Hasil destilasi diuji dengan Brix-refractometer untuk

menyeleksi sampel yang akan diuji mengggunakan Gas Chromatography

(GC). Sampel dengan kadar etanol tertinggi kemudian diuji menggunakan

Gas Chromatography (GC) seperti pada tabel berikut :

Tabel 4.3 Hasil kadar etanol pada sampel

No Lama Fermentasi Kadar Etanol

1 Hari ke-4 15,56 %

2 Hari ke-5 16,70 %

3 Hari ke-6 24,67 %

4 Hari ke-7 19,81 %


41

Grafik 4.2 Pengaruh Lama Waktu Fermentasi terhadap Kadar Etanol

Grafik diatas menunjukkan pengaruh lama waktu fermentasi terhadap kadar

etanol yang dihasilkan. Semakin lama waktu fermentasi semakin tinggi kadar

etanol yang dihasilkan. Pada fermentasi hari ke 4 sampai fermentasi hari ke 5

terus mengalami kenaikan kadar etanol. Namun pada fermentasi hari ke 7

mengalami penurunanan kadar etanol karena produktivitas dari mikroba menurun

serta nutrisi sudah mulai habis. Selain itu, pada fermentasi etanol menghasilkan

etanol sebagai produk utama dan produk sampingan seperti karbondioksida dan

asam-asam organik seperti asam piruvat, asam suksinat, asam laktat dan asam-

asam lainya. Asam-asam yang dihasilkan sebagai produk sampingan inilah yang

membuat pH larutan semakin rendah. pH akhir setelah fermentasi hari ke 7 adalah

2. Persamaan garis Y menunjukkan bahwa semakin lama waktu fermentasi

semakin tinggi kadar etanol yang dihasilkan kecuali pada fermentasi hari ke 7

yang mengalami penurunan. Kenaikan kadar etanol sebanyak 2,072 kali lipat atau

terjadi peningkatan sebanyak 7,2% dengan kadar etanol awal hari ke 4 sampai hari

ke 6 berturut-turut adalah 15,56% dan 24,67% dan mengalami penurunan pada

15,56 16,7

24,67

19,81

y = 2,072x + 7,789

R² = 0,4311

0

5

10

15

20

25

30

3 5 7 9

Kad

ar e

tano

l (%

)

Lama Waktu Fermentasi (hari)

Kadar Etanol (%)

Linear (Kadar

Etanol (%))


42

hari ke 7 menjadi 19,81%. Berdasarkan hasil estimasi koefisien korelasi (r)

diperoleh r= 0,657 yang berarti bernilai positif. Hal tersebut menunjukkan bahwa

lama waktu fermentasi dan kadar etanol mempunyai hubungan yang searah yaitu

semakin lama waktu fermentasi kadar etanol semakin meningkat. Nilai korelasi

r= 0,657 menunjukkan bahwa kedua variabel tersebut mempunyai hubungan yang

kuat. Nilai R= 0,4311 yang berarti kadar etanol dipengaruhi oleh lama waktu

fermentasi sebesar 43,11% dan sisanya sebesar 56,89% oleh variabel lain. Dilihat

dari taraf signifikan 5% (α=0,05), dapat disimpulkan bahwa Ho diterima dan Hi

ditolak karena Sig < 0,05 dengan hasil significance yaitu 0,343. Sehingga 0,343 >

0,05 yang berarti tidak terdapat hubungan yang signifikan antara perbedaan lama

waktu fermentasi terhadap kadar etanol yang dihasilkan.

Fermentasi adalah proses pemecahan glukosa menjadi etanol dan CO2.

Fermentasi dilakukan dengan variasi waktu 4 hari, 5 hari, 6 hari dan 7 hari.

Dalam penelitian ini menggunakan mikroba asosiasi (Zymomonas mobilis, ragi

tape dan ragi roti). Zymomonas mobilis banyak digunakan di perusahaan

bioetanol karena memiliki beberapa keunggulan dalam berbagai aspek. Mampu

tumbuh secara anaerob fakultatif, dapat bertahan pada suhu tinggi, kemampuan

untuk mencapai konversi lebih tinggi, tahan terhadap kadar etanol tinggi dan

mampu bertahan pada kondisi pH rendah. Di dalam ragi tape dan ragi roti

terdapat Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae merupakan salah

satu khamir yang paling umum digunakan dalam fermentasi etanol yang dapat

menghasilkan kadar etanol tinggi. Zymomonas mobilis serta Saccharomyces

cerevisiae mempunyai rentang waktu fermentasi selama 4-7 hari sehingga


43

digunakan variasi waktu fermentasi antara hari ke-4 sampai dengan hari ke-7

untuk mengetahui waktu optimal dalam pembentukan etanol dari interaksi

mikroba tersebut.

Fermentasi pada Saccharomyces cerevisiae dengan jalur metabolisme

Embden-Meyerhoff Parnas (EMP). Sedangkan pada Zymomonas mobilis

menggunakan jalur Entner-Doudoroft (ED). Kedua mikroorganisme tersebut

mengandung siklus homoetanol yang sangat efisien, yang mengubah piruvat

menjadi asetaldehida dengan menggunakan piruvat dekarboksilase (PDC),

selanjutnya menjadi etanol dengan menggunakan alkohol dehidrogenase (ADH).

Adanya interaksi mikroba asosiasi tersebut dapat menghasilkan etanol lebih

optimal. Zymomonas mobilis dan S.cerevisiae dapat hidup pada kisaran pH yang

sama yaitu 4-7, suhu 27-30°C, toleran terhadap etanol tinggi sehingga dapat

bekerja secara simultan untuk membentuk etanol. Berdasarkan hasil uji kadar

etanol dengan menggunakan Gas Cromatography (GC) didapatkan hasil

tertinggi pada fermentasi hari ke-6. Hasil uji kadar etanol dapat dilihat pada

grafik 4.8 bahwa semakin lama waktu fermentasi semakin tinngi kadar etanol

yang dihasilkan. Namun pada fermentasi hari ke-7 mengalami penurunan kadar

etanol karena nutrisi yang tersedia semakin menipis serta baik Zymomonas

mobilis maupun Saccharomyces cerevisiae mengalami penurunan produktivitas.

Pada hari ke-4 dan ke-5 mikroorganisme masih mengalami fase lag fase

pertumbuhan sehingga produksi etanol yang dihasilkan masih sedikit dan

cenderung semakin terjadi peningkatan dari hari ke-4 sampai hari ke-6 karena

mikroorganisme mengalami fase eksponensial.


44

56,89 % variabel lain yang turut mempengaruhi pembentukan etanol

adalah adanya kelebihan KOH dalam fermentasi, jumlah nutrisi yang semakin

berkurang dan adanya pembentukan asam-asam organik sebagai hasil metabolit

mikroba pada akhir fermentasi. KOH ketika bereaksi dengan etanol akan

menghasilkan alkil halida sebagai konsekuensi adanya unsur halogen (Cl) yang

digunakan, OH pada rantai etanol akan berganti dengan unsur Cl sehingga rantai

etanol tidak lagi murni dan berpengaruh terhadap kadar etanol diakhir

fermentasi. Dengan kurva pertumbuhan mikroba yang semakin menurun diakhir

fermentasi diikuti dengan menurunya nutrisi yang tersedia sehingga produksi

etanol semakin menurun. Pada fermentasi etanol menghasilkan etanol sebagai

produk utama dan produk sampingan seperti karbondioksida dan asam-asam

organik seperti asam piruvat, asam suksinat, asam laktat dan asam-asam lainya.

Asam-asam yang dihasilkan sebagai produk sampingan inilah yang membuat

pH larutan semakin rendah.

K-Cl =>


45

D. Keterbatasan Penelitian

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan masih terdapat kekurangan

dan keterbatasan, yaitu :

1. Penelitian ini hanya berfokus pada pengaruh lama waktu fermentasi

menggunakan mikroba asosiasi belum dilakukan pengujian terhadap

variasi komposisi mikroba asosiasi sehingga kadar etanol yang dihasilkan

lebih optimal.

2. Belum ada pengukuran pH pada setiap akhir waktu fermentasi.


46

BAB V

IMPLEMENTASI HASIL PENELITIAN PEMBELAJARAN

Penelitian tentang pengaruh lama waktu fermentasi pada pembuatan

bioetanol dari Sargasumm sp menggunakan metode hidrolisis kimia (HCl) dan

fermentasi menggunakan mikroba asosiasi (Zymomonas mobilis, ragi tape dan

ragi roti) dapat memberikan pengetahuan dan informasi kepada masyarakat di

sekitar pantai Selatan Yogyakarta tentang pentingnya rumput laut khususnya

Sargassum sp dalam perananya sebagai sumber alternatif energi terbarukan.

Dengan adanya penelitian tersebut dapat mendorong kepedulian masyarakat

sekitar untuk melakukan pembudidayaan Sargassum sp sehingga dapat digunakan

sebagai sumber energi alternatif dalam upaya mendukung produksi energi

nasional sehingga dapat dikembangkan untuk mengatasi krisis energi.

Dalam dunia pendidikan penelitian tersebut dapat memberikan informasi,

wawasan serta sebagai edukasi dalam pemanfaatan rumput laut khususnya

Sargassum sp sebagai sumber alternatif energi terbarukan. Penerapan aplikasi

dalam dunia pendidikan khususnya pada proses pembelajaran di sekolah sesuai

dengan materi Bioteknologi khususnya penerapan dan pemanfaatan Bioteknologi

dalam bidang lingkungan sebagai sumber alternatif energi terbarukan.

Pembelajaran akan dirancang agar siswa dapat melakukan percobaan terkait

dengan pembuatan bioetanol dari rumput laut Sargasssum sp dengan

menggunakan mikroba asosiasi. Siswa dapat merancang dan melakukan

praktikum pembuatan biotenaol. Pembelajaran tersebut dapat memperluas


47

wawasan siswa, mendorong rasa ingin tau serta mendukung ketertarikan terhadap

penelitian ilmiah.

Dalam pelaksanaan pembelajaran didesain dengan pendekatan secara

scientific menggunakan model pembelajaran berbasis problem based learning

(PBL). Acuan kurikulum yang digunakan dalam pembelajaran adalah kurikulum

2013. Output yang diharapkan juga berupa laporan penelitian dalam format karya

tulis ilmiah sebagai sumber literatur siswa maupun masyarakat terhadap

pemanfaatan Sargassum sp dalam pembuatan biotenaol sebagai sumber alternatif

energi terbarukan. Silabus, Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP), lembar

kerja siswa (LKS) dan instrument penilaian dapat dilihat pada lampiran 1 dan 2.

Kompetensi inti (KI) yang digunakan dalam pembelajaran mengacu pada

Lampiran Permendikbud No.24 tahun 2016 sebagai berikut :

KI 1 : Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya.

KI 2 : Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung

jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran, damai), santun,

responsif dan proaktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari

solusi atas berbagai permasalahan dalam berinteraksi secara efektif

dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri

sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan dunia.

KI 3 : Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual,

konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan rasa ingin

tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan


48

humaniora dengan wawasan kemanusiaan, kebangsaan, kenegaraan,

dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta

menerapkan pengetahuan prosedural pada bidang kajian yang spesifik

sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

KI 4 : Mengolah, menalar, menyaji, dan mencipta dalam ranah konkret dan

ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari yang dipelajarinya di

sekolah secara mandiri serta bertindak secara efektif dan kreatif, dan

mampu menggunakan metoda sesuai kaidah keilmuan.

Kompetensi dasar (KD) yang digunakan dalam pembelajaran mengacu

pada Lampiran Permendikbud No.24 tahun 2016 sebagai berikut :

3.10 : Menganalisis prinsip-prinsip Bioteknologi dan penerapanya sebagai

upaya peningkatan kesejahteraan manusia.

4.10 : Menyajikan laporan hasil percobaan penerapan prinsip-prinsip

Bioteknologi konvensional berdasarkan scientific method.

Indikator Pencapaian Kompetensi (IPK) yang digunakan dalam

pembelajaran adalah sebagai berkiut :

3.10.1 : Menjelaskan prinsip dasar bioteknologi.

3.10.2 : Menjelaskan prinsip dasar pengembangan bioteknologi.

3.10.3 : Membedakan bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern.

3.10.4 : Menganalisis keuntungan dan kerugian dari penerapan bioteknologi.


49

4.10.1 : Merancang dan menyajikan laporan pembuatan produk bioteknologi

secara konvensional terkait sumber energi terbarukan.


50

BAB VI

KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai

berikut :

1. Semakin lama waktu fermentasi semakin tinggi kadar etanol yang

dihasilkan dengan kadar tenaol tertinggi 24,67% pada lama waktu

fermentasi 6 hari. Sedangkan pada hari ketujuh mengalami penurunan

jumlah kadar etanol yaitu 19,81%.

2. Sargassum sp dapat menghasilkan kadar etanol pada hari ke 4-7 secara

berturut-turut 15,56%, 16,70%, 24,67% dan 19,81%. Saran

B. Saran

Berdasarkan hasil penelitian, terdapat beberapa saran sebagai berikut :

1. Pada penelitian selanjutnya dapat dilakukan penelitian lanjutan

mengenai variasi komposisi mikroba asosiasi sehingga kadar etanol

yang dihasilkan lebih optimal.

2. Perlu adanya penyampaian informasi dan edukasi kepada masyarakat

sekitar Pantai Selatan Yogyakarta terkait dengan pemanfaatan

Sargassum sp sebagai sumber alternatif energi terbarukan .


51

DAFTAR PUSTAKA

Ashriyani, A. (2009). Pembuatan Bioetanol dari Substrat Makroalga Genus

Eucheuma dan Gracilaria. Skripsi.Departemen Kimia. Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. UI. Depok.

Albert, NoraIdiawati, Rudiyansyah. 2015 . “ Pembuatan Bioetanol Menggunakan

Zymomonas Mobilis Dari Limbah Tongkol Jagung ”. Jurnal

Sains,Vol.4 No. 2 tahun 2015.

Chaudhary, L.,P.Pradhan.,N.Soni.,P.Singh., dan A. Tiwari. 2014. Algae as A

Feedstock For Bioethanol Production: New Entrance In Biofuel World.

Int. Journal Chemistry Technology Res. 6, 1381-1389.

Edward.J.,Riardi.P. ( 2015 ). Time Effect And Ph Fermentation Of Bioethanol

Production From Eucheuma Cottonii Using Microba Association.

Majalah Biam. 11 (2): 63-75.

Hakim Khikmah. 2007. Pengaruh Penambahan Ammonium Sulfat terhadap

Produksi Etanol pada Fermentasi Umbi Singkong (Mannihot utilisima

Pohl) dengan Inokulum Saccharomyces cerevisiae. Skripsi. Universitas

Muhamadiyah Surakarta.

Hambali, E. 2006. Partisipasi Perguruan Tinggi dalam Pengembangan Biodiesel

dan Bioetanol di Indonesia. Workshop Nasional Bisnis Biodiesel dan

Bioetanol di Indonesia, Jakarta, pp. 155-123.

Hartono dan H. Paggara. 2011. Analisis Kadar Etanol Hasil Fermentasi Ragi Roti

pada Tepung Umbi Gadung. Bionature Vol. 12 (2).

Harvey, M. and S. Pilgrim. 2010. Battles Over Biofuels in Europe: NGOs and The

Politics of Markets. University of Essex, Sociological Research Online,

15(3):4-16.

Hisreide Funome.2016.”Pengaruh Volume Inokulum Pada Produksi Bioetanol

dari Kulit Pisang kapok Kuning (Musa paradisiacal L.Var.Kepok

Kuning) Menggunakan Zymomonas mobilis dengan Metode Solid State

Fermentation (SSF). Skripsi.Universitas Sanata Dharma.Yogyakarta.

Kadi Achmad. 2005. Beberapa Catatan Kehadiran Marga Sargassum Diperairan

Indonesia. Oseana, Volume XXX, Nomor 4 : 19 – 29.

Kawaroe, M., Santoso, J., & Adriani. (2012). Domestikasi dan Seleksi Makroalga

Merah (Red Algae) sebagai Penghasil Bioethanol di Kepulauan Seribu,

DKI Jakarta. Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat.

IPB.


52

Kosaric, H., A. Wieczorec, G.P. Cosentino, R.J. Magee dan J.E. Presonil. 1983.

Ethanol Fermentation. Di dalam. H. Dellweg (ed). Biotechnology.

Volume III. Verlag Cheme, Weinheim.

Muin Rosdiana. 2015. Pengaruh Waktu Fermentasi dan Konsentrasi Enzim

terhadap Kadar Bioetanol dalam Proses Fermentasi Nasi Aking Sebagai

Substrat Organik. Jurnal Teknik Kimia Universitas Sriwijaya.

Mukti, Nira Latifah.,Wulan.A. 2016. Pengaruh Waktu Fermentasi dan Jumlah

Ragi Terhadap Presentase Hasil dalam Pembuatan Bioetanol dari Buah

Talok (KERSEN) Menggunakan Ragi Tape dan Ragi Roti

(Saccharomyces cerevisiae). Jurnal Institut Sains & Teknologi

AKPRIND Yogyakarta.

Mozes, S.Y., Radiena, Maria. 2015. Pengolahan Sopi Menjadi Minuman Anggur.

Majalah Biam Vol. 11, No.1

Prastika Dwi.2010. Kajian Proses Hidrolisis Asam Rumput Laut Gracillaria

salicornia dan Sargassum sp.Skripsi. Institut Pertanian Bogor.

Peraturan Pemerintah Nomor 79 Tahun 2014 tentang Kebijakan Energi Nasional.

Ramadhani Prasetya. 2015. Mikrobiologi Industri. Plantaxia

Restuti, Tegar Yudha.2014.”Pengaruh Konsentrasi H2SO4, Lama Waktu

Hidrolisis dan Fermentasi Terhadap Kadar Bioetanol yang dihasilkan

Rumput Laut Euchema cotonii”.Skripsi.Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

Saputra, D.R., Ridlo, A., dan Widowati, I. (2012). Kajian rumput laut Sargassum

duplicatum J.G. Agardh sebagai penghasil bioetanol dengan proses

hidrolisis asam dan fermentasi. Journal Of Marine Research. 1(2):

145–151.

Sassner P, CG Martensson, M Galbe, G Zacchi.2008. Steam Pretreatment of

H2SO4-impregnated Salix for Production of Bioetanol. J. Bioresource

Technol.

Siswati, N. D., M. Yatim, dan R. Hidayanto. 2009. Bioetanol from Cofee Peel

Waste with Fermentation Process. Surabaya: FTI UPN Veteran.

Siregar Eka. 2017. Ekstraksi Senyawa Fenolik dan Kandungan Kimia pada

Rumput Laut Coklat (Sargassum sp). Jurnal Universitas Riau.

Taherzadeh M.J. dan Karimi K. 2007. Acid-Based Hydrolysis Processes for

Ethanol from Lignocellulosic Materials. J Bioresources 2 : 472-499.

The DNA of Singapore. 2018. The Digital Nature Archive of Singapore

.https://lkcnhm.nus.edu.sg/dna/. 2 Juli 2018


53

Tsao, G.T., M. Ladisch, T.A. Hsu, B. Dale, C. Ladisch dan T. Chou. 1978.

Fermentation Substrates from Cellulosic Materials : Production of

Fermentable Sugars from Cellulosic Materials. Di dalam. D. Perlman

(ed). Annual Reports on Fermentation Processes Volume 2. Academic

Press, New York.


54

L

A

M

P

I

R

A

N


55

Lampiran 1. Silabus Mata Pelajaran

SILABUS MATA PELAJARAN BIOLOGI

Satuan Pendidikan : SMA

Mata Pelajaran : Biologi

Kelas/Semester : XII/I

Alokasi Waktu : 6 JP (6 x 45 menit)

Kompetensi Inti :

KI 1 : 1. Menghayati dan mengamalkan ajaran agama yang dianutnya

KI 2 : 2. Menghayati dan mengamalkan perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerjasama, toleran,

damai), santun, responsif dan proaktif dan menunjukkan sikap sebagai bagian dari solusi atas berbagai permasalahan dalam

berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial dan alam serta dalam menempatkan diri sebagai cerminan bangsa

dalam pergaulan dunia.


56

KI 3 : 3. Memahami, menerapkan, dan menganalisis pengetahuan faktual, konseptual, prosedural, dan metakognitif berdasarkan

rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya, dan humaniora dengan wawasan kemanusiaan,

kebangsaan, kenegaraan, dan peradaban terkait penyebab fenomena dan kejadian, serta menerapkan pengetahuan

prosedural pada bidang kajian yang spesifik sesuai dengan bakat dan minatnya untuk memecahkan masalah.

KI 4 : 4. Mengolah, menalar, menyaji, dan mencipta dalam ranah konkret dan ranah abstrak terkait dengan pengembangan dari

yang dipelajarinya di sekolah secara mandiri serta bertindak secara efektif dan kreatif, dan mampu menggunakan metoda

sesuai kaidah keilmuan.


57

Kompetensi

Dasar

Materi

Pembelajaran

Kegiatan

Pembelajaran

Penilaian Alokasi

Waktu

Media, Alat,

Bahan

3.1 Menganalisis

prinsip-prinsip

Bioteknologi dan

penerapanya

sebagai upaya

peningkatan

kesejahteraan

manusia

4.1 Menyajikan

laporan hasil

percobaan

penerapan

prinsip-prinsip

Bioteknologi

konvensional

berdasarkan

scientific method

-Konsep dasar

bioteknologi

-Jenis

bioteknologi

konvensional

dan modern

-Produk

bioteknologi

-Dampak

peanfaatan

produk

bioteknologi

di masyarakat

-Menunjukkan

produk hasil

bioteknologi,

mengamati

video/gambar

tentang berbagai

produk

bioteknologi,

mendiskusikan

bahan, proses dan

dampak yang

terjadi

-Menyusun

rancangan,

melakukan

percobaan,

mendiskusikan

hasil percobaan

serta menyususn

laporan tentang

bioteknologi

-

Mempresebtasikan

kesimpulan hasil

kajian dan diskusi

secara dua arah

Observasi

-Sikap saat

proses

pembelajaran

-Sikap

ilmiah saat

diskusi

-Sikap dan

kerjasama

saat

melakukan

percobaan

-Sikap saat

presentasi

Portofolio

-Laporan

tertulis

tentang

percobaan

Tes tertulis

-Ulangan

harian

6 x 45

menit

-Buku biologi

kelas XII

-Buku kerja/lks

-Referensi dari

berbagai

sumber

-Peralatan

laboratorium

untuk

percobaan


58

Lampiran 2. Rencana Pelaksanaan Pembelajaran

RENCANA PELAKSANAAN PEMBELAJARAN

(RPP)

Satuan pendidikan : SMA

Mata Pelajaran : Biologi

Materi Pelajaran : Bioteknologi

Kelas/Semester : XII/2

Alokasi Waktu : 6 x 45 Menit (6 JP)

A. Kompetensi Inti (KI)

KI 1 dan 2

Kompetensi Sikap Spiritual yaitu, “Menghayati dan mengamalkan ajaran

agama yang dianutnya”.

KI 2

Kompetensi Sikap Sosial yaitu, “Menunjukkan perilaku jujur, disiplin,

tanggung jawab, peduli (gotong royong, kerja sama, toleran, damai), santun,

responsif, dan pro-aktif sebagai bagian dari solusi atas berbagai

permasalahan dalam berinteraksi secara efektif dengan lingkungan sosial

dan alam serta menempatkan diri sebagai cerminan bangsa dalam pergaulan

dunia”.

KI 3 KI 4

Memahami, menerapkan, dan

menganalisis pengetahuan faktual,

konseptual, prosedural, dan

metakognitif berdasarkan rasa

Mengolah, menalar, dan menyaji

dalam ranah konkret dan ranah

abstrak terkait dengan

pengembangan dari yang

dipelajarinya di sekolah secara


59

ingin tahunya tentang ilmu

pengetahuan, teknologi, seni,

budaya, dan humaniora dengan

wawasan kemanusiaan,

kebangsaan, kenegaraan, dan

peradaban terkait penyebab

fenomena dan kejadian, serta

menerapkan pengetahuan

prosedural pada bidang kajian

yang spesifik sesuai dengan bakat

dan minatnya untuk memecahkan

masalah.

mandiri, bertindak secara efektif dan

kreatif, serta mampu menggunakan

metode sesuai kaidah keilmuan.

B. Kompetensi Dasar dan Indikator Pencapaian Kompetensi

Kompetensi Dasar (KD) Indikator Pencapaian Kompetensi

(IPK)

KD 2.1. Berperilaku ilmiah : teliti, jujur

terhadap data dan fakta, disiplin,

tanggung jawab dan peduli dalam

observasi dan eksperimen, berani dan

santun dalam mengajukan pertanyaan

dan berargumentasi, peduli lingkungan,

gotong royong, bekerjasama, cinta

damai, berpendapat secara ilmiah dan

kritis, responsif dan proaktif dalam

setiap tindakan dan dalam melakukan

pengamatan dan percobaan di dalam

kelas/ laboratorium maupun di luar

kelas/ laboratorium

2.1.1. Menunjukkan perilaku teliti

dalam melakukan simulasi

2.1.2. Menunjukkan perilaku jujur

dalam melaporkan hasil simulasi

2.1.3. Menunjukkan perilaku kerjasama

saat mengerjakan tugas


60

Kompetensi Dasar (KD) Indikator Pencapaian Kompetensi

(IPK)

KD 3.10 Menganalisis prinsip-prinsip

Bioteknologi dan penerapanya sebagai

upaya peningkatan kesejahteraan

manusia

3.10.1 Menjelaskan prinsip dasar

bioteknologi

3.10.2 Menjelaskan prinsip dasar

pengembangan bioteknologi

3.10.3 Membedakan bioteknologi

konvensional dan bioteknologi modern

3.10.4 Menganalisis keuntungan dan

kerugian dari penerapan bioteknologi

KD 4.10 Menyajikan laporan hasil

percobaan penerapan prinsip-prinsip

Bioteknologi konvensional berdasarkan

scientific method

4.10.1 Merancang dan menyajikan

laporan pembuatan produk bioteknologi

secara konvensional terkait sumber

energi terbarukan

C. TUJUAN PEMBELAJARAN

Melalui pendekatan scientific dengan menggunakan model pembelajaran problem

based learning, dengan metode diskusi, tanya jawab, praktikum dan penugasan

peserta didik dapat:

Menunjukkan perilaku teliti dalam melakukan diskusi.

Menunjukkan perilaku jujur dalam melaporkan hasil praktikum.

Menunjukkan perilaku kerjasama dalam mengerjakan tugas.


61

Melalui studi literatur, peserta didik mampu :

Menjelaskan prinsip dasar bioteknologi.

Melalui diskusi kelompok, peserta didik mampu :

Menjelaskan prinsip dasar pengembangan bioteknologi.

Menganalisis keuntungan dan kerugian dari penerapan bioteknologi

Melalui pengamatan gambar dan obyek langsung, peserta didik mampu :

Membedakan bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern

Melalui pengamatan video dan praktikum, peserta didik mampu :

Merencanakan percobaan dan menyajikan laporan pembuatan produk

bioteknologi secara konvensional terkait sumber energi terbarukan.

D. Materi Pembelajaran

Konseptual :

1. Pengertian dan prinsip dasar bioteknologi

2. Jenis-jenis perbedaan bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern

Faktual :

1. Peran mikroorganisme dalam bioteknologi

2. Penerapan bioteknologi dalam berbagai bidang

3. Dampak dan manfaat bioteknologi bagi kehidupan

Prosedural :

Melakukan percobaan penerapan prinsip-prinsip bioteknologi konvensional


62

Metakognitif :

Menyajikan laporan hasil percobaan terkait penerapan bioteknologi konvensional

dalam bidang energi terbarukan

E. Pendekatan, Metode dan Model Pembelajaran

Pendekatan : Saintifik

Model : Problem Based Learning (PBL)

Metode : Studi literature, diskusi, praktikum, pengamatan gambar dan obyek

langsung, dan pengamatan video

F. Media Pembelajaran

1. Media : Gambar/ foto, obyek langsung, , LKS, powerpoint, video

2. Alat dan Bahan : Alat tulis, whiteboard, laptop, LCD projector, produk

bioteknologi konvensioanal (tempe, yogurt, tape, roti)

G. Sumber Belajar

1. Buku Biologi kelas XII

Irnaningtyas. 2013. Biologi untuk SMA/MA Kelas XII berdasarkan Kurikulum

2013. Jakarta: Erlangga.

2. Buku penunjang yang relevan

Campbell et al. 2003. Biologi. Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Kimball, J. W. 1993. Biologi Umum. Jakarta: Erlangga.


63

3. Media cetak/elektronik

E-Resources Perpustakaan Nasional Republik Indonesia

E-Journal Research Center for Biology-LIPI

H. Langkah-langkah Pembelajaran

Pertemuan ke-1

Tahap Kegiatan Pembelajaran Alokasi Waktu

Pendahuluan

Apersepsi

Guru meminta salah satu siswa untuk

memimpin do’a dan mengecek

kehadiran siswa

Guru memberikan apersepsi dengan

mengajukan beberapa pertanyaan

kepada peserta didik :

- Menunjukkan beberapa produk hasil

bioteknologi konvensional misalnya

anggur dengan wine, singkong dengan

tape. Mengapa terjadi perubahan bentuk

dan rasa dari kedua bahan makanan itu ?

-Menampilkan beberapa gambar seperti

yogurt, wine, yakult, sprite, coca-cola.

Dari gambar tersebut manakah yang

termasuk produk bioteknologi ?

- Apakah sprite dan coca-cola tidak

termasuk produk bioteknologi ?

Mengapa ?

7 menit

PPK Religius

Literasi


64


Motivasi

Guru kembali menanyakan beberapa

pertanyaan :

- Ditampilkan gambar bayi tabung dan

stemm cell. Lalu bagaimana dengan

gambar tersebut apakah bisa dikatakan

produk hasil bioteknologi ?

- Mengingatkan tugas/ PR membaca

buku/ sumber terkait materi yang akan

dibahas

- Ditayangkan tujuan/ ruang lingkup

materi yang akan dibahas

” baik, setelah pembelajaran ini berakhir

kalian diharapkan mampu menjelaskan

prinsip dasar bioteknologi, membedakan

bioteknologi konvensional dan

bioteknologi modern serta mengetahui

dampak negatif dan positif bioteknologi”


65


Inti

Orientasi pada masalah

- Siswa diminta membentuk kelompok

yang terdiri dari 4 orang

- Siswa mencermati gambar/ foto

berbagai macam produk bioteknologi

konvensional dan modern lalu siswa

diminta untuk menyebutkan mana saja

yang termasuk bioteknologi

konvensional dan bioteknologi modern ?

- Bagaimana cara membedakan antara

bioteknologi konvensional dan

bioteknologi modern ?

- Bagaimana kira-kira proses yang

terjadi baik pada bioteknologi

konvensional dan bioteknologi modern

sehingga bisa menghasilkan suatu

produk ?

- Siswa berdiskusi menjawab kasus

terkait berdasar prinsip bioteknologi

Mengorganisasikan

- Siswa diberikan sebuah kasus

mengenai penerapan bioteknologi dalam

berbagai bidang

70 menit


66


-Siswa diminta untuk menganalisis

dampak positif dan negatif penerapan

bioteknologi pada masing-masing

bidang

Membimbing Penyelidikan

Siswa dibimbimg dalam pengumpulan

informasi terkait dengan topik studi

kasus yang diberikan. Siswa

mengumpulkan data dari studi literature

dengan menggunakan beberapa jurnal

online yang diberikan guru.

Mengembangkan dan Menyajikan

Hasil

- Siswa menganalisis data hasil studi

literarure dengan berdiskusi bersama

kelompok sehingga dapat bekerja

dengan teliti, disiplin dan tanggung

jawab untuk mendapatkan data.

- Perwakilan kelompok diminta

mempresentasikan hasil diskusinya,

Menganalisa dan Mengevaluasi

Proses Pemecahan Masalah

- Siswa saling bertukar pikiran melalui

tanya jawab antar kelompok terkait topik

Literasi

HOTS +

Berfikir kritis

4C + PPK


67


masalah sehingga siswa dapat saling

menghargai perbedaan pendapat

- Siswa menyimpulkan hasil diskusi

terkait dengan pembelajaran terhadap

dampak dan peranan bioteknologi

- Guru memberi klarifikasi bila ada yang

belum tepat dan memberi penguatan

pada hasil presentasi yang sudah benar,

mengevaluasi hasil diskusi yang

berlangsung

HOTS

Penutup

- Guru memberikan penekanan hasil

sebagai kesimpulan hasil diskusi yang

telah berjalan

- Siswa menjawab beberapa pertanyaan

terkait materi yang telah dibahas

- Siswa diminta mengungkapkan apa

manfaat yang diperoleh setelah

mempelajari materi bioteknologi serta

kritik dan saran terhadap proses

pembelajaran

- Guru memberikan apresiasi terhadap

siswa yang aktif dalam pembelajaran

- Siswa diminta membaca buku/ sumber

lain tentang materi yang akan dibahas

8 menit


68


pada pertemuan berikutnya dan

menyiapkan alat serta bahan praktikum

(Bioteknologi Lingkungan)

Pertemuan ke-2


Pendahuluan

Menyiapkan kondisi belajar siswa

Guru meminta salah satu siswa untuk

memimpin do’a dan mengecek

kehadiran siswa

Apersepsi

Guru memberikan apersepsi dengan

menampilkan gambar beberapa bahan

bakar fosil yang sering digunakan dalam

kehidupan sehari-hari (bensin, minyak

tanah, solar dll).

Motivasi

Guru bertanya kepada siswa“ gambar

apakah yang sudah ditampilkan tadi ? “

Digunakan untuk apa gambar-gambar

tersebut dalam kehidupan sehari-hari ?

Berasal dari apakah gambar tersebut ?

Apakah bahan bakar yang bersumber

dari fosil dapat diperbaharui ?

Bagaimana cara untuk menghasilkan

15 menit


69


bahan bakar yang terbarukan sesuai

dengan prinsip bioteknologi ? ”

Orientasi

- Mengingatkan tugas/ PR membaca

buku/ sumber terkait materi yang akan

dibahas

- Ditayangkan tujuan/ ruang lingkup

materi yang akan dibahas

” baik, setelah pembelajaran ini berakhir

kalian diharapkan mampu melakukan

percobaan terkait dengan penerapan

bioteknologi konvensional sebagai

sumber energi terbarukan pengganti

bahan bakar fosil”

Inti Mengamati

-Siswa mencermati video terkait

berbagai kasus mengenai krisis energi

yang terjadi di Indonesia

Menanya

Guru mengajukan beberapa pertanyaan

terkait dengan video :

- Mengapa bahan bakar fosil bisa

60 menit


70


semakin menipis ?

- Bagaimana cara mengatasi krisis

energi tersebut dikaitkan dengan konsep

bioteknologi yang sudah kalian dapat ?

-Bagaimana dampak dan keuntungan

dari penerapan bioteknologi dalam

bidang lingkungan ?

- Siswa diberikan kesempatan untuk

bertanya terkait materi maupun prosedur

kerja praktikum pembuatan bioetanol

Mencoba

Guru menjelaskan petunjuk pelaksanaan

percobaan dengan LKS

- Siswa melakukan percobaan

pembuatan bioetanol sederhana dengan

menggunakan ragi tape untuk proses

fermentasi rumput laut Sargassum sp

Menalar

Siswa berdiskusi dan menganalisis

pertanyaan yang terdapat pada LKS

untuk membuat laporan sementara

Mengkomunikasikan

- Perwakilan kelompok diminta


71


mempresentasikan hasil laporan

sementara terkait dengan percobaan

yang dilakukan, kelompok lain

menanggapi

Tahap Penutup (8 menit)

Apresiasi

Guru memberikan apresiasi kepada

seluruh siswa yang sudah mengikuti

kegiatan pembelajaran dengan baik

Klarifikasi

- Guru memberi klarifikasi bila ada yang

belum tepat dan memberi penguatan

pada hasil presentasi yang sudah benar,

Merangkum

- Siswa diminta menyimpulkan apa

yang telah dipelajari

- Siswa menjawab beberapa pertanyaan

terkait materi yang telah dibahas

Refleksi

- Siswa diminta mengungkapkan apa

manfaat yang diperoleh setelah

mempelajari materi bioteknologi

khususnya peranan bioteknologi bagi

lingkungan serta kontribusi dalam

10 menit


72


pengembangan sumber energi

terbarukan

Tindak Lanjut

- Siswa diminta untuk menyusun laporan

sebagai hasil akhir dari percobaan secara

individu

G. PENILAIAN :

Aspek Teknik Instrumen

Sikap Observasi

Penilaian sesama

teman

Lembar Observasi

Daftar Cek

Pengetahuan Non Tes

Tes

Portofolio

Tes uraian

Ketrampilan Observasi kinerja

Penilaian Diri

Lembar Observasi Kinerja

Daftar cek


73

H. Lampiran

1. Lembar Kerja Siswa (LKS)

2. Instrumen Penilaian

3. Kisi-kisi soal uraian

Mengetahui Yogyakarta, 18 Juli 2017

Kepala Sekolah Guru Biologi

(............................................) Anggraeni Kusuma Wardani

NIP. NIP.


74

Lampiran 3. Lembar Kerja Siswa I

LEMBAR KERJA SISWA I

A. Judul : Teknologi DNA Rekombinan pada Produk Pangan

B. Tujuan :

siswa mampu menjelaskan prinsip dasar bioteknologi

siswa mampu Menjelaskan prinsip dasar pengembangan

bioteknologi

siswa mampu membedakan bioteknologi konvensional dan

bioteknologi modern

siswa mampu menganalisis keuntungan dan kerugian dari

penerapan bioteknologi

C. Studi Kasus

Ilmu bioteknologi semakin berkembang dikuti dengan perkebangan

teknologi yang mendukungnya. Akhir-akhir ini banyak ditemukan

fenomena semangka kotak, semangka tanpa biji, kubis ungu dan masih

banyak lagi. Memang hal tersebut sudah tidak lazim dan dapat diterima di

masyarakat. Namun berbeda dengan Ratu Elizabeth yang hanya akan

memakan buah atau makanan yang hanya terdapat pada musimnya saja.

Ratu Elizabeth lebih memilih yogurt, keju daripada memakan semangka

kotak ataupun semangka tanpa biji.

- Mengapa Ratu Elizabeth lebih memilih buah-buahan pada

musimnya dan tidak mau mengkonsumsi buah seperti semangka

kotak, semangka tanpa biji dll ?

- Jelaskan fenomena tersebut sesuai dengan prinsip bioetaknologi ?


75

- Mengapa Ratu Elizabeth lebih memilih yoguer, keju daripada

semangka kotak,, kubis unggu dll, padahal keduanya termasuk

dalam aplikasi bioteknologi ?

D. Hasil Diskusi

........................................................................................................................

........................................................................................................................

........................................................................................................................

........................................................................................................................

........................................................................................................................

................................................................................................................

E. Kesimpulan

........................................................................................................................

........................................................................................................................

........................................................................................................................

............................................................................................................

Kelompok/Kelas :

1…………………………..

2…………………………..

3…………………………..

4…………………………..


76

Lampiran 4. Lembar Kerja Siswa II

LEMBAR KERJA SISWA II

F. Judul : Pembuatan Bioetanol dari Rumput Laut Sargassum sp

Menggunakan Ragi Tape

G. Tujuan : siswa mampu merencanakan percobaan dan menyajikan

laporan pembuatan produk bioteknologi secara konvensional terkait

sumber energi terbarukan.

H. Alat dan Bahan

Alat Bahan

Blender NPK

Botol berwarna gelap Gula pasir

Bunsen Rumput laut Sargassum sp

Kertas saring

Erlenmeyer

Timbangan digital

Pengayak

Plastisin

Selang bening kecil

Autoclave

I. Cara Kerja

1. Sterilkan botol dalam autoclave pada suhu 121°C dan tekanan 1 atm

selama 10 menit

2. Haluskanlah rumput laut Sargassum sp yang sudah dikeringkan

3. Ayaklah dengan pengayak halus

4. Lakukanlah pengenceran HCl dengan konsentrasi 1% dalam 1000 ml

aquades

5. Timbanglah rumput laut Sargassum sp sebanyak 20 gr

6. Masukkanlah Sargassum sp yang sudah ditimbang ke dalam botol

yang sudah disterilkan dan tambahkan HCl sebanyak 200 ml


77

7. Sterilkan dalam autoclave pada suhu 121°C dan tekanan 1 atm selama

10 menit

8. Setelah dingin tambahkan ragi tape sebanyak 10% kemudian tutup

rapat dengan penyumbat yang dilapisi plastisin dan hubungkan selang

dari botol ke gelas beker yang berisi air

9. Masa fermentasi selama 4,5,6 dan 7 hari kemudian hasil fermentasi

disaring dan diuji kadar etanol secara fisik

10. Catatlah hasil uji kadar etanol pada tabel yang sudah disediakan

J. Hasil Percobaan

No Lama Waktu

Fermentasi

Kadar

etanol

Keterangan

1.

2.

K. Kesimpulan

Nama Kelompok/Kelas :

1…………………………..

2…………………………..


78

Lampiran 5. Instrumen Penilaian

INSTRUMEN PENILAIAN

A. Penilaian Sikap Ilmiah dan Sosial

Indikator :

2.1.1. Menunjukkan perilaku teliti dalam melakukan simulasi

2.1.2. Menunjukkan perilaku jujur dalam melaporkan hasil simulasi

2.1.3. Menunjukkan perilaku kerjasama saat mengerjakan tugas

Teknik Penilaian : Observasi kinerja dan Penilaian sesama teman

Instrumen Penilaian : Lembar Observasi/ Daftar cek

a. Instrumen Penilaian Sikap Teliti dan Jujur :

Nama Teliti Jujur

3 2 1 3 2 1

Rubrik Penilaian :

Sikap 3

(Baik )

2

(Cukup)

1

(Kurang)

Teliti

Semua hasil

percobaan benar/

tepat dan lengkap

Ada hasil yang

kurang tepat /

lengkap

Lebih dari separuh

data kurang tepat/

lengkap

Jujur

Mencatat langsung

data pengamatan

apa adanya dan

melaporkan data

sesuai hasil

pengamatan

Tidak mencatat

langsung hasil

pengamatan

tetapi melihat

dulu pada

kelompok lain,

melaporkan data

Mencatat /

melaporkan data

tidak sesuai

dengan hasil

pengamatan


79

sesuai hasil

pengamatan

b. Instrumen Penilaian Sesama Teman untuk sikap kerjasama

Berilah tanda V pada kolom yang sesuai untuk menilai kerjasama

masing- masing teman dalam kelompokmu dengan panduan seperti

rubrik di bawahnya :

Nama Teman

dalam

Kelompok

Kerjasama

Baik (3) Cukup (2) Kurang (2)

1.

2.

3.

4..

Rubrik Penilaian

Sikap Baik (3) Cukup (2) Kurang (2)

Kerjasama :

1. Berbagi tugas

2. Memberi

kesempatan pada

teman

3. Mau

membantu teman

yang

membutuhkan

Memenuhi ke 3

aspek yang

ditentukan

Memenuhi 2

aspek dari 3

aspek yang

ditentukan

Memenuhi 1

aspek dari 3

aspek yang

ditentukan

A. Penilaian Pengetahuan

Indikator :

3.1 Menjelaskan prinsip dasar bioteknologi

3.2Menjelaskan prinsip dasar pengembangan bioteknologi


80

3.3Membedakan bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern

3.4 Menganalisis keuntungan dan kerugian dari penerapan bioteknologi

Tehnik Penilaian : Non Tes : Portofolio

Tes : Uraian

Instrumen Penilaian :

a. Portofolio : Laporan Percobaan (Pengisian LKS)

Rubrik Penilaian

Kriteria Baik Sekali

(4)


Laporan

Percobaan :

1. Ketepatan

dalam

melakukan

praktikum

2. Ketepatan

dalam

menyampaikan

hasil praktikum

3. Ketepatan

menyimpulkan

4. Penulisan

tidak banyak

kesalahan

Memenuhi

ke 4 aspek

yang

ditentukan

Memenuhi

3 aspek dari

4 aspek

yang

ditentukan

Memenuhi

2 aspek dari

4 aspek

yang

ditentukan

Memenuhi

1 aspek

dari 4

aspek yang

ditentukan

b. Tes Uraian

(Kisi-kisi soal dan soal ulangan terlampir)

Panduan skoring untuk soal uraian sebagai berikut :

Soal no.1=0, no.2=15, no.3=15, no.4=25, no.5=25

Nilai siswa = Skor yang diperoleh X 100%

100


81

Kriteria Penilaian :

Nilai Kriteria

X > 80 % A = Baik Sekali

66 % < X < 79 % B = Baik

56 % < X < 65 % C = Cukup

50 % < X < 55 % D = Kurang

X < 50% E = Kurang sekali

D. Penilaian Ketrampilan

Indikator :

4.1 Merencanakan dan menyajikan laporan pembuatan produk bioteknologi

secara konvensional terkait sumber energi terbarukan

Teknik Penilaian : Observasi , Penilaian Diri

Intrumen Penilaian : Lembar Observasi/ Daftar cek

Kriteria Baik Sekali

(4)


Ketrampilan

mensimulasikan:

1. Langkah benar

dan urut

2.Dilakukan

dengan lancar,

3. Mantap/ tidak

ragu- ragu,

4. Suara cukup

jelas

Memenuhi

ke4 aspek

yang

ditentukan

Memenuhi

3 aspek

dari 4

aspek yang

ditentukan

Memenuhi

2 aspek

dari 4

aspek yang

ditentukan

Memenuhi

1 aspek

dari 4

aspek yang

ditentukan

Penilaian Diri :

Isilah tanda V sesuai dengan kenyataan yang kalian rasakan tentang

ketrampilan dalam melakukan praktikum dan presentasi


82

No Pernyataan Skor

4 3 2 1

1 Mengerjakan dengan langkah yang benar

dan urut

2 Mempraktikkan dengan lancar

3 Mempresentasikan dengan mantap/ tidak

ragu- ragu

4 Men jelaskan dengan kalimat yang runtut

5 Menjelaskan dengan suara yang cukup

keras

Skor Total

Rata- rata Skor

Nilai Ketrampilan = 2 X skor Observasi + Skor Penilaian Diri

3

Nilai angka selanjutnya dikonversi ke nilai huruf.


83

Kisi-kisi Soal Ulangan

Jenis Sekolah : Sekolah Menengah Atas Jumlah Soal : 5 butir

Mata Pelajaran : Bioteknologi Alokasi Waktu : 90 menit

Kurikulum Acuan : Kurikulum 2013 Bentuk Soal : Uraian

Semester/Tahun Ajaran : Genap/2017/2018

Kompetensi

Inti

Kompetensi

Dasar

IPK Materi

Pembelajaran

Indikator Soal Nomor Soal Ranah Kognitif

KI 3

Memahami,

menerapkan,

menganalisis

pengetahuan

factual,

konseptual,

procedural

berdasarkan rasa

ingin tahunya

tentang ilmu

pengetahuan,

teknologi, seni,

budaya dan

humaniora

3.10

Menganalisis

prinsip-prinsip

Bioteknologi

dan penerapanya

sebagai upaya

peningkatan

kesejahteraan

manusia

3.10.1

Menjelaskan

prinsip dasar

bioteknologi

3.10.2

Menjelaskan

prinsip dasar

pengembangan

bioteknologi

B

I

O

T

E

K

N

O

-Menjelaskan

proses bayi

tabung sesuai

dengan prinsip

bioteknologi

-Menjelaskan

proses

pengembangan

energi

terbarukan

sesuai dengan

prinsip

1

2

C2

(Prosedural)

C2

(Prosedural)


84

dengan wawasan

kemanusiaan,

kebangsaaan,

kenegaraan, dan

peradaban

terkait penyebab

fenomena dan

kejadian, serta

menerapkan

pengetahuan

procedural pada

bidang kajian

yang spesifik

sesuai dengan

bakat dan

minatnya untuk

memecahkan

masalah.

3.10.3

Membedakan

bioteknologi

konvensional

dan bioteknologi

modern

3.10.4

Menganalisis

keuntungan dan

kerugian dari

penerapan

bioteknologi

L

O

G

I

bioteknologi

-Menjelaskan

perbedaan

bioteknologi

konvensional

dan bioteknologi

modern

-Menyebutkan

berbagai produk

bioteknologi

konvensional

dan bioteknologi

modern

-Menganalisis

sebuah kasus

tentang

keuntungan dan

kerugian rekaya

genetika pada

tanaman

3

4

5

C1

(Konseptual)

C1

(Faktual)

C4

(Faktual)


85

ULANGAN HARIAN

SEKOLAH MENENGAH ATAS

Materi : BIOTEKNOLOGI Kelas : XII MIA

Hari, Tanggal : 20 Juli 2018 Tahun Ajaran 2017/2018

Soal Uraian

Jawablah pertanyaan berikut ini dengan tepat dan benar !

1. Perkembangan bioteknologi semakin pesat diikuti dengan teknologi yang

digunakanya. Sebagai aplikasi dalam bioteknologi modern program bayi tabung

sangat membantu bagi pasutri yang tidak bisa hamil secara normal. Namun tidak

jarang program bayi tabung ini masih menjadi pro kontra di masyarakat.

Bagaimana pendapat anda mengenai fenomena tersebut jika dipandang sesuai

prinsip bioteknologi ?

2. Indonesia merupakan salah satu negara yang mengalami krisis energi.

Bensin, solar, minyak bumi berasal dari sumber energi fosil. Energi fosil

ketersedianya semakin menipis dan tidak dapat diperbaharui, sedangkan

kebutuhan akan BBM semakin meningkat. Bagaimana solusi yang bisa

ditawarkan terkait dengan prinsip bioteknologi dan bagaimana proses

pengembanganya ?

3. Jelaskan perbedaan antara bioteknologi konvensional dan bioteknologi

modern ?

4. Sebutkan contoh produk bioteknologi konvensional dan bioteknologi

modern ? (masing-masing 3)

5. Keberhasilan rekayasa genetika yang mampu menghasilkan tumbuhan

unggul dan pengembangan hasilnya terus menerus telah meningkatkan


86

kekuatiran banyak kalangan, namun dilain sisi rekayasa genetika pada tanaman

dapat membantu dalam mengatasi kekurangan gizi pada beberapa negara.

Bagaimana pendapat anda mengenai kasus tersebut dilihat dari keuntungan dan

kerugianya ?


87

Lampiran 6. Uji Statistika

Tests of Normality

Kolmogorov-Smirnova Shapiro-Wilk

Statistic df Sig. Statistic df Sig.

Lama Waktu

Fermentasi .151 4 . .993 4 .972

a. Lilliefors Significance Correction

Descriptive Statistics

Mean Std.

Deviation

N

Lama Waktu

Fermentasi 5.50 1.291 4

Kadar Etanol 1918.50 407.397 4

Correlations

Lama Waktu

Fermentasi

Kadar

Etanol

Lama Waktu

Fermentasi

Pearson

Correlation 1 .657

Sig. (2-tailed) .343

N 4 4

Kadar Etanol

Pearson

Correlation .657 1

Sig. (2-tailed) .343

N 4 4


88

Regression Statistics

Multiple R 0.656593042

R Square 0.431114423

Adjusted R Square 0.146671634

Standard Error 1.192566117

Observations 4

15,56 16,7

24,67

19,81

y = 2,072x + 7,789

R² = 0,4311

0

5

10

15

20

25

30

3 5 7 9

Kad

ar e

tano

l (%

)

Lama Waktu Fermentasi (hari)

Kadar Etanol (%)

Linear (Kadar

Etanol (%))


89

Lampiran 7. Uji Gula Reduksi

Y = ax + b

Y = 0.049x + 0.002

Y = 2.676

X = y - b / a

X = 2.674 / 0.049

X = 54.57 ppm

Pengulangan Absorbansi

1 2,658

2 2,301

3 3,068

Rerata 2.676


90

Lampiran 8. Dokumentasi Penelitian

Proses Sterilisasi Sebelum Fermentasi Destilasi Etanol

Inkubasi Zymomonas mobilis Proses Hidrolisis Asam dengan autoclave


91

Sargassum sp Rekultur Zymomonas mobilis

Uji Gula Reduksi dengan Spektrofotometer Fermentasi Etanol


92

Lampiran 9. Sertifikan Kultur Murni Zymomonas mobilis


93

Lampiran 10. Hasil Uji Gas Chromatography

Kurva Standar

No. Konsentrasi

Standart (%)

Area Ethanol

Area Propanol

Area Count

1 5 1921194 2561736 0.749957841

2 10 767954 505121 1.520336711

3 15 2080044 956892 2.173750016

4 20 3160928 1053924 2.999199183

5 25 4733722 1244922 3.80242457

No. Nama

Sampel Area

Ethanol Area

Propanol Area Count

Konsentrasi

(%)

1 Sampel P1 459555 194946 2.357345111 15.56

2 Sampel P2 2419170 956150 2.530115568 16.70

3 Sampel P3 200363 53586 3.7390923 24.67

4 Sampel P4 166307 55379 3.003069756 19.81

y = 0,1517x - 0,026 R² = 0,9986

0

1

2

3

4

0 10 20 30

Series1

Linear(Series1)


94

Standar Etanol 5

Standar Etanol 10


95

Standar Etanol 15

Standar Etanol 20

Standar Etanol 20


96

Standar Etanol 25


Documents

Pengaruh Lama Waktu Fermentasi pada Pembuatan Bioetanol ... · Saccharomyces cerevisiae dalam Ragi Tape dan Ragi Roti) SKRIPSI ... Tabel 2.3 Perbandingan Keuntungan dan Kelemahan