Post on 19-Jan-2016
description
1
BIOETANOL DARI LIMBAH KULIT JERUK SEBAGAI
BIOENERGI DI KABUPATEN KARO
SUMATERA UTARA
OLEH :
MUHAMMAD HAMZAH SOLIM
ANANDA
ASTRID SISKA PRATIWI
SRI HAYUNI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
2012
2
BIOETHANOL FROM ORANGE PEEL AS THE
BIOENERGY IN KARO DISTRICT
OF NORTH SUMATERA
BY :
MUHAMMAD HAMZAH SOLIM
ANANDA
ASTRID SISKA PRATIWI
SRI HAYUNI
MATHEMATICS AND NATURAL SCIENCE FACULTY
STATE UNIVERSITY OF MEDAN
2012
3
LEMBAR PENGESAHAN
Judul Karya Tulis : BIOETANOL DARI LIMBAH KULIT JERUK
SEBAGAI BIOENERGI DI KABUPATEN
KARO SUMATERA UTARA Identitas Penulis Utama
a. Nama Lengkap : Muhammad Hamzah Solim
b. NIM : 4102220009
c. Jurusan : Biologi
d. Universitas : Universitas Negeri Medan
e. No. HP : 087869646936
f. Alamat Rumah : Jl. Letda Sujono-Jl.Tirtosari No.85 Medan
g. Alamat email : hamzah.dien@ymail.com
Identitas Pembimbing
a. Nama Lengkap dan Gelar : Dra. Meida Nugrahalia, M.Sc
b. NIP : 196205271997032001
c. Alamat Rumah dan No. HP : Jl. Dharmais II No. 1F Komplek Veteran/
081533745686
Medan, 4 Juli 2012
Diketahui Pembimbing Ketua Kelompok
Dra. Meida Nugrahalia, M. Sc M. Hamzah Solim
NIP. 196205271997032001 NIM. 4102220009
Diketahui Ketua Jurusn Biologi Diketahui Pembantu Rektor III
Drs. Tri Harsono, M.Si Prof. Dr. Biner Ambarita, M.Pd
NIP.196512311990031018 NIP. 195705151984031004
i
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT, Tuhan Yang Maha Pengasih dan
Penyayang, karena berkat kemurahan-Nya karya ilmiah ini dapat
terselesaikan.
Karya Ilmiah yang berjudul “Bioetanol dari Limbah Kulit Jeruk
Sebagai Bioenergi di Kabupaten Karo Sumatera Utara” ini membahas
tentang cara memanfaatkan limbah kulit buah jeruk dengan maksimal.
Dalam hal ini kabupaten Karo yang menjadi daerah pusat produksi jeruk
dengan angka tertinggi di Indonesia yang dijadikan kawasan target karya
ilmiah ini. Daerah ini dipilih dikarenakan banyaknya limbah jeruk yang
terbuang percuma di kabupaten ini akibat gagal panen. Untuk itu,
dicarikanlah solusi bagaimana memanfaatkan jeruk-jeruk yang terbuang
tersebut. Solusinya adalah mengkonversikan limbah tersebut menjadi energi
alternatif berupa bioetanol.
Dalam proses pembuatan karya ilmiah ini, tidak terlepas dari
bimbingan, arahan, koreksi dan saran dari para Dosen, untuk itu rasa terima
kasih yang sedalam-dalamnya kami sampaikan kepada: Dra. Meida
Nugrahalia, M.Sc, selaku Dosen Pembimbing dan Drs. Tri Harsono. M.Si,
selaku ketua jurusan Biologi Fakultas FMIPA, Universitas Negeri Medan.
Kami berharap karya ilmiah ini memberikan manfaat bagi kita
semua.
Medan, 3 Juli 2012
Penulis
ii
DAFTAR ISI
Halaman
KATA PENGANTAR ................................................................. i
DAFTAR ISI ................................................................................ ii
DAFTAR TABEL ....................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR ................................................................... iv
ABSTRAK ................................................................................... v
ABSTRACT ................................................................................. vi
BAB I. PENDAHULUAN ........................................................... 1
1.1. Latar Belakang .............................................................. 1
1.2. Perumusan Masalah ...................................................... 2
1.3. Tujuan dan Manfaat Penulisan ..................................... 2
BAB II. TELAAH PUSTAKA ................................................... 3
2.1. Deskripsi Buah Jeruk .................................................... 3
2.2. Jeruk di Sumatera ......................................................... 3
2.3. Kulit Jeruk Mengandung Pektin ................................... 5
2.4. Etanol dan Peranannya ................................................. 6
BAB III. METODE PENULISAN ............................................. 7
3.1. Konversi Limbah Jeruk Menjadi Bioetanol .................. 7
BAB IV. ISI .................................................................................. 9
4.1. Analisis ......................................................................... 9
4.1.1. Pembuatan Bioetanol dari Kulit Jeruk .................. 9
4.1.2. Keuntungan Pengkonversian Limbah Kulit Jeruk. 11
4.2 Kesimpulan .................................................................... 11
4.3 Saran .............................................................................. 12
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR RIWAYAT HIDUP PESERTA
iii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Luas panen, produksi dan produktivitas jeruk di
propinsi Sumatera Utara menurut kabupaten
tahun 2008 4
iv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Rumus bangun pektin 5
v
BIOETANOL DARI LIMBAH KULIT JERUK SEBAGAI BIOENERGI DI
KABUPATEN KARO SUMATERA UTARA
Muhammad Hamzah Solim; Ananda; Astrid Siska Pratiwi; Sri Hayuni
Universitas Negeri Medan
Abstrak: Sumatera Utara terkenal sebagai daerah penghasil jeruk. Pada tahun 2008, secara
keseluruhan produksi jeruk di Sumatera Utara mencapai angka 963.140 ton, dan sebanyak
927.862 ton-nya merupakan produksi jeruk asal Kabupaten Karo. Meski angka produksi
yang dicapai tinggi, namun tidak sedikit kendala yang dihadapi petani setiap tahunnya.
Seperti serangan hama lalat buah dan kasus penipuan pupuk yang terjadi pada tahun 2010
lalu. Kendala-kendala ini akhirnya mengakibatkan kerugian yang cukup besar bagi para
petani. Selama 3 bulan, ribuan ton jeruk jatuh dan busuk ke tanah begitu saja. Hal inilah
yang menjadi perhatian dalam penulisan karya ilmiah ini. Tujuannya adalah menemukan
bagaimana cara memanfaatkan limbah kulit jeruk yang terbuang tersebut. Gagasan yang
ditawarkan adalah bagaimana mengubah limbah kulit jeruk menjadi etanol yang nantinya
digunakan sebagai bahan bakar bioenergi alternatif. Ditambah lagi, tuntutan dunia untuk
menemukan solusi sumber energi yang ramah lingkungan juga ikut melatarbelakangi
penelitian ini. Dengan alasan yang terpapar di atas, maka dimaksudkan kabupaten Karo-lah
yang menjadi daerah uji coba pertama dalam penelitian ini. Teknik pembuatan etanol
sesungguhnya sudah lama ada, namun etanol yang dapat dimanfaatkan sebagai energi
bahan bakar haruslah memiliki ketentuan tertentu. Etanol untuk bahan bakar selama ini
banyak dihasilkan dari jagung dan singkong. Akan tetapi ternyata kulit jeruk juga dapat
menghasilkan etanol. Dalam prosesnya, hal pertama yang harus dilakukan adalah dengan
mengembangkan enzim pektinase. Enzim pektinase adalah adalah enzim yang digunakan
dalam proses degradasi molekul pektin. Enzim ini akan menghancurkan kulit jeruk dan
material lainnya menjadi bentuk gula. Produk gula yang dihasilkan kemudian difermentasi
dan akhirnya melalui proses distilasi didapatlah etanol. Etanol dari kulit jeruk ini punya
kelebihan dibanding jagung. Etanol yang dihasilkan dari jagung menghasilkan emisi gas
yang lebih besar daripada emisi bensin sehingga kurang ramah lingkungan. Dengan
menggunakan etanol berbahan dasar kulit jeruk, emisi gas pun bisa dikurangi bahkan lebih
rendah daripada bensin. Pemanfaatan etanol dari limbah kulit jeruk ini bertujuan agar
permasalahan-permasalahan di atas dapat teratasi, serta memungkinkan untuk
ditemukannya energi baru yang ramah lingkungan dengan bahan yang senantiasa ada.
Dalam praktek ke depannya, penelitian ini juga membutuhkan kerja sama pemerintah dan
pihak swasta dalam proses produksi dan pemasarannya.
Kata Kunci: bioetanol, enzim pektinase, kulit Jeruk, produksi Jeruk
vi
BIOETHANOL FROM ORANGE PEEL AS THE BIOENERGY IN KARO DISTRICT
OF NORTH SUMATERA
Muhammad Hamzah Solim; Ananda; Astrid Siska Pratiwi; Sri Hayuni
State University of Medan
Abstact: North Sumatera is renowned for it’s orange production. In 2008, overall North
Sumatera orange production reached about 961.140 ton and from that amount about
927.862 ton was produced in the Karo district of North Sumatera. Eventhough it had high
production, there were many problems faced by the farmers every year. The fruit flies
attacked and forgeried of fertilizer cases in 2010 were examples. These made a lot of
disadvantages for the orange farmer. During that 3 months, a thousand ton of oranges fell
and rotted away. Those cases finally became the background of our scientific research.
The research was conducted to find a way to utilize rotten orange waste in the Karo district
so that it might become something valuable. We offered the solution of converting the
rotten orange peel to bioethanol. This also answered the global challange to find out about
alternative bioenergy. As written before, the Karo district is the first experimental place
for this research. The production of bioethanol technique had been introduced before.
Usually cassava and corn are transformed to become ethanol. Turning the orange peel to
ethanol was the new innovation. As the first step, we need to develop pectinase enzyme.
This enzyme is useful to degradated pectin molecules, as well as orange peel. This turning
process will finally produce a sugar. We must ferment and distil this sugar to gain a
bioethanol. The orange peel bioethanol has a better quality than bioethanol originated
from other products. Bioethanol from cassava produced bigger gas emission than the
gasolineso it was not friendly to the environment. By using the orange peel bioethanol we
can produce lower gas emision than the cassava or corn, bioethanol, it would even be
better than gasoline. This utilization of ethanol from orange peel proposed to answer Karo
district’s fallen crop problem and probably be a new innovation in meeting the friendly fuel
challenge. For future investigation, this research needs to work together with government
and private parties in the production and marketing process.
Keyword: bioethanol, pectinase enzyme, orange peel, production of orange
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang masalah
Indonesia yang mendapat sebutan sebagai negara agraris memiliki
banyak potensi dalam bidang pertanian. Setiap daerahnya memiliki ciri hasil
produksi pertanian tersendiri, seperti halnya Sumatera Utara yang terkenal
dengan produksi jeruknya. Dari data Departemen Pertanian Republik
Indonesia tahun 2005 produksi jeruk di Sumatera Utara pertahunnya
mencapai angka 585.062 ton dari total jumlah produksi jeruk nasional
sebesar 2.214.019 ton pertahunnya. Data ini meningkat lagi di tahun 2008,
produksi jeruk Sumatera Utara naik menjadi 963.140 ton. Dengan terus
meningkatnya produksi jeruk Sumatera Utara ini, seharusnya kita mampu
memanfaatkan potensi jeruk ini dengan maksimal.
Jeruk-jeruk hasil Sumatera Utara lazimnya mendapat sebutan dengan
nama „Jeruk Medan‟, dimana kata „Medan‟ itu sendiri merujuk pada ibu
kota Sumatera Utara. Namun bukan berarti produksi jeruk itu benar
dilakukan di daerah ini. Produksi jeruk Medan sesungguhnya merupakan
hasil produksi „Tanah Karo‟ yakni di daerah Kabupaten Karo. Sebanyak
927.862 ton dari total produksi jeruk Sumatera Utara telah dihasilkan di
daerah ini.
Meski angka produksi jeruk yang dicapai di Kabupaten Karo tinggi,
namun tidak sedikit kendala yang dihadapi petani setiap tahunnya. Adanya
serangan hama lalat buah dan kasus penipuan pupuk yang terjadi pada tahun
2010 lalu, kerap menjadi masalah bagi petani jeruk. Kendala-kendala ini
akhirnya mengakibatkan kerugian yang cukup besar bagi petani. Selama 3
bulan berturut-turut pada musim panen, ribuan ton jeruk jatuh dan busuk ke
tanah begitu saja. Jeruk yang jatuh ke tanah mengakibatkan pH tanah
berubah asam sehingga keadaanya tidak memungkinkan petani dapat
menanam bibit jeruk untuk panen selanjutnya. Hal ini mengakibatkan
produksi jeruk pun terhambat.
Solusi yang ingin dicari adalah bagaimana memanfaatkan limbah
jeruk gagal panen yang terbuang dengan percuma bahkan merugikan
produksi jeruk untuk musim panen selanjutnya menjadi sesuatu yang
bermanfaat. Didukung dengan pemaparan data sebelumnya, bahwa
kabupaten Karo merupakan daerah penghasil jeruk terbanyak, maka jeruk-
jeruk tersebut diharapkan dapat dimanfaatkan dengan maksimal. Khususnya
dalam karya ilmiah ini adalah bagaimana memanfaatkan limbah kulit jeruk
yang biasanya hanya terbuang begitu saja seusai konsumsi daging buah.
Melalui percobaan sederhana yang dilakukan, dapat dibuktikan
bahwa kulit jeruk yang sebelumnya dikeringkan kemudian didekatkan
2
dengan mancis (alat pemantik api), akan mampu membuat nyala api lebih
besar. Hal ini mengundang penelitian yang lebih lanjut, untuk mengetahui
apa kandungan yang terdapat pada kulit jeruk sehingga mampu membuat
nyala api lebih besar.
Kabupaten Karo merupakan tempat yang tepat untuk permulaan,
dikarenakan angka produksi jeruknya yang tinggi dan juga sebagai tindakan
pemanfaatan limbah jeruk akibat gagal panen yang terjadi. Selain itu, tindak
lanjut dari penelitian ini adalah ditemukannya alternatif energi baru yang
bahan bakunya merupakan limbah.
1.2.Perumusan masalah
1. Bagaimana menangani limbah jeruk akibat gagal panen di
Kabupaten Karo dan mengubahnya menjadi bioetanol sebagai
bioenergi alternatif?
2. Bagaimana proses mengkonversi kulit jeruk menjadi etanol?
3. Bagaimana mengupayakan bioetanol ini menjadi bahan bakar
pengganti bensin dan menghasilkan keuntungan di masa mendatang?
1.3. Tujuan dan Manfaat Penulisan
1. Menangani limbah jeruk akibat gagal panen di Kabputen Karo dan
mengubahnya menjadi bioetanol sebagai bioenergi alternatif.
2. Mengetahui proses pengubahan kulit jeruk menjadi bioetanol.
3. Mengupayakan bioetanol ini menjadi bahan bakar pengganti bensin
dan menghasilkan keuntungan di masa mendatang.
3
BAB II
TELAAH PUSTAKA
2.1. Deskripsi Buah Jeruk
Jeruk merupakan salah satu komoditi buah yang paling popular di
dunia. Daerah tumbuhnya membentang dari 400
LU sampai 400 LS. Total
luas areal tanaman jeruk di seluruh dunia tak kurang dari 1,5 juta hektar. Ini
berdasarkan data tahun 1974. Negeri asal jeruk adalah Asia Tenggara, India,
Cina, Australia, dan Kaledonia Baru. Di sudut-sudut hutan daerah ini
banyak ditemukan berbagai jenis tanaman jeruk liar.
Tanaman jeruk yang sekarang dikebunkan orang, dahulunya
berasal dari daerah berhutan tropis yang banyak curah hujannya, yaitu
daerah Cina Selatan dan Vietnam. Kedua daerah ini tanahnya subur dan
basah, hawanya lembab, dan musim keringnya tak lebih dari 3 bulan.
Dewasa ini perkebunan jeruk sudah mulai digiatkan di Indonesia. Hasilnya
masih dipergunakan untuk mencukupi kebutuhan dalam negeri.
Di dalam taksonomi tumbuhan tingkat tinggi (Hasairin, 2008; Tri
Harsono, 2011), tumbuhan jeruk diklasifikasikan sebagai berikut :
Kingdom : Plantae
Divisi : Spermatophyta
Sub divisi : Angiospermae
Kelas : Dikotil
Ordo : Rutales
Keluarga : Rutaceae
Genus : Citrus
Spesies : Citrus sp.
Menurut sifat kimiawi dan farmakologis yang dimiliki buah jeruk
adalah asam, aromatik, berkhasiat mengatasi sariawan, mengembalikan
fungsi pencernaan, menurunkan tekanan darah, antioksidan, antibakterial,
antiseptik dan menurunkan panas.
Kandungan jeruk yaitu: pektin, minyak atsiri, 70% limonin, alpha
terpine, beta pinene, vitamin A, vitamin B, vitamin C, kalsium.
2.2. Jeruk di Sumatera
Sebagian besar penduduk Indonesia memiliki mata pencaharian di
bidang pertanian. Hal ini membuat Indonesia mendapat julukan sebagai
negara agraris. World Bank menunjukkan bahwa rumah tangga Indonesia
lebih dari 60 persen berpartisipasi di bidang pertanian.
4
Setiap daerah di Indonesia memiliki sektor pertanian sebagai ciri
khas daerah tersebut, hal ini disebabkan letak astronomis dan geografis
pulau di Indonesia yang berbeda-beda dan memungkinkan banyaknya
variasi tumbuhan tertentu yang dapat hidup subur di beberapa daerah
tertentu saja. Seperti Sumatera Utara yang terkenal dengan produksi buah
jeruknya.
Berdasarkan data statistik (2005) dari 8 propinsi penghasil jeruk
terbesar di Indonesia yakni: propinsi Sumatera Utara, Jawa Timur,
Sumatera Selatan, Sulawesi Selatan dan Barat, Kalimantan Barat,
Kalimantan Selatan dan Bali, Sumatera Utara menduduki peringkat pertama
dengan hasil produksi 585.062 ton jeruk yang dihasilkan dari jumlah total
nasional sebesar 2.214.019 ton (Deptan RI).
Data ini terus meningkat, hingga total jumlah produksi jeruk
Sumatera Utara untuk tahun 2008 ini menjadi 963.140 ton, dan sebanyak
927.862 ton-nya merupakan produksi jeruk asal Kabupaten Karo (Tabel 2.1)
(Deptan RI).
Tabel 2.1. Luas panen, produksi dan produktivitas jeruk di propinsi
Sumatera Utara menurut kabupaten tahun 2008.
5
Dari data-data tersebut, sekitar 85% jenis jeruk yang dikembangkan
petani masih merupakan jeruk siam madu. Jenis jeruk lainnya merupakan
jeruk keprok dan pamelo unggulan seperti keprok Garut dari Jawa Barat,
keprok Sioumpu dari Sulawesi Tenggara, keprok Tejakula dari Bali, dan
keprok Kacang dari Sumatera Barat, pamelo Nambangan dari Jatim dan
Pangkajene merah dan Putih dari Sulawesi Selatan.
2.4. Kulit Jeruk Mengandung Pektin
Komposisi kulit jeruk pada dasarnya terdiri dari, Flavedo (bagian
kulit luar yang berwarna) yang terbentuk dari selulosa dan komponen lain
yaitu essential oils, komponen essential oil yang tidak mudah menguap, dan
komponen-komponen tambahan. Albedo (bagian kulit dalam yang berwarna
putih) terutama terbentuk dari selulosa dan komponen lain berupa pectic
substances (pectin, protopectin, pectic acid, dan pectinic acids) dan
omponen tambahan (bitter principles dan enzim) (Mulajana, dkk, 2004).
Pektin merupakan polimer dari asam D-galakturonat yang
dihubungkan oleh ikatan ß-1,4 glikosidik (Gambar 2.1).
Gambar 2.1. Rumus Bangun pektin
Wujud pektin yang diekstrak adalah bubuk putih hingga coklat
terang. Sebagian gugus karboksil pada polimer pektin mengalami
esterifikasi dengan metil (metilasi) menjadi gugus metoksil. Senyawa ini
disebut sebagai asam pektinat atau pektin.
Ditinjau dari sifat fisika pektin dapat bersifat koloid reversibel, yaitu
dapat dilarutkan dalam air, diendapkan, dikeringkan dan dilarutkan kembali
tanpa perubahan sifat fisiknya. Pada penambahan air pada pektin kering
akan terbentuk gumpalan seperti pasta yang kemudian menjadi larutan.
Larutan pektin yang berupa larutan koloid bereaksi asam terhadap lakmus,
tidak larut dalam alkohol, metanol, aseton, atau propanol.
Kelarutan pektin akan meningkat dengan derajat esterifikasi dan
turunnya berat molekul. Semakin mudah pektin larut dalam air maka akan
semakin mudah untuk mengendapkannya dengan suatu elektrolit. Larutan
dari pektin bersifat asam karena adanya gugus karboksilat.
6
2.3 Etanol dan Peranannya
Etanol adalah cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak
berwarna, dan merupakan alkohol yang sering digunakan dalam kehidupan
sehari-hari. Etanol termasuk ke dalam alkohol rantai tunggal dengan rumus
kimia (C2H5OH) dan rumus empiris C2H6O. Etanol sering disingkat menjadi
EtOH, dengan “Et” dari gugus (C2H5).
Dalam proses pembuatan etanol, teknik yang dikembangkan dengan
memanfaatkan enzim untuk mengurai biomassa. Setelah diurai maka proses
selanjutnya adalah dengan fermentasi untuk menghasilkan etanol.
Fermentasi gula menjadi etanol merupakan salah satu reaksi organik paling
awal yang pernah dilakukan manusia.
Secara umum etanol dapat digunakan sebagai bahan baku industri
turunan alkohol, campuran untuk miras, bahan dasar industri farmasi,
campuran bahan bakar untuk kendaraan. Selain itu, etanol banyak
digunakan sebagai pelarut berbagai bahan-bahan kimia, seperti pada
parfum, pewarna makanan dan obat-obatan.
Etanol bisa digunakan dalam bentuk murni atau sebagai campuran
untuk bahan bakar bensin maupun hidrogen. Interaksi etanol dengan
hidrogen bisa dimanfaatkan sebagai sumber energi sel bahan bakar ataupun
dalam mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) konvensional.
Terdapat beberapa karakteristik internal etanol yang menyebabkan
penggunaan etanol pada mesin lebih baik daripada bensin. Etanol memiliki
angka research octane 108.6 dan motor octane 89.7.
Angka tersebut (terutama research octane) melampaui nilai
maksimal yang mungkin dicapai oleh bensin walaupun setelah ditambahkan
aditif tertentu. Sebagai catatan, bensin yang dijual Pertamina memiliki
angka research octane 88 dan umumnya motor octane lebih rendah dari
pada research octane. Untuk rasio campuran etanol dan bensin mencapai
60:40%, tercatat peningkatan efisiensi hingga 10%.
Etanol memiliki satu molekul OH dalam susunan molekulnya.
Oksigen yang berikatan di dalam molekul etanol tersebut membantu
penyempurnaan pembakaran antara campuran udara dan bahan bakar.
Etanol juga memiliki panas penguapan yang tinggi, yakni 842 kJ/kg.
Tingginya panas penguapan ini menyebabkan energi yang dipergunakan
untuk menguapkan etanol lebih besar dibandingkan bensin. Konsekuensi
lanjut dari hal tersebut adalah temperatur puncak di dalam silinder akan
lebih rendah pada pembakaran etanol dibandingkan dengan bensin.
7
BAB III
METODOLOGI PENULISAN
3.1. Konversi Limbah Jeruk Menjadi Bioetanol
Dalam penulisan karya ilmiah ini, metode penulisan didasarkan pada
berbagai sumber terkait proses pembuatan bioetanol. Konversi limbah kulit
jeruk menjadi bioetanol merupakan proses yang cukup panjang dengan
melalui 4 tahapan yaitu ekstraksi pektin, kemudian di degradasi dengan
bantuan enzim pektinase, fermentasi oleh ragi dan didistilasi menggunakan
distilator laboratorium. Tahapan-tahapan dalam pengkonversian limbah
kulit jeruk menjadi bioetanol ini sedikit berbeda dengan tahapan-tahapan
dalam proses pembuatan bioetanol berbahan dasar pati atau amilum.
Perbedaannya terletak pada proses gelatinasi yang diterapkan pada bahan
dasar pati atau amilum, sedangkan untuk kulit jeruk tidak dilakukan proses
gelatinasi. Keempat tahapan tersebut memerlukan waktu 9-12 hari.
Langkah-langkah dalam pembuatan bioetanol di dalam karya ilmiah
ini mudah diterapkan dan dapat dilakukan oleh semua kalangan. Langkah-
langkahnya dikemas dengan begitu sederhana sehingga menekan biaya
dalam proses pembuatannya.
Alat-alat yang digunakanpun sebagian besar menggunakan alat-alat
rumah tangga, seperti lesung, tusuk gigi, blender, panci, ember, drigen,
kompor, dan oven. Kecuali alat distilator untuk proses distilasinya. Alat
distilator biasanya ditemukan di laboratorium Biokimia, Kimia, Biologi dan
Balai-balai penelitian. Bahan-bahan serta medium yang digunakan juga
mudah ditemukan dan digunakan. Bahan-bahannya seperti limbah kulit
jeruk, arang, air, ragi (Saccharomyces cerevisiae), jamur Fusarium
oxysporum di cabe dan jeruk (jamur ini berwarna putih), jamur Aspergillus
niger di roti busuk, tempe busuk dan gandum (jamur ini berwarna hitam).
Semua alat, bahan dan medium yang telah disebutkan tadi digunakan
dalam proses pengkonversian limbah kulit jeruk menjadi bioetanol. Dengan
seperangkat peralatan, bahan dan medium tersebut ditujukan agar
masyarakat juga bisa menerapkan proses pembuatannya. Dengan mengikuti
langkah-langkah yang ada di dalam karya ilmiah ini, bioetanol dari limbah
kulit jeruk bisa dihasilkan.
Sejauh ini pemanfaatan limbah kulit jeruk menjadi bioetanol
memang terbilang cukup sedikit literatur pendukungnya. Hal ini
dikarenakan struktur polimer yang membentuk kulit jeruk bukanlah pati
atau amilum, melainkan pektin sebagai salah satu penyusunnya. Hal ini
tentu menjadi sesuatu tantangan yang baru dalam pemecahan molekul
pektin tersebut. Melalui beberapa penelitian, ternyata molekul pektin dapat
hancur dan terurai oleh aktivitas jamur dekomposer. Tidak semua jamur
8
yang dapat menguraikan molekul pektin menjadi bentuk yang sederhana.
Disebutkan bahwa jamur Fusarium oxysporum dan Aspergillus niger dapat
menguraikan molekul tersebut karena jamur-jamur ini dapat menghasilkan
enzim pektinase. Molekul galakturonan di dalam pektin akan segera
dikatabolis oleh enzim pektinase menjadi 5-keto-4-deoksi-uronat. Pada
reaksi selanjutnya, molekul ini akan diubah menjadi piruvat dan 3-
fosfogliseraldehida (Poliana, J., MacCabe AP., 2007). Piruvat inilah yang
menjadi bahan dasar untuk tahap selanjutnya yaitu tahap fermentasi secara
anaerob oleh Saccharomyces cerevisiae untuk menghasilkan etanol.
Ada juga literatur berupa skripsi yang menjelaskan tentang limbah
jeruk bisa menjadi bioetanol, yang dititikberatkan dengan penggunaan
bakteri Zymomonas mobilis saat proses fermentasi. Peranan bakteri tersebut
dengan Sacchromyces cerevisiae sebenarnya hampir sama, namun bakteri
Zymomonas mobilis sedikit lebih tahan terhadap suhu, pH dan konsentrasi
etanol. Bakteri ini sulit di dapatkan dan belum begitu dikenal di kalangan
masyarakat. Beda halnya pada Saccharomyces cerevisiae atau sering
dikenal dengan sebutan ragi, maka semua orang sudah tahu dimana tempat
untuk mendapatkannya, karena bakteri ini telah dikomersialkan untuk
pembuatan roti, tape dan bir.
Pengkonversian kulit jeruk menjadi bioetanol dengan berbagai
literatur pendukung membuat gagasan ini cukup kuat untuk dilanjutkan dan
dikembangkan. Apalagi, bioetanol yang dihasilkan bisa menjadi sumber
energi alternatif di masa kini. Bukan hanya itu, bioetanol juga banyak
dimanfaatkan di kehidupan sehari-hari.
Mengingat pemanfaatan bioetanol beraneka ragam, sehingga grade
etanol yang dimanfaatkan harus berbeda sesuai dengan penggunaannya.
Untuk bioetanol yang mempunyai grade 90-96% volume dapat digunakan
pada industri seperti industri parfum, sedangkan bioetanol yang mempunyai
grade 96-99% volume dapat digunakan sebagai campuran untuk minuman
keras dan bahan dasar industri farmasi. Grade bioetanol yang dimanfaatkan
sebagai campuran bahan bakar untuk kendaraan yang harus betul-betul
kering dan anhydrous supaya tidak korosif adalah bioetanol yang
mempunyai grade sebesar 99-100% volume.
Bioetanol dari bahan dasar kulit jeruk ini memiliki kelebihan
dibanding dengan bioetanol dari bahan dasar jagung. Bioetanol yang
dihasilkan dari jagung menghasilkan emisi gas yang lebih besar daripada
emisi bensin sehingga kurang ramah lingkungan. Dengan menggunakan
bioetanol berbahan dasar kulit jeruk, emisi gas pun bisa dikurangi bahkan
lebih rendah daripada bensin sehingga ramah lingkungan.
9
BAB IV
ISI
4.1. Analisis
Dalam karya ilmiah ini, kami mencoba untuk menganalisis prosedur
pembuatan bioetanol dari limbah kulit jeruk dan berbagai keuntungan yang
didapat dari proses pengkonversian tersebut.
4.1.1. Pembuatan Bioetanol dari Kulit Jeruk
Proses produksi bioetanol dari kulit jeruk tersebut dapat dibagi
dalam empat tahap, yaitu ekstraksi pektin, degradasi pektin, fermentasi dan
distilasi. Keempat tahap tersebut akan dijelaskan sebagai berikut :
Proses Ekstraksi Pektin
Prosesnya dimulai dari pencucian kulit jeruk sampai bersih,
kemudian ditiriskan. Setelah itu kulit jeruk diperas dengan alat pres
sehingga sebagian keluar. Kulit jeruk yang telah dipres selanjutnya
dikeringkan dengan alat pengering sampai kadar airnya. Jika tidak tersedia
alat pengering, kulit jeruk dapat dijemur dengan matahari selama 3-4 hari
sampai kulit jeruk menjadi kering. Kulit jeruk yang telah kering selanjutnya
ditumbuk halus dengan lesung hingga menjadi tepung. Tepung kulit jeruk
ditambah dengan air sebanyak kali berat tepung (1:1), kemudian campur,
lalu diblender sampai menjadi bubur kulit jeruk. Bubur kulit jeruk ditambah
dengan air sebanyak 10-20 kali tepung kulit jeruk. Campuran diaduk
sehingga menjadi encer. Bubur encer ditambah dengan larutan HCL 1 %
sehingga pH-nya menjadi 1,5. Hasilnya disebut bubur asam. Bubur asam
dipanaskan sampai suhu 70-80 0C sambil diaduk selama 60-90 menit. Bubur
asam yang telah dipanaskan, disaring dengan kain saring rapat atau kain
saring rangkap delapan sambil diperas untuk memisahkan filtratnya. Filtrat
ini disebut dengan filtrat pektin. Filtrat pektin dipanaskan suhu 95-97 0C
sambil diaduk sampai volumenya menjadi setengah volume semula. Hasil
yang diperoleh disebut dengan filtrat pekat kemudian filtrat ini didinginkan.
Proses Degradasi Pektin
Dalam proses ini digunakan enzim pektinase yang berasal dari jamur
Aspergillus niger dan Fusarium oxysporum. Enzim pektinase berperan
dalam mendegradasi molekul pektin kulit jeruk sehingga menjadi molekul
sederhana yaitu molekul galakturonan. Molekul galakturonan kemudian
akan segera dikatabolis menjadi 5-keto-4-deoksi-uronat. Pada reaksi
selanjutnya, molekul ini akan diubah menjadi piruvat dan 3-
10
fosfogliseraldehida. Piruvat ini yang akan menjadi bahan dasar dalam proses
fermentasi yang nantinya dibantu oleh Sacchromyces cerevisiae secara
anaerob untuk diubah menjadi etanol.
Dalam proses mendegradasi filtrat pektin ini, jamur tersebut
diletakkan di filtrat pektin selama 2-3 hari secara aerob. Setelah itu
dilanjutkan ke proses fermentasi.
Proses Fermentasi
Proses fermentasi ini menggunakan ragi (Sacchromyces cerevisiae)
untuk mengubah bahan dasar berupa piruvat menjadi etanol secara anaerob
selama 6-7 hari. Etanol yang diperoleh dari kulit jeruk biasanya dengan
kadar 8%-10% volume. Etanol yang dihasilkan dari proses fermentasi
biasanya masih mengandung gas-gas, salah satunya yaitu gas CO2. Gas CO2
pada hasil fermentasi tersebut biasanya mencapai 35% volume, sehingga
untuk memperoleh bioetanol yang berkualitas baik, bioetanol tersebut harus
dibersihkan dari gas tersebut.
Proses pembersihan CO2 dilakukan saat proses fermentasi dilakukan
pada kondisi anaerob menggunakan penutup sumbat karet dan dilubangi
tengahnya untuk dipasangi selang yang ujungnya dimasukkan dalam air,
agar gas CO2 nya keluar dari medium fermentasi.
Setelah proses fermentasi selesai, tutup botol dilepas, lalu segera
disaring dengan kertas atau kain saring hingga masuk ke dalam suatu wadah
yang baru. Pada umumnya hasil fermentasi adalah bioetanol yang
mempunyai kemurnian sekitar 30 – 40% dan belum dapat dikategorikan
sebagai fuel based etanol. Agar dapat mencapai kemurnian diatas 95% ,
maka etanol hasil fermentasi harus melalui proses destilasi.
Proses Distilasi
Sebagaimana disebutkan diatas, untuk memurnikan etanol menjadi
berkadar lebih dari 95% agar dapat dipergunakan sebagai bahan bakar,
etanol hasil fermentasi yang mempunyai kemurnian sekitar 40% tadi harus
melewati proses distilasi untuk memisahkan etanol dan air dengan
memperhitungkan perbedaan titik didih kedua bahan tersebut. Etanol
menguap pada suhu 78-80 0C sedangkan air menguap pada suhu 100
0C.
Dalam proses distilasi, suhu untuk menguapkan etanol
dipertahankan agar seluruh molekul etanol menguap memasuki pipa
kemudian diembunkan kembali dengan air biasa untuk menurunkan kembali
suhunya, sehingga menjadi tetesan-tetesan dan ditampung di dalam tabung.
Secara keseluruhan air tidak akan menguap pada suhu 78-80 0C, namun ada
kemungkinan sedikit air yang menguap terikut dengan molekul etanol,
sehingga menghasilkan etanol dengan kadar yang tidak sepenuhnya 100%.
11
4.1.2. Keuntungan Pengkonversian Limbah Kulit Jeruk
Kita sudah banyak membahas tentang pemanfaatan limbah jeruk
untuk dijadikan sumber penghasil bioetanol yang bisa digunakan sebagai
energi alternatif pengganti bensin. Terdapat banyak keuntungan yang kita
dapat dari pengkonversian limbah jeruk (khusus pada kulitnya) menjadi
bioenergi alternatif berupa bioetanol. Beberapa diantaranya yaitu, kita dapat
menekan konsumsi energi bahan bakar fosil yang semakin hari semakin
habis dan tidak terbaharukan. Negara yang menggunakan etanol akan
mengurangi ketergantungannya pada impor minyak asing, dan juga
mengurangi efek harga minyak yang tak stabil. Produksi etanol dalam
jumlah besar di dalam negeri akan memastikan bahwa uang akan tetap
berputar di dalam negeri sendiri, karena negara tidak perlu bersusah payah
mengeluarkan uang untuk mengimpor bahan bakar fosil. Tentu saja
peningkatan produksi etanol dalam negeri juga akan menciptakan lebih
banyak pekerjaan dan harga bahan bakar sangat mungkin menjadi lebih
murah.
Selain sebagai bioenergi yang ramah lingkungan, pengkonversian
limbah jeruk juga dapat dijadikan salah satu jalan untuk menekan emisi
karbon ke udara dari jeruk yang terdegradasi secara cuma-cuma saat
menjadi limbah. Dengan demikian pengkonversian ini juga mengurangi
Global Warming dan ikut berperan dalam Protocol Kyoto.
Keuntungan secara ekologi dapat memberi manfaat khususnya pada
tingkat keasaman tanah yang tetap stabil sesuai dengan pH tanah untuk
tanaman jeruk. Selain itu, keuntungan dari pengkonnversian ini tidak
mengganggu biota tanah yang ada sehingga siklus kehidupannya tetap
seimbang.
4.2. Kesimpulan
Dalam upaya memberikan solusi terhadap permasalahan banyaknya
jeruk gagal panen di kabupaten Karo yakni daerah penghasil jeruk terbesar
di Indonesia, ditawarkan solusi mendayagunakan kulit jeruk tersebut
menjadi energi alternatif bioetanol. Teknik yang digunakan untuk
mengkonveriskan bioetanol dari kulit jeruk ini disamakan dengan teknik
pengkonversian bioetanol dari bahan jagung dan singkong seperti pada
umumnya. Namum diawal proses, diberikan perlakuan yang berbeda. Secara
singkat proses pengubahan etanol dari kulit jeruk dibagi menjadi empat
tahap, yaitu ekstraksi pektin, degradasi pektin, fermentasi dan distilasi.
Pemanfaatan limbah kulit jeruk ini juga dilatarbelakangi dengan keadaan
Indonesia sebagai salah satu negara penghasil produksi jeruk tertinggi.
Diharapkan limbah jeruk yang terbuang dapat dikumpulkan dan mendukung
12
dalam proses pengkonversian menjadi bioetanol. Selain bermanfaat di
bidang ekonomi (finansial dan non finansial), pengangkatan gagasan karya
ilmiah ini juga sangat bermanfaat di bidang ekologi untuk menjaga
lingkungan agar tetap stabil. Maka, untuk melaksanakan program ini
dibutuhkan kerjasama pihak pemerintah, swasta dan juga masyarakat petani.
4.3. Saran
Meskipun teknik produksi bioetanol merupakan teknik yang sudah
lama diketahui, namun bioetanol untuk bahan bakar kendaraan memerlukan
etanol dengan karakteristik tertentu yang memerlukan teknologi yang relatif
baru di Indonesia, sehingga penelitian lebih lanjut mengenai teknologi
proses produksi etanol masih perlu dilakukan.
Sosialisasi kepada seluruh elemen masyarakat mengenai proses
pembuatan bioetanol dari bahan-bahan yang terbuang seperti limbah sayur
dan buah-buahan harus digencarkan, karena selain memanfaatkan limbah
dengan maksimal juga dapat menghasilkan energi yang murah dan ramah
lingkungan.
13
DAFTAR PUSTAKA
Balai Besar Teknologi Pati-BPPT, Kelayakan Tekno-Ekonomi Bio-Ethanol.
Biro Pusat Statistik Indonesia. (2005). Statistik Perdagangan Ekspor Impor
Indonesia. Biro Pusat Statistik. Jakarta
BPPT (2005). Kajian Lengkap Prospek Pemanfaatan Biodiesel Dan
Bioethanol Pada Sektor Transportasi Di Indonesia
Fitriani, V. (2003). Ekstraksi dan Karakterisasi Pektin dari Kulit Jeruk
Lemon (Citrus medica var Lemon). Skripsi. FATETA-IPB: Bogor
Handadhari, Transtoto. (2004). Kepedulian Yang Terganjal : Menguak
Belantara Permasalahan Kehutanan Indonesia. Kompas
Gramedia: Jakarta
Harsono, T. (2011). Taksonomi Tumbuhan Tingkat Tinggi. FMIPA Unimed:
Medan
Hasairin, A. (2008). Taksonomi Tumbuhan Tingkat Tinggi. FMIPA Unimed:
Medan
Hasanah, U. (2012). Mikrobiologi Makanan. FMIPA Unimed: Medan
Muljana, H., dkk. (2004). Perancangan Awal Pabrik Pektin dari Albedo
Kulit Jeruk. Prosiding Seminar Nasional Rekayasa Kimia Dan
Proses. ISSN : 1411 - 4216
Mushlihah, S., Herumurti, W. (2011). Pengaruh pH dan Konsentrasi
Zymomonas mobilis untuk Produksi Etanol dari Sampah Buah
Jeruk. FTSP ITS: Surabaya
Poliana, J., MacCabe AP. (2007). Industrial Enzymes; Structure, Function,
and Applications. Dordrecht: Springer. Halaman: 99-100. ISBN
978-1-4020-5376-4
Puspita EM., Silviana, H., Ismail T. (2010). Fermentasi Etanol dari
Molasses dengan Zymomonas mobilis A3 yang diamobilisasi pada
к- karaginan. Seminar Rekayasa Kimia dan Proses. ISSN : 1411-
4216.
Silitonga, M., dkk. (2011). Biokimia. FMIPA Unimed: Medan
http://www.pusri.org/olah pangan/pektin
http://www.indoenergi.com/2012/04/keunggulan-dan-kelemahan-bahan-
bakar.html
14
DAFTAR RIWAYAT HIDUP PESERTA
a. Nama Lengkap : Muhammad Hamzah Solim
b. Tempat tanggal lahir : Medan, 20 Maret 1992
c. No. Telp dan Email : 087869646936 / hamzah.dien@ymail.com
d. Alamat : Jl. Letda Sujono-Jl. Tirtosari No.85 Medan
e. Prestasi yang pernah diraih :
Juara 3 edu-Reporter Pustekkom. Tahun 2009
f. Karya ilmiah yang dihasilkan :
PKM-K : “BACRIS Jamur” Alternatif Makanan Sehat. Tahun 2011
a. Nama Lengkap : Ananda
b. Tempat Tanggal Lahir : Medan, 24 September 1992
c. No. Telp dan Email : 087891629100/
nandomoomodnan@gmail.com
d. Alamat : Jl. M.H.Thamrin Gg.Kenanga No.17 Medan
e. Prestasi yang pernah diraih : -
f. Karya ilmiah yang dihasilkan : -
a. Nama Lengkap : Astrid Siska Pratiwi
b. Tempat Tanggal Lahir : Medan, 4 September 1992
c. No. Telp dan Email : 085362657600/ astridsiska92@gmail.com
d. Alamat : Jl. Beringin Gg. Pisang No. 5 Tembung
e. Prestasi yang pernah diraih : -
f. Karya ilmiah yang dihasilkan : -
a. Nama Lengkap : Sri Hayuni
b. Tempat tanggal lahir : Binjai, 16 Juni 1991
c. No. Telp dan Email : 083197894896/ missketerr@gmail.com
d. Alamat : Jl. Purnawirawan No. 48 Medan Estate
e. Prestasi yang Pernah diraih :
1. Pemandu IMT GT (Indonesia, Malaysia, Thailand Gold Triangle).
Tahun 2011
2. Studi Auditing ke Southern Cross University, Lismore, Australia.
Tahun 2012
f. Karya ilmiah yang dihasilkan :
1. PKM- GT: Senam Otak Untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir
Siswa Sekolah Dasar, tahun 2009
2. PKM-GT: Potensi Pohon Sosis (Kigelia Africana) Sebagai Tanaman
Langka Di Indonesia , tahun 2010