LAPORAN PRAKTIKUM BIOSINTESIS ETANOL

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

          Penggunaan energii utnuk berbagai keperluan seperti industri, transportasi, dan rumah tangga di hampir semua negara sepenuhnya bergantung pada bakar fosil , khususnya minyak bumi ( Krause, 2001)

          Perkembangan kebutuhan energi dunia yang semakin meningkat dan keterbatasan energi fosil menyebabkan perhatian saat ini ditujukan untuk mencari sumber-sumber energi terbarukan yang ramah lingkungan seperti energi surya, energi hidro, energi geotermal, dan energi biomassa.

          Biomassa merupakan sumber energi terbarukan yang mempunyai potensi tinggi. Di negara Brasil dan Jepang biomassa telah berhasil dikonversi secara efisien menjadi bioetanol, yang sangat potensial sebagai campuran bahan bakar bensin. Bioetanol adalah cairan biokimia hasil proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat dengan menggunakan bantuan mikroorganisme. Bioetanol dapat diproduksi dari berbagai bahan baku yang terdapat di Indonesia seperti tebu, kelapa, air nira, aren, ubi kayu, ubi jalar, dan lain sebagainya yang memiliki kadar karbohidrat tinggi.

          Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen) . Secara umum , fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi aerobik, akan tetapi terdapat definisi yang lebih jelas tentang fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.

          Gula adalah bahan yang umum di dalam fermentasi. Bebberapa contioh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, hidrogen, bisa juga asam butirat atau aseton. Ragi dikenal sebagi bahan baku umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur, dan minuman beralkohol lainnya.

          Etanol adalah cairan tidak berwarna yang mudah menguap dengan aroma yang khas. Ia terbakar tanpa asap dngan lidah api berwarna biru yang terkadang-kadang tidak terlihat pada cahaya biasa.

1.2 Tujuan Praktikum

          Membuat etanol secara fermentasi (Biosintesis) dari sukrosa (gula pasir).

1.3 Manfaat Praktikum

          Mahasiswa atau praktikan dapat mempraktekkan langsung cara mensintesis etanol dari tuak dimana kemampuan ini dapat dikembangkan di masa depan sebagai ladang usaha

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2. 1 Tuak

          Tuak sering juga disebut arak, yaitu produk yang mengandung alkohol. Bahan baku yang biasa dipakai adalah: cairan yang diambil dari tanaman seperti nira dari pohon kelapa, aren dan pohon siwalan atau tal. Kadar alkohol pada tuak berbeda-beda tergantung daerah pembuatnya. Arak yang dibuat di pulau Bali dikenal dengan nama Brem Bali, mengandung alkohol yang kadarnya cukup tinggi.

         

 Tuak, disamping sebagai minuman juga merupakan bahan baku untuk pembuatan gula dengan berbagai sebutan seperti gula aren atau gula merah atau gula jawa karena orang Jawa memang lebih banyak memproses tuak menjadi gula. Tuak merupakan sejenis minuman yang beralkohol yang berasal dari fermentasi nira aren mengandung alkohol dengan kadar 4 % (Sunanto, 1993).

2.2 Alkohol (Etanol )

            Secara umum dikenal oleh masyarakat Indonesia adlah sejenis minuman yang disebut arak. Bagi masyarakat Toba arak merupakan minuman sehari-hari. Tuak merupakan minuman beralkohol yang bahan dasarnya nira aren (Arenga pinnata) mengandung alkohol kadar 4%. Pengolahan nira aren menjadi etanol sudah umum dilakukan petani arenm antara lain daerah Minahasa Suleawesi Utara, dengan cara menampung nira hasil  sadapan  di dalam tangki selama 2-3 hari tanpa menggunakan ragi, nira hasil fermentasi kemudian disuling dengan alat penyulingan sederhana, akan menghasilkan boietanol kadar 25%-435%.

            Bioetanol merupakan senyawa alkohol yang diperoleh lewat proses fermentasi biomassa dengan bantuan mikroorganesme. Bahan baku pembuatan bioetanol dapat berupa ubi kayu, jagungm ubi jalar, tebu, dan lain sebaganya. Semuanya merupakan tanaman penghasil karbohoidrat yang mudah ditemukan di Indonesia.

            Brazil merupakan negara yang telah berhasil mengembangkan bioetanol. Di Brazil pada tahun 1990-an, etanol telah menggantikan 50% kebutuhan bensin untuk keperluan transportasi. Dari angka ini, bioetanol telah mampu menurunkan emisi CO₂ hingga 18% (Gubitz, 1990)

            Etanol adlah senyawa organik yang terdiri dari carbon, hidrogen, dan oksigen sehingga dapat dilihat sebagai derivat senyawa hidrocarbon yang mempunyai gugus hidroksil dengan rumus C₂H₅OH .

            Etanol merupakan zat cair , tidak berwarna, berbau spesifik, mudah terbakar dan menguap, dapat bercampur dengan air dalam segala perbandingan.

            a. Sifat-sifat fisis etanol

1.     Rumus molekul                 : C₂H₅OH

2.    Berat molekul                  : 46,07 gram/mol

3.    Titik didih pada 1 atm      : 78,4 ⁰C

4.    Titik beku                       : -112⁰ C

5.    Bentuk dan warna            : Cair tidak berwarna (Perry, 1984)

b. Sifat-sifat kimia etanol

1)    Berbobot molekul rendah sehingga larut dalam air

2)   Diperoleh dari fermentasi gula

Pembentukan etanol

               enzim

C₆H₁₂O₆          →    CH₃CH₂OH

Glukosa              Etanol

3)   Pembakaran etanol menghasilkan CO₂ dan H₂O

Pembakaran

CH₃CH₂OH + 3 O₂ →2 CO₂  + 3 H₂O + energi

                                                          (Fessenden & Fessenden, 1997)

2. 3 Fermentasi

          Fermentasi adlah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerob(tanpa oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi terdapat definisi yang lebih jelas.

          Adapaun tipe-tipe fermentasi dan reaksinya adalah sebagai berikut :

1.     Fermentasi Alkohol

Bebebrapa jasad renik seperti ragi, glukosa dioksidasi menghasilkan etanol dan CO₂ dlam proses yang disebut fermentasi alkohol. Jalur metabolisme proses ini sama dengan glikoslisi sampai dngan terbentuknya piruvat. Dua tahap reaksi enzim berikutnya adlah reaksi perubahan asam piruvat menjadi asetaldehida , dan reaksi reduksi asetaldehida menjadi lakohol. Dalam reaksi pertama piruvat didekarboksilase , suatau enzim yang tidak terdapat pada heawan. Reaksi dekarboksilase ini merupakan reaksi yang tak reversibel , membutuhkan ion MG²⁺ dan koenzim tiamin pirofosfat. Reaksi berlangsung melalui beberapa senyawa antara yang terikat secara kovalen pada koenzim. Dalam reaksi terakhir, asetaldehida direduksi oleh NADH dengan enzim alkohol dehidrogenase menghasilkan etanol. Dengan demikian etanol dan CO₂ merupakan hasil akhir fermentasi alkohol, Dan jumlah energi yang dihasilkan sama dengan glikolisis anaerob, yaitu 2 ATP/

2.    Fermentasi Asam Laktat

Fermentasi asam laktat banyak dilakukan oleh fungi dan bakteri tertentu digunakan dalam industri susu untuk mebuat keju dan yoghurt.Aseton dan metanol merupakan beberapa produk samping fermentasi mikroba  jenis lain yang penting secara komersil.

Fermentasi asam laktat dibagi menjadi 2, yaitu :

a)    Fermentasi asam laktat homofermentatif

b)   Fermentasi asam laktat heterofermentatif

3.    Fermentasi Propionat

Propionat merupakan produk akhir fermentasi gula dan pati. Sebagian besar energi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan produksi laktosa diperoleh dari propionat. Bahan dengan kandungan karbohidrat mudah terfermentasi sehingga menghasilkan propionat dan butirat relatif lebih tinggi daripada asetat.

4.    Fermentasi Butirat

Fermentasi butirat dilakukan oleh Clostridium sp yang nerupakan bakteri penghasil spora heterogenus sebagai sakarolitik dan proteolitik. Tergolong bakteri anaerob.

          Pasteur menyimpulak  bahwa menurutnya ada 2 fermentasi , yaitu :

a)    Fermentasi yang tidak terorganisasi

Seperti yang ditemukan pada medium tumbuh sel-sel ragi , dalam getah lambung dan dalam cairan pankreas.

b)   Fermentasi terorganisasi dengan suatu cara tertetntu di dalam sel

Fermentasi ini menurut Pasteur Hanya terdapat dan hanya bekerja di dalam sel hidup.

Bedasarkan tujuannya , proses fermentasi dikelompokkan menjadi 4, yaitu :

a.    Fermentasi untuk memproduksi sel mikroba atau biomassa

b.    Fermentasi untuk memproduksi enzim

c.    Fermentasi untuk memproduksi metabolisme primer dan sekunder

d.    Fermentasi untuk proses transformasi atau modifikasi senyawa yang ditambah secara eksternal.

Fermentasi dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :

                   1. Semi tertutup

                   2. Sistem semi kontinyu

                   3. Sistem kontinyu

2.4 Destilasi

               Destilasi pertama kali diteumkan oleh kimiawan Yunani sekitar abad pertama masehi yang akhirnya perkembangannya dipicu terutama oleh tingginya permintaan akan spiritus.

               Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan mudah menguap (volatilitas) bahan baku atau didefinisikan juga teknik pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih. Dlam penyulingan , campuran zat dididihkan hingga menguap dan uap ini akan didinginkan kembali dlam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih rendah akan menguap terlebih dahulu.

               Jenis-jenis destilasi

               1. Destilasi Sederhana

                   Dasar pemisahannya adalah berdasrkan titik didih yang jauh atau dnengan salah satu komponen bersifat volatil (mudah menguap). Jika campuran dipanaskan maka komponen yang titik didihnya lebih rendah akan menguap terlebih dahulu.

              

               2. Destillasi Fraksionasi

                   Fungsinya adalah untuk memisahkan komponen-komponen cair dua atau lebih dari suatu larutan berdasarkan perbedaan titik didihnya. Destillasi ini juga dapat digunakan utnuk campuran dengan perbedaan tiitk didih kurang dari 20 ⁰C dan bekerja pada tekanan atmosfer atau dengan tekanan rendah. Perbedaan destillasi sederhana dan destillasi fraksionasi adalah pada kolom fraksionasi.

               3. Destillasi Uap

                   Destillasi uap digunakan pada campuran-campuran senyawa yang memiliki titik didih mencapai 200⁰C atau lebih. Destillasi uap dapat menguapkan senyawa-senyawa ini dengan suhu mendekati 100⁰C dalam tekanan atmosfer dengan menggunakan uap atau air mendidih (Yastri Ayu Putri, 2013).

PEMBAHASAN

               Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Ada beberapa tipe fermentasi salah satunya fermentasi alkohol, dimana bebrapa jasad renik seperti ragi, glukosa oksidai menghasilkan etanol dan CO₂ . Produk yang dihasilkan dari proses ini adalah etanol.

               Etanol banyak digunakan sebagai pelarut, germisida, minuman, bahan anti beku, bahan bakarm dan senyawa untuk sintesis senyawa-senyawa organik lainnya. Etanol sebagai pelarut banyak digunkan dalam industri farmasi, kosmetika, resin, maupun laboratorium. Etanol dapat dicampur dengan bensin dalam kuantitas yang bervariasi untuk mengurangi konsumsi bahan bakar minyak bumi, dan juga untuk mengurangi polusi udara.

               Dalam percobaan ini biosintesis alkohol dilakukan pada tuak yang telah mengalami fermentasi dngan cara mendestillasikan tuak 100 ml pada seperangkat alat destillasi yang dijaga suhunya pada 78⁰C , dimana angka ini merupakan titik didih alkohol./ Setelah menit ke 13, cairan pertama mulai turun dan menetes ke dalam labu destillat. Selanjutnya destillasi berjalan selama 2 jam hingga tidak ada lagi cairan etanol yang menetes turun.

               Larutan etanol ini kemudian diukur dengan menggunakan piknometer hingga diperoleh BJ, kemudian dilihat pada Tabel yang terdapat pada Farmakope Indonesia kadar etanol sesungguhnya yang terdapat di dalam destillat, maka diperoleh kadar etanol. Cara untuk mengetahui bahwa di dalam suatu destillat atau larutan mengandung etanol adalah dengan cara mengoleskan larutan tersebut di kulit. Jika terdapat etanol, maka akan terasa dingin dan larutan tersebut segera menguap.

               Pada percobaan ini diperoleh etanol sebanyak 10cc etanol dengan pemerian bening dan jernih, mudah menguap, dingin, dan berbau khas.

               Untuk pengujian bioetanol dapat dilakukan uji :

a.    Kadar etanol

b.    Densitas

c.    Spesific gravity

d.    Nilai kalor (heating value)

Persamaan reaksi

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O     →    2C₆H₁₂O₁₆            →        4CH₃CH₂OH  + 4CO₂

Sukrosa                 Glukosa dan fruktosa           etanol        gas

                  

KESIMPULAN

1. Fermentasi adalah suatu proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik

2. Etanol mempunyai banyak kegunaan, diantaranya : sebagai pelarut, germisida, minuman, anti beku, bahan bakar, dan senyawa antara untuk sintesis senyawa-senyawa organik lainnya.

3. Tuak merupakan sejenis minuman beralkohol yang berasal dari fermentasi gula aren mengandung alkohol kadar 4%.

4. Etanol yang diperoleh dari percobaan ini adalah 10cc

DAFTAR PUSTAKA

Fessenden dan Fessenden. 1997. Kimia Organik Edisi Ketiga. Jakarta : Erlangga.

Gubitz,G.M, M.Mittlelbch, dan M.Trabi.1999. Exploitation Of The Tropical Oil Seed Palnt Jatropha Curcas L. Bioresource Technology, 67, 73-82.

Irawan, Bambang. 2010. Tesis : Peningkatan Mutu Minyak Nilam dengan Ekstraksi dan Destillasi Pada Berbagai Komposisi Pelarut .Semarang :Universitas Diponegoro.

Perry,R.H .1984 . Perry Chemical Engineering Hands Books. Singapore : Mc Grow Hill.

Putri, Yasri Ayu, dkk. 2013. Satuan Operasi dan Proses Destillasi. Malang : Universitas Brawijaya.

Rahayu, S.E, dan K R Kuswanto.1988. Teknologi Pengolahan Minuman Beralkohol. Yogyakarta : Universitas Gadjah Mada.