Memanfaatan Jagung Sebagai Sumber Bioetanol

Tongkol Jagu sebagai Sumber Energi (Bahan Bakar)

Pemanfaatan Tongkol Jagung menjadi Bioetanol

Tongkol pada jagung adalah bagian dalam organ betina tempat bulir duduk menempel. Istilah ini juga dipakai untuk menyebut seluruh bagian jagung betina (buah jagung). Tongkol terbungkus oleh kelobot (kulit “buah jagung”). Secara morfologi, tongkol jagung adalah tangkai utama malai yang termodifikasi. Malai organ jantan pada jagung dapat memunculkan bulir pada kondisi tertentu. Tongkol jagung muda, disebut juga babycorn, dapat dimakan dan dijadikan sayuran. Tongkol yang tua ringan namun kuat, dan menjadi sumber furfural, sejenis monosakarida dengan lima atom karbon. Tongkol jagung merupakan salah satu limbah lignoselulosik yang banyak tersedia di Indonesia. Limbah lignoselulosik adalah limbah pertanian yang mengandung selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Masing-masing merupakan senyawa-senyawa yang potensial dapat dikonversi menjadi senyawa lain secara biologi. Selulose merupakan sumber karbon yang dapat digunakan mikroorganisme sebagai substrat dalam proses fermentasi untuk menghasilkan produk yang mempunyai nilai ekonomi tingg.

LIHAT JUGA: Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN Transmutasi)

Bioetanol

Etanol atau etil alkohol, C₂H₅OH merupakan suatu senyawa organik yang tersusun dari unsur-unsur karbon, hidrogen  dan oksigen. Etanol dapat diperoleh dari bahan baku nabati dengan melalui proses fermentasi sehingga lebih dikenal dengan sebutan bioetanol. Berdasarkan berbagai penelitian diperoleh bahwa bahan lignoselulosa yaitu selulosa, hemiselulosa, dan lignin  juga dapat dikonversi menjadi etanol yang dapat digunakan untuk mensubtitusikan bahan bakar minyak/bensin. Ketika etanol dihasilkan dari biomassa yang mengandung pati atau selulosa (Lignoselulosa), maka etanol mampu menjadi bioenergi. Atau seperti yang dijelaskan diatas dikenal dengan istilah bioetanol. Namun pada intinya bahan dasar pembuatan bioetanol adalah sumber daya alam nabati yang mengandung komponen pati, gula atau serat selulosa.

Berdasarkan rujukan tersebut jelas bahwa tongkol jagung yang merupakan salah satu limbah ligoselulosik (limbah pertanian yang banyak mengandung selulosa, hemiselulosa, dan lignin) memanglah cocok digunakan sebagai bahan dasar dari pembuatan bioetanol.

Pembuatan Bioetanol  dari  bahan Baku Bonggol/Tongkol Jagung

Secara umum produksi bioetanol biasanya melalui 3 proses penting yaitu :

• Pretreatment
• Produksi Gula
• Produksi Etanol

Alat dan Bahan yang digunakan

Alat yang digunakan adalah talang, baskom plastik besar, neraca analitik (Adventure ohaus), blender (panasonic), ayakan 60 mesh, kertas saring, pH meter digital, injector, sakarometer, alkoholmeter, autoclave (hiclave HTV 50), dan alat-alat gelas (pyrex)

Bahan yang digunakan adalah limbah jagung berupa tongkol jagung, asam sulfat, natrium hidroksida, ragi roti, aquadests, alginat dan kalsium klorida.

Pembuatan Bioetanol

Persiapan Bahan Baku

Perlakuan  awal  terhadap  tongkol jagung meliputi pencucian, pengeringan, dan  pengayakan.  Pencucian  dilakukan untuk menghilangkan  bahan-bahan  yang terikut  dalam tongkol seperti tanah, cangkang dan kotoran lain pengeringan dilakukan dengan menggunakan sinar matahari langsung. Pengeringan dilakukan untuk memudahkan dalam proses penggilingan serat  tongkol  jagung, karena pada keadaan lembab tongkol jagung sukar untuk dihancurkan. Tahap penghancuran bertujuan untuk memperkecil ukuran tongkol jagung. Alat yang digunakan adalah blender. Tongkol yang sudah dihancurkan kemudian diayak menggunakan ayakan 60 mesh.

Pretreatment

Menimbang serbuk tongkol jagung sebanyak 10gram, kemudian dimasukkan ke dalam  wadah berupa gelas/baskom kaca. Larutan natrium hidroksida dengan konsentrasi 10%. Sebanyak 100 mL NaOH ditambahkan ke  dalam gelas kimia yang  berisi  serbuk  tongkol  jagung, kemudian diaduk dengan rata sampai merendam serbuk tongkol jagung. Perendaman  dilakukan  selama  28 jam.  Setelah  itu,  disaring dengan  menggunakan  kain  saring. Endapan  dicuci  dengan  air  sampai  pH  7 selanjutnya dimasukkan  ke  dalam  cawan petri (wadah yang bersih), dikeringkan pada suhu ruang.

Fungsi Delignifikasi ini adalah untuk melepas lignin dari selulosa dengan merusak struktur lignin sehingga membebaskan selulosa tanpa merusak karbohidrat. Dapat digunakan NaOH, NaOCl, atau juga NH₄OH. Namun yang paling optimum digunakan sesuai literatur yang diperoleh adalah larutan NaOH 10 %.

Produksi Gula.

Perlakuan hasil delignifikasi waktu dan konsentrasi terbaik dilakukan  pada proses  hidrolisis. Menimbang serbuk tongkol jagung yang telah didelignifikasi sebanyak  5 gram,  dimasukkan  ke dalam wadah erlenmeyer.  Ditambahkan  larutan  asam sulfat  10%  sebanyak  75  mL.  Proses hidrolisis  dilakukan  pada  suhu  100⁰C selama  210  menit.  Produk  hasil  hidrolisis disaring dan ditambahkan  dengan  natrium hidroksida sampai pH 4,5. Selanjutnya ditambahkan larutan kalsium klorida jenuh untuk menghilangkan sulfat pada hidrolisat.  Parameter yang diamati adalah kadar glukosa. Pengukuran kadar glukosa dengan menggunakan sakarometer. Setelah  dilakukan  proses  hidrolisis selanjutnya  akan  dilakukan  proses netralisasi  menggunakan  natrium hidroksida  untuk  mempertahankan  pH optimum,  yaitu  pH  4,5-5.  Selanjutnya, larutan  hasil  netralisasi  ditambahkan kalsium klorida  untuk menghilangkan sisa sulfat yang ada pada larutan.

Produksi Bioetanol

Tahapan Kerja produksi bioetanol dengan menggunakan sel  amobil, diawali dengan tahapan kerja imobilisasi sel. Sel amobil yang dibuat selanjutnya digunakan untuk produksi bioetanol.

1. Imobilisasi Sel

Sel  yang  digunakan  dalam imobilisasi  adalah  sel  khamir Sacharomises  cereviceae,  sedangkan bahan  pengimobilsasi  digunakan  larutan alginate 2%. Pembuatan natrium alginate 2 %  adalah  natrium  alginat  2  gram ditambahkan  100  ml  akuades  dan  dipanaskan hingga alginat larut. Campuran ditutup  dengan  kapas  dan  disterilkan selama  15  menit.  Larutan  alginat  yang telah  dingin,  dicampur  dengan  suspensi ragi  roti  (10  gram  ragi  ditambahkan akuades  30 ml,  diaduk  hingga membentuk  larutan  suspensi). Campuran  dimasukkan ke dalam  injektor, kemudian  diteteskan ke dalam  larutan  kalsium  klorida  1M  sambil diaduk.  Setelah itu amobil telah siap untuk digunakan pada proses fermentasi.

Faktor yang mempengaruhi proses fermentasi.

1. Konsentrasi Gula, Apabila dipergunakan konsentrasi gula terlalu tinggi hal ini akan dapat menurukan pertumbuhan ragi sehingga waktu fermentasi akan lebih lama.
2. Bahan nutrien, yang bisa ditambahkan kedalam bahan yang difermentasi adalah zat-zat yang mengandung fosfor dan nitrogen, seperti super fosfat, amonium sulfat, ammonium fosfat, urea dll (Prescott dan Dunn, 1959 dalam Astuti, Puji dkk, 2013)
3. pH Fermentasi, Pada keasaman dibawah pH 0,3 proses fermentasi akan berkurang kecepatannya, pH optimum pada pH 4,5-5,0. Bila medium fermentasi mempunyai kapasitas buffer yang tinggi, hasil fermentasi terbaik tercapai bila pH awal pada pH 4,5-4,7 sedangkan pada medium berkapasitas buffer rendah, nilai pH awal yang paling baik pH 5,5. Pemberian asam sulfat dan pemanasan dapat digunakan untuk mengurangi kontaminan akan mengendapkan garam-garam yang tidak dikehendaki, sehingga mempertinggi kemurnian alkohol.
4. Temperatur, berpengaruh terhadap proses fermentasi melalui dua hal yaitu secara langsung mempengaruhi aktivitas enzim khamir dan secara tidak langsung mempengaruhi hasil alkohol karena penguapan.
5. Pemurnian,  merupakan proses terakhir yang bisa dilakukan untuk pemurnia alkohol (bioetanol) hasil fermentasi. Untuk pemurnian dapat dilakukan dengan destilasi yang merupakan metode pemisahan yang didasarkan atas perbedaan titik didih. Proses ini dilakukan untuk mengambil alkohol dari hasil fermentasi pada suhu  ±78-80⁰C.

Proses Produksi Bioetanol Secara Umum

Berdasarkan studi literatur di peroleh bahwa ada beberapa industri bioetanol yang telah dikembangkan di Indonesia, namun kebanyakan produksi bietanol tersebut dari tebu, pepaya, sagu, nira,dan aren dan produksi nya dalam skala home industri bukan merupakan industri skala besar. Hanya  ada satu industri bioetanol yang penulis ketahui dengan berbahan dasar bonggol jagung yaitu  Pabrik Bioetanol di Tuban provinsi jawa timur. Tetapi karena lokasi yang jauh dan tidak adanya informasi lebih dari internet maupun literatur lainnya mengenai proses produksi Pabrik  Bioetanol Bonggol Jagung di Tuban Jawa Timur tersebut penulis tidak bisa melakukan miniriset secara langsung. Sosialisasi pemanfaatan Bioetanol dari bonggol jagung juga belum maksimal, khususnya di Sumatera Utara, padahal Sumatera Utara masuk kedalam 5 besar penghasil komoditas jagung terbesar di Indonesia. Masyarakat di Sumatera Utara hanya membuang, membakar bonggol jagung untuk pupuk atau dibuat sebagai pakan ternak seperti yang dilakukan oleh masyarakat di daerah Karo mereka membuang bonggol jagung disekitaran lahan pertanian dengan harapan dapat menyuburkan lahan pertanian. Akan tetapi saat ini peneliti dari mahasiswa bahkan sainstist lainnya telah banyak melakukan penelitian mengenai produksi bioetanol dari bonggol jagung. Salah satu literatur menerangkan bahwa energi bioetanol yang dihasilkan dari bonggol jagung memiliki nilai energi sebesar 122 MJ/kg. Dengan banyaknya mahasiswa yang mengetahui mengenai potensi bonggol jagung sebagai bahan bakar alternatif berupa bioetanol akan berdamapak positif bagi lingkungan masyarakat disekitaran kampus. Mahasiswa/i dapat membagikan informasi dan sosialisasi bahkan mengabdi untuk mengembangkan potensi ini melalui pembuatan PKM-Pengabdian disuatu daerah penghasil komoditas jagung terbesar di berbagai kawasan Indonesia.

Hal ini sangatlah penting karena pengunaan Bioetanol sebagai bahan bakar  baik sebagai campuran bahan bakar bensin atau solar atau sebagai pengganti bensin telah dahulu dilakukan dibeberapa negara seperti Australia, dan Brazil dan mendapatkan posisi baik sebagai alternatif kurangnya pasokan minyak fosil.Dan hingga saat ini di Indonesia belum bisa  memanfaatan bonggol jagung sebagai bahan bakar alternatif. Pemerintah sepertinya perlu memperhatikan petani jagung dan kualitas produksi komoditas jagung di Indonesia dengan kawasan yang terintegritas sehingga persediaanya tetap meningkat dengan biaya produksi stabil. Serta membuat suatu kebijakan dalam penanganan limbah bonggol jagung agar bernilai ekonomis dalam proses pengadaan bioetanol sebagai alternatif bahan bakar yang ramah lingkungan. Dengan adanya perhatian dari pemerintah dan sosialisasi yang maksimal tentang proses produksi bioetanol dari bongggol jagung kepada masyarakat dapat dipastikan permasalahan akan kurangnya bahan bakar minyak (BBM) dapat diatasi dengan Bahan Bakar Nabati (BBN) seperti bioetanol dari bonggol jagung.

KesimpulanDari Pembahasan Kita di Atas

• Bonggol jagung merupakan limbah jagung yang belum dimanfaatkan secara maksimal dan tidak memiliki nilai jual lebih memiliki karakteristik sifat kimia yang menganadung bahan lignoselulosa yang berpotensi sebagai bioenergi terbarukan berupa bioetanol yang dapat dijadikan sebagai alternatif bahan bakar. Bioetanol dari Bojag ini bersifat ramah lingkungan dibanding bahan bakar fosil dengan nilai energi sebesar 122 MJ/kg
• Proses produksi bonggol jagung sebagai Bioetanol di lakukan melalui 5 tahapan yaitu persiapan/preparasi bahan baku, pretreatment (delignifikasi), produksi gula (hidrolisis/sakarifikasi), produksi etanol (Fermentasi) dan terakhir pemurnian melalui destilasi.
• Banyak penelitian mengenai pemanfaatan bonggol jagung sebagai Bioetanol, namun hingga saat ini dikalangan masyarakat masih banyak yang belum mengetahui potensi tersebut terutama masyarakat di Sumatera Utara padahal termasuk 5 besar daerah komoidtif penghasil jagung.

 Terima kasih suda membaca artikel Memanfaatan Jagung Jagung Sebagai Sumber Bioetanol, semoga ini bermanfaat buat anda, Sekian dan terima kasih. Jangan lupa di LIKE.