1

BAB I

PENDAHULUAN

2.1 Latar Belakang

Seperti yang kita ketahui bersama bahwa bahan

bakar yang selama ini beredar dan dipasarkan di

Indonesia terdiri dari zat padat, cair, dan gas.

Pada zaman sekarang ini, bahan bakar sangat

dibutuhkan untuk keberlangsungan hidup sehari-hari.

Pada dasarnya, bahan bakar padat, gas dan cair

(minyak bumi) yang ada di perut bumi terbentuk dari

fosil yang membentuk lautan purba yang penuh dari

kehidupan tanaman dan hewan mikroskopis puluhan juta

tahun lalu. Setelah organisme tersebut mati, jasad

tertinggal di cekungan dasar laut maupun daratan,

membentuk sebuah lumpur kaya bahan organik. Beribu-

ribu tahun kemudian, lumpur tersebut terkubur dan

termampat oleh lapisan sedimen di atasnya. Perlahan-

lahan lumpur tersebut berubah menjadi campuran

kompleks hidrogen dan senyawa karbon yang sekarang

2

disebut sebagai minyak bumi (Prihandana dkk,

2007:16).

Energi fosil khususnya minyak bumi, merupakan

sumber energi utama dan sumber devisa negara

Indonesia. Minyak bumi yang ada di Indonesia sampai

detik ini masih dimanfaatkan untuk keberlangsungan

hidup dan pembangunan dalam segala sektor

pemerintahan. Salah satu pemanfaatan minyak bumi

yang sering ditemui biasanya dalam bentuk bahan

bakar. Akan tetapi minyak bumi yang ada di

Indonesia, tidak dapat secara langsung

dimanfaatkan. Masih banyak proses yang perlu

dilakukan agar minyak bumi bisa dimanfaatkan seperti

sekarang ini. Untuk itu perlu adanya peraturan yang

bertujuan untuk mengatur pemanfaatan Sumber Daya

Alam (SDA) yang bertujuan untuk memenuhi hajat hidup

orang banyak dan dimanfaatkan sebesar-besarnya untuk

kemakmuran rakyat Indonesia, sesuai yang tercantum

pada Pasal 33 UUD 1945. Atas dasar tersebut, maka

PERTAMINA yang dipercaya oleh pemerintah sebagai

3

Badan Usaha Milik Negara (BUMN), ditugaskan untuk

mengolah dan mengelola SDA khususnya minyak bumi.

Dalam kilang-kilang minyak Pertamina yang

terdapat di enam tempat yang total kapasitasnya

mencapai ± 1.046,70 Ribu Barel pada tahun 2008.

Berikut adalah tebel dari kapasitas kilang minyak

pemerintah yang terdapat dienam tempat:

Tabel 1.1 Kapasitas Kilang Pertamina

NO Unit PengolahanKapasitas

( MBSD )

1 UP II Dumai 170.0

2 UP III Plaju 133.7

3 UP IV Cilacap 348.0

4 UP V Balikpapan 260.0

5 UP VI Balongan 125.0

6 UP VII Kasim 10.0

(Sumber: http://www.esdm.go.id/berita/migas/40-migas/2785-rencana-pengembangan-kilang-minyak-di-indonesia.html, diakses 28 juni 2011)Dalam hal ini PERTAMINA mengolah minyak bumi

dengan cara pemurnian minyak bumi, dengan salah

4

satunya adalah proses destilasi. Konsep dasar dari

proses destilasi adalah proses penyulingan atau

pemurnian minyak mentah berdasarkan perbedaan titik

didih.

Gambar 1.1 Diagram proses destilasi ataupenyulingan minyak(sumber: http://kimiakoloid.com/blog/?cat=13,diakses pada 16 November 2010)

5

Berdasarkan gambar diatas dapat dilihat

penggolongan fraksi minyak bumi dan hasil dari

pengolahan minyak mentah. Berikut ini adalah

penggolongan fraksi minyak bumi berdasarkan atom

karbon yang dimilikiya:

Tabel 1.2 Hasil distilasi bertingkat minyak bumi

Fraksi Kandungan KarbonRentang Titik Didih

(0C)

Distilat ringan

Bensin C6-C8 60-100

Nepthane C8-C11 100-200

Bahan bakar jet C6-C13 80-230

Kerosin C12-C16 200-300

Minyak pemanas

ringan

C11-C18 200-300

Distilat

intermediet

Minyak Gas 250-400

Minyak mesin

berat

C16-C18 274-400

Minyak Diesel C15-C18 280-380

6

Distilat berat

Minyak pelumas C16-C18 >300

Lilin >C18 Distilasi vakum

Residu

Gemuk, vaselin C18-C20 >300

Lilin parafin C20-C30

Aspal C30-C40

Arang petroleum

Vaselin C18-C22 >380

Sumber:

(http://www.scribd.com/doc/45981025/Pengolahan-

Minyak-Bumi-Dengan-Distilasi-Bertingkat, diakses 24

juni 2011)

Kebutuhan terhadap bahan bakar minyak sangat

besar. Kita ambil contoh sekarang Bahan Bakar Minyak

(BBM). BBM yang beredar di Indonesia dan yang sering

dikonsumsi oleh masyarakat untuk kebutuhan rumah

tangga sampai industri adalah minyak tanah, minyak

solar, dan bensin.

7

Minyak tanah, biasanya sebagian besar digunakan

oleh rumah tangga untuk kebutuhan bahan bakar

memasak. Selain itu, minyak tanah juga sangat banyak

dibutuhkan oleh industri-industri, baik industri

kecil maupun industri besar seperti pabrik gula,

pabrik kertas, dll. Pabrik-pabrik tersebut biasanya

menggunakan minyak tanah yang sudah dicampur dengan

oli atau yang biasanya disebut dengan tirex, sebagai

bahan bakar untuk operasional mesin-mesin pabrik.

Minyak solar sebagian besar banyak digunakan

oleh kendaraan bermotor yang bermesin diesel untuk

bahan bakar. Minyak diesel, juga biasanya digunakan

oleh sebagian besar industri atau pabrik-pabrik di

Indonesia untuk bahan bakar.

Bensin sekarang ini biasanya dikelompokkan

menjadi tiga jenis, yaitu super TT (95) atau yang

biasa kita sebut sekarang pertamax plus (95), premix

(91) atau pertamax (91), dan premium (88) yang

digunakan sebagai bahan bakar motor bensin.

8

Pengolahan minyak mentah yang sedemikian

ternyata masih belum mencukupi keperluan dalam

negeri sehingga pemerintah mengambil kebijakan impor

minyak dari luar negeri untuk memenuhi kebutuhan

masyarakat.

Tabel 1.3 Penggunaan Bahan Bakar Minyak (BBM) di

Indonesia

Jenis BBM 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006

Premium12.429

13.067

13.630

14.647

16.418

17.459

17.067

MinyakTanah

12.458

12.280

11.676

11.753

11.846

11.370

10.018

MinyakSolar

22.072

23.357

24.276

24.064

26.488

27.466

25.092*)

MinyakDiesel 1.472 1.434 1.360 1.183 1.093 892 498MinyakBakar 6.076 6.159 6.258 6.216 5.755 4.803

4.785*)

(Sumber: Ditjen Migas dalam Prihandana dkk, 2007:2)

Catatan: - Satuan kiloliter (kl) *) Belum termasuk impor BBM swasta sekitar 350.000 kl 60% untuk solar dan 40% untuk minyak bakar

Tabel 1.4 Tabel Produksi Minyak di Indonesia Tahun

1992-2002

9

(Sumber: http://www.tonto.eia.doe.gov, diakses

pada 1 Mei 2011).

Berdasarkan tabel 1.3 dan 1.4 dapat diambil

kesimpulan, bahwa kebutuhan BBM di Indonesia sangat

tinggi dan sangat tidak seimbang dengan produksi

yang dihasilkan, hal ini memicu eksploitasi di

lahan-lahan baru dan pada akhirnya mempenagaruhi

langsung pada ketersediaan minyak bumi di Indonesia.

Seperti yang sudah diutarakan di atas bahwa minyak

bumi adalah Sumber Daya Alam yang tidak dapat

diperbaharui, maka kita harus membuat suatu

terobosan dengan membuat energi alternatif. Salah

satu terobosan untuk energi alternatif yaitu dengan

memanfaatkan SDA (Sumber Daya Alam) yang dapat terus

menerus diperbaharui.

Berbagai macam Sumber Daya Alam (SDA) yang ada

bisa dimanfaatkan menjadi BBM untuk mengatasi

10

semakin tingginya permintaan BBM dari tahun ketahun.

Seperti pemanfaatan singkong dan ubi jalar menjadi

bioetanol sebagai subtitusi premium yang juga

dimanfaatkan dalam dunia farmasi. Tidak hanya itu

saja, sebenarnya teramat banyaknya potensi alam kita

yang belum termanfatkan secara maksimal contohnya

saja biji nangka, jagung, ubi kayu, tetes tebu,

kelapa sawit, ketela pohon, ketela genderuwo,

kersen, dan lain-lain.

Pada saat ini, PT. PERTAMINA mengembangkan

bioenergi dengan cara mengkonversikan biomassa

(massa total organisme) yang terdiri dari

karborhidrat (gula, pati, hemiselulosa, dan

selulosa) untuk menjadi BBM. Pada saat ini

pemerintah mengembangkan pemanfaatan karbohidrat

yang diambil glukosanya untuk dikonversikan menjadi

bioetanol. Pemerintah mengembangkan bioenergi dengan

jalan pemanfaatan bioethanol karena etanol itu

sendiri mengandung nilai oktan lebih tinggi (104

11

RON) dibandingkan dengan premium (88 RON), pertamax

(91 RON) dan pertamax plus (95 RON).

Banyak sekali SDA yang dapat diubah menjadi

bioethanol antara lain buah-buahan, ubi jalar, nira

aren, tetes tebu, kelapa sawit dan ketela pohon.

Bahan-bahan tersebut banyak dihasilkan, tetapi belum

termanfaatkan dengan maksimal, salah satunya adalah

buah-buahan. Buah-buahan mengandung banyak sekali

kandungan glukosa, selain itu buah–buahan mudah

busuk.

Ketika buah sudah busuk, maka buah tersebut menjadi

limbah. Salah satu buah yang mudah busuk adalah

pepaya, hal ini dikarenakan tekstur buah pepaya yang

lembek. Pada saat pengiriman dari perkebunan ke

tempat pemasaran beberapa pepaya sudah ada yang

busuk.

Beberapa tanaman yang berpotensi sebagai bahan

baku bioetanol diantaranya:

Tabel 4. Produktivitas Berbagai Sumber Bioethanol

NamaTanaman/Komodi

Bagian Biomassa yangDiolah

ProduktivitasBioethanol

12

tas Kg/Ha/TahunUbi kayu(singkong) Umbi segar 4.500

Ubi jalar Umbi segar 7.800

Tebu Batang segar 5.000-6.000Molase 800-900

Jagung Tepung biji kering 5.000-6.000Sorgum biji Tepung biji kering 3.000-4.000Sorgum manis Batang segar 5.500-6.000

Sagu Tepung pati 4.000-5.000Aren Nira 40.000Nipah Nira 5.000-15.000Lontar Nira 8.000-10.000Kelapa Nira 8.000-10.000Padi Jerami 1.000-2.000

Hutan Limbah logging,industri kayu -

Sumber: Sumaryo dalam Prihandana dkk, 2007:73

Berdasarkan tabel 4 di atas, nampak jelas bahwa

berbagai jenis bahan nabati lain yang potensial

untuk diproses sebagai etanol. Dari semua itu yang

produksinya banyak tetapi belum termanfaatkan dengan

maksimal adalah buah-buahan busuk yang sudah tidak

memiliki nilai jual.

Berdasarkan latar belakang di atas, maka

peneliti tertarik untuk meneliti tentang pembuatan

bioetanol dari buah-buahan busuk untuk lebih

13

spesifik peneliti memanfaatkan limbah buah pepaya

sebagai bahan pembuatan bioetanol dan peneliti ingin

mengetahui apakah pembuatan bioetanol berbahan baku

limbah buah pepaya dapat digunakan sebagai bahan

bakar alternatif.

1.1Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka sangat

perlu dilakukan kajian lebih mendalam tentang bahan

bakar alternatif yang dapat diperbaharui, maka dapat

diidentifikasikan beberapa masalah yaitu:

1. Cadangan minyak dunia yang semakin berkurang

sehingga tidak mampu untuk terus memenuhi

kebutuhan akan bahan bakar minyak.

2. Jumlah penduduk yang terus bertambah telah

meningkatkan kebutuhan sarana transportasi dan

aktivitas industri yang berakibat pada

peningkatan kebutuhan dan konsumsi BBM nasional.

3. Peneliti perlu mengkaji lebih dalam akan bahan

bakar yang dapat diperbarui (renewable) dari alam,

14

khususnya pada bahan bakar pengganti atau

pencampur premium yang biasa disebut biopremium

atau bioethanol.

4. Berapa hari waktu fermentasi limbah buah pepaya

untuk menghasilkan alkohol yang optimal.

5. Komposisi ragi yang tepat untuk mendapatkan

kandungan etanol yang optimal.

6. Berapa perbandingan antara limbah buah pepaya

dan air untuk menghasilkan etanol yang optimal.

7. Berapa Nilai kalor, titik nyala (flash point), titik

tuang (pour point), viscositas, berat jenis (densitas)

dan kadar etanol yang dimiliki oleh bioetanol

dari limbah buah pepaya.

1.2Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam penelitian ini

adalah sebagai berikut:

1. Bahan dasar yang digunakan untuk pembuatan etanol

adalah limbah buah pepaya .

2. Ragi yang digunakan adalah ragi saccaromyces.

15

3. Suhu pada proses fermentasi tidak dilakukan

perhitungan.

4. Waktu fermentasi limbah buah pepaya 5 hari.

5. Pada proses fermentasi, penelitian ini

menggunakan perbandingan komposisi campuran

limbah buah pepaya dan ragi difermentasikan

selama 5 hari, yaitu 3gr, 6gr, 9gr, dan 12gr ragi

6. Perbandingan limbah buah pepaya dan air yaitu:

a. 250 gr limbah buah papaya : 125 ml air (1:0,5)

b. 250 gr limbah buah papaya : 250 ml air (1:1)

c. 250 gr limbah buah papaya : 375 ml air (1:1,5)

d. 250 gr limbah buah papaya : 500 ml air (1:2).

7. Temperatur pada proses destilasi diset pada suhu

90oC.

8. Hasil dari proses pembuatan bahan bakar

alternatif dari limbah buah pepaya hanya dapat

digunakan sebagai penambah premium.

1.3Rumusan Masalah

16

Berdasarkan uraian latar belakang, muncul

rumusan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana proses pembuatan bioetanol dari limbah

buah pepaya?

2. Berapakah penambahan ragi yang tepat untuk

mendapatkan kandungan etanol yang optimal?

3. Berapa perbandingan antara limbah buah pepaya dan

air untuk menghasilkan etanol yang optimal?

4. Berapakah Nilai kalor, titik nyala (flash point),

titik tuang (pour point), viscositas, berat jenis

(densitas) dan kadar etanol yang dimiliki oleh

bioetanol dari limbah buah pepaya?

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Untuk mengetahui proses pembuatan bioetanol dari

limbah buah pepaya.

2. Untuk mengetahui berapakah penambahan ragi yang tepat

untuk mendapatkan kandungan etanol yang optimal.

17

3. Untuk mengetahui perbandingan campuran yang tepat

antara limbah buah pepaya dan air untuk menghasilkan

etanol yang optimal.

4.Untuk mengetahui berapakah Nilai kalor, titik nyala

(flash point), titik tuang (pour point), viskositas, berat

jenis (densitas) dan kadar etanol yang dimiliki oleh

bioetanol dari limbah buah pepaya.

1.5Manfaat Penelitian

Adapun manfaat penelitian ini adalah sebagai

berikut:

1. Penelitian ini diharapkan memberikan solusi

alternatif tentang pembuatan etanol dari limbah

buah pepaya.

2. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan

informasi mengenai potensi limbah buah pepaya

agar dapat dimanfaatkan sebagai salah satu sumber

bahan baku energi alternatif.

3. Penelitian ini diharapkan menghasilkan bioetanol

yang dapat digunakan sebagai campuran premium.

18

4. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan

informasi dan bahan pertimbangan kepada

masyarakat, serta pihak-pihak terkait mengenai

pendayagunaan bahan nabati dan mengurangi

eksplorasi terhadap minyak bumi.

5. Penelitian ini guna mengembangkan bahan bakar

alternatif di Indonesia.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.2 Bahan Bakar

Ditinjau dari sudut teknis dan ekonomis, bahan

bakar diartikan sebagai bahan yang apabila dibakar

dapat meneruskan proses pembakaran tersebut dengan

19

sendirinya, disertai dengan pengeluaran kalor. Bahan

bakar dibakar dengan tujuan untuk memperoleh kalor

tersebut, untuk digunakan baik secara langsung

maupun tak langsung (www.chemeng.ui.ac.id.pdf,

diakses pada 06 Desember 2010).

“Bahan bakar (fuel) merupakan senyawa kimia yang

tersusun atas karbon dan hidrogen, bila direaksikan

dengan oksigen pada tekanan dan suhu tertentu akan

menghasilkan produk berupa gas dan energi”

(Tjokrowisastro dan Widodo, 1990:1).

2.2.1 Klasifikasi Bahan Bakar

Klasifikasi bahan bakar menurut kondisi

fisiknya antara lain:

1. Padat: a. Batu bara,b. Kayu,c. Arang, d. Kokas, dane. Ampas (bagasse)

2. Cair: a. Minyak dari mineral / tambang (minyak

bumi), misalnya: bensin, solar, minyak tanah, dan minyakresidu.

b. Minyak dari peragian, misalnya:

20

ethylalkohol (ethanol), dan methylalkohol(methanol).

c. Minyak sintetis.d. Shale oil

3. Gas:a. Natural gasb. Petreoleum gas/elpijic. Coal gasd. Bio gas (Tjokrowisastro dan Widodo, 1990:4).

2.3 Bahan Bakar Bensin

Bensin dibuat dari minyak mentah (crude oil), yaitu

cairan berwarna hitam yang dipompa dari perut bumi

dan biasa disebut mutiara hitam. Cairan ini

mengandung hidrokarbon. Atom-atom karbon dalam

minyak mentah saling berhubungan, membentuk rantai

dengan panjang yang berbeda-beda. Bertambahnya

panjang rantai hidrokarbon akan menaikkan titik

didihnya, sehingga kita bisa memisahkan hidrokarbon

ini dengan cara destilasi. Prinsip inilah yang

diterapkan di pengilangan minyak untuk memisahkan

berbagai fraksi hidrokarbon dari minyak mentah

(Prihandana, dkk 2007:3).

21

Bahan bakar bensin adalah suatu senyawa organik

yang terdiri dari senyawa karbon C5 sampai C18 dan

dibutuhkan dalam suatu pembakaran dengan tujuan

untuk menghasilkan energi. Bahan bakar bensin ini

merupakan hasil dari proses destilasi minyak bumi

dengan nilai titik didihnya antara 850-1500,

sehingga bensin mempunyai karakteristik (Prihandana,

dkk 2007:3).

Ada beberapa karakteristik bahan bakar yang

mempengaruhi kerja mesin bensin, antara lain:

2.3.1 Nilai Kalor

Nilai kalor adalah kalor yang dihasilkan

oleh pembakaran sempurna 1 kilogram atau satu

satuan berat bahan bakar padat atau cair atau

1 meter kubik atu 1 satuan volume bahan bakar

gas, pada keadaan baku.

22

a. Nilai kalor atas atau “gross heating value” atau

“higher heating value” adalah kalor yang

dihasilkan oleh pembakaran sempurna satu

satuan berat bahan bakar padat atau cair,

atau satu satuan volume bahan bakar gas,

pada tekanan tetap, suhu 250C, apabila

semua air yang mula -mula berwujud cair

setelah pembakaran mengembun menjadi cair

kembali.

b. Nilai kalor bawah atau “net heating value” atau

“lower heating value” adalah kalor yang besarnya

sama dengan nilai kalor atas dikurangi

kalor yang diperlukan oleh air yang

terkandung dalam bahan bakar dan air yang

terbentuk dari pembakaran

2.3.2 Titik Nyala (Flash Point)

“Flash point” adalah suhu dimana bahan

bakar terbakar dengan sendirinya oleh udara

sekelilingnya disertai kilatan cahaya. Untuk

23

menentukan kapan minyak terbakar sendiri,

Pensky-Martens memakai sistem “closed cup”,

sedang Cleveland memakai “open cup”. Uji dengan

open cup menunjukkan angka 20-300F lebih tinggi

daripada dengan closed cup

(www.chemeng.ui.ac.id.pdf, diakses 06 Desember

2010).

Titik nyala adalah suatu angka yang

menyatakan suhu terendah dari bahan bakar

minyak dimana akan timbul penyalaan api

sesaat, apabila pada permukaan minyak tersebut

didekatkan pada nyala api. Nilai dari flash point

premium adalah 7,2° C (www.afdc.doe.gov,

diakses 2 November 2010).

2.3.3 Titik Tuang (Pour point)

Titik tuang adalah suatu angka yang

menyatakan suhu terendah dari bahan bakar

minyak sehingga minyak tersebut masih dapat

24

mengalir karena gaya gravitasi. Titik tuang

dari premium adalah -4,4° C.

Titik tuang ini diperlukan sehubungan

dengan adanya persyaratan praktis dari

prosedur penimbunan dan pemakaian dari bahan

bakar minyak. Hal ini dikarenakan bahan bakar

minyak seringkali sulit untuk dipompa, apabila

suhunya telah di bawah titik tuangnya.

2.3.4 Viskositas

Viskositas adalah kebalikan fluiditas

atau daya alir. Makin tinggi viskositas makin

sukar mengalir. Mengingat kecepatan mengalir

juga tergantung pada berat jenis, maka

pengukuran viskositas demikian dinyatakan

sebagai “viskositas kinematik”. Satuan

viskositas antara lain: poise, gram/cm detik,

atau dengan skala Saybolt

25

2.3.5 Berat Jenis (densitas)

Densitas adalah perbandingan antara berat

dalam volume tertentu pada suhu standar,

dengan berat volume yang sama dari air murni

pada suhu yang sama pula. Pengukuran ini

dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut

picnometer. Densitas dari suatu bahan bakar

minyak selalu berubah-ubah karena sangat

bergantung pada asal minyak mentahnya dan

proses pengilangannya.

Berat jenis dinyatakan dalam gram per ml,

dalam derajat API, dalam lb (baca: “pound”)

per galon, atau lb per cuft, dan derajat

Baume. Berat jenis disingkat sp. gr. atau sg.

Definisi: perbandingan berat bahan bakar

terhadap berat air, diukur pada 60 0F, yang

pada suhu tersebut berat air = 62.4 lb/cuft.

Sg bahan bakar cair berubah oleh suhu, karena

adanya ekspansi, terlebih-lebih sg bahan bakar

26

gas. Densitas adalah perbandingan antara berat

dalam volume tertentu pada suhu standar,

dengan berat volume yang sama dari air murni

pada suhu yang sama pula. Pengukuran ini

dilakukan dengan menggunakan alat yang disebut

picnometer. Densitas dari suatu bahan bakar

minyak selalu berubah-ubah karena sangat

bergantung kepada asal minyak mentahnya dan

proses pengilangannya.

2.3.6 Bilangan Oktan

Bilangan oktan adalah suatu bilangan yang

menunjukan tingkat ketangguhan bahan bakar

terhadap knocking atau suatu bilangan yang

menunjukkan kemampuan menghindari terbakarnya

campuran udara dan bahan bakar sebelum

waktunya. Jika campuran udara bahan bakar

terbakar sebelum waktunya akan menimbulkan

fenomena knocking yang berpotensi menurunkan

27

daya mesin, bahkan bisa menimbulkan kerusakan

serius pada komponen mesin.

Bilangan oktan suatu bensin dapat

ditentukan melalui uji pembakaran sampel

bensin untuk memperoleh karakteristik

pembakarannya. Karakteristis tersebut kemudian

dibandingkan dengan karakteristik pembakaran

dari berbagai campuran n-heptana dan

isooktana. Jika ada karakteristik yang sesuai,

maka kadar isooktana dalam campuran n-heptana

dan isooktana tersebut digunakan untuk

menyatakan nilai bilangan oktan dari bensin

yang diuji. Untuk menaikkan nilai oktan ada

beberapa hal yakni dengan mengubah rantai

lurus dalam fraksi bensin menjadi hidrokarbon

rantai bercabang melalui proses reforming

contohnya mengubah n-oktana menjadi isooktana

atau mungkin dengan menambahkan adiftif anti

ketukan ke dalam bensin untuk memperlambat

pembakaran bensin. Dulu digunakan senyawa

28

timbal (Pb), tetapi karena sifatnya yang

beracun maka penggunaannya sudah dilarang dan

diganti dengan senyawa organik seperti etanol

dan MTBE (Methyl Tertiary Butyl Ether)

Angka oktan dapat di bagi menjadi dua

bagian yaitu RON dan

MON. RON= Research Octan Number yaitu angka oktan

yang di dapat dengan melakukan pengujian di

600rpm, sedangkan MON = Motor Octan Number yaitu

angka oktan yang didapat dengan melakukan

pengujian pada kondisi kerja motor yang lebih

extreme yaitu 900rpm dan biasanya hasilnya lebih

rendah 10 point dibandingkan dengan RON.

(Sumber:

http://tangomotor.com/artikel/oktan.html,

diakses pada 3 Januari 2011)

2.3.7 Etanol

Etanol (disebut juga etil-alkohol atau

alkohol saja), adalah alkohol yang paling

29

sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Karena sifatnya yang tidak beracun bahan ini

banyak dipakai sebagai pelarut dalam dunia

farmasi dan industri makanan dan minuman.

Etanol tidak berwarna dan tidak berasa tapi

memilki bau yang khas. Bahan ini dapat

memabukkan jika diminum. Etanol sering ditulis

dengan rumus EtOH. Rumus molekul etanol adalah

C2H5OH atau rumus empiris C2H6O. Titik didih

etanol adalah 78,5°C dan titik beku etanol

adalah 114,5°C

(http://id.wikipedia.org/wiki/Etanol, diakses

pada 15 Januari 2011).

Salah satu bahan bakar yang dapat

digunakan untuk menggantikan bensin adalah

ethanol. Etanol yang sering juga disebut etil-

alkohol rumus kimianya adalah C2H5OH, bersifat

cair pada temperatur kamar. Ethanol dapat

dibuat dari proses pemasakan, fermentasi dan

distilasi beberapa jenis tanaman seperti tebu,

30

jagung, singkong atau tanaman lain yang

kandungan karbohidatnya tinggi. Bahkan dalam

beberapa penelitian ternyata ethanol juga

dapat dibuat dari selulosa atau limbah hasil

pertanian (biomassa). Sehingga ethanol

memiliki potensi cukup cerah sebagai pengganti

bensin (Handayani, http://www.d3-

ft.undip.ac.id/gematek/images/

stories//gema_101.pdf, diakses 03 Oktober

2010).

Tabel 2.1. Perbandingan Beberapa Sifat Ethanol

dengan Bensin.

31

Property Ethanol Gasoline

Chemical formula C2H5OH C4 sd C10

Composition : % weight 52.2 85-88

Carbon 13.1 15-Dec

Hydrogen 34.7 0

Oxygen    

Octane Number:

Research Octane 108 90-100

Motor Octane  92  81-90

Density lb/gal 6.61 (b) 6.0 – 6.5 (b)

Boiling temp. oF 172(c) 80-437(c)

Freezing point oF -173.2(a) -40(d)

Flash point oF 55(e) -45(b)

Autoignition Temp. oF 793(b) 495(b)

Heating Value 84 100 124 800

Higher (Btu/gal) 76 000 115 000

Lower (Btu/gal)    

Specific heat Btu/lb oF 0.57 0.48

Stoichiometric

air/fuel, weight 9 14.7

32

(Sumber : www.afdc.doe.gov, diakses 2 November

2010)

2.4 Bioetanol

Menurut Triwahyuningsih dan Adiprasetya,

bioetanol (C2H5OH) adalah cairan biokimia dari proses

fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan

bantuan mikroorganisme. Bioetanol merupakan bahan

bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat

menyerupai minyak premium. Untuk pengganti premium,

terdapat alternatif gasohol yang merupakan campuran

antara bensin dan bioetanol. Adapun manfaat

pemakaian gasohol di Indonesia yaitu: memperbesar

basis sumber daya bahan bakar cair, mengurangi impor

BBM, menguatkan security of supply bahan bakar,

meningkatkan kesempatan kerja, berpotensi mengurangi

ketimpangan pendapatan antar individu dan antar

daerah, meningkatkan kemampuan nasional dalam

teknologi pertanian dan industri, mengurangi

33

kecenderungan pemanasan global dan pencemaran udara

(bahan bakar ramah lingkungan) dan berpotensi

mendorong ekspor komoditi baru. Untuk pengembangan

bioetanol diperlukan bahan baku diantaranya:

a. Nira bergula (sukrosa): nira tebu, nira nipah, nira

sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira

siwalan, sari-buah mete

b. Bahan berpati: tepung-tepung sorgum biji, jagung,

cantel, sagu, singkong/gaplek, ubi jalar, ganyong,

garut, suweg, umbi dahlia.

c. Bahan berselulosa (lignoselulosa): kayu, jerami,

batang pisang, bagas, dll.

Adapun konversi biomasa sebagian tanaman

tersebut menjadi bioethanol adalah seperti pada

tabel dibawah ini.

Tabel 2.2. Konversi Biomasa Menjadi Bioethanol

Biomasa Kandungan Jumlah hasil Biomasa :

34

(kg) gula (Kg) bioethanol

(Liter)

Bioethanol

Ubi kayu

1.000250-300 166,6 6,5 : 1

Ubi jalar

1.000150-200 125 8 : 1

Jagung

1.000600-700 400 2,5 : 1

Sagu

1.000120-160 90 12 : 1

Tetes

1.000500 250 4 : 1

Sumber: Balai Besar Teknologi Pati-BPPT 2006,(http://www.google.co.id/search?q=Nike+Triwahyuningsih+ %26+Rahmat+Adiprasetya+ethanol&btnG=Telusuri&hl=id&sa=2, diakses 02 November 2010)

35

2.5 Buah pepaya

Klasifikasi Tanaman Pepaya :

Jenis : Carica papaya L.)

Kerajaan : Plantae

Ordo : Brassicales

Family : Caricacae

Genus : Carica

Spesies : C. Papaya

Gambar 2.1 Buah Pepaya2.5.1 Uraian

Pepaya (carica papaya) merupakan tumbuhan yang

berbatang tegak dan basah. Pepaya menyerupai palma,

bunganya berwarna putih dan buahnya yang masak

berwarna kuning kemerahan, rasanya seperti buah

melon. Tinggi pohon pepaya dapat mencapai 8 sampai

10 meter dengan akar yang kuat. Helaian daunnya

menyerupai telapak tangan manusia. Apabila daun

pepaya tersebut dilipat menjadi dua bagian persis di

36

tengah, akan nampak bahwa daun pepaya tersebut

simetris. Rongga dalam pada buah pepaya berbentuk

bintang apabila penampang buahnya dipoting

melintang. Tanaman ini juga dibudidayakan di kebun-

kebun luas karena buahnya yang segar dan bergizi.

Nama dari buah pepaya diantaranya Papaw

(Inggris), Pepaya (Indonesia), Gedang (Sunda);

Betik, Kates, Telo gantung (Jawa)

2.5.2 Kandungan Buah Pepaya:

Tabel2.3.Kandungan buah pepaya busuk

(100 gr)

No. Unsur Gizi Kadar/100 gram buah

1. Kadar air (gr) 86,62. Lemak (gr) 0,33. Protein (gr) 0,54. Karbohidrat (gr) 12,15. Abu (gr) 0,56. Sukrosa(%) 48,37. Glukosa(%) 29,8

37

8. Fruktosa(%) 21,9

(http://www.iptek.net.id/ind/pd_tanobat/view

.php?id=133, diakses 22 maret 2011)

2.6 Fermentasi

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam

sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Secara

umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi

anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih

jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai

respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa

akseptor elektron eksternal

(http://id.wikipedia.org/wiki /Fermentasi, diakses 1

Desember 2010).

Proses fermentasi dimaksudkan untuk mengubah

glukosa menjadi ethanol/bioetanol (alkohol) dengan

menggunakan yeast. Alkohol yang diperoleh dari

proses fermentasi ini, biasanya alkohol dengan kadar

8 sampai 10 persen volume. Sementara itu, bila

38

fermentasi tersebut digunakan bahan baku gula,

proses pembuatan etanol dapat lebih cepat.

Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung

pada jenis gula yang digunakan dan produk yang

dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C6H12O6) yang

merupakan gula paling sederhana, melalui fermentasi

akan menghasilkan etanol (2C2H5OH).

Persamaan Reaksi Kimia Saccharomyces cerevisae

C6H12O6

2C2H5OH + 2CO2 Yeast ( Ragi )

Dijabarkan sebagai

Yeast ( ragi ) GulaAlkohol(etanol)

(glukosa, fruktosa, atau sukrosa)

Karbondioksida + kalori

Alkohol yang dihasilkan dari proses fermentasi

biasanya masih mengandung gas-gas antara lain CO2

(yang ditimbulkan dari pengubahan glucose menjadi

ethanol/bioetanol) yang perlu dibersihkan. Gas CO2

39

pada hasil fermentasi tersebut biasanya mencapai 35

persen volume, sehingga untuk memperoleh

ethanol/bio-ethanol yang berkualitas baik,

ethanol/bio-ethanol tersebut harus dibersihkan dari

gas tersebut. Proses pembersihan (washing) CO2

dilakukan dengan menyaring ethanol/bio-ethanol yang

terikat oleh CO2, sehingga dapat diperoleh

ethanol/bio-ethanol yang bersih dari gas CO2). Kadar

ethanol/bioetanol yang dihasilkan dari proses

fermentasi, biasanya hanya mencapai 8 sampai 10

persen saja, sehingga untuk memperoleh ethanol yang

berkadar alkohol 95 persen diperlukan proses

lainnya, yaitu proses distilasi (Nurdyastuti,

http://www.google.co.id/search?

hl=id&q=destilasi+ethanol&btnG=Telusuri&meta,

diakses 10 Agustus 2010).

2.7 Distilasi

Distilasi atau penyulingan adalah metode

pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan

40

kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan.

Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga

menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke

dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih

lebih rendah akan menguap terlebih dulu. Metode ini

termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa.

Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa

pada suatu larutan, masing-masing komponen akan

menguap pada titik didihnya (titik didih etanol

780C)

(sumber:http://id.wikipedia.org/wiki/Distilasi,

diakses 06 Desember 2010).

1

2

3

4

5

6

41

Gambar 2.2 Alat Distilasi Sederhana

Keterangan gambar :

1. Kompor

2. Gelas labu

3. Thermometer

4. Condensor Liebig

5. Conentor

6. Gelas Ukur

Distilasi dilakukan untuk memisahkan ethanol dari

beer (sebagian besar adalah air dan etanol). Titik

didih etanol murni adalah 78oC sedangkan air adalah

1000C (kondisi standar). Dengan memanaskan larutan

pada suhu rentang 78-1000C akan mengakibatkan

sebagian besar etanol menguap

42

(sumber:http://www.energiterbarukan.net/index.php?

Itemid=43&id=27&option=com content&task=view,

diakses 06 Desember 2010).

2.8 Azeotrop

Azeotrop merupakan campuran 2 atau lebih komponen

pada komposisi tertentu dimana komposisi tersebut

tidak bisa berubah hanya melalui distilasi biasa.

Ketika campuran azeotrop dididihkan, fasa uap yang

dihasilkan memiliki komposisi yang sama dengan fasa

cairnya. Campuran azeotrop ini sering disebut juga

constant boiling mixture karena komposisinya yang

senantiasa tetap jika campuran tersebut dididihkan.

Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar 2.3

43

Gambar 2.3 Grafik azeotrop

(Sumber :

http://majarimagazine.com/2007/11/proses-

distilasi-campuran-biner/ Diakses 24 juni

2011).

Titik A pada pada kurva merupakan boiling point

campuran pada kondisi sebelum mencapai azeotrop.

Campuran kemudian dididihkan dan uapnya dipisahkan

dari sistem kesetimbangan uap cair (titik B). Uap

ini kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik

C). Kondensat kemudian dididihkan, didinginkan, dan

seterusnya hingga mencapai titik azeotrop. Pada titik

azeotrop, proses tidak dapat diteruskan karena

komposisi campuran akan selalu tetap. Pada gambar di

atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan

antara kurva saturated vapor dan saturated liquid.

(ditandai dengan garis vertikal putus-putus).

44

45

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

3.1.1 Tempat Penelitian

Untuk mengetahui proses pembuatan bioetanol

berbahan buah papaya busuk dan untuk mengetahui

berapa komposisi dan durasi lama waktu yang tepat

dalam pembuatan bioetanol berbahan baku pepaya busuk

agar memperoleh hasil etanol yang optimal, maka

penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bahan Bakar

dan Pelumas Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri

Surabaya dan pengambilan analisis data di

Laboratorium TAKI (Team Afiliasi dan Konsultasi

Industri) Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS.

3.1.2 Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan setelah pelaksanaan

seminar proposal skripsi.

3.2 Definisi Operasional Variabel

46

3.2.1 Variabel Bebas

a. Berat ragi yang dimaksud dalam

penelitian ini adalah berat ragi yang akan

digunakan untuk campuran dalam fermentasi

buah papaya busuk. Berat ragi yang akan

digunakan dalam fermentasi adalah 3 gram, 6

gram, 9 gram, dan 12 gram.

b. Perbandingan bahan baku dan air, bahan

baku 250gr: air 125 ml air (1:0,5) ; bahan

baku 250gr : 250ml air (1:1) ; bahan baku

250gr : 375ml air (1:1,5) ; bahan baku

250gr : 500ml air (1:2).

3.2.2 Variabel Terikat

Variabel terikat (variabel respon)

dapat disebut hasil atau obyek penelitian.

Variabel terikat pada penelitian ini adalah

nilai kalori, flash point, pour point, viscositas,

densitas, dan kadar etanol.

47

3.2.3 Variabel Kontrol

Variabel kontrol merupakan usaha

untuk menghilangkan pengaruh variabel-

variabel lain selain variabel bebas yang

mempengaruhi hasil variabel terikat menurut

Gay (Pengantar Metode Statistika, 1993: 96).

Beberapa variabel kontrol dalam penelitian

ini antara lain:

a. Limbah buah pepaya sebagai bahan baku

dasar.

b. Ragi yang digunakan adalah ragi

saccharomyces cerevisiae.

c. Suhu pada proses distilasi adalah 900 C.

d. Waktu fermentasi 5 hari.

3.3 Rancangan Penelitian

Start

MengidentifikasiMasalah

48

Gambar 3.1 Rancangan Penelitian

Studi Penelitian

Merumuskan Masalah

5 Hari 5 Hari5 Hari 5 Hari

Di dukung:1. Literatur2. Penelitian

250gr papayabusuk:125ml,

250ml,375ml, 500ml

air

250gr papayabusuk:125ml,

250ml,375ml, 500ml

250gr papayabusuk:125ml,

250ml,375ml, 500ml

250gr papayabusuk:125ml,

250ml,375ml, 500ml

Distilasi

Analisa Data dan

Pembahasan

varian terbaik

Kesimpulan

Pelaksanaan penelitian

Seminar Proposal

Distilasi bertingkat

hingga didapat etanol

Ragi 3gr Ragi 6gr Ragi 9gr Ragi 12gr

3

4

2

7

6

2

3

4

7

6

5

1

49

Alat pada penelitian ini didesign sebagai

berikut :

Gambar 3.2 Design Penelitian

Keterangan :

1. Tabung Fermentasi

2. Kondensor liebig

3. Tabung Distilasi

4. Pemanas

5. Silica Gel

50

6. Thermo kontrol

7. Gelas Erlenmeyer (tempat hasil distilasi).

3.4 Prosedur Penelitian

3.4.1 Tahap Persiapan.

Proses penyiapan alat dan bahan yang akan

digunakan dalam proses pembuatan bioethanol yaitu

labu leher dua, kompor, thermo kontrol, tabung

destilasi, gelas ukur, dan lain-lain.

Proses pengumpulan buah papaya busuk dan

dikumpulkan dalam satu tempat penampungan.

Proses pemblenderan menggunakan alat blender

yang berada di Laboratorium Bahan Bakar daan Pelumas

Jurusan Teknik Mesin Unesa.

3.4.2 Tahap pelaksanaan.

Tahap I (fermentasi)

i. Hasil dari blenderan buah papaya

busuk dan ragi kemudian di

fermesntasi dalam wadah fermentasi

51

yang masing-masing tabungnya berisi 1

liter.

ii. Semua sample difermentasi dalam suhu

kamar yakni 30°C selama 5 hari.

iii. Setelah difermentasi sesuai dengan

waktu masing-masing kemudian tiap

wadah fermentasi dapat di buka.

iv. Wadah fermentasi yang telah dibuka

berarti siap untuk dilanjutkan

keproses bertikutnya yaitu destilasi.

Tahap II (destilasi)

Tahap destilasi berfungsi untuk

memisahkan kandungan etanol dengan air

berdasarkan titik didihnya.

i. Hasil fermentasi diperas diambil

sarinya kemudian didestilasi dan

dipanaskan dalam tabung destilasi

52

pada suhu 90°C untuk destilasi

pertama sedangkan pada destilasi

bertingkat menggunakan suhu 78°C.

ii. Hasil destilasi berupa etanol

kemudian diukur kadar alkohol dengan

menggunakan alkoholmeter sehingga

diperoleh etanol dengan kadar yang

berbeda-beda dari masing-masing

proses destilasi.

iii. Etanol yang diperoleh dengan kadar

alkohol yang berbeda-beda ditempatkan

dalam botol sesuai dengan kadarnya

kemudian dikelompokkan sesuai dengan

kadarnya untuk dilakukan tahap

distilasi bertingkat.

Tahap III (Distilasi Bertingkat dengan

Silica Gel)

Dalam tahapan ini, hasil destilasi

pertama ditingkatkan kandungan etanolnya

dengan penambahan silica gel pada proses

53

destilasinya sehingga diharapkan etanol

yang nantinya dihasilkan kandungan airnya

mendekati 0%. Oleh karena itu, ethanol

masih harus melewati tahap distilasi dengan

silica gel sampai menghasilkan ethanol

dengan kemurnian > 90% sebagai syarat bisa

digunakan sebagai campuran premuim.

3.5 Instrumen Penelitian

Dengan menggunakan design penelitian pada

gambar 3.2, maka akan diperoleh hasil berupa

etanol yang selanjutnya akan dilakukan pengukuran.

Instrument yang digunakan untuk pengukuran

kandungan etanol adalah sebagai berikut:

1. Thermo kontrol

2. Gelas Ukur

3. Alkoholmeter

4. Picnometer

5. Mesin Uji Spesifikasi

54

3.6 Metode Pengumpulan Data

Metode yang digunakan dalam pengumpulan data

pada penelitian ini menggunakan metode eksperimen,

yaitu dengan melakukan pengujian terhadap obyek

yang akan diteliti dan metode observasi yaitu

mengamati, serta mencatat data dari setiap hasil

perubahan yang terjadi melalui pengamatan secara

langsung.

3.7 Metode Analisis Data

Metode analisis data yang digunakan dalam

penelitian ini adalah metode analisis deskriptif.

Metode ini dilakukan untuk mendeskripsikan

informasi atau gejala yang ada dari hasil

distilasi yaitu kadar alkohol, suhu, dan

perbandingan bahan baku dan air untuk

menghasilkan kadar etanol yang maksimal.