PROPOSAL PROGRAM KREATIVITAS MAHASISWA JUDUL PROGRAM BIO-PROBMAC (Bioetanol Production from Brown Macroalgae): Pemanfaatan Sargassum crassifolium Sebagai Penghasil Bioetanol untuk Mewujudkan Diversifikasi Energi yang Terbarukan Bidang Kegiatan : PKM PENELITIAN Diusulkan oleh : Lutfi Alfianto
12/336381/PN/13041 (2012)
Ema Iqtiva Ningsih
13/345243/PN/13069 (2013)
Nashirotus Sa’adah
13/346000/PN/13136 (2013)
M. Zaki Fathoni
13/351627/PN/13433 (2013)
Puji Astuti
13/353786/PN/13498 (2013)
UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2015
I
II
DAFTAR ISI HALAMAN SAMPUL ..................................................................................... I HALAMAN PENGESAHAN .........................................................................II DAFTAR ISI .................................................................................................. III DAFTAR TABEL .......................................................................................... IV RINGKASAN .................................................................................................. V BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................... 1 A. Latar Belakang ........................................................................................ 1 B. Perumusan Masalah ................................................................................ 2 C. Tujuan Penelitian .................................................................................... 2 D. Luaran yang Diharapkan ....................................................................... 2 E. Manfaat .................................................................................................... 2 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... 3 A. Bioetanol dan Proses Produksinya ........................................................ 3 B. Biomassa Makroalga Sebagai Bahan Baku Produksi Bioetnol .......... 4 C. Makroalga Coklat S. crassifolium dalam Produksi Bioetanol ............ 4 BAB III. METODE PENELITIAN ................................................................ 5 A. Lokasi dan Waktu Penelitian ................................................................. 5 B. Bahan dan Alat ........................................................................................ 6 C. Tahapan Penelitian ................................................................................. 6 D. Analisa Data............................................................................................. 8 BAB IV. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN ............................................ 8 A. Anggaran Biaya ....................................................................................... 8 B. Jadwal Kegiatan ...................................................................................... 9 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 9 LAMPIRAN-LAMPIRAN ............................................................................ VI Lampiran 1. Biodata Ketua, Anggota, dan Dosen Pembimbing ................ VI Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan ............................................... XI Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas . XIV Lampiran 4. Surat Pernyataan Ketua Tim .................................................XV
III
DAFTAR TABEL Tabel 1. Analisis Proksimat Talus Sargassum crassifolium
5
IV
RINGKASAN Kebutuhan energi di masa sekarang hingga masa mendatang merupakan menjadi masalah besar yang dihadapi oleh bangsa Indonesia, karena energi yang digunakan saat ini berasal dari bahan bakar minyak yang jumlahnya terbatas dan tidak terbarukan (unreneweable). Salah satu solusi untuk mengatasi krisis energi adalah dengan melakukan usaha diversifikasi energi terbarukan yaitu salah satunya dengan bioetanol. Pemanfaatan biomassa makroalga jenis Sargassum crassifolium sebagai bahan baku produksi bioetanol diharapkan dapat mengatasi permasalahan kebutuhan energi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dan mengoptimalkan manfaat Sargassum crassifolium dalam produksi bioetanol, dengan menentukan konsentrasi optimum H2SO4 pada proses hidrolisis serbuk halus rumput laut Sargassum crassifolium dan mengetahui pengaruh khamir serta lama fermentasi terhadap bioetanol yang dihasilkan. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimental dengan Rancangan Acak Lengkap (RAL) berpola faktorial untuk uji kadar glukosa karena ada perbedaan konsentrasi H2SO4 (0,2M (K1), 0,3M (K2), 0,4M (K3), 0,5M (K4)) dan lama waktu hidrolisis 30 Menit (T1), 60 Menit (T2), 120 Menit (T3)). Rancangan Acak Kelompok (RAK) untuk uji kadar etanol dengan lama waktu inkubasi (24 jam (1), 48 jam (2) 72 jam (3)). Penelitian ini direncankan akan dilakukan mulai pada bulan November 2015, dengan kegiatan identifikasi dan preprasi makroalga jenis Sargassum crassifolium, analisis proksimat, hidrolisis asam sulfat, fermentasi, pengukuran gula pereduksi, dan pengukuran kadar bioetanol. Target penelitian yang ingin dicapai yaitu mendapatkan data hasil optimasi tiap perlakuan dalam produksi bioetanol dari pemanfaatan makroalga jenis Sargassum crassifolium.
V
BAB 1. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Usaha yang dilakukan pemerintah Indonesia dalam menekan defisit APBN pada akhir tahun 2014 yaitu dengan melakukan pengurangan subsidi bahan bakar minyak (BBM) dan menyesuaikan harga BBM dengan harga pasar internasional, menyebabkan secara langsung harga BBM semakin mahal. Selain itu, bahan bakar minyak yang berbahan baku fosil ini tergolong bahan bakar yang tidak terbarukan (unreneweable), sehingga sangat potensial menimbulkan krisis energi pada masa yang akan datang (Suirta, I. W., 2009). Oleh karena itu, untuk menyelesaikan permasalahan tersebut perlu diadakan diversifikasi energi dengan cara mencari energi alternatif yang terbarukan (renewable). Biomassa tanaman adalah satu-satunya energi yang terbarukan (renewable) mampu menghasilkan bahan bakar cair alternatif untuk transportasi (Trivedi, N., et al. 2013). Salah satu sumber energi alternatif berbasis non-minyak bumi yang dipertimbangkan di seluruh dunia adalah bioetanol (Borines, M. G. et al., 2013). Di seluruh dunia, permintaan untuk energi terbarukan, khususnya bioetanol diproyeksikan meningkat 3-4 kali lipat pada 2035 (Trivedi, N., et al. 2015). Bioetanol merupakan Bahan Bakar Nabati (BBN) yang berasal dari biomassa yang mengandung pati, gula, dan selulosa yang disederhanakan, kemudian dilanjutkan ke proses fermentasi (Febriani, N. I., et al. 2014). Namun produksi bioetanol pada generasi pertama, diproduksi hampir seluruhnya dari tanaman pangan sehingga terjadi persaingan diantara produksi bioetanol dan pangan. Generasi kedua dari bioetanol, menggunakan bahan lignoselulosa sebagai bahan baku karena kelimpahan relatif, biaya rendah, dan telah dipelajari selama dua dekade terakhir (Wu, F., et al. 2014). Makroalga merupakan sumber daya terbarukan yang melimpah dan sangat menjanjikan dalam produksi bioetanol, karena mengurangi persaingan dengan makanan, tingkat pertumbuhannya cepat dan hasil biomassa yang besar, dengan produktivitas unggul daripada kebanyakan tanaman terestrial atau tanaman pangan (Borines, M. G., et al., 2013). Selain itu, makroalga memiliki kandungan lignin konsentrasi rendah atau tidak ada sama sekali. Akibatnya, konversi karbohidrat yang terkandung dalam rumput laut menjadi etanol tidak memerlukan delignifikasi. Berdasarkan karakteristik ini, rumput laut dapat dijadikan sebagai bahan baku yang paling direkomendasikan untuk produksi bioetanol (Yanagisawa, M., et al., 2013). Indonesia dengan pantai terpanjang di dunia memiliki potensi besar dalam memproduksi rumput laut. Menggunakan rumput laut sebagai sumber bioenergi akan sangat penting dalam masa depan termasuk di Indonesia, karena penggunaan bioetanol sebagai sumber energi dalam transportasi, industri, dan komersial secara bertahap direncanakan 15% untuk kebutuhan energi nasional di 1
Januari 2025 (Candra, K. P., et al., 2011). Sargassum sp. merupakan sebuah macroalga coklat yang tersebar luas di laut tropis dan subtropis (Borines, M. G. et al., 2013). Hasil penelitian Sukiman, et al. (2014), keanekaragaman dan distribusi spesies makroalga di wilayah Sekotong, Lombok Barat telah diperoleh 61 spesies makroalga yang terdiri dari Chlorophyta 21 spesies, Phaeophyta 15 spesies, dan Rhodophyta 25 spesies, dimana 15 spesies Phaeophyta yang ditemukan di pesisir Sekotong salah satunya adalah Sargassum crassifolium. Penelitian produksi bioetanol dari makroalga coklat di Indonesia, sejauh ini masih sedikit dilakukan pada spesies tertentu. Mengingat potensi kemelimpahan dan sebaran yang cukup tinggi serta terdapat hampir di seluruh wilayah laut Indonesia, maka penelitian ini dilakukan untuk memanfaatkan makroalga coklat jenis Sargassum crassifolium sebagai bahan baku pembuatan bioetanol dalam mengatasi permasalahan bahan bakar minyak (BBM). Maka dari itu, tim peneliti tertarik dalam PKM-P ini untuk melakukan penelitian dengan judul “BIO-PROBMAC (Bioetanol Production from Brown Macroalgae): Pemanfaatan Sargassum crassifolium Sebagai Penghasil Bioetanol untuk Mewujudkan Diversifikasi Energi yang Terbarukan.” B. Perumusan Masalah Berangkat dari latar belakang diatas, dapat dirumuskan permasalahannya yaitu bagaimana produksi dan karakteristik bioetanol yang dihasilkan dari pemanfaatan makroalga coklat Sargassum crassifolium? C. Tujuan Penelitian Penelitian ini dilakukan memiliki tujuan khusus yaitu mengetahui dan mengoptimalkan manfaat dari makroalga coklat jenis Sargassum crassifolium dalam menghasilkan bioetanol, untuk mewujudkan diversifikasi energi yang terbarukan di masa mendatang. D. Luaran yang Diharapkan Luaran yang diharapkan dari penelitian ini adalah 1. Menjadi referensi penelitian lanjutan untuk mempelajari karakteristik makroalga S.crassifolium dimanfaatkan sebagai bahan baku alginat. 2. Artikel ilmiah berisi tentang produksi bioetanol dari makroalga coklat Sargassum crassifolium dan diterbitkan dalam jurnal tentang bio-energi di Universtas Gadjah Mada. E. Manfaat Manfaat dari hasil penelitian yang akan dilakukan yaitu dapat dijadikan referensi informasi bagi pemerintah, civitas akademik, dan masyarakat secara umum dalam memanfaatkan makroalga coklat Sargassum crassifolium sebagai penghasil bioetanol, dalam mewujudkan diversifikasi energi yang terbarukan.
2
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA A. Bioetanol dan Proses Produksinya Bahan bakar alternatif yang dibuat dari biomassa yang mengandung komponen gula, pati, maupun selulosa adalah bioetanol (Saputra, D. R., et al., 2012). Bioetanol berasal dari dua kata yaitu "bio" dan "etanol" yang berarti sejenis alkohol yang merupakan bahan kimia yang terbuat dari bahan baku tanaman yang mengandung pati, sedangkan etanol merupakan senyawa alkohol yang mempunyai dua atom karbon (C2H5OH). Rumus kimia umumnya adalah CnH2n+iOH. Karena merupakan senyawa alkohol, etanol memiliki beberapa sifat yaitu larutan yang tidak berwarna (jernih), berfase cair pada temperatur kamar, mudah menguap, serta mudah terbakar (Wiratmaja, I. G. et al., 2011) Secara umum, produksi bioetanol melibatkan dari perlakuan pendahuluan, hidrolisis secara enzimatik, fermentasi, dan destilasi (Borines, M. G. et al., 2013). Menurut Jelynne P., et al. (2014), produksi etanol dari biomassa membutuhkan dua tahap yaitu hidrolisis dari polisakarida menjadi gula monomer dan fermentasi dengan khamir atau bakteri untuk mengubah fermentasi gula menjadi etanol. Penjelasan tahap-tahap produksi bioetanol, sebagai berikut: 1. Perlakuan pendahuluan (pretreatment) Perlakuan pendahuluan diperlukan untuk mengubah struktur selulosa biomassa lebih mudah dikonversi oleh enzim dalam mengubah polimer karbohidrat menjadi gula yang akan difermentasi (Moiser, N., et al., 2005). Perlakuan pendahuluan merupakan suatu tahap penting dalam proses konversi biomassa berlignoselulosa. Perlakuan pendahuluan bertujuan untuk menghilangkan lignin, mengurangi kristalinitas selulosa, dan meningkatkan porositas bahan sehingga memudahkan proses hidrolisis serta fermentasi gula. Ada beberapa metode pretreatment yang dapat dilakukan, yaitu secara fisik, mekanik, kimiawi, dan biologi (Anita, S. H., et al., 2011). 2. Hidrolisis Hidrolisis dalam produksi bioetanol ada dua cara yaitu dengan menggunakan hidrolisis asam dan hidrolisis enzimatis. Hidrolisis bertujuan untuk membuat molekul polisakarida menjadi molekul gula lebih sederhana seperti glukosa dan galaktosa (Wu, F. C., et al., 2014). Berdasarkan hasil penelitian produksi bioetanol, hidrolisis asam pada biomassa dilakukan dengan pendekatan variasi konsentrasi asam, lama waktu perlakuan (Wu, F. C., et al., 2014) dan variasi suhu (Trivedi, N., et al., 2015), sedangkan hidrolisis enzimatik dilakukan dengan pendekatan variasi konsentrasi enzim, variasi suhu, dan lama waktu (Puspawati, S., et al., 2015). Perbedaan dari hirolisis asam dan enzimatik, berdasarkan hasil penelitian Yanagisawa, M., et al. (2013), hidrolisis enzimatik bekerja optimal pada suhu kurang 50 oC, tidak menyebabkan dekomposisi monosakarida, dan biaya mahal untuk purifikasi enzim. Sedangkan hidrolisis
3
asam, dapat bekerja suhu ekstrim (hingga 120 oC), rentang waktu yang lama, dan menghasilkan banyak macam dan volume gula reduksi. 3. Fermentasi Proses fermentasi merupakan proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, sehingga sering disebut respirasi anaerob. Pada fermentasi, beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat dan CO2, kemudian selanjutnya asam asetat diubah menjadi alkohol (Saputra, D. R., et al., 2012). Dalam penelitian produksi bioetanol, proses fermentasi menggunakan bakteri seperti Clostridium acetobutylicum (Puspitawati, S., et al., 2015) atau dengan menggunakan khamir seperti Sacharomyces cerevisae (Borines, M. G., 2013). Pada penelitian Trivedi, N., et al., (2013), proses fermentasi pada biomassa penghasil bioetanol, yaitu proses fermentasi hasil gula pereduksi dari proses hidrolisis selulosa, dengan menggunakan mikrobia Sacharomyces cerevisae MTCC No. 180. Perubahan gula pereduksi menjadi etanol dilakukan oleh enzyme invertrase, yaitu enzim kompleks yang terkandung dalam ragi (Borines, M. G., 2013). Reaksinya adalah sebagai berikut: C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP Glukosa Etanol+karbondioksida+(Energi = 118 kJ per mol) B. Biomassa Makroalga Sebagai Bahan Baku Produksi Bioetanol Makroalga lebih menjanjikan daripada tanaman terestial sebagai bahan baku produksi bioetanol, karena makroalga memiliki karakteristik pertumbuhan yang cepat, produktivitas lebih unggul, dan kandungan karbohidrat terhidrolisa lebih banyak (Borines, M. G., 2011). Selain itu, makroalga memiliki kandungan lignin konsentrasi rendah atau tidak ada sama sekali. Akibatnya, konversi karbohidrat yang terkandung dalam rumput laut menjadi etanol tidak memerlukan delignifikasi (Yanagisawa. M., 2013). Penelitian produksi bioetanol dari makroalga telah dilakukan di dunia, diantaranya yaitu makroalga merah, makroalga coklat, dan makroalga hijau. makroalga hijau meliputi ulva (Trivedi, N., et al. 2015), makroalga coklat meliputi sargassum (Borines, M. G., 2013), dan makaroalga merah meliputi euchema (Puspawati, S., et al., 2015), gracilaria (Wu, F. C., et al., 2014) dan gelidium (Trivedi, N., et al. 2013). Dari hasil beberapa penelitian tentang makroalga tersebut menyatakan hasil sangat tinggi konversi etanol dari proses fermentasi hidrolisat gula reduksi, membutuhkan biaya yang rendah, dan kondisi enzim sakarifikasi bekerja relatif lebih ringan dibandingkan tanaman terestial. Oleh karena itu, dari hasil beberapa penelitian makroalga menunjukkan bahwa terdapat potensi yang signifikan sebagai bahan baku produksi bioetanol. C. Makroalga Coklat S. crassifolium dalam Produksi Bioetanol Bahan bakar alternatif yang dibuat dari biomassa yang mengandung komponen gula, pati, maupun selulosa adalah bioetanol (Saputra, D. R., et al., 2012). Produksi bioetanol pada makroalga coklat jenis Sargassum sp., mempunyai
4
bahan baku nutrisi utama yaitu selulosa, dimana pada makroalga coklat ini memiliki kadar selulosa yang sangat tinggi (Jelynne P., et al., 2014). Berikut ini beberapa hasil penelitian yang ditampilkan pada Tabel 1. tentang analisis proksimat makroalga coklat dari Sargassum crassifolium: Tabel 1. Analisis Proksimat Talus Sargassum crassifolium. Spesies Sargassum crassifolium Keterangan Hasil Penelitian A B C D Jenis Nutrisi (%) Kadar air 16,61 9,20 12,59 Berat kering Kadar abu 20,05 36,93 35,08 51,30 Berat kering Kadar Protein 8,11 5,19 2,79 Berat kering Kadar Lemak 0,60 36,93 3,97 22,90 Berat kering Kadar Karbohidrat 19,81 37,91 15,73 20,94 Berat kering Kadar Serat Kasar 34,82 42,43 Berat kering Keterangan : A : Hasil penelitian dari Kawaroe, M., et al., (2013) B : Hasil penelitian dari Handayani, T., et al. (2004) C : Hasil penelitian dari Prahasta, I. (2010) D : Hasil penelitian dari Pujaningsih (2005) Penelitian biomassa makroalga coklat dalam produksi bioetanol dari jenis Sargassum sp. beberapa telah dilakukan, antara lain: Sargassum polycystum menghasilkan kadar etanol 0,8167 % v/v ± 0,1530 (Febriani, N. I., et al., 2014), Sargassum duplicatum menghasilkan kadar etanol 0,0451% v/v ± 0,0098 (Saputra, D. R., et al., 2014), dan Sargassum sagamianum menghasilkan kadar etanol 0.297% v/v ± 0.353 (Yeon, et al., 2011). Selain itu, hasil penelitian Borines, M. G., (2013), kandungan nutrisi makroalga coklat dari Sargassum spp. secara umum memiliki kandungan nutrisi karbohidrat 41,81 % dan kadar serat kasar 9,84 ± 0.07 %. Dengan demikian, Sargassum crassifolium memiliki potensi seperti jenis Sargassum sp. lainnya dalam memproduksi bioetanol. BAB III. METODE PENELITIAN A. Lokasi dan Waktu Penelitian 1. Lokasi Penelitian Penelitian ini dilakukan berada di beberapa lokasi, yaitu: Sepanjang pesisir pantai di Gunung Kidul, Yogyakarta, Laboratorium Mikrobiologi dan Laboratorium Nutrisi Ikan, Jurusan Perikanan, Fakultas Pertanian, Serta Laboratorium Tehnik Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Gadjah Mada 2. Waktu Waktu pelaksanaan penelitian dilakukan mulai bulan November 2015 hingga selesai penelitian.
5
B. Bahan dan Alat 1. Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu seperangkat alat gelas laboratorium, pipet volume, pipet ukur, pipet tetes, pipet mikro, cawan porselen, botol fermentasi (botol kaca), kertas saring, ayakan, kertas indikator pH, blender, hotplate, jarum ose, baskom besar, gelas ukur, neraca analitik, Gas Chromatography (GC-14B) Shimadzu FID system, seperangkat alat spektrofotometer UV-Vis (Varian DMS 80), termometer, Shaker, inkubator, Autoklaf, desikator, aluminium foil, clippark, pisau, oven, spatula, magnetik stirer, botol semprot, seperangkat alat destilasi, Laminar Air Flow (LAF) dan seperangkat alat kromatografi gas. 2. Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu rumput laut S. crassifolium J.G. Agardh., ragi NKL (Saccharomyces cerevisiae), asam sulfat (H2SO4), larutan glukosa 1% (b/v), dan reagen DNS (Dinitrosalicylic acid). C. Tahapan Penelitian Tahapan-tahapan penelitian yang dilakukan yaitu 1. Persiapan, preparasi, identifikasi sampel rumput laut Sargassum crassifolium Pengambilan sampel rumput laut Sargassum crassifolium diambil dari sepanjang pesisir pantai selatan, Gunung Kidul, Yogyakarta. Identifikasi sampel dengan menggunakan metode kunci determinasi dari penelitian Sukiman (2014). Preparasi sampel adalah melakukan perlakuan pendahuluan untuk menghasilkan tepung rumput laut ukuran 40 mesh, perlakuan pendahuluan meliputi perendaman air tawar selama 24 jam ditambah CaCO3, pengeringan dengan oven dengan suhu 60-70 oC, dan penghancuran serta pengayakan. 2. Analisis Proksimat Analisis proksimat yang dilakukan penentuan kadar air secara gravimetri (AOAC, 1970), penentuan kadar abu (AOAC, 2005), penentuan kadar lemak (AOAC, 2005), kadar protein (AOAC, 2005), penentuan kadar karbohidrat metode Luff schrool, dan penentuan kadar serat kasar (AOAC, 1995) 3. Proses Hidrolisis Asam Sulfat (H2SO4) Sampel tepung rumput laut Sargassum crassifolium sebanyak 10 gr, dimasukkan ke dalam erlenmeyer yang telah berisi 100 ml larutan H2SO4 dengan konsentrasi 0 M (Aquadest); 0,02 M; 0,04 M; 0,06 M; 0,08 M; 0,1 M; 0,2 M; 0,3 M; 0,4 M; dan 0,5 M. Setiap konsentrasi dibuat 3 kali pengulangan. Kemudian dilakukan pengenceran H2SO4: 0,2 M; 0,3 M; 0,4 M; dan 0,5 M. Sampel dimasukkan ke dalam erlenmeyer dengan konsentrasi H2SO4 yang telah ditetapkan. Erlenmeyer dipanaskan dalam penangas tiap variabel waktu selama 30, 60, dan 120 menit. Sampel didinginkan sampai suhunya sama dengan suhu ruangan, kemudian sampel disaring dan dianalisa kadar gula reduksi dengan metode Miller (1959).
6
4. Regenerasi Kultur Saccharomyces cerevisiae Sebanyak 0,5 gram ragi NKL (S. cerevisiae) ditambah 25 mL larutan glukosa 1% dalam erlenmeyer 50 mL, diisolasi pada kondisi anaerobik dengan cara ditutup rapat dengan clipark, aluminium foil, dan plastik. Labu erlenmeyer yang telah berisi ragi dan glukosa 1% (b/v) diletakkan di atas shaker selama 24 jam dengan temperatur ruang 29-30 oC (Fardiaz, 1992). 5. Pembuatan Inokulum Untuk Fermentasi Biakan pada larutan glukosa 1% (b/v) diinokulasi dengan cara ditambahkan suspensi rumput laut sebanyak 10 mL. Kemudian diinkubasi selama ± 48 jam dengan kondisi aerobik pada suhu 30 oC. Inokulasi rutin dilakukan setiap 48 jam sebanyak 3 kali. Inokulum yang telah diinokulasi sebanyak 3 kali akan digunakan pada fermentasi utama. 6. Proses Fermentasi Proses fermentasi menggunakan larutan hasil hidrolisis yang memiliki kadar gula reduksi terbaik dengan konsentrasi H2SO4 yang telah didapatkan hasil penentuan gula pereduksi. Sebanyak 90 ml larutan hasil hidrolisis (pH 4,5) dimasukkan dalam botol fermentasi, 100 ml aquadest disiapkan dalam botol yang berbeda, kemudian sampel dimasukkan kedalam Autoclave. Larutan dipindahkan dalam Laminar Air Flow (LAF) untuk diinokulasi yeast. 10% inokulan yeast S. Cerevisiae dimasukkan dalam botol yang berisi hasil hidrolisis. Larutan dipindahkan dalam Laminar Air Flow (LAF) untuk diinokulasi yeast. 10% inokulan yeast S. Cerevisiae dimasukkan dalam botol yang berisi hasil hidrolisis. Larutan dipindahkan dalam Laminar Air Flow (LAF) untuk diinokulasi yeast. 10% inokulan yeast S. Cerevisiae dimasukkan dalam botol yang berisi hasil hidrolisis. Inkubasi dilakukan diatas magnetik strirer. Fermentasi selama 72 jam dan dilakukan sampling. Hasil sampling dianalisa kadar gula reduksi menggunakan metode Miller (1959) dan kadar etanol menggunakan Gas Chromatography setiap 24 jam. 7. Pengukuran Gula Reduksi Larutan hasil hidrolisis dianalisa kadar gula reduksinya dengan menambahkan reagen DNS (Dinitrosalicylic acid).setiap 24 jam. Sampel hasil hidrolisis diambil sebanyak 250 μl kemudian ditambahkan 500 μl reagen DNS (Dinitrosalicylic acid) dimasukkan kedalam tabung reaksi, kemudian divortex. Larutan yang telah homogen ditutup menggunakan kelereng, kemudian ditempatkan pada pemanas air suhu 100 oC selama 5 menit. Setelah itu larutan didinginkan dan ditambahkan aquadest sebanyak 5000 μl dan kemudian dihomogenkan menggunakan vortex. Penambahan reagen DNS (Dinitrosalicylic acid) bertujuan untuk membentuk asam 3-amno-5-nitrosilicylic yang menyerap cahaya kuat pada saat pembacaan menggunakan spektrofotometer UV-VIS pada panjang gelombang 540 nm.
7
8. Pengukuran Bioetanol Pengukuran kadar bioetanol dilakukan menggunakan Gas Chromatography (GC-14B) Shimadzu FID system. GC dioperasikan pada tekanan udara 100 kpa, gas pembakar H2 100 kpa dan gas pembawa N2 300 kpa. Untuk memulai pengukuran, setiap 1 μl standart atau sampel diinjeksikan pada injector suhu 170 oC, yang dilengkapi kolom Porapak Q (80%;170oC). Detektor (FID/hydrogen flame ionization detector) dipasang pada suhu 170 oC. Hasilnya dicatat pada alat Chromatopac C-R6A (Shimadzu). D. Analisis Data Metode yang digunakan adalah metode eksperimental laboratoris dengan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) berpola faktorial untuk uji kadar glukosa karena ada perbedaan konsentrasi H2SO4 (0,2M (K1), 0,3M (K2), 0,4M (K3), 0,5M (K4)) dan lama waktu hidrolisis 30 Menit (T1), 60 Menit (T2), 120 Menit (T3)). Rancangan Acak Kelompok (RAK) untuk uji kadar etanol dengan lama waktu inkubasi (24 jam (1), 48 jam (2) 72 jam (3)). Hipotesis yang dapat diajukan dalam analisis data yaitu H1 : Ada pengaruh tiap perlakuan hidrolisis dan fermentasi terhadap hasil bioetanol H0 : Tidak ada pengaruh tiap perlakuan hidrolisis dan fermentasi terhadap hasil bioetanol Jika H1 ada pengaruh tiap perlakuan hidrolisis dan fermentasi terhadap hasil bioetanol, maka akan dilanjutkan dengan analisis DMRT pada taraf kepercayaan 95%, hal ini untuk melihat signifikasi perlakuan terhadap hasil bioetanol. BAB IV. BIAYA DAN JADWAL KEGIATAN A. Anggaran Biaya No. Jenis Pengeluaran 1 Peralatan penunjang 2 Bahan habis pakai 3 Perjalanan 4 Lain-lain Jumlah
Biaya (Rp) Rp 2,500,000.00 Rp 3,500,000.00 Rp 2,500,000.00 Rp 1,500,000.00 Rp 10,000,000.00
B. Jadwal Kegiatan No. 1 2 3
Jenis Kegiatan
1
2
Bulan 3
4
5
Mengurus perizinan tempat untuk penelitian Pengambilan sampel rumput laut Preparasi sampel rumput laut
8
4 5 6 7 8 9 10 11 12
Analisis Proksimat Proses hidrolisis asam sulfat Regenerasi kultur Saccharomyces cerevisiae Pembuatan inokulum untuk fermentasi Proses fermentasi Pengukuran gula pereduksi Pengukuran kadar bioetanol Analisis data Penyusunan laporan pelaksanaan penelitian
DAFTAR PUSTAKA Anita, S. H., Fajriutami, T., Fitria, Ermawar, R. A., Yanto, D. H. Y., Hermiati, E., 2011. Pretreatment Trametes Versicolor dan Pleurotus Ostreatus Pada Bagas Untuk Produksi Bioetanol. Jurnal Teknologi Indonesia. 34: 33-39. Borines, M. G., Leon, R. L. D., Henry, M. P., 2011. Bioethanol production from farming non-food macroalgae in Pacific island nations: Chemical constituents, bioethanol yields, and prospective species in the Philippines. Journal of Bioresource Technology. 15: 4432-4435 Borines, M. G., Leon, R. L. D., Cuello, J. L., 2013. Bioethanol production from the macroalgae Sargassum spp. Journal of Bioresource Technology. 138: 22-29. Candra, K. P., Sarwono, Sarinah, 2011. Study on Bioethanol Production Using Red Seaweed Eucheuma cottonii From Bontang Sea Water. Journal of Coastal Development. 15 (1): 45-50. Febriani, N. I., Ridlo, A., Susanto, A. B., 2014. Potensi Yeast Dalam Fermentasi Alginofit Sargassum Polycystum J. G. Agardh dengan Hidrolisis Asam Sulfat Untuk Bioetanol. Journal Of Marine Research. 2 (3): 91-98. Jelynne P., Tamayo, Rosario, E. J. D., 2014. Chemical Analysis and Utilization of Sargassum sp. as Substrate for Ethanol Production. Iranica Journal of Energy dan Environment. 5 (2): 202-208.
9
Moiser, N., Wyman, C., Dale, B., Elander, R., Lee, Y. Y., Holtzapple, M., Ladisch, M., 2005. Features of Promising Technologies For Pretreatment of Lignocellulosic Biomass. Journal of Bioresource Technology. 96: 673-686. Puspawati, S., Wagiman, Ainuri, M., Nugraha, D. A., Haslianti, 2015. The Production of Bioethanol Fermentation Substrate from Eucheuma cottonii Seaweed through Hydrolysis by Cellulose Enzyme. Journal of Agriculture and Agricultural Procedia. 3: 200-205. Saputra, D. R., Ridlo, A., Widowati, I., 2012. Kajian Rumput Laut Sargassum duplicatum J. G. Agardh sebagai Penghasil Bioetanol dengan Proses Hidrolisis Asam dan Fermentasi. Journal of Marine Research. 1 (2): 145151. Sukiman, Muspiah, A., Astuti, S. P., Ahyadi, H., Aryanti, E., 2014. Keanekaragaman dan Distribusi Spesies Makroalga di Wilayah Sekotong Lombok Barat. Jurnal Penelitian UNRAM. 18 (2): 71-81. Suirta, I. W., 2009. Preparasi Biodiesel Dari Minyak Jelantah Kelapa Sawit. Jurnal Kimia. 3 (1): 1-6. Trivedi, N., Gupta, V., Reddy, C. R. K., Jha, B., 2013. Enzymatic hydrolysis and production of bioethanol from common macrophytic green alga Ulva fasciata Delile. Journal of Bioresource Technology. 150: 106-112. Trivedi, N., Reddy, C. R. K., Radulovich, R., Jha, B., 2015. Solid state fermentation (SSF)-derived cellulase for saccharification of the green seaweed Ulva for bioethanol production. Journal of Bioresource Technology. 9: 48-54. Wiratmaja, I. G. Kusuma, I. G. W., Winaya, I. N. S., 2011. Pembuatan Etanol Generasi Kedua Dengan Memanfaatkan Limbah Rumput Laut Eucheuma Cottonii Sebagai Bahan Baku. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin. 5 (1): 75-84. Wu, F., Wu, J., Liao, Y, Wang, M., Shih, I., 2014. Sequential acid and enzymatic hydrolysis in situ and bioethanol production from Gracilaria biomass. Journal of Bioresource Technology. 156: 123-131. Yanagisawa, M., Kawai, S., Murata, K., 2013. Strategies for the production of high concentrations of bioethanol from seaweeds. Journal of Bioengineered. 4 (4): 224-235.
10
LAMPIRAN-LAMPIRAN Lampiran 1. Biodata Ketua, Anggota, dan Dosen Pembimbing Biodata Ketua A. Identitas Diri 1 Nama Lengkap Lutfi Alfianto 2 Jenis Kelamin (L/P) Laki-Laki 3 Program Studi Teknologi Hasil Perikanan 4 NIM 12/336381/PN/12838 5 Tempat, Tanggal Lahir Karanganyar, 10 Agustus 1993 6 E-mail
[email protected] 7 No Telepon/HP 085727640290 B. Riwayat Pendidikan SD SMP SMA Nama Institusi SD N 1 SMP N 1 SMA N 3 Masaran Kebakkramat Sragen Jurusan IPA Tahun Masuk-Keluar 1999-2005 2005-2008 2008-2011 C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No Nama pertemuan Ilmiah / Judul Artikel / Waktu dan Tempat Seminar Ilmiah 1. D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, assosiasi atau dari institusi lainnya) No Nama Pemberi Jenis Penghargaan Tahun Penghargaan 1. Juara II Lomba Karya LKTA Kini in 2014 Tulis Al-Qur’an, Nasional Action, ITS. Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Proposal PKM-Penelitian. Yogyakarta, 18 September 2015
Lutfi Alfianto
V
Biodata Anggota I A. Identitas Diri 1 Nama Lengkap 2 Jenis Kelamin (L/P) 3 Program Studi 4 NIM 5 Tempat, Tanggal Lahir 6 E-mail 7 No Telepon/HP
Ema Iqtiva Ningsih Perempuan (P) Manajemen Sumberdaya Perikanan 13/345243/PN/13069 Jakarta, 17 April 1995
[email protected] 085775573267
B. Riwayat Pendidikan SD Nama Institusi
Jurusan Tahun Masuk-Keluar
SDS Perguruan Rakyat 4 2000-2007
SMP SMPN 195 Jakarta
SMA SMAN 100 Jakarta
2007-2010
IPA 2010-2013
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No Nama pertemuan Ilmiah / Judul Artikel / Waktu dan Tempat Seminar Ilmiah 1. D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, assosiasi atau dari institusi lainnya) No Nama Pemberi Jenis Penghargaan Tahun Penghargaan 1. Juara I Lomba Design SMA 54 2012 Grafis Tingkat SMA Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Proposal PKM-Penelitian. Yogyakarta, 18 september 2015
Ema Iqtiva Ningsih
VI
Biodata Anggota II A. Identitas Diri 1 Nama Lengkap 2 Jenis Kelamin (L/P) 3 Program Studi 4 NIM 5 Tempat, Tanggal Lahir 6 E-mail 7 No Telepon/HP
Nashirotus Sa’adah Perempuan Teknologi Hasil Perikanan 13/346000/PN/13136 Cilacap, 9 April 1995
[email protected] 085726141148
B. Riwayat Pendidikan SD Nama Institusi Jurusan Tahun Masuk-Keluar
SD N Kesugihan 1 2000-2007
SMP SMP N 2 Maos 2007-2010
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No Nama pertemuan Judul Artikel / Ilmiah Ilmiah / Seminar 1. PIMNAS Ke-27 “Vege Nata” Bukan Limbah Biasa: Cara Praktis Belajar Nama Ilmiah
SMA SMA N 1 Maos IPA 2010-2013
Waktu dan Tempat 2014 di Universitas Diponegoro, Semarang
D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, assosiasi atau dari institusi lainnya) No Nama Pemberi Jenis Penghargaan Tahun Penghargaan 1. Piagam Kementrian Pendidikan 2014 dan Kebudayaan Dikti Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Proposal PKM-Penelitian. Yogyakarta, 18 September 2015
Nashirotus Sa’adah
VII
Biodata Anggota III A. Identitas Diri 1 Nama Lengkap 2 Jenis Kelamin (L/P) 3 Program Studi 4 NIM 5 Tempat, Tanggal Lahir 6 E-mail 7 No Telepon/HP B. Riwayat Pendidikan Nama Institusi
M. Zaki Fathoni Laki-laki Teknologi Hasil Perikanan 13/351627/PN/13433 Bekasi, 20 September 1995
[email protected] (+62)085770867809 SD SDIT Nurul Fajri
SMP SMPIT Darul Hikmah
SMA SMAN 2 Tambun Selatan IPA 2010-2013
Jurusan Tahun Masuk-Keluar 2000-2007 2007-2010 C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No Nama pertemuan Judul Artikel / Ilmiah Waktu dan Ilmiah / Seminar Tempat 1. PIMNAS Ke-27 Blue Development Concept: 2014 di Strategi Mensinergiskan Sektor Undip, Perikanan Kelautan dan Pariwisata Semarang untuk Mengamankan dan Mengembangkan Potensi Pulau Kecil dan Tertinggal Di Indonesia D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, assosiasi atau dari institusi lainnya) No Jenis Nama Pemberi Penghargaan Tahun Penghargaan 1. Piagam Kementrian Pendidikan dan 2014 Kebudayaan Dikti Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Proposal PKM-Penelitian. Yogyakarta, 18 September 2015
M. Zaki Fathoni
VIII
Biodata Anggota IV A. Identitas Diri 1 Nama Lengkap 2 Jenis Kelamin (L/P) 3 Program Studi 4 NIM 5 Tempat, Tanggal Lahir 6 E-mail 7 No Telepon/HP
Puji Astuti Perempuan Teknologi Hasil Perikanan 13/353786/PN/13498 Bogor, 18 Maret 1996
[email protected] 083811664603
B. Riwayat Pendidikan Nama Institusi Jurusan Tahun Masuk-Keluar
SD SD N Gunung Sindur 1 2000-2007
SMP MTS AlInayah 2007-2010
SMA MAN Serpong IPA 2010-2013
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No Nama pertemuan Ilmiah / Judul Artikel / Waktu dan Tempat Seminar Ilmiah 1. D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, assosiasi atau dari institusi lainnya) No Nama Pemberi Jenis Penghargaan Tahun Penghargaan 1. Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum.Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerim sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan Proposal PKM-Penelitian. Yogyakarta, 18 September 2015
Puji Astuti
IX
Biodata Dosen Pendamping A. Identitas Diri 1 Nama Lengkap 2 Jenis Kelamin (L/P) 3 Program Studi 4 NIDN 5 Tempat, Tanggal Lahir 6 E-mail 7 No Telepon/HP B. Riwayat Pendidikan S-1 Nama Institusi Universitas Gadjah Mada Bidang Ilmu Ilmu Perikanan Tahun Masuk- 1990-1996 Keluar
Amir Husni Laki-Laki Teknologi Hasil Perikanan 0021097003 Karanganyar, 21 September 1970
[email protected] 085743255664
S-2 Universitas Gadjah Mada Ilmu & Teknologi Pangan 1996-1999
S-3 Gangneung-Wonju National University Applied Marine Biotechnology & Engineering 2006-2009
C. Pemakalah Seminar Ilmiah (Oral Presentation) No Nama pertemuan Judul Artikel Ilmiah/Seminar Ilmiah 1.
/ Waktu Tempat
dan
D. Penghargaan dalam 10 tahun Terakhir (dari pemerintah, assosiasi atau dari institusi lainnya) No Nama Pemberi Jenis Penghargaan Tahun Penghargaan 1. Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi. Demikian biodata ini saya buat dengan sebenarnya untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam pengajuan PKM-Penelitian. Yogyakarta, 26 September 2015
Dr. Sc. Amir Husni, S. Pi., M.P., X
Lampiran 2. Justifikasi Anggaran Kegiatan 1. Peralatan penunjang Material Botol fermentasi ukuran 360 ml Alumunium foill ukuran 1,2 x 50 m Cooler box fiberglass 24 liter Kertas saring Whatman no. 40
Justifikasi Pemakaian Alat fermentasi
Kuantitas 3 buah
Harga Satuan (Rp.)
Biaya (Rp.)
Rp. 250,000.00
Rp. 750,000.00
Alat pembungkus 1 roll
Rp. 500,000.00
Rp. 500,000.00
Alat pengemas
1 box
Rp. 550,000.00
Rp. 550,000.00
Alat saring
1 sachet
Rp. 700,000.00
Rp. 700,000.00
Sub Total (Rp.) Rp. 2,500,000.00 2. Bahan habis pakai Material
Justifikasi Pemakaian
Batu kapur Limestone, Preparasi calcium carbonate rumput laut (CaCO3) mesh 800 n-Heksana Pelarut lemak Analisa kadar NaOH analis/gram Protein Analisa kadar Batu didih analis/gram Protein Analisa kadar Asam Borat (H3BO3) Protein Analisa kadar Alkohol 96 % Protein Analisa kadar HCl 0,02 N Protein Analisa kadar HCl 3 % karbohidrat
Kuantitas
Harga Satuan (Rp.)
Biaya (Rp.)
10 Kg
Rp. 1,000.00
Rp. 10,000.00
100 ml
Rp. 1,300.00
Rp. 130,000.00
1 Kg
Rp. 1,300.00
Rp. 1,300,000.00
10 gram
Rp. 7,850.00
Rp. 78,500.00
10 gram
Rp. 1,600.00
Rp. 16,000.00
1 liter
Rp. 36,500.00
Rp. 36,500.00
100 ml
Rp. 135.00
Rp. 13,500.00
100 ml
Rp. 105.00
Rp. 10,500.00
NaOH 30 %
Analisa kadar 100 ml karbohidrat
Rp. 250.00
Rp. 25,000.00
NaOH 3,25 %
Analisa serat 100 ml kasar
Rp. 100.00
Rp. 10,000.00
Larutan Luff Schrool
Analisa kadar 100 ml karbohidrat
Rp. 550.00
Rp. 55,000.00
Rp. 1,250.00
Rp. 125,000.00
Rp. 833.00
Rp. 833,000.00
Rp. 100.00
Rp. 10,000.00
Larutan KI 20 % H2SO4 analis H2SO4 25 %
Analisa kadar 100 ml karbohidrat Analisa 1 liter hidrolisis Analisa kadar 100 ml karbohidrat
XI
H2SO4 1,25 % Natrium tiosulfat Na2S2O3.5H2O 0,1 N Ragi NKL (Saccharomyces cerevisae) Reagent DNS (3,5 dinitrosalicylic acid) CP25G
Analisa serat 100 ml kasar
Rp. 70.00
Rp. 7,000.00
Analisa kadar 100 ml karbohidrat
Rp. 100.00
Rp. 10,000.00
Fermentasi
Rp. 30,000.00
Rp. 30,000.00
Rp. 800,000.00
Rp. 800,000.00
1 pack
Analisis gula 1 botol reduksi
Sub Total (Rp.) Rp. 3,500,000.00 3. Perjalanan Material Perjalanan ke seluruh pesisir pantai Gunung Kidul, Yogyakarta.
Perjalanan dan kegiatan penelitian ke LIPI Jakarta
Perjalanan pencarian bahan dan alat penelitian
Justifikasi Perjalanan Pencarian sampel Makroalga Sargassum crassifolium Pengujian analisis gula reduksi dan pengukuran kadar bioetanol. Pencarian alat dan bahan untuk penelitian
Kuantitas
Harga Satuan (Rp.)
Biaya (Rp.)
2 Kali
Rp. 500,000.00
Rp. 1,000,000.00
1 kali
Rp. 1,375,000.00
Rp. 1,375,000.00
5 kali
Rp. 25,000.00
Rp. 125,000.00
Sub Total (Rp.) Rp. 2,500,000.00 4. Lain-lain Material
Dokumentasi
Peralatan persentasi
Justifikasi Perjalanan Dokumentasi seluruh kegiatan selama praktik Kegiatan monev dan seminar kemajuan penelitian
Kuantitas
Harga Satuan (Rp.)
Biaya (Rp.)
Insidental
Rp. 500,000.00
Rp. 500,000.00
Insidental
Rp. 500,000.00
Rp. 500,000.00
a. Sampel rumput laut b. Sampel bioetanol
XII
c. Plester d. Cetak poster e. Cetak foto f. Alat peraga g. Lain-lain Laporan dan administrasi
Kegiatan administrasi laporan
Insidental
Rp. 500,000.00
Rp. 500,000.00
a. Log book b. Laporan c. Lain-lain Sub Total (Rp.) Rp. 1,500,000.00 Total (Keseluruhan) Rp. 10,000,000.00
XIII
Lampiran 3. Susunan Organisasi Tim Kegiatan dan Pembagian Tugas No Nama / NIM Program Bidang Alokasi Uraian Tugas Studi Ilmu Waktu (jam/minggu) 1
Lutfi Alfianto / 13041
Teknologi Hasil Perikanan
Perikanan
20 jam
2
Ema Iqtiva Ningsih / 13069
Manajemen Perikanan Sumberdaya Perikanan
20 jam
3
Nashirotus Sa’adah / 13136 M. Zaki fathoni / 13433
Teknologi Hasil Perikanan Teknologi Hasil Perikanan
Perikanan
20 jam
Perikanan
20 jam
Puji Astuti / 13498
Teknologi Hasil Perikanan
Perikanan
20 jam
4
5
Ketua, mengkoordinasi tugas seluruh anggota dalam pelaksanaan penelitian Humas, pengambilan sampel, Preparasi alat dan bahan serta Analisis Data. Sekretaris, analisis proximat Anggota, pengujian hidrolisis, uji fermentasi, pengukuran gula reduksi, dan pengukuran bioetanol Bendahara, analisis proximat
XIV
XV
