Memanfaatkan limbah Batang Pisang untuk bahan-bakar

Abstrak

Kenaikan harga bahan bakar minyak dan menipisnya cadangan sumber minyak bumi di Indonesia dapat menjadi penghambat pembangunan pertanian berkelanjutan. Atas dasar masalah tersebut, maka diperlukan upaya untuk mencari sumber-sumber energi alternatif. Salah satu potensi energi alternatif adalah limbah biomasa yang dihasilkan dari aktivitas produksi pertanian yang jumlahnya sangat besar. Satu di antaranya adalah pemanfaatan limbah biomassa. Tanaman Pisang merupakan salah satu yang menghasilkan limbah biomassa, yaitu Batang pisangnya sebagai bahan baku pembuatan ethanol. Etanol dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk mobil, baik sendiri (E100) dalam mesin khusus atau sebagai tambahan bensin untuk mesin bensin (wikipedia,2008). Etanol sendiri memiliki angka oktan rata-rata 104. Jika dicampur dengan bensin, angka oktannya mampu mencapai 118. Bioetanol adalah etanol yang terbuat dari sumber daya hayati melalui proses fermentasi biologis. Proses Fermentasi merupakan salah satu rangkaian proses pada pembuatan Bioethanol. Proses pembuatan bioethanol yaitu meliputi ekstraksi pati dari bonggol pisang, hidrolisis pati menjadi glukosa, fermentasi glukosa menjadi Bioethanol, destilasi dan dehidrasi. Dari rangkaian proses tersebut akan dihasilkan Bioethanol berkadar kemurnian 99,5 % yang dapat dimanfaatkan sebagai campuran bahan bakar yang ramah lingkungan (anneahira,       ).

Makalah ini dibuat  bertujuan untuk mengetahui proses pemanfaatan limbah batang pisang untuk campuran bahan bakar melalui proses fermentasi pati menjadi ethanol.

1.                 Pendahuluan

Krisis energi mendorong pemerintah melakukan kebijakan penghentian subsidi bahan bakar, konversi minyak ke gas, dan lain-lain. Kebijakan tersebut membuat masyarakat sering kali sulit mendapatkan bahan bakar untuk memasak karena keterbatasan gas di pasaran dan ketidak tersediaan minyak tanah terutama di kota-kota besar.

 Untuk mengatasi hal tersebut, masyarakat kini banyak mengembangkan energi alternatif dan mandiri, antara lain: mengupayakan bio gas dengan memanfaatkan kotoran hewan dan manusia, mengolah sampah menjadi gas, dan pengembangan bio etanol.

 Bio etanol yang dikembangkan masyarakat umumnya menggunakan bahan dasar pati yang diperoleh dari singkong dan sagu, molase yang diperoleh dari tebu, dan lain sebagainya.  Bio etanol dapat digunakan sebagai campuran bensin untuk bahan bakar kendaraan, dan juga dapat digunakan sebagai bahan bakar dalam memasak di rumah tangga. (nurdiyanto,2010)

2.                Tujuan

Makalah ini dibuat  bertujuan untuk mengetahui proses pemanfaatan limbah batang pisang untuk campuran bahan bakar melalui proses fermentasi pati menjadi ethanol.

3.                Proses Fermentasi Etanol Dari Pati  untuk Campuran Bahan Bakar

3.1            Limbah Tanaman Pisang/ Biomassa

Pisang adalah nama umum yang diberikan pada tumbuhan terna raksasa berdaun besar memanjang dari suku Musaceae. Beberapa jenisnya (Musa acuminata, M. balbisiana, dan M. ×paradisiaca) menghasilkan buah konsumsi yang dinamakan sama. Buah ini tersusun dalam tandan dengan kelompok-kelompok tersusun menjari, yang disebut sisir. Hampir semua buah pisang memiliki kulit berwarna kuning ketika matang, meskipun ada beberapa yang berwarna jingga, merah, ungu, atau bahkan hampir hitam. Buah pisang sebagai bahan pangan merupakan sumber energi (karbohidrat) dan mineral, terutama kalium.

Pisang mempunyai kandungan gizi sangat baik, antara lain menyediakan energi cukup tinggi dibandingkan dengan buah-buahan lain. Pisang kaya mineral seperti kalium, magnesium, fosfor, besi, dan kalsium. Pisang juga mengandung vitamin, yaitu C, B kompleks, B6, dan serotonin yang aktif sebagai neurotransmitter dalam kelancaran fungsi otak.

Nilai energi pisang sekitar 136 kalori untuk setiap 100 gram, yang secara keseluruhan berasal dari karbohidrat. Nilai energi pisang dua kali lipat lebih tinggi daripada apel. Apel dengan berat sama (100 gram) hanya mengandung 54 kalori. Karbohidrat pisang menyediakan energi sedikit lebih lambat dibandingkan dengan gula pasir dan sirup, tetapi lebih cepat dari nasi, biskuit, dan sejenis roti. Oleh sebab itu, banyak atlet saat jeda atau istirahat mengonsumsi pisang sebagai cadangan energi.

Kandungan energi pisang merupakan energi instan, yang mudah tersedia dalam waktu singkat, sehingga bermanfaat dalam menyediakan kebutuhan kalori sesaat. Karbohidrat pisang merupakan karbohidrat kompleks tingkat sedang dan tersedia secara bertahap, sehingga dapat menyediakan energi dalam waktu tidak terlalu cepat. Karbohidrat pisang merupakan cadangan energi yang sangat baik digunakan dan dapat secara cepat tersedia bagi tubuh.

Gula pisang merupakan gula buah, yaitu terdiri dari fruktosa yang mempunyai indek glikemik lebih rendah dibandingkan dengan glukosa, sehingga cukup baik sebagai penyimpan energi karena sedikit lebih lambat dimetabolisme. Sehabis bekerja keras atau berpikir, selalu timbul rasa kantuk. Keadaan ini merupakan tanda-tanda otak kekurangan energi, sehingga aktivitas secara biologis juga menurun.

Untuk melakukan aktivitasnya, otak memerlukan energi berupa glukosa. Glukosa darah sangat vital bagi otak untuk dapat berfungsi dengan baik, antara lain diekspresikan dalam kemampuan daya ingat. Glukosa tersebut terutama diperoleh dari sirkulasi darah otak karena glikogen sebagai cadangan glukosa sangat terbatas keberadaannya. Glukosa darah terutama didapat dari asupan makanan sumber karbohidrat. Pisang adalah alternatif terbaik untuk menyediakan energi di saat-saat istirahat atau jeda, pada waktu otak sangat membutuhkan energi yang cepat tersedia untuk aktivitas biologis.

Namun, kandungan protein dan lemak pisang ternyata kurang bagus dan sangat rendah, yaitu hanya 2,3 persen dan 0,13 persen. Meski demikian, kandungan lemak dan protein pisang masih lebih tinggi dari apel, yang hanya 0,3 persen. Karena itu, tidak perlu takut kegemukan walau mengonsumsi pisang dalam jumlah banyak.

Pisang kaya mineral seperti kalium, magnesium, fosfor, kalsium, dan besi. Bila dibandingkan dengan jenis makanan nabati lain, mineral pisang, khususnya besi, hampir seluruhnya (100 persen) dapat diserap tubuh. Berdasarkan berat kering, kadar besi pisang mencapai 2 miligram per 100 gram dan seng 0,8 mg. Bandingkan dengan apel, yang hanya mengandung 0,2 mg besi dan 0,1 mg seng untuk berat 100 gram.

Kandungan vitaminnya sangat tinggi, terutama provitamin A, yaitu betakaroten, sebesar 45 mg per 100 gram berat kering, sedangkan pada apel hanya 15 mg. Pisang juga mengandung vitamin B, yaitu tiamin, riboflavin, niasin, dan vitamin B6 (piridoxin). Kandungan vitamin B6 pisang cukup tinggi, yaitu sebesar 0,5 mg per 100 gram. Selain berfungsi sebagai koenzim untuk beberapa reaksi dalam metabolisme, vitamin B6 berperan dalam sintetis dan metabolisme protein, khususnya serotonin. Serotonin diyakini berperan aktif sebagai neurotransmiter dalam kelancaran fungsi otak. Vitamin B6 juga berperan dalam metabolisme energi yang berasal dari karbohidrat. Peran vitamin B6 ini jelas mendukung ketersediaan energi bagi otak untuk aktivitas sehari-hari (wikipedia,          ).

Contoh penanganan limbah pisang dengan cara guna ulang (Reuse) ialah

a. Kulit Pisang Ambon Bisa Digunakan Untuk Pengobatan. `

Pisang ambon sangat bermanfaat bagi tubuh kita. Selain mengandung vitamin C, pisang ambon juga mengandung serat tinggi yang berfungsi melancarkan saluran pencernaaan, sehingga buang air besar pun jadi lancar. Ternyata, selain buahnya, kulit pisang ambon pun berguna untuk mengobati bercak-bercak hitam agak kasar ( misalnya bekas cacar) pada kulit. Caranya, gosokkan kulit pisang ambon bagian dalam pada kulit yang terdapat bekas cacar. Biarkan beberapa saat, setelah itu cuci dengan air hangat. Lakukan cara ini secara rutin dan penuh kesabaran. Hasilnya, kulit akan kembali mulus seperti sediakala.

b. Bonggol pisang untuk obat dan makanan

Air bonggol pisang kepok dan klutuk juga diketahui dapat dijadikan obat untuk menyembuhkan penyakit disentri, pendarahan usus, obat kumur serta untuk memperbaiki pertumbuhan dan menghitamkan rambut. Sedangkan untuk makanan, bonggol pisang dapat diolah menjadi penganan, seperti urap dan lalapan.

c. Batang Pisang yang dijadikan pakan ternak

Batang pisang yang tidak dipakai biasanya langsung dibuang atau untuk menahan laju air tapi selain itu batang pisang juga bisa digunakan untuk pakan ternak karena kandungan yang terkandung di dalam batang pisang dapat meningkatkan gizi pada ternak tersebut sehingga akan meningkatkan kualitas dari ternak tersebut (Rina,2009).

Biomassa, dalam industri produksi energi, merujuk pada bahan biologis yang hidup atau baru mati yang dapat digunakan sebagai sumber bahan bakar atau untuk produksi industrial. Umumnya biomassa merujuk pada materi tumbuhan yang dipelihara untuk digunakan sebagai biofuel, tapi dapat juga mencakup materi tumbuhan atau hewan yang digunakan untuk produksi serat, bahan kimia, atau panas. Biomassa dapat pula meliputi limbah terbiodegradasi yang dapat dibakar sebagai bahan bakar. Biomassa tidak mencakup materi organik yang telah tertransformasi oleh proses geologismenjadi zat seperti batu bara atau minyak bumi.

Biomassa biasanya diukur dengan berat kering. Biomassa sangat beragam jenisnya yang pada dasarnya merupakan hasil produksi dari makhluk hidup. Biomassa dapat berasal dari tanaman perkebunan atau pertanian, hutan, peternakan atau bahkan sampah. Biomassa (bahan organik) dapat digunakan untuk menyediakan panas, membuat bahan bakar, dan membangkitkan listrik, hat ini disebut bioenergi. Bioenergi berada pada level kedua setelah tenaga air dalam produksi energi primer terbarukan di Amerika Serikat.

Pemanfaatan energi biomassa dapat dilakukan dengan berbagai cara. Dewasa ini teknologi pemanfaatan energi biomassa yang telah dikembangkan terdiri dari :

1. Pembakaran langsung (direct combustion) dalam bentuk pemanfaatan panas.

Pemanfaatan panas biomassa telah dikenal sejak dulu seperti pemanfaatan kayu bakar. Pemanfaatan yang cukup besar umumnya untuk menghasilkan uap pada pembangkitan listrik atau proses manufaktur. Dalam sistem pembangkit, kerja turbin biasanya memanfaatakan ekspansi uap bertekanan dan bertemperatur tinggi untuk menggerakkan generator. Di industri kayu dan kertas, serpihan kayu terkadang langsung dimasukkan ke boiler untuk menghasilkan uap untuk proses manufaktur atau menghangatkan ruangan. Beberapa sistem pembangkit berbahan bakar batubara menggunakan biomassa sebagai sumber energi tambahan dalam boiler efisiensi tinggi untuk mengurangi emisi.

2. Konversi menjadi bahan bakar cair.

Dua bahan bakar bio yang paling umum adalah ethanol dan biodiesel. Ethanol merupakan alkohol yang dibuat dengan fermentasi biomassa dengan kandungan hidrokarbon yang tinggi seperti jagung metaldi proses yang sama untuk membuat bir. Ethanol paling sering digunakan sebagai aditif bahan bakar untuk mengurangi emisi CO dan asap lainnya dari kendaraan. Biodiesel merupakan ester yang dibuat menggunakan minyak tanaman, lemak binatang, ganggang, atau bahkan minyak goreng bekas. Biodiesel dapat digunakan sebagai aditif diesel untuk mengurangi emisi kendaraan atau dalam bentuk murninya sebagai bahan bakar kendaraan

3. Pemanfaatan Gas Biomassa

Pemanfaatan gas biomassa skala kecil yang banyak diaplikasikan oleh masyarakat adalah pemanfaatan gas metana hasil fermentasil yang langsung dibakar untuk dimanfaatkan panasnya. Pada skala yang lebih maju pemanfaatan gas biomassa dilakukan melalui sistem gasifikasi menggunakan temperatur tinggi untuk mengubah biomassa menjadi gas (campuran dari hidrogen, CO dan metana) (anonim,2007).

3.2            Ethanol / Bio Ethanol

Etanol adalah cairan tak berwarna, mudah terbakar, dan bersifat volatil (mudah menguap). Etanol biasa ditemukan dalam kehidupan sehari-hari pada minuman beralkohol, antiseptik, dan termometer. Secara trivial, dalam kehidupan sehari-hari, sebutan alkohol biasanya merujuk pada etanol. Kini telah populer juga bahan bakar etanol. Bioetanol adalah etanol yang terbuat dari sumber daya hayati melalui proses fermentasi biologis. Contoh paling sederhana pembuatan bietanol adalah pembuatan minuman beralkohol seperti bir, tuak atau wine. Etanol bisa digunakan sebagai bahan bakar karena kalor dan energi yang dihasilkannya cukup tinggi, yaitu sekitar 21,2 Mega Joule/Liter. Nilai ini hanya 35% lebih rendah dibandingkan kalor yang dihasilkan oleh bensin.

Etanol saling melarut sempurna dengan bensin pada setiap perbandingan komposisinya sehingga etanol biasa digunakan sebagai bahan bakar campuran bensin. Keuntungan dari pencampuran etanol ke dalam bensin adalah naiknya nilai angka oktan campuran etanol-bensin. Angka oktan adalah perbandingan komposisi iso-oktana terhadap heptana dalam bahan bakar. Angka oktan merupakan salah satu penanda unjuk kerja bensin sebagai bahan bakar. Semakin tinggi angka oktan, semakin mudah bahan bakar mengalami auto-ignisi (terbakar dengan sendirinya) sehingga daya bangkit bahan bakar terhadap mesinnya semakin besar. Etanol sendiri memiliki angka oktan rata-rata 104. Jika dicampur dengan bensin, angka oktannya mampu mencapai 118. Bandingkan dengan bensin premium yang angka oktannya hanya 87 atau Pertamax yang berangka oktan 98.

Melimpahnya sumber bahan baku alami bioetanol di Indonesia menunjukkan bahwa Indonesia sangat berpotensi untuk mengembangkan industri bioetanol. Dan mulai mengurangi konsumsi bahan bakar berbasis minyak bumi. Gula tebu dan jagung ini salah satunya yang kemudian digunakan sebagai bahan baku fermentasi alkohol untuk menghasilkan bioetanol (anneahira,        ).

3.3            Proses Fermentasi Etanol dari pati limbah Batang Pisang untuk Campuran Bahan Bakar

Bonggol pisang memiliki komposisi yang terdiri dari 76% pati, 20% air. Potensi kandungan pati bonggol pisang yang besar dapat dimanfaatkan sebagai bioetanol dengan metode hidrolisis asam dan enzimatis menjadi bioetanol. Bioetanol merupakan salah satu jenis biofuel (bahan bakar cair dari pengolahan tumbuhan) di samping Biodiesel. Bio-etanol adalah etanol yang dihasilkan dari fermentasi glukosa (gula) yang dilanjutkan dengan proses destilasi.

Proses Fermentasi merupakan salah satu rangkaian proses pada pembuatan Bioethanol. Proses pembuatan bioethanol yaitu meliputi ekstraksi pati dari bonggol pisang, hidrolisis pati menjadi glukosa, fermentasi glukosa menjadi Bioethanol, destilasi dan dehidrasi. Dari rangkaian proses tersebut akan dihasilkan Bioethanol berkadar kemurnian 99,5 % yang dapat dimanfaatkan sebagai campuran bahan bakar yang ramah lingkungan.

Langkah – langkah yang digunakan untuk mengubah bonggol pisang menjadi bioetanol adalah sebagai berikut:

1.            Bonggol pisang dikupas, diparut, lalu dihidrolisis (pengubahan pati menjadi glukosa) dengan ragi tape. Proses peragian atau fermentasi gula menjadi bioetanol dilakukan dengan menambahkan yeast atau ragi. Pada tahun 1815, Gay-Lussac  memformulasikan konversi glukosa menjadi etanol dan karbondioksida. Formulanya sebagai berikut :

C6H12O6          →             2C2H5OH  +  2CO2

Pati yang telah dipecah menjadi glukosa difermentasi secara anaerob dengan yeast untuk menghasilkan etanol.Pada proses tersebut, mikroorganisme yang dilibatkan adalah Saccharomyces cerevisiae (Naila,2010).  

2.             Kemudian ditambahkan Yeast (komponen utama dalam peragian) untuk fermentasi alkohol.  Proses fermentasi ini akan menghasilkan etanol dan CO₂. Bahan kemudian dialirkan ke dalam tangki fermentasi dan didinginkan pada suhu optimum kisaran 27-32 ⁰C, dan membutuhkan ketelitian agar tidak terkontaminasi oleh mikroba lainnya (Naila,2010).  

3.             Setelah itu disaring.

4.             Hasilnya kemudian didestilasi (proses pemisahan air). Proses distilasi pada pembuatan etanol sebagai bahan bakar alternatif bertujuan untuk meisahkan etanol dengan air pada etanol hasil fermentasi. Pada distilasi ini, pemisahan alkohol dengan air dilakukan dengan memperhitungkan perbedaan titik didih kedua zat tersebut. Dengan proses distilasi atau pemisahan ini, maka akan didapatkan etanol dengan kemnurnian yang lebih tinggi sehingga dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif.

5.             Jadilah bioetanol dengan grade sebesar 83%. Akan tetapi, masih ada halangan dalam mendapatkan etanol dengan kemurnian yang lebih tinggi 99,5 % (fuel based ethanol) yaitu adanya ikatan hidrogen pada struktrur senyawa kimia ethanol yang sangat sulit untuk dilepaskan. Uleh karena itu untuk mendapatkan etanol dengan kadar kemurnian paling tinggi (fuel grade ethanol) haruslah dilakukan distilasi azeotrop, yaitu proses pemisahan senyawa pada suatu campuran dimana fasa uap yang dihasilkan pada proses pemanasan distilasi sama dengan fasa cair pada campuran, sehingga kedua zat sangat sulit dipisahkan dengan menggunakan distilasi biasa. 

6.             Besarnya grade bioetanol yang dimanfaatkan sebagai campuran bahan bakar untuk kendaraan harus betul – betul kering dan anhydrous supaya tidak menyebabkan korosi, sehingga bioetanol harus mempunyai grade sebesar 99,5% - 100%. Bioetanol yang digunakan sebagai bahan bakar mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya lebih ramah lingkungan, karena bahan bakar tersebut memiliki nilai oktan 92 lebih tinggi dari premium nilai oktan 88, dan pertamax nilai oktan 94.

7.             Agar mendapati grade sebesar 99,5% maka ditambahkan kapur sebagai zat pengikat air kemudian didestilasi (proses pemisahan molekul air) (majalahenergi.com, 2010) .

            4.                 Manfaat Bioetanol

Bioetanol memiliki banyak manfaat karena dicampurkan dengan bensin pada komposisi berapapun memberikan dampak yang positif dalam mengurangi emisi yang dihasilkan oleh bahan bakar minyak (bensin). Pencampuran bioetanol absolut sebanyak 10 % dengan bensin 90 % sering disebut gasohol E-10 yang memiliki angka oktan 92 dibanding dengan premium hanya 87-88. Bioetanol dikenal sebagai octan enhancer (aditif) yang paling ramah lingkungan dibandingkan Tetra Ethyl Lead (TEL) maupun Methyl Tertiary Buthyl Ether (MTBE). Keuntungan dari pencampuran etanol ke dalam bensin adalah naiknya nilai angka oktan campuran etanol-bensin.

           5.                 Kesimpulan

1.      Kandungan pati bonggol pisang yang besar dapat dimanfaatkan sebagai bioetanol dengan metode hidrolisis asam dan enzimatis menjadi bioetanol.

2.      Proses pembuatan bioethanol yaitu meliputi ekstraksi pati dari bonggol pisang, hidrolisis pati menjadi glukosa, fermentasi glukosa menjadi Bioethanol, destilasi dan dehidrasi.

3.      Proses ini akan menghasilkan Bioethanol berkadar kemurnian 99,5 % yang dapat dimanfaatkan sebagai campuran bahan bakar yang ramah lingkungan.

4.      Keuntungan dari pencampuran etanol ke dalam bensin adalah naiknya nilai angka oktan campuran etanol-bensin.

5.      Manfaat campuran Bioethanol dengan bensin adalah dapat mengurangi emisi yang dihasilkan oleh bahan bakar minyak.

Daftar Referensi :

Naila, 2010, Fermentasi Bioethanol, [online], (http://dunianaila.blogspot.com/2010/04/proses-fermentasi-glukosa-menjadi-bioethanol, diakses tanggal 07 maret 2011)

Rezky, 2009, Proses Pembuatan bioethanol sebagai sumber energi alternatif, [online], (http://padang-today.com/?mod=artikel&today=detil&id=230, diakses tanggal 07 maret 2011)

Anonim, 2010, bioethanol dari bonggol pisang, [online], (http://majalahenergi.com/forum/energi-baru-dan-terbarukan/bioenergy/bioetanol-dari-pisang’, diakses tanggal 07 maret 2011)

Wikipedia, 2009, Bahan Bakar Ethanol, [online], (http://id.wikipedia.org/wiki/Bahan_bakar_etanol, diakses tanggal 06 maret 2011)

Anne,          , Bahan Bakar Etanol, Sumber Energi Masa Depan, [online], (http://www.anneahira.com/bahan-bakar-etanol.htm, diakses tanggal 06 maret 2011)

Anonim, 2010, Pati dari limbah batang pisang, [online], (http://id.shvoong.com/lifestyle/food-and-drink/2053512-pati-dari-limbah-batang-pisang/, diakses tanggal 07 maret 2011)

Wikipedia, 2009, Pisang, [online], (http://id.wikipedia.org/wiki/Pisang, diakses tanggal 07 maret 2011)

Rina, 2009, Pemanfaatan Limbah darii tanaman Pisang, [online], (http://onlinebuku.com/2009/01/29/pemanfaatan-limbah-dari-tanaman-pisang/, diakses tanggal 07 maret 2011)

Anonim, 2007, Energi Biomassa, [online], ( diakses tanggal 05 maret 2011)