Bioethanol Production from Iles-Iles and Sorghum Starch as Raw Materials (Effect of CaCl 2 Addition and Saccharification Time)

Authors

Kusmiyati Kusmiyati, Renewable Energy Research Centre, Muhammadiyah University of Surakarta, Surakarta 57102, IndonesiaFollow
Ali Mahmudi, Engineering Faculty, Chemical Engineering Department, Muhammadiyah University of Surakarta, Surakarta 57172, Indonesia

Abstract

Bioethanol produced from agricultural sources is one alternative energy that has been developed to substitute for petroleum. However, the use of food sources such as corn and cassava to produce bioethanol still face obstacles that lead to the scarcity of food and an increase in food prices. The aim of this study was to produce bioethanol from sorghum and iles-iles, which are not used by humans as food, especially in Indonesia. For both materials, the variables studied were saccharification time (4, 8, 24, and 48 h) and concentration of CaCl2 added to the liquefaction slurry (0, 100, 200, 300, and 400 mg/L). The bioethanol was produced by enzymatic hydrolysis, which consists of liquefaction usinga-amylase at 1.6% v/w (t = 1 h; T = 95-100 °C; pH 6) and saccharification of the liquefaction slurry by using b- amylase at 3.2% v/w (t = various; T = 60 °C; pH 5) and fermentation by Saccharomyces cerevisiae (t = 120 hours; pH 4, 5; yeast 5g). The best conditions were obtained for sorghum at saccharification t = 24 h, which resulted in the highest ethanol yield, 91.5 g/L, and for iles-iles at t = 48 h, which yielded 107.1 g/L. The optimum amount of CaCl2 to be added was 200mg/L, which resulted in the highest ethanol yield, 98.5 g/L and 92.4 g/L for sorghum and iles-iles, respectively. This results shows that sorghum and iles-iles are promising raw materials for the production of bioethanol, since they produce it in large amounts.

Bahasa Abstract

Produksi Bioetanol Berbahan Dasar Iles-iles dan Pati Sorgum (Efek Penambahan CaCl2 dan Waktu Sakarifikasi). Bioetanol yang dihasilkan dari sumber pertanian merupakan salah satu energi alternatif yang dikembangkan untuk menggantikan minyak bumi. Namun, penggunaan bahan makanan seperti jagung dan singkong untuk memproduksi bioetanol menimbulkan kendala karena dapat menyebabkan kelangkaan pangan dan kenaikan harga pangan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menghasilkan bioetanol dari sorgum dan iles-iles, dimana bahan ini tidak digunakan oleh manusia sebagai makanan, terutama di Indonesia. Pada kedua bahan baku, variabel yang diteliti adalah waktu sakarifikasi (4, 8, 24, dan 48 jam) dan konsentrasi CaCl2 yang ditambahkan ke dalam larutan umpan likuifikasi pada berbagai konsentrasi (0, 100, 200, 300, dan 400 mg/L). Proses hidrolisis enzimatik terdiri dari likuifikasi menggunakan a-amilase sebesar 1,6% v/w (t = 1 jam; T = 95-100 °C, pH 6) dan sakarifikasi hasil likuifikasi dengan menggunakan b-amilase sebesar 3,2% v/w (t = variasi, T = 60 °C, pH 5) dan fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae (t = 120 jam, pH 4, 5, ragi 5g). Kondisi terbaik diperoleh untuk sorgum yang di sakarifikasi t = 24 jam, yang menghasilkan yield etanol tertinggi, 91,5 g/L, dan untuk iles-iles pada t = 48 jam, yang menghasilkan 107,1 g/L. Kondisi optimum dari CaCl2 yang n ditambahkan adalah 200mg/L, yang mengakibatkan hasil tertinggi etanol, 98,5 g/L dan 92,4 g/L untuk masing-masing sorgum dan iles-iles. Hasil ini menunjukkan bahwa sorgum dan iles-iles merupakan bahan baku yang menjanjikan untuk produksi bioetanol, karena dapat dihasilkan bioethanol kadar tinggi.

References

1. L. Mojovic, D. Pejin, O. Grujic, S. Markov, J. Pejin, M. Rakin, M. Vukasinovic, S. Nikolic, D. Savic, Chem. Ind. & Chem. Eng. Quarterly 15 (2009) 211.
2. Y. Guo, J. Xu, Y. Zhang, H.R. Xu, Z. Yuan, D. Li, J. Bioresource Tech. 101 (2010) 8784.
3. Q. Shao, S.P.S. Chundawat, C. Krishnan, B. Bals, L.dC. Sousa, K.D. Thelen, B.E. Dale, V. Balan, Biotech. Biofuels. 3 (2010) 3.
4. S. Phuengjayaem, S. Teeradakorn, Int. Conf. on Asia Agri. Animal IPCBEE. 1 (2011) 27.
5. B.A. Adelekan, African J. Biotech. 9/35 (2010) 5643.
6. M.G. Walker, J. Inst. Brew. 117 (2011) 3.
7. L.L. Zamora, J.A.G. Calderón, E.T. Vázquez, E.B. Reynoso, J. Mex. Chem. Soc. 54 (2010) 198.
8. D. Pimentel, Nat. Resour. Res. 12/2 (2003) 127.
9. S. Chintawar, A.K. Mishra, J.M. Gillespie, Southern Agricultural Economics Association Annual Meeting, Atlanta, GA, January 31-February 03, 2009, p.1.
10. N. Nadir, M. Mel, M.I.A. Karim, R.M. Yunus, J. App. Sci. 9 (2009) 3068.
11. Sumarwoto, Biodiversitas 6 (2005) 185.
12. Kusmiyati, A.N. Arifin, Simposium Nasional RAPI IX, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta, 2010, p.116.
13. Y. Zeng, N. Wei, M. Lou, L. Fu, P. Xiong, Y. Wang, African J. Biotech. 9 (2010) 7687.
14. S. Talekar, S. Chavare, J. Sci. Technol. 4 (2012) 2076.
15. S.D. Shewale, B. Pandit, Carbohydrate Res. 344 (2009) 52.
16. N.K. Aggarwal, P. Nigam, D. Singh, B.S. Yadav, World J. Microb. Biotech. 17 (2001) 411.
17. P. Rani, S. Sharma, F.C. Garg, K. Raj, L. Wati, Indian J. Sci. Technol. 3 (2010) 733.

Recommended Citation

Kusmiyati, Kusmiyati and Mahmudi, Ali (2014) "Bioethanol Production from Iles-Iles and Sorghum Starch as Raw Materials (Effect of CaCl 2 Addition and Saccharification Time)," Makara Journal of Technology: Vol. 18: Iss. 1, Article 5.
DOI: 10.7454/mst.v18i1.2938
Available at: https://scholarhub.ui.ac.id/mjt/vol18/iss1/5