Aplikasi Sakarifkasi dan Ko-Fermentasi Simultan Direkayasa dalam Produksi Bioetanol dari Rebung

Abstract

Bioetanol merupakan salah satu energi alternatif yang potensial sebagai pengganti bahan bakar fosil karena merupakan sumber energi terbarukan (renewable). Bahan baku bioetanol dapat berasal dari generasi dua (G2) atau lignoselulosa. Salah satu biomassa dari sumber lignoselulosa yang sering digunakan untuk bahan baku bioetanol ialah bambu. Namun, pada teknologi prosesnya perlu melakukan proses pre-treatment (delignifikasi) terlebih dahulu untuk mengurangi kandungan lignin yang dikandung oleh bambu. Kandungan lignin bambu adalah sebesar 22,9%. Oleh karena itu, alternatif pengganti bahan bakunya ialah dengan menggunakan bambu berumur muda yang dikenal dengan rebung dimana rebung memiliki kandungan lignin yang jauh lebih rendah yaitu sebesar 1,8%. Penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan produksi bioetanol dengan menggunakan agen mikroba penghasil enzim untuk produksi bioetanol dan dilakukan dengan teknik SSCF (Simultaneous Saccharification and CoFermentation). Pada penelitian ini, untuk menentukan waktu rekayasa SSCF harus dilakukan kultivasi Trichoderma reesei sebagai penelitian pendahuluan. Proses rekayasa dilakukan setelah mencapai konsentrasi gula tertinggi atau saat sel mencapai fase pertumbuhan maksimum. Sementara itu, kondisi reaktor beralih dari jalur respirasi ke jalur fermentasi saat waktu rekayasa diperoleh. Jamur Trichoderma reesei digunakan untuk proses sakarifikasi, dan dua jenis khamir yaitu Saccharomyces cerevisiae dan Schhefercomyces stipitis digunakan untuk proses fermentasi. Sebelum kultivasi, proses pre-treatment dan karakterisasi rebung dilakukan terlebih dahulu. Penelitian utama adalah produksi bioetanol dari rebung menggunakan teknik SSF konvensional (aerasi penuh), SSCF konvensional (aerasi penuh), dan teknik SSCF rekayasa (peralihan kondisi dari jalur respirasi ke jalur fermentasi). Berdasarkan hasil karakterisasi rebung yang sudah didelignifikasi diperoleh konsentrasi selulosa sebesar 55,09 ± 1,57%, hemiselulosa 9,36 ± 2,33% serta lignin 0,61±0,09%. Kultivasi Trichoderma reesei sebagai penelitian pendahuluan yang dilakukan selama 84 jam menghasilkan produk gula tertinggi pada jam ke-24 sebesar 21,63 g/L. Hasil ini mendasari bahwa jam ke-24 digunakan untuk penerapan waktu rekayasa bioproses pada engineered SSCF. Produksi bioetanol dengan teknik SSF konvensional menghasilkan etanol sebesar 6,94 g/L ± 0,00. Kinetika kultivasi meliputi nilai laju pertumbuhan spesifik maksimum gabungan (µx maks) sebesar 0,1/h, laju pertumbuhan spesifik sel maksimum (µN maks) kapang dan khamir sebesar 0,1/h dan 0,1/h, rendemen (Yp/s) sebesar 0,3 g/g, dan laju pembentukanetanol sebesar 0,08 g/L. Produksi bioetanol dengan teknik SSCF konvensional menghasilkan etanol sebesar 13,84 ± 1,06 g/L. Kinetika kultivasi meliputi nilai laju pertumbuhan spesifik maksimum gabungan dilambangkan sebagai (µx maks) yaitu sebesar 0,1/h, laju pertumbuhan spesifik sel maksimum kapang dan khamir dilambangkan sebagai (µN maks) yaitu sebesar 0,09/h dan 0,1/h, rendemen (Yp/s) sebesar 0,41 g/g, dan laju pembentukan etanol sebesar 0,18 g/L. Produksi bioetanol dengan teknik ESSCF dilakukan dengan merekayasa pada jam ke-24 dimana terjadi peralihan kondisi dari aerobik menjadi anaerobik (aerasi dihentikan). Teknik ini mampu menghasilkan konsentrasi etanol yang terbaik yaitu sebesar 18,74 ± 0,17 g/L h. Kinetika kultivasi meliputi; nilai laju pertumbuhan maksimum gabungan (µx maks) sebesar 0,08/h, laju pertumbuhan sel maksimum (µN maks) kapang dan khamir sebesar 0,11/h dan 0,14/h, rendemen (Yp/s) sebesar 0,46 g/g, laju pembentukan etanol sebesar 0,259 g/L h.