Pulp Kraft Kayu Jabon sebagai Bahan Baku Pembuatan Bioetanol

Abstract

INTRODUCTION Fast growing species such as Jabon-wood can be a potential lignocellulosic raw material for bioethanol production. Jabon is characterized by its high cellulose content, relatively low lignin content, fast growing species, and unsuitable for contruction materials due to its low strength and durability. This research was intended to evaluate the potential of bioethanol production from jabon-wood. Determination of the most appropriate lignin content and freeness level of pulp that will produce the highest conversion degree of wood into ethanol were also carried out. MATERIALS AND METHODS Jabon-wood chips were cooked by Kraft method with different alkali active and temperature to achieved kappa number 0, 10, 20, 30, 40, and 80. Oxygen delignification and bleaching are used for kappa number 15 to achieved kappa number 0. Pulp with adjusted kappa number was beaten with PFI mill to achieved freeness level 400, 300, 200, and 100 mL CSF (Canadian Standard Freeness). Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) method is used to produce ethanol. Medium volume is 10 mL, where 3% cellulose (w/v), 0.04% NPK (w/v), 0.15% ZA (w/v), 20% Saccharomyces cerevisiae filtrate (v/v) of the medium volume, cellulase enzyme (activity 4.5-7 IU/mL) three times from the amount of cellulose (v/w) and citric acid 1M 0,5 mL as buffer. Water bath shaker is used to medium incubation for three days (72 hours) with temperature 40 0C. Reducing sugars is determined by using Somogyi-Nelson with spectrophotometer, while ethanol content is determined by compare between samples area and ethanol standard chromatogram with gas chromatography. RESULT The result showed that lignin and freeness level influenced sugars and ethanol production. Much lower kappa number and freeness of produced pulp, will tend to resulting as more higher yield on converted reducing sugars to ethanol, ethanol content, and cellulosic convertion. Pulp with kappa number 0 (bleached pulp) and 10 with freeness level 100 mL CSF had highest percentage of reduced sugars that converted to ethanol (8.36% and 7.32%), ethanol content (0.52% dan 0.47%), cellulosic convertion (24.15% and 22.12%), and ethanol yield (16.39% and 14.35%). Based on the data, jabon-wood was potential as raw material for producing bioethanol.

Semakin menipisnya energi fosil dan keinginan manusia menggunakan energi yang ramah lingkungan mendorong pencarian energi alternatif yang terbarukan. Salah satu energi alternatif tersebut adalah bioetanol. Jabon (Anthocephalus cadamba Miq) adalah salah satu jenis tanaman kehutanan yang potensial sebagai bahan baku etanol karena kadar selulosanya yang tinggi, umur panen yang singkat dengan kelas kuat dan awet yang rendah (tidak cocok dijadikan sebagai bahan baku konstruksi). Serpih kayu jabon dimasak dengan proses Kraft dengan kadar alkali aktif dan suhu yang berbeda bergantung pada bilangan kappa pulp yang diinginkan yaitu 0, 10, 20, 30, 40, dan 80. Bilangan kappa 0 (lignin Klason 0%) diperoleh dengan memberi perlakuan pulp dengan bilangan kappa 15 dengan ODL (Oxygen Delignification) dan bleaching. Pulp-pulp tersebut digiling dengan PFI mill untuk mendapat level freeness 400, 300, 200, dan 100 mL CSF (Canadian Standard Freeness). Simultaneous Saccharification and Fermentation (SSF) merupakan metode yang dipilih untuk memproduksi etanol. Volume media 10 mL dengan kadar selulosa 3% (w/v), NPK 0,04% (w/v), 0,15% (w/v), 20% filtrat Saccharomyces cerevisiae (v/v) dari volume media, enzim selulosa beraktivitas 4,5-7 IU/mL 3 kali kadar selulosa (v/w), dan 0,5 mL asam sitrat 1M. Media diinkubasi pada suhu 40 0C selama 3 hari (72 jam). Gula pereduksi ditentukan dengan spektrofotometer mengacu pada metode Nelson-Somogyi dan kadar etanol ditentukan dengan menggunakan gas kromatografi (GC) dengan membandingkan area kromatogram sampel dengan standar. Hasil penelitian secara umum menunjukkan bahwa semakin rendah bilangan kappa (kadar lignin pada pulp) dan semakin kecil level freeness (semakin besar perlakuan beating) maka kadar gula pereduksi yang terkonversi jadi etanol, kadar etanol, konversi selulosa dan rendemen etanol akan semakin tinggi. Pulp dengan lignin Klason 0% dan 1.5% pada level freeness 100 mL CSF merupakan pulp dengan kombinasi perlakuan terbaik dalam menghasilkan etanol dibanding dengan kombinasi perlakuan lainnya. Kombinasi perlakuan tersebut masing-masing menghasilkan kadar gula pereduksi terkonversi menjadi etanol 8,36% dan 7,32%, kadar etanol 0,52% dan 0,47%, konversi selulosa 24,15% dan 22,12% dan rendemen etanol 16,39% dan 14,35%. Berdasarkan data yang diperoleh, disimpulkan bahwa pulp kayu jabon cukup potensial dijadikan sebagai bahan baku bioetanol.