Rekayasa Bioproses Produksi Bioetanol Dari Limbah Ampas Tahu Menggunakan Konsorsium Mikroba Secara Sakarifikasi Dan Fermentasi Simultan (Ssf).

Abstract

Limbah ampas tahu merupakan bahan baku potensial untuk produksi bioetanol. Kandungan karbohidrat dalam limbah ampas tahu dapat mencapai 30-50 %. Produksi tahu di Indonesia mencapai 2,6 juta ton per tahun. Terdapat 315 unit usaha produksi tahu dengan total produksi sebesar 1,08 juta ton per tahun di wilayah Jabodetabek. Limbah ampas telah dimanfaatkan sebagai bahan bahan fortifikasi pakan ternak dan bahan dasar pembuataan oncom merah. Proses produksi bioetanol memiliki kendala biaya produksi yang tinggi. Terdapat tiga langkah yang dapat digunakan untuk menekan biaya produksi yaitu, pemilihan substrat yang murah dan jumlahnya melimpah, penggunaan teknologi yang dapat meningkatkan produktivitas, serta penggunaan agen mikroba sebagai penghasil enzim untuk bioetanol dan menerapkan prinsip rekayasa biorproses yaitu, teknik sakarifikasi dan fermentasi simultan terekayasa. Proses produksi bioetanol dari bahan berpati pada umumnya menggunakan enzim komersial untuk menghidrolisis pati menjadi gula. Penelitian ini menggunakan kultur kapang Aspergillus niger dan khamir Saccharomyces cerevisiae untuk meminimalisir ketergantungan terhadap enzim komersial yang mahal. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa potensi limbah ampas tahu sebagai bahan baku bietanol dan menentukan teknologi produksi bioetanol yang memiliki rendemen dan efisiensi konversi yang tinggi menggunakan metode Sakarifikasi dan Fermentasi Simultan (SSF) terekayasa. Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahapan; pembuatan dan karakterisasi tepung ampas tahu, proses produksi gula menggunakan kultur Aspergillus niger, dan proses produksi bioetanol secara SSF konvensional (aerasi penuh) dan SSF terekayasa menggunakan konsorsium mikroba yang terdiri dari Aspergillus niger dan Saccharomyces cerevisiae. Berdasarkan hasil karakterisasi, kandungan utama tepung ampas tahu adalah karbohidrat, yaitu 54,04±0,03 % (bk) dengan kandungan pati sebesar 39,23± 0,2 % (bk). Proses produksi gula dari pati limbah ampas tahu dilakukan dengan kultivasi sistem batch (curah) selama 84 jam menggunakan kapang Aspergillus niger. Produksi gula terbesar adalah pada jam ke- 48, yaitu 14,42 g/L. Proses produksi bioetanol secara SSF konvensional (aerasi penuh) menggunakan konsorsium mikroba menghasilkan bioetanol sebesar 7,69 g/L. Kinetika kultivasi meliputi; nilai laju pertumbuhan maksimum (μ maks) sebesar 0,01/jam, (Yp/s) sebesar 0,24±0,03 g gula/g substrat, (Yx/s) sebesar 0,23±0,01 g biomassa/g substrat, (Yp/x) sebesar 0,93±0,07 g gula/g biomassa, dan efisiensi penggunaan subtrat sebesar 88,57 ±0,16 %. Penghentian aerasi pada SSF terekayasa dilakukan berdasarkan tahap sebelumnya, dimana biomassa Aspergillus niger berada pada akhir fase eksponensial dan menghasilkan gula tertinggi yaitu pada jam ke-48. Kultivasi dalam kondisi anaerobik dapat meningkatkan kemampuan Saccharomyces cerevisiae dalam mengkonversi gula menjadi bioetanol. Kombinasi teknik SSF terekayasa dan konsorsium mikroba terbukti mampu meningkatkan produksi bioetanol yaitu sebesar 11,39 g/L. Teknik SSF terekayasa dinilai lebih efisien dibandingkan SSF konvensional (aerasi penuh) karena dapat meningkatkan rendemen pemakaian substrat menjadi produk (Yp/s) sebesar 0,35±0,01 g bioetanol/ g substat, (Yx/s) sebesar 0,15±0,02 g biomassa/ g substrat. Rendemen produk per biomassa (Yp/x) yaitu 1,15±0,02 g bioetanol/g biomassa dengan nilai efisiensi pengunaan substrat sebesar 83,51±0,17%.