07 November 2017
Memanen Bioetanol dari Lignoselulosa

LIPI terus mengembangkan teknologi proses produksi bioetanol dari biomassa lignoselulosa agar layak produksi secara komersial untuk bahan bakar alternatif yang berkelanjutan.

Mengandalkan bahan bergula dan berpati untuk menghasilkan  bioetanol sebagai bahan bakar alternatif, kuranglah bijak. Sebab, kedua bahan ini sangat dibutuhkan masyarakat sebagai bahan pangan. Karena itulah, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) yang tahun ini berusia 50 tahun, terus mengembangkan teknologi proses produksi bioetanol dari biomassa lignoselulosa.

Memang memproduksi bioetanol dari bahan bergula seperti gula tebu, gula bit, nira aren, dan sebagainya tidak sesulit memproduksi bioetanol dari biomassa lignoselulosa. Bahan bergula itu bisa langsung difermentasi menghasilkan bioetanol. Setelah melalui proses pemurnian dengan destilasi dan dehidrasi, diperoleh bioetanol berkadar 99,5% atau fuel grade ethanol (FGE).

Begitu pula memproduksi bioetanol dari bahan berpati seperti jagung dan singkong. Mula-mula pati dihidrolis menjadi gula sederhana. Setelah itu, gula sederhana ini difermentasi sehingga menghasilkan bioetanol. Setelah melalui pemurnian seperti halnya dalam memproduksi bioetanol dari bahan bergula, dapat dihasilkan bietanol yang layak sebagai pencampur bahan bakar bensin.

Berbeda dengan memproduksi bioetanol dari bahan berlignoselulosa seperti kayu, jerami padi, rerumputan, tandan kosong kelapa sawit (TKKS), ampas tebu (bagas), batang kayu, tongkol jagung, dan bahan-bahan organik lainnya, jauh lebih sulit. Prosesnya dimulai dengan persiapan bahan baku, sakarifikasi, fermentasi, serta pemurnian bioetanol dengan destilasi dan dehidrasi.

Teknologi CBP

Persiapan bahan baku lignoselulosa (terdiri atas lignin, hemiselulosa, dan selulosa) meliputi proses fisika, fisiko-kimia, biologis, atau kombinasinya. Proses fisika meliputi pencacahan, penggilingan, dan penepungan untuk memperkecil ukuran dan mengurangi kristalinitas selulosa.

Yanni Sudiyani dan Dian BurhaiMenurut Prof. Dr. Yanni Sudiyani, peneliti pada Pusat Penelitian Kimia (PP Kimia) LIPI, penggilingan dimaksudkan untuk mememperkecil ukuran biomassa lignoselulosa sehingga menjadi sekitar 1-5 mm. Kemudian dengan menggunakan NaOH, bahan tersebut menjadi pulp (bubur kayu atau biomassa). Di sini juga terjadi pemisahan lignin dari hemiselulosa dan selulosa.


Dengan teknologi CBP (consolidated bioprocessing), proses sakarifikasi atau hidrolisa (konversi selulosa menjadi glukosa dan hemiselulosa menjadi silosa) di dalam satu reaktor dengan proses fermentasi. Menurut Dian Budiani, MT, pulp tadi dimasukkan ke reaktor. Di reaktor ini dimasukkan pula Trichoderma reesei, yang menghasilkan enzim selulase, yang mengkonversi selulosa menjadi glukosa dan hemiselulosa menjadi silosa. Dimasukkan juga Pichia stipitis dan Saccharomyces cerevisiae, yang bertugas memfermentasi glukosa dan silosa menjadi etanol.

“Dengan CBP ini lebih efisien karena kita tidak perlu membeli enzim untuk mengkonversi selulosa menjadi glukosa dan hemiselulosa menjadi silosa,” kata peneliti CBP pada PP Kimia LIPI itu, Senin, 30 Oktober 2017. “Harga enzim itu sangat mahal,” kata Yanni kepada AGRINA.

Kadar bioetanol hasil fermentasi ini sekitar 6,5%. Untuk meningkatkan kadarnya menjadi sekitar 95% dilakukan destilasi (penyulingan) bertingkat. Agar bisa berkadar 99,5% sesuai dengan standar untuk bahan bakar, dilakukan dehidrasi dengan menggunakan adsorben seperti zeolit.

Haznan AbimanyuMenurut Dipl. Ing. Haznan Abimanyu, Ph.D., biaya produksi bioetanol dari lignoselulosa ini masih tinggi, sekitar Rp 25.000 per liter untuk skala produksi 1.000 liter per hari. Sekitar 40% biaya itu dari perlakukan bahan baku, 25% dari sakarifikasi, 10% fermentasi, 10% destilasi, dan 15% dari dehidrasi. “Kita terus untuk menekan biaya ini,” kata peneliti pada PP Kimia LIPI itu.

Bandingkan dengan biaya produksi bioetanol berbahan baku gula atau pati, biayanya sekitar Rp 7.000 per liter. Penelitian teknologi CBP ini merupakan salah satu cara untuk menekan biaya produksi bioetanol dari biomassa lignoselulosa. “Kami terus mencari bagaimana teknologi proses yang waktu produksinya lebih singkat, biaya efisien, dan hasilnya efektif,” kata Yanni.

Selain terus meneliti teknologi proses yang efisien dan efektif dalam menghasilkan bioetanol, menurut Dr. Agus Haryono, pihaknya juga meneliti untuk memanfaatkan hasil samping (by-product) seperti lignin. “Lignin ini bisa untuk surfaktan (lem) dan pencampur kemasan plastik,” kata Kepala PP Kimia LIPI itu. “Proses menghasilkan bioetanol itu mahal, tapi harganya murah. Karena itu kita terus mencari produk-produk samping yang harganya lebih tinggi,” kata Yanni.

Misalnya glutation yang bisa diekstrak dari limbah fermentasi. Glutation ini merupakan antioksidan yang dapat digunakan sebagai bahan komestik. Harga glutation ini relatif mahal.

Sebagai Pusat Unggulan Bioetanol Generasi Kedua, yang berbahan baku biomassa lignoselulosa, PP Kimia LIPI terus berupaya untuk menghasilkan bioetanol maupun hasil sampingnya sehingga bisa layak produksi secara komersial. Bioetanol ini dapat digunakan sebagai pencampur bahan bakar bensin (bahan bakar dari fosil), sehingga bisa dihasilkan bahan bakar yang berkelanjutan.

Potensi biomassa

Dibanding bioetanol dari gula dan pati, yang biasa disebut bioetanol generasi pertama, tentu biaya produksi bioetanol dari biomassa lignoselulosa masih mahal. Tapi potensi biomasssa lignoselulosa di Indonesia sangat besar. Misalnya tandan kosong kelapa sawit (TKKS). Dengan kandungan selulosa 41-47%, satu ton TKKS kering dapat menghasilkan bioetanol sekitar 150 liter.

Padahal, setiap 1 juta ha kebun kelapa sawit dapat menghasilkan 2,38 juta ton TKKS basah atau 1,19 juta ton TKKS kering per tahun. Dengan luas kebun kelapa sawit sekitar 10 juta ha, maka setiap tahun dapat dihasilkan 23,8 juta ton TKKS basah setara 11,9 juta ton TKSS kering. Setiap tahun bisa dihasilkan bioetanol dari TKSS sekitar 1.785 juta liter atau 1,79 juta kilo liter (kL).

Bagaimana biomassa jerami padi? Menurut Moiorella (1985),  setiap panen 1 kg gabah kering giling (GKG) diperoleh jerami padi kering 1-1,5 kg. Pada tahun 2017, produksi padi di Indonesia sekitar 78 juta ton GKG. Jadi, total jerami padi kering yang diperoleh 78 juta ton - 117 juta ton.

Menurut Kim dan Dale (2004) potensi bioetanol yang dihasilkan sekitar 0,28 liter per kg jerami padi kering. Dari 78 juta ton jerami padi kering, potensi bioetanol yang dihaslkan 21,84 juta kL.

Bagaimana potensi bioetanol dari ampas tebu? Menurut penelitian Euis Hermiati dkk (2010) dari UPT BPP Biomaterial LIPI, potensi bioetanol yang dihasilkan sekitar 0,61 juta kL per tahun.

Betapa besar potensi biomassa lignoselulosa di Indonesia yang dapat diolah untuk menghasilkan bioetanol. Biomassa lignoselulosa ini bisa berasal dari limbah pertanian (seperti jerami padi dan tongkol jagung), limbah perkebunan (seperti TKKS dan ampas tebu), limbah kayu dan kehutanan (seperti sisa gergajian), dan sampah organik (seperti sampah rumah tangga dan sampah pasar).

Mengingat potensi biomassa lignoselulosa dan bahan ini bukanlah pangan, diperlukan kontribusi ilmu pengetahuan untuk menghasilkan bioetanol, bahan bakar alternatif berkelanjutan, yang  lebih ekonomis agar layak diproduksi secara komersial. Masa depan sumber energi di Indonesia bukan lagi dari fosil (yaitu minyak bumi, gas, dan batubara), tapi dari biomassa lignoselulosa.

Pencampur bensin

Pencampuran bioetanol FGE 10% dengan bensin 90% sering disebut dengan gasohol E10. Gasohol merupakan singkatan gasoline (bensin) dan bioetanol. Gasohol E-10 ini mempunyai angka oktan sekitar 92 atau setara bensin Pertamax. Karena itulah bioetanol ini dikenal dengan octan enhancer, menggeser tetra ethyl lead (TEL) dan methyl tertiary buthyl ether (MTBE).

Semakin tinggi angka oktan bahan bakar kendaraan bermotor maka proses pembakaran stabil dan sempurna sehingga bisa mengurangi emisi gas karbon monoksida (CO), yang beracun. Hasil pembakaran juga menjadi bersih karena kandungan oksigen bioetanol juga tinggi, sekitar 35%.

Pada tahun 2025, pemerintah mencanangkan pencampuran bioetanol dalam bahan bakar bensin sebesar 20% atau setara dengan 9,34 juta kL. Dan pada tahun 2040 mencapai 30% atau setara dengan 29,12 juta kL bioetanol. Karena itu untuk menghasilkan bahan bakar berkelanjutan, dalam hal ini  bensin, pemerintah perlu terus mendorong penelitian bioetanol dari biomassa ini.

Syatrya Utama

 

© 2008 Agrina. Powered by iFORTE