TOPIK PENELITIAN BIOETHANOL, TOPIK PENELITIAN PALING HOT SAAT INI

Topik penelitian tentang bioethanol merupakan salah satu topik paling ‘hot’ saat ini di dunia. Puluhan bahkan mungkin ratusan peneliti di seluruh penjuru dunia berlomba-lomba menemukan teknologi produksi bioethanol dari lignoselulosa. Ketika berkelana di dunia ‘maya’ aku menemukan ratusan jurnal ilmiah, laporan, ulasan di website, dan blog yang mengulas tentang topik bioethanol selulosa. Secara garis besar penelitian bioethanol lignoselulosa dapat dikelompokkan mejadi beberapa seperti saya uraikan di bawah ini.

Catatan: Saya tidak menyebutkan literaturnya secara eksplisit, karena ini bukan tulisan ilmiah. Citasi memang penting, tetapi kurang enak dipandang dan dapat mengaburkan inti tulisan sebenarnya. Yang tertarik untuk mendalami lebih lanjut, silahkan cari sendiri atau tanya ke Om Google, Om Yahoo, atau Om Wikipedia.

1. Pencarian biomassa lignoselulosa yang potensial

Awalnya ethanol dibuat dari gula. Lalu beralih ke pati-patian. Tetapi karena berkompetisi dengan pangan dan pakan, ethanol dari gula dan pati tidak memungkinkan lagi. Mau pilih perut kita atau perutnya mesin? Perut kita tentu lebih utama. Oleh karena itu dicari sumber bahan baku alternatif dan yang paling potensial adalah biomassa lignoselulosa. Lignoselulosa dipilih karena tidak berkompetisi dengan pangan maupun pakan, tersedia melimpah, murah, dan terbarukan.

Sejak saat itu mulai dilakukan penelitian yang gencar tentang biokonversi lignoselulosa. Awalnya sudah ada sejak abad ke 18. Mulai aktif di tahun 70-an, dan semakin intens di abad 21 ini. Berbagai sumber biomassa lignoselulosa sudah banyak dicoba, terutama dari limbah pertanian, limbah kehutanan, limbah perkebunan, dan limbah organik lainnya. Di Eropa dan Amerika juga mulai dicari tanaman-tanaman yang dapat tumbuh cepat (menghasilkan biomassa lignoselulosa besar), seperti Mischantus sp. Tanamannya seperti tanaman rumput gajah.

Nah..di Indonesia yang daerah tropis, biomassa lignoselulosa sangat melimpah ruah. Tidak perlu mencari-cari tanaman, yang ada di depan mata saja luar biasa banyaknya. Mbok ya..o…. para peneliti, para cendekia, para ilmuwan, para birokrat dan para pengusaha saling bersatu padu untuk memaksimalkan potensi ini. Jangan sampai kita kalah dengan peneliti luar negeri atau malah potensi kita diambil oleh mereka.

2. Pretreatment lignoselulosa

Biokonversi lignoselulosa menjadi ethanol jauh lebih sulit daripada dari gula atau pati. Inilah menariknya penelitian. Sulit tetapi bukan tidak mungkin. Sulit tetapi bukan tidak bisa. Dan bagian yang paling menarik dan paling sulit adalah bagian-bagian di awal proses, salah satunya adalah pretreatment. Penelitian beberapa tahun terakhir banyak mengkaji masalah ini. Pretreatment dapat dilakukan secara makanik/fisika, kimia, fisiko-kimia, atau biologi. Perlakuan pretreatment dapat meningkatkan hasil dan efisiensi hidrolisis dan pada akhirnya dapat meningkatkan produksi ethanol. Setiap biomassa lignoselulosa mungkin saja memerlukan pretreatment yang cocok. Tantangan berikutnya adalah membuat proses ini mejadi ekonomis.

3. Teknik hidrolisis dan fermentasi

Hidrolisis atau arti harfiahnya adalah pemecahan dengan air. Selulosa dan hemiselulosa dipecah-pecah menjadi gula penyusunnya. Nah..kalau sudah bisa jadi gula, urusan menjadi lebih mudah. Masalahnya memecah selulosa dan hemiselulosa tidak mudah. Tingkat kesulitannya juga terkait dengan bahan asalnya. Misalnya saja, selulosa dari tongkol jagung lebih mudah dihidrolisis daripada kayu jati.
Teknik hidrolisis dapat dibagi menjadi dua kelompok utama: berbasis asam dan berbasis enzim. Hidrolisis dengan asam sudah lama sekali berkembang, tetapi sejauh ini banyak kelemahannya, salah satunya adalah kurang ekonomis dan menghasilkan produk yang dapat menghambat proses fermentasi. Tantangannya saat ini adalah untuk meminimalisir kekurangan-kekurangan tersebut.
Hidrolisis dengan enzim lebih berprospek, tetapi sejauh ini belum ekonomis. Ini tantangan yang sangat besar. Berbagai upaya dilakukan untuk meningkatkan efisiensi hidrolisis dengan enzim, seperti menurunkan biaya produksi enzim dan meningkatkan kerja enzim itu sendiri.

Penelitian juga difokuskan pada integrasi hidrolisis dan fermentasi. Kalau tahapan ini bisa digabungkan/diintegrasikan akan dapat meningkatkan efisiensi produksi. Banyak cara yang sudah dicoba dan diuraikan. Silahkan dicoba, siapa tahu Anda dapat menemukan cara baru yang lebih inovatif, lebih murah, lebih efisien, dan lebih ekonomis.

4. Pencarian dan perekayasaan mikroba-mikroba unggul untuk fermentasi

Hasil hidrolisis hemiselulosa terdiri dari gula C5 dan gula C6. Gula C6 mudah difermentasi dengan menggunakan ragi roti biasa. Cuma masalahnya ragi tidak bisa memfermentasi gula C5. Oleh karena itu saat ini banyak dicari mikroba yang dapat memfermentasi gula C5. Rekayasa juga dilakukan untuk membuat agar ragi bisa memfermentasi gula C6 dan gula C5 sekaligus. Penelitian juga dilakukan untuk meningkatkan kemampuan fermentasi ragi/mikroba dan meningkatkan konsentrasi gula yang dapat ditolelir oleh mikroba.

5. Purifikasi bioethanol

Purifikasi dilakukan dengan dua tahap: distilasi dan dehidrasi. Destilasi relative sudah berkembang cukup baik. Namun, dehidrasi hanya bisa menghasilkan ethanol dengan kadar 95% saja. Sisa air dilakukan dengan dehidrasi. Nah, teknik dehidrasi ini banyak diteliti sekarang. Misalnya yang sudah jadi adalah dengan membuat zeolit sintetis yang dapat menyerap air.

***

Topik lain yang menarik

Ada satu ide penelitian yang sangat menarik menuru saya. Sejauh ini saya belum menemukan penelitian yang mengarah ke sini. Kalau penelitian-penelitian banyak dilakukan pada proses produksi bioethanol, nah yang jarang adalah penelitian penggunaan bioethanol. Lebih kongkrit lagi penelitian tentang mesin yang menggunakan ethanol. Kalau mesin yang menggunakan ethanol murni sudah ada, demikian pula mesin yang menggunakan campuran ethanol dengan bensin juga sudah ada. Yang belum ada adalah penelitian yang menggunakan ethanol tidak murni alias masih mengandung air.
Kalau ada mesin yang bisa menggunakan ethanol ini akan sangat luar biasa sekali. Karena akan menghilangkan satu tahapan, yaitu tahapan dehidrasi, pada proses produksi bioethanol. Tahap dehidrasi ini tidak mudah dan tidak murah …. lho….. Makanya kalau ada yang berhasil menciptakan mesin berbahan bakar ethanol 95% akan luar biasa sekali terobosannya.
Anda yang tertarik dengan penelitian bioethanol silahkan pilih sendiri mau berkontribusi di bagian mana. Mari kita bergotong royong untuk mewujudkan teknologi bioethanol versi Indonesia. Jangan sampai kita kalah dengan ‘wong londo’. Wong….sumber daya kita lebih melimpah ruah. Jangan sampai kita atau anak cucu kita harus mengimpor teknologi dari luar untuk mengolah sumber daya itu.