Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa: Pretreatment


Baca juga: Pendahuluan | Pretreatment | Hidrolisis Asam |Hidrolisis Enzimatis| Fermentasi | Purifikasi | Literatur


Pretreatment biomassa lignoselulosa harus dilakukan untuk mendapatkan hasil yang tinggi di mana penting untuk pengembangan teknologi biokonversi dalam skala komersial (Mosier, et al., 2005). Pretreatmen merupakan tahapan yang banyak memakan biaya dan berpengaruh besar terhadap biaya keseluruhan proses. Sebagai contoh pretreatment yang baik dapat mengurangi jumlah enzim yang digunakan dalam proses hidrolisis (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Coordinated development of leading biomass pretreatment technologies, 2005) (Wyman, Dale, Elander, Holtzapple, Ladisch, & Lee, Comparative sugar recovery data from laboratory scale application of leading pretreatment technologies to corn stover, 2005). Pretreatment dapat meningkatkan hasil gula yang diperoleh. Gula yang diperoleh tanpa pretreatment kurang dari 20%, sedangkan dengan pretreatment dapat meningkat menjadi 90% dari hasil teoritis (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005). Tujuan dari pretreatment adalah untuk membuka struktur lignoselulosa agar selulosa menjadi lebih mudah diakses oleh enzim yang memecah polymer polisakarida menjadi monomer gula. Tujuan pretreatment secara skematis ditunjukkan pada Gambar 2.

Pretreatment lignoselulosa

Pretreatment lignoselulosa


Gambar 2. Gambar skema tujuan pretreatment biomassa lignoselulosa (Mosier, et al., 2005).

Selama beberapa tahun terakhir berbagai teknik pretreatment telah dipelajari melalui pendekatan biologi, fisika, kimia. Menurut (Sun & Cheng, 2002) pretreatment seharusnya memenuhi kebutuhan berikut ini:1) meningkatkan pembentukan gula atau kemampuan menghasilkan gula pada proses berikutnya melalui hidrolisis enzimatik; 2) menghindari degradasi atau kehilangan karbohidrat; 3) menghindari pembentukan produk samping yang dapat menghambat proses hidrolisis dan fermentasi, 4) biaya yang dibutuhkan ekonomis. Ringkasan berbagai teknik pretreatment yang dikembangkan ditampilkan pada Tabel 3 di bawah ini. Teknik pretreatment yang telah dikembangkan lebih banyak dilakukan secara mekanik atau fisiko-kimia. Pretreatment secara biologi sedikit dilaporkan. Pretreatment secara biologi akan dijelaskan lebih lanjut pada bagian 4 tulisan ini. Berbagai metode pretreatment telah diulas secara mendalam oleh (Mosier, et al., 2005) (Taherzadeh & Karimi, 2008) (Hendriks & Zeeman, 2009) (Hu, Heitmann, & Rojas, 2008).

Tabel 1. Pretreatment biomassa lignoselulosa untuk produksi bioethanol

Pretreatment

Proses

Perubahan pada biomassa

Referensi

Pretreatment mekanik atau fisik

Milling:

         
ball milling

         
two-rol milling

         
hammer milling

         
colloid milling

         
vibrotory ball
milling

Irradiation:

         
gamma-ray

         
electron beam

         
microwave

Lainnya:

         
hydrothermal

         
uap bertekanan
tinggi

         
expansi

         
extrusi

         
pirolisis

         
air panas

         
mengurangi ukuran partikel

         
meningkatkan luas permukaan yang kontak dengan
enzim

         
mengurangi kristalisasi
selulosa

(Taherzadeh & Karimi,
2008)

(Sun & Cheng, 2002)

(Zhu, et al., 2005)

(Thomsen, Thygesen, &
Thomsen, 2008)

(Ahring, Jensen, Nielsen,
Bjerre, & Schmidt, 1996)

(Hendriks & Zeeman,
2009)

(Eggeman & Elander,
2005)

(Ohgren, Rudolf, Galbe,
& Zacchi, 2006)

(Kabel, Bos, Zeevalking,
Voragen, & Schols, 2007)

Pretreatmen kimia dan
fisik-kimia

Explosion:

         
eksplosi uap panas

         
ammonia fiber explotion
(AFEX)

         
eksplosi CO2

         
eksplosi SO2

Alkali:

         
sodium hidroksida

         
ammonia

         
ammonium sulfat

         
ammonia recycle percolation (ARP)

         
kapur (lime)

Asam:

         
asam sulfat

         
asam fosfat

         
asam hidroklorat

         
asam parasetat

Gas:

         
Clorin dioksida

         
Nitrogen dioksida

         
Sulfur dioksida

Agen Oksidasi:

         
Hidrogen peroksida

         
oksidasi basah

         
Ozone

Pelarut untuk ekstraksi lignin:

         
ekstrasi ethanol-air

         
ekstrasi benzene-air

         
ekstraksi etilen glikol

         
ekstraksi butanol-air

         
agen pemekar (swelling)

         
meningkatkan area pemukaan
yang mudah diakses

         
delignifikasi sebagian atau hampir keseluruhan

         
menurunkan kristalisasi selulosa

         
menurunkan derajat polimerisasi

         
hidrolisis hemiselulosa sebagian atau keseluruhan

(Sun & Cheng, 2002)

(Taherzadeh & Karimi,
2008)

(Eggeman & Elander,
2005)

(Eklund, Galbe, &
Zacchi, 1995)

(Negro, Manzanares, Oliva,
Ballesteros, & Ballesteros, 2003)

(Bower, Wickramasinghe,
Nagle, & Schell, 2008)

(Cara, Ruiz, Ballesteros,
Manzanares, Negro, & Castro, 2008)

(Kim & Hong, 2001)

(Mosier, et al., 2005)

(Saha & Cotta, 2008)

(Shimizu, Sudo, Ono,
Ishihara, Fujii, & Hishiyama, 1998)

(Sun & Chen, Organosolv
pretreatment by crude glycerol from oleochemicals industry for enzymatic
hydrolysis of wheat straw, 2008)

(Sun & Chen, Enhanced
enzymatic hydrolysis of wheat straw by aqueous glycerol pretreatment, 2008)

(Sun & Cheng, 2005)

(Zhang, et al., 2008)

(Kim & Lee, 2002)
(Zhao, Zhang, & Liu, 2008)

(Lloyd & Wayman, 2005)

(Ahring, Jensen, Nielsen,
Bjerre, & Schmidt, 1996)

(Silverstein, Chen,
Sharma-Shivappa, Boyette, & Osborne, 2007)

 

 

 

Biologi

         
Fungi Pelapuk Putih

         
Aktinomicetes

         
delignifikasi

         
penurunan derajat polerisasi
selulosa

         
penurunan derajat kristalisasi
selulosa

(Taniguchi, Suzuki,
Watanabe, Sakai, Hoshino, & Tanaka, 2005)

(Shi, Chinn, &
Sharma-Shivappa, 2008)

(Keller, Hamilton, &
Nguyen, 2003)

(Kirk & Chang,
Potential application of bio-ligninolytic System, 1981)

 

Download buku dan referensi lain: Klik Di Sini.


Referensi yang berkaitan:
cellulosic cell wall
Posted from WordPress for Android

Advertisements

10 responses to “Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa: Pretreatment

  1. Pingback: Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa « isroi

  2. pak, slm kenal..
    sy tertarik dngn bioetanol dr limbh lignoselulosa.. tp pstakanya susah bgt di cari..
    kalo boleh sy minta tlng dkrm pstaka punya pak isroi.. tanx

  3. Asslm maf pak….
    1. mau tanya… berapa porsentase kandungan air dalam jerami padi?
    2. brapa lama waktu yang dibutuhkan untuk melunakkan lignin (perendaman dengan kapur)?
    3. pada proses hidrolisis mana yang lebih efisien antara menggunakan asam sulfat atau enzim……?
    sebelumnya saya ucapkan terima kasih…. karena lewat blog bapak saya mendapatkan banyak ilmu…….
    saya tunggu balasannya…..

  4. Ass, Pak.
    Salam kenal, saya mahasiswi teknik kimia, Bandung.

    Kebetulan saya sedang tahap awal penelitian mengenai pretreatment sekam padi untuk bioetanol. Tapi, saya masih bingung untuk menentukan fokus penelitian saya. Angkatan atas sebelum saya, sudah meneliti tentang pretreatment Alkalin Peroksida, variasinya: waktu perendaman, konsentrasi H2O2, dan suhu reaksi. Pak, boleh minta bantuannya, variasi apa saja yang mungkin bisa saya teliti yang sekarang masih butuh untuk dikembangkan?

    Btw, blog bapak sangat membantu saya. 2 thumbs up!!
    Terimakasih ^o^
    Wass.

    • Saya sudah membuat daftar literatur di blog ini. Coba pelajari draf literatur itu. Di bandung kan juga ada Pak Ronny, bisa konsultasi dengan Beliau. Menurut saya yang penting sekarang adalah bagaimana mendapatkan yield yang tinggi dengan proses pretreatment itu. Bisa dengan cara memodifikasi hasil-hasil dari penelitian sebelumnya.

  5. Pingback: Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa : Hidrolisis Enzimatis | Berbagi Tak Pernah Rugi

  6. Pingback: Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa : Fermentasi | Berbagi Tak Pernah Rugi

  7. buat pak isroi terimakasih sekali sudah mau berbagi ilmu secara cuma-cuma buat kita-kita yang masih nubitol ini..sukses terus ya pak.. 🙂

  8. Pak, ada literatur mengenai pretretment kimia

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s