Tag Archives: hidrolisis

Bioethanol Generasi Kedua: Hydrolysis Enzymatic Biomassa Lignoselulosa

Tulisan ini berdasarkan pengalaman mempraktekkan  protokol dari NREL (National Renewable Energy Laboratory) USA, semoga bermanfaat untuk yang sedang penelitian bioethanol selulosa.

NREL menerbitkan dua metode hydrolysis enzymatic, pertama di LAP — dan kedua di Lap … Protokol pertama menjelaskan prosedur untuk menghidrolysis secara enzymatik biomassa lignoselulosa. Di protokol yang kedua sebenarnya sama saja prinsipnya, namun di prosedur ini lebih ditujukan untuk pengujian potensi biomassa lignoselulosa untuk memproduksi ethanol.

Hidrolisis enzimatis untuk pengujian digestibiliti biomassa lignoselulosa. Prosedur kerja utamanya adalah seperti ini:

*)Ini bukan manual/protokol lengkap, kalau mau yang lebih lengkap silahkan baca sendiri di protokolnya NREL.

Continue reading

Advertisements

Membayangkan Sebuah Pabrik Bioetanol dari TKKS

Setelah saya tulis dua posting sebelumnya (klik di sini dan di sini), aku jadi ingat tulisanku dua – tiga tahun yang lalu, tentang pabrik bioetanol selulosa (klik di sini). Tiga tahun yang lalu pengetahuan saya tentang bioetanol masih sedikit sekali, baru belajar tentang bioetanol apalagi bioetanol selulosa. Sebenarnya waktu itu sedang giat-giatnya belajar tentang biopulping. Saya coba menulis ulang tulisan itu, tentunya dengan sedikit perbaikan dan pengalaman baru yang aku dapatkan. Bahan bakunya dari TKKS atau biomassa lignoselulosa yang berada di sekitar pabrik itu. Teknologinya menggunakan biochemical platform (lihat di dokumennya DoE).

Bahan Baku

tkks

Bahan baku utamanya adalah TKKS, jadi pabrik bioetanol dibuat di lokasi yang dekat dengan bahan baku. Bisa juga mencakup kawasan tertentu. Karena harga TKKS cukup murah, rasanya dengan radius 500 – 1000 km, lokasi pabrik masih cukup layak. Bahan baku juga bisa ditambah dengan limbah biomassa lignoselulosa lain, misalnya saja jerami atau limbah industri kayu. Volume limbahnya lumayan besar juga.

Bahan baku ini dipretreatmen lebih dulu. Pretreatment dilakukan di lokasi bahan baku. Pretreatment membuat TKKS lebih mudah untuk dihidrolisis. Setelah dipretreatment, TKKS dikeringkan dan diolah lebih lanjut hingga siap masuk ke digester. Proses ini memberikan beberapa keuntungan: 1) TKKS langsung bisa dipakai ke digester, 2) lebih mudah dihidrolisis, 3) volume lebih kecil, 4) yieldnya tinggi.

TKKS cacah
TKKS bahan baku, bisa diolah sampai di sini aja, atau diperhalus lagi seperti foto di bawah ini.


TKKS bahan baku bentuk serbuk
Continue reading

Bioetanol dari TKKS: sirup gula dari tankos sawit

Hari ini aku merasa seneng sekali. Tadi pagi sampai siang, kami tim penelitian bioetanol TKKS (tandan kosong kelapa sawit), mahasiswa dan pembimbing mendiskusikan hasil-hasil penelitian yang telah kami capai. Meskipun masih hasil awal, ada satu penelitian yang membuatku senang sekali, karena kami maju satu langkah lagi untuk membuat bioetanol dari TKKS.

teknologi bioetanol selulosa

Tapahan bioetanol selulosa seperti gambar di atas. Percobaan pretreatment awal kami sudah mendapatkan TKKS yang sudah dipretreatment. Kemudian oleh temen, Sukondo Jati, TKKS ini dihidrolisis untuk mendapatkan gula. Hasilnya ternyata sangat mengembirakan sekali.

sirup bioetanol tkks sukondo jati
Sukondo jati dan sirup TKKS-nya. Continue reading

Literatur Pilihan untuk Bioethanol Selulosa

Seperti yang sudah saya sampaikan pada posting sebelumnya tentang topik penelitian bioethanol. Di posting ini saya ingin berbagi tentang literatur-literatur yang sebaiknya dibaca jika Anda ingin menekuni tentang bioethanol selulosa ini. Sebagian literature ini gratis, tetapi karena akses internet saya terbatas tidak semua linknya bisa saya berikan. Udah lama sekali dapatnya, lupa dari mana. Semoga bermanfaat.

Breaking the Biological Barrier to Cellulosic Ethanol: A Joint Research Agenda

Buku ini merupakan salah satu hasil workshop biofuel yang dilaksanakan di tahun 2005. Buku ini berisi status teknologi ethanol selulosa saat ini dan tantangan-tantangan ke depan. Dengan membaca buku ini minimal kita bisa tahu kemajuan teknologi bioethanol saat ini. Tentunya dengan melihat di bagian agenda riset (road map) bisa memberi inspirasi penelitian bagi kita.
Continue reading

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).
Continue reading

Referensi


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


1. Review: Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks. Sanchez, O.J. and Cardona, C.A. 2007, Bioresource Technology, p. .doi: 10.1016/jbiortech.2007.11.013 Article in Press.
2. Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues. Kim, S. and Dale, B.E. 2004, Biomass and Bioenergy, Vol. 26, pp. 361-375.
3. Optimization studies on acid hydrolysis of oil palm empty fruit bunch fiber for production of xylose. Rahman, S.H.A., et al. 2007, Bioresource Technology, Vol. 98, pp. 554-559.
4. Pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit sebagah Sumber Bahan Kimia. Nuryanto, Eko. 2000, Warta PPKS 8(3), p. 137.
Continue reading

Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa : Hidrolisis Asam


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


Hidrolisis meliputi proses pemecahan polisakarida di dalam biomassa lignoselulosa, yaitu: selulosa dan hemiselulosa menjadi monomer gula penyusunnya. Hidrolisis sempurna selulosa menghasilkan glukosa, sedangkan hemiselulosa menghasilkan beberapa monomer gula pentose (C5) dan heksosa (C6). Hidrolisis dapat dilakukan secara kimia (asam) atau enzimatik.

Hidrolisis Asam

Di dalam metode hidrolisis asam, biomassa lignoselulosa dipaparkan dengan asam pada suhu dan tekanan tertentu selama waktu tertentu, dan menghasilkan monomer gula dari polimer selulosa dan hemiselulosa. Beberapa asam yang umum digunakan untuk hidrolisis asam antara lain adalah asam sulfat (H2SO4), asam perklorat, dan HCl. Asam sulfat merupakan asam yang paling banyak diteliti dan dimanfaatkan untuk hidrolisis asam. Hidrolisis asam dapat dikelompokkan menjadi: hidrolisis asam pekat dan hidrolisis asam encer (Taherzadeh & Karimi, 2007).
Continue reading

Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa : Fermentasi


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


Beberapa spesies mikroba dari kelompok yeast/khamir, bakteri dan fungi dapat memfermentasi karbohidrat menjadi ethanol dalam kondisi bebas oksigen (Lynd, 1996). Mikroba melakukan fermentasi tersebut untuk mendapatkan energi dan untuk tumbuh. Berdasarkan reaksi kimia fermentasi, hasil maksimum teoritis dari setiap kg gula adalah 0.51 kg ethanol dan 0.49 kg CO2:

3C5H10O5 –> 5C2H5OH + 5CO2 (1)
C6H12O6 –> 2C2H5OH + 2CO2 (2)
Continue reading

Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa


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


Penelitian produksi ethanol berbahan baku biomassa lignoselulosa, lebih dikenal dengan sebutan Bioethanol atau ethanol generasi ke dua, sangat intensif dilakukan dalam dua dekade terakhir (Yang & Wayman, 2007) (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005) (Sanchez & Cardona, 2007). Produksi ethanol dari lignoselulosa sudah dimulai sejak lama, (Moore, 1919) telah mematenkan teknologi untuk memproduksi ethyl alcohol (ethanol) dari kayu.

Produksi ethanol dari biomassa lignoselulosa dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok besar, yaitu: platform biokimia (biochemical platform) atau gula (sugar platform) dan platform thermokimia (thermochemical platform) (United State Departemen of Energy, 2008). Platform biokimia meliputi proses hidrolisis selulosa dan hemiselulosa menjadi monomer gula penyususnnya, fermentasi gula menjadi ethanol, destilasi dan dehidrasi untuk menghasilkan ethanol fuel grade. Platform thermokimia secara umum meliputi dua tahapan utama, yaitu: gasifikasi dan dilanjutkan dengan konversi gas yang dihasilkan menjadi ethanol.
Continue reading

Produksi Bioethanol Berbahan Baku Biomassa Lignoselulosa : Purifikasi


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


Produk hasil fermentasi dikenal dengan istilah ‘bir’ (beer) yang merupakan campuran antara ethanol, biomassa sel, dan air. Di dalam tahapan ini, konsentrasi ethanol dari biomassa lignoselulosa lebih rendah (≤ 5%) daripada ethanol yang berasal dari jagung. Konsentrasi ethanol yang dapat ditolelir oleh mikroba adalah kurang lebih 10% pada suhu 30oC, tetapi akan menurun dengan naiknya temperature (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005). Produk dari tahapan fermentasi berbentuk seperti bubur (slurries) dan sulit untuk ditangani, dimana kandungan padatannya sekitar 15%, dan juga terkait dengan kandungan ethanol yang kurang dari 5%.
Continue reading