Tag Archives: selulosa

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

Jamur Pelapuk Putih Kesayanganku

Hari-hariku terakhir ini kutumpahkan untuk makhluk yang namanya Jamur Pelapuk Putih (JPP). Dengan terpaksa aku lupakan yang lain demi JPP-ku. Mau ngak mau, dalam beberapa hal, masa depanku kupertaruhkan untuk JPP. Perhatianku, waktuku, pikiranku, dan tenagaku untuk sementara ini untuk JPP saja.

Jamur Pelapuk Putih

JPP tumbuh subur di atas TKKS tanpa sterilisasi


Continue reading

Analisis Kandungan Selulosa dan Lignin dengan metode Chesson (Datta, 1981)

Berikut ini adalah metode untuk mengukur kandungan selulosa dan lignin berdasarkan metode Datta yang dikemukakan oleh Chesson (1981).

  1. Satu g sampel kering (berat a) ditambahkan 150 mL H2O atau alkohol-benzene dan direfluk pada suhu 100oC dengan water bath selama 1 jam.
  2. Hasilnya disaring, residu dicuci dengan air panas 300 mL.
  3. Residu kemudian dikeringkan dengan oven sampai beratnya konstan dan kemudian ditimbang (berat b).
  4. Residu ditambah 150 mL H2SO4 1 N, kemudian direfluk dengan water bath selama 1 jam pada suhu 100oC.
  5. Hasilnya disaring dan dicudi sampai netral (300 mL) dan residunya dikeringkan hingga beratnya konstan. Berat ditimbang (berat c).
  6. Residu kering ditambahkan 100 mL H2SO4 72% dan direndam pada suhu kamar selama 4 jam.
  7. Ditambahkan 150 mL H2SO4 1 N dan direfluk pada suhu 100oC dengan water bath selama 1 jam pada pendingin balik.
  8. Residu disaring dan dicuci dengan H2O sampai netral (400 mL).
  9. Residu kemudian dipanaskan dengan oven dengan suhu 105oC sampai beratnya konstant dan ditimbang (berat d).
  10. Selanjutnya residu diabukan dan ditimbang (berat e)

Perhitungan kadar selulosa dan kadar lignin menggunakan rumus berikut ini:

Kadar selulosa = (c-d)/a x 100%

Kadar lignin = (d-e)/a x 100%

Chesson, A. 1981. Effects of sodium hydroxide on cereal straws in relation to the enhanced degradation of structural polysaccharides by rumen microorganisms. J. Sci. Food Agric. 32:745–758

Download buku dan referensi lain: Klik Di Sini.


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

Karakteristik Lignoselulosa

Lignoselulosa terutama tersusun atas lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Kandungannya bervariasi tergantung pada jenis dan umur tanaman.

Lignin

Lignin adalah polimer tri-dimensional phenylphropanoid yang dihubungkan dengan beberapa ikatan berbeda antara karbon-ke-karbon dan beberapa ikatan lain antara unit phenylprophane yang tidak mudah dihirolisis (33). Di alam lignin ditemukan sebagai bagian integral dari dinding sel tanaman, terbenam di dalam polimer matrik dari selulosa dan hemiselulosa. Lignin adalah polimer dari unit phenylpropene: unit guaiacyl (G) dari prekusor trans-coniferyl-alcohol, syringyl (S) unit dari trans-sihapyl-alcohol, dan p-hydroxyphenyl (H) unit dari prekursor trans-p-coumaryl alcohol. Komposisi lignin di alam sangat bervariasi tergantung pada spesies tanaman. Pengelompokan seperti kayu lunak, kayu keras, dan rumput-rumputan, lignin dapat dibagi menjadi dua kelompok utama, yaitu: guaiacyl lignin dan guaiacyl-syringyl lignin (Gibbs, 1958 in (34)). Guaiacyl lignin adalah produk polimerisasi yang didominasi oleh coniferyl alcohol, sedangkan guaiacyl-syringlyl lignin tersusun atas beberapa bagian dari inti aromatic guaiacyl dan syringyl, bersama dengan sejumlah kecil unit p-hydroxyphenyl. Kayu lunak terutama tersusun atas unit guaiacyl, sedangkan kayu keras juga tersusun atas unit syringyl. Kayu lunak ditemukan lebih resisten untuk didelignifikasi dengan ekstraksi basa daripada kayu keras (35). Hal ini menimbulkan dugaan bahwa guaiacyl lignin membatasi pemekaran (swelling) serat dan dengan demikian menghalangi serangan enzim pada syringyl lignin. Struktur yang lebih resisten dari guaiacyl lignin juga telah diobservasi di dalam study degradasi dari lignin sintetis oleh fungi perombak lignin Phanerochaeta chrysosporium (Faix et al., 1985). 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