Lignoselulosa: Bahan Bakar Alternatif Baru dari Limbah Kelapa Sawit

Kelapa sawit merupakan salah satu komoditi penting dan terbesar di Indonesia dengan luas area penanaman mencapai 7.099.388 Ha. Tingginya budidaya kelapa sawit merupakan imbas penggunaannya dalam industri pengolahan minyak [5]. Sebagaimana proses produksi berbagai bahan yang lain, Industri minyak kelapa sawit memiliki limbah yang cukup mengganggu jika dibiarkan begitu saja. Limbah yang dihasilkan berasal dari proses pengolahan minyak kelapa sawit mencapai 23% dari jumlah tandan buah yang dipasok ke pengolah [1]. Limbah ini terdiri dari residu tandan buah dan dari bagain kelapa sawit yang tidak digunakan sebagai bahan baku minyak seperti tandan kosong kelapa sawit.

46037579793-tandan
Tandan Kosong (sumber sawitplus.co)

Jika limbah tandan kosong kelapa sawit tersebut dapat di daur ulang dan ditemukan nilai lebihnya, tentu akan menarik perhatian masyarakat untuk memanfaatkannya. Maka limbah yang awal mulanya terbuang dan mengotori lingkungan dapat berkurang. Pemanfaatan limbah yang cukup menarik perhatian adalah pemanfaatan limbah yang bisa dijadikan bahan alternatif energi terbarukan. Salah satu energi terbarukan tersebut adalah mengkonversi lignoselulosa yang terdapat pada tandan buah kosong menjadi bioethanol.

Bioethanol merupakan sumber daya terbarukan yang diproduksi menggunakan biomassa tanaman. Bioethanol dapat diperoleh melalui fermentasi gula sederhana atau melalui sakarifikasi gula kompleks. Bioethanol memiliki banyak keunggulan dibandingkan minyak bumi diantaranya emisi pencemaran udara yang rendah, mengurangi emisi gas rumah kaca   dapat diurai secara alami (biodegradable) dan ramah lingkungan. Salah satu bahan baku bioethanol tersebut adalah biomassa lignoselulosa dari tandan kosong kelapa sawit.

lignoselulosa004b
Produksi ethanol melalui hydrolisis selulosa oleh enzim (Sumber isroi.com)

Lignoselulosa merupakan sumber daya terbarukan yang melimpah di alam. Lignoselulosa dapat dikonstruksi menjadi gula yang dapat difermentasi untuk produksi bioethanol. Lignoselulosa merupakan matriks kompleks yang terdiri dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin [2]. Selulosa inilah yang nantinya dihidrolisis oleh kompleks enzimatik menjadi gula heksosa dan pentose. Selanjutnya fermentasi gula heksosa dan pentose mengahasilkan ethanol. Ethanol merupakan sumber energi berkelanjutan yang dapat memberikan manfaat bagi lingkungan dan ekonomi.

depositphotos_86197538-stock-photo-oil-palm-biofuel-biodiesel-with
(Sumber thepalmscribe.id)

Merunut kembali limbah kelapa sawit diatas, residu biomassa tandan buah kosong mengandung lignoselulosa yang terdiri dari selulosa (30-40%), hemiselulosa (20-30%), dan lignin (20-30%) [7]. Karena tingginya limbah tandan kosong kelapa sawit menarik perhatian industri untuk mengkonversi lignoselulosa menjadi gula yang dapat difermentasi sehingga dapat meningkatkan nilai tambah limbah. Adalah kelompok penelitian Li Qingxin yang melakukan penelitian tentang produksi gula fermentasi dari limbah kelapa sawit menggunakan kultur sel jamur. Bagian kelapa sawit yang menjadi objek penelitian adalah tandan kosong sisa pengolahan minyak kelapa sawit.

Di dalam penelitian ini, kelompok penelitian Li Qingxin menggunakan metode gabungan hidrolisi asam dan katalis untuk melarutkan hemiselulosa dan metode kultur jamur untuk memecah selulosa menjadi glukosa. Pada mulanya tandan kosong kelapa sawit digiling hingga menjadi partikel berukuran diameter 1 mm. Selanjutnya partikel tandan kosong melalui tahap hidrolisis menggunakan gabungan asam dan katalis. Larutan asam yang digunakan adalah H2 SO4 dan H3P03 [7]. Hidrolisis kombinasi asam dan katalis berfungsi untuk melarutkan hemiselulosa. Kemudian larutan campuran tersebut disimpan dalam reaktor yang telah diatur suhunya. Setelah itu campuran tersebut mengalami proses filtrasi untuk memisahkan fraksi padat (kompleks selulosa dan lignin) dengan larutan asam. Fraksi padat lalu dihidrolisi menggunakan enzim selulase dari kultur sel jamur.

celulose-bacteriana1
Selulosa (Sumber knoow.net)

Sel jamur yang digunakan sebagi penghasil enzim selulase merupakan jenis spesies Trichoderma reesei. Pada kultur sel jamur Trichoderma reesei menggunakan media PDA (potato dextrose agar) serta penambahan selulosa, makronutrien, mikronutrien dan pH media diatur 7.5. Setelah kultur dinkubasi selama 7 hari, sampel lalu disentrifugasi untuk mendapatkan enzim selulase dalam bentuk supernatan. Aktivitas selulase diuji dengan mencampurkan 0,1 mL supernatan kultur sel Trichoderma reesei dengan 1 mL selulosa murni dalam 100 mM buffer natrium asetat pada pH 4,8 dan suhu 50 ◦C selama 30 menit. Gula reduksi yang dikeluarkan dianalisis menggunakan metode asam 3,5-dinitrosalisilat [3]. Dalam peneltian tersebut, juga dipelajari pengaruh komponen media dan suhu yang berbeda pada perkecambahan kelapa sawit

Hasil penelitian menunjukkan bahwa hidrolisis kombinasi asam dan kultur sel jamur pada lignoselulosa menghasilkan gula total sebesar 82,0%. Selulosa mengalami hidrolisis secara enzimatik menggunakan kultur sel Trichoderma reesei RUT-C30 pada suhu 50 ◦C selama 7 hari inkubasi. Suhu 50 c merupakan suhu optimal untuk aktivitas enzim selulase. Enzim selulase menggunakan selulosa sebagai substrat dan glukosa sebagai produk akhir [4]. Selulase yang dproduksi oleh sel Trichoderma reesei memiliki tiga komponen utama yaitu endoglukanase, eksoglukanase dan β-glukosidas [6]. Enzim β-glukosidase inilah yang nanti berperan dalam pembentukan glukosa yang selanjutnya difermentasi menjadi alkohol.

Baca juga:
modified-yeast-tolerate-alcohol-heat-l
Fermentasi (Sumber the-scientist.com)

Produksi gula sebesar 82% dari bahan lignoselulosa dalam penelitian ini merupakan hasil gula yang menarik secara komersial. Kultur sel dianggap menguntungkan untuk hidrolisis lignoselulosa. Sehingga dapat disimpulkan enzim selulase kultur sel jamur yang diproduksi menggunakan Biomassa lignoselulosa sebagai substrat dapat mencapai aktivitas katalitik yang tinggi.

Studi penelitian produksi gula fermentasi dari limbah kelapa sawit menggunakan kultur sel jamur mengungkap potensi besar teknologi kultur sel dalam menyediakan biofuel yang murah dan ramah lingkungan. Semua biomassa lignoselulosa tandan kosong yang telah diuji menunjukkan produksi gula yang tinggi. Gula yang dapat difermentasi dapat menyediakan sumber yang murah untuk membuat biofuel. Dengan demikian kultur sel membuka banyak cara untuk diaplikasikan dalam industri

Daftar Pustaka

[1] Fauzi, Y. dkk. 2012. Kelapa Sawit, Jakarta: Penebar Swadaya

[2] Gibson, L. J. 2012. The Hierarchical Structure And Mechanics Of Plant Materials. J. R. Soc. Interface. 9, 2749–2766

[3] Miller, G. L. 1959. Use of Dinitrosalicylic Acid Reagent for Determination of Reducing Sugar. Anal. Chem. 31, 426–428.

[4] Li Q., Ting N. W., Puah S. M., Bhaskar V. M., Soh L. S., Pius C. P., Parakattil, Green P., Wu J. 2014.  Efficient Production of Fermentable Sugars From Oil Palm Empty Fruit Bunch By Combined Use Of Acid And Whole Cell Culture Catalysed Hydrolyses. Institute of Chemical & Engineering Sciences. 426-431.

[5] Wardani A. P. K., & Widiawati D. 2014. Pemanfaatan Tandan Kosong Kelapa Sawit Sebagai Material Tekstil Dengan Pewarna Alam Untuk Produk Kriya. Fakultas Seni Rupa dan Desain ITB. 1, 1-10.

[6] Zhou, Q., Xu, J., Kou, Y., Lv, X., Zhang, X., Zhao, G., Zhang, W., Chen, G., and Liu, W. 2012. Differential Involvement Of Β-Glucosidases From Hypocrea Jecorina In Rapid Induction Of Cellulase Genes By Cellulose And Cellobiose. Eukaryot cell. 11, 1371–1381.

[7] Zhang, D., Ong, Y. L., Li, Z., and Wu, J. C. 2012. Optimization Of Dilute Acid-Catalyzed Hydrolysis Of Oil Palm Empty Fruit Bunch For High Yield Production Of Xylose. Chem. Eng. J. 181–182, 636–642.

khoirulmuhtar
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar