Energi Baru Terbarukan Masa Depan dari Bioetanol

Oleh: Clarissa Tsaniandra

Menurut Abimanyu (2014), cadangan minyak bumi di Indonesia semakin menipis dan memperkirakan akan habis dalam waktu 15 tahun, sementara konsumsi minyak bumi selalu meningkat seiring dengan pertumbuhan mesin transportasi maupun industri serta produk turunan lainnya. Oleh karena itu, pencarian sumber energi alternatif yang bersifat baru dan terbarukan sangat penting untuk dilakukan. Pemerintah telah membuat kebijakan pada Peraturan Presiden RI No. 5 tahun 2006 bahwa 17% total energi nasional pada tahun 2025 berasal dari sumber energi baru terbarukan. Salah satu sumber energi baru terbarukan adalah bioetanol yang dapat digunakan sebagai substitusi bensin. Bioetanol selain bersifat energi baru dan terbarukan juga lebih ramah lingkungan. Pemanfaatan bioetanol sebagai sumber energi baru dan terbarukan belum maksimal disebabkan dari segi harga bioetanol belum dapat bersaing dengan energi konvensional berbasis minyak bumi, yaitu bensin. Biaya produksi bioetanol yang tinggi menjadi salah satu penyebab utama mahalnya harga bioetanol. Upaya pengurangan biaya produksi dapat dilakukan melalui peningkatan produktivitas proses fermentasinya.

Bioetanol dapat diproduksi melalui proses fermentasi produk limbah pabrik gula. Molase mengandung gula cukup tinggi mencapai 34-54 %. Produksi etanol pada umumnya dilakukan dengan proses fermentasi secara batch untuk memudahkan kontrol proses fermentasi dari kontaminasi  mikroorganisme. Salah satu mikroorganisme yang memiliki daya konversi gula menjadi etanol yang sangat tinggi adalah Saccharomyces cerevisiae. Produksi bioetanol secara fermentasi umumnya menggunakan sel mikroba bebas dalam batch fermentor dan continuous fermentor.

Masalah-masalah yang timbul dengan menggunakan teknik sel mikroba bebas antara lain produktivitas bioetanol dan nilai konversi substrat menjadi bioetanol yang tinggi sulit diperoleh. Usaha untuk meningkatkan nilai tersebut telah dilakukan oleh beberapa peneliti, misalnya dengan menggunakan cell recycle system. Namun, masalah lain timbul yaitu pada flowrate yang tinggi banyak mikroba yang lolos. Produktivitas yang tinggi dapat dicapai antara lain dengan memperbanyak jumlah sel mikroba penghasil bioetanol, dan salah satu cara yaitu dengan mengimmobilisasi sel tersebut.

Imobilisasi sel telah banyak dicoba dengan menggunakan beberapa macam matrik, seperti Rakin et al., (2009) melakukan studi perbandingan antara produksi etanol oleh yeast terimobilisasi pada Ca-alginat dengan yeast terimobilisasi pada polyvinyl alcohol (PVA) menggunakan substrat hidrolisat pati jagung dengan kadar total gula awal sebesar 176 g/L. Hasil fermentasi selama 38 jam menggunakan yeast terimobilisasi pada Ca-alginat mencapai konsentrasi ethanol 10,05% (w/w), sedangkan penggunaan yeast terimobilisasi PVA menghasilkan konsentrasi ethanol 6,95% (w/w). Eiadpum et al., (2012) meneliti produksi etanol oleh sel terimobilisasi menggunakan co-kultur Kluyveromyces marxianus dan Saccharomyces cerevisiae. Bahan pengimobilisasi adalah matriks loofa-alginat dan kepompong ulat sutera. Beberapa permasalahan yang timbul pada imobilisasi menggunakan matrik padat yaitu matriks yang digunakan justru dapat menghambat difusivitas dan produktivitas substrat serta produk, sehingga metode ini kurang efektif.

Windhu et al., (2017) dari Universitas Sebelas Maret membuat inovasi yaitu meneliti dengan metode imobilisasi sel Saccharomyces Cerevisiae dengan teknik flokulasi yang diharapkan dapat meningkatkan konsentrasi sel sehingga produktivitas etanol akan meningkat. Digunakan Polyacrylamide sebagai matriknya dan Saccaromycess cereviseae sebagai mikroorganisme, serta molases yang merupakan produk samping dari industry pengolahan gula tebu atau gula bit yang masih mengandung gula dan asam-asam organik. Kandungan sukrosa dalam molases cukup tinggi sehingga dapat digunakan sebagai sumber yang baik untuk pembuatanetanol.

Penelitian ini dibagi tiga tahap yaitu pada tahap pertama dilakukan pengembangan inokulum berupa Fermiol yang ditumbuhkan dalam  media steril. Tahap selanjutnya ialah proses flokulasi dimana bioflokulan dikembangkan dari rantai poliakrilamid yang dicangkok kan menjadi pati yang dimodifikasi dimasukkan kedalam inokulum yang dikembangkan. Biarkan flok terbentuk dalam 24 jam berikutnya. Flok dipisahkan dari medium dan digunakan sebagai starter dalam produksi bioetanol. Langkah terakhir ialah produksi bioetanol, flok yang dikembangkan tersebut digunakan sebagai starter untuk memproduksi bioetanol. Inkubasi dilakukan selama 72 jam pada 150 rpm dan 30oC. Sampel diambil secara periodic untuk analisis bioetanol dengan metode densitometer.

Penelitian dilakukan dengan berbagai konsentrasi antara lain 1%, 2%, dan 2,5%. Konsentrasi tertinggi bioetanol adalah 9,25% dan dicapai oleh fraksi bioflokulan 2,5% dalam 68 jam waktu fermentasi, sedangkan produktivitas tertinggi dicapai oleh fraksi2,5% juga pada 24 jam waktu fermentasi. Produktivitas tertinggi adalah 2,04 g.L-1.h-1 atau setara dengan peningkatan produktivitas 3,63 kali dari media fermentasi tersebut.

Time (hours)	Productivity enhancement (times)
	1% bioflocculant	2% bioflocculant	2.5% bioflocculant
24	2.09	3.06	3.63
48	1.86	2.05	2.19
72	1.68	1.89	1.98

Penelitian yang sederhana serta bahan baku yang mudah diperoleh diharapkan dapat dimanfaatkan/diaplikasikan oleh masyarakat sehingga dapat meningkatkan taraf perekonomian masyarakat Indonesia. Serta diharapkan dapat berperan dalam upaya peningkatan produktivitas bioetanol melalui metode yang efektif dan efisien sehingga harga bioetanol menjadi lebih murah dan dapat bersaing dengan bensin.

DAFTAR PUSTAKA

1. Abimanyu H, Hendrana Sunit, 2014, Konversi Biomassa untuk Energi Alternatif di Indonesia : Tinjauan Sumber Daya Teknologi, Manajemen, dan Kebijakan, Edisi 1, LIPI Press
2. Eiadpum A, 2012, High-temperature ethanol fermentation by immobilized coculture of Kluyveromyces marxianus and Saccharomyces cerevisia,. J Biosci Bioeng 114(3):325-9
3. Marica Rakin, Ljiljana Mojovic, Svetlana Nikolic, Maja Vukasinovic, and Viktor Nedovic, 2009, Bioethanol production by immobilized Sacharomyces cerevisiae var. ellipsoideus cells, African Journal of Biotechnology, Vol. 8 (3), pp. 464-471
4. Suci, Windhu Griyasti, Margono, Mujtahid Kaavessina, 2017, A Preliminary Study on Performance of Saccharomyces cerevisiaen⁰ DY 7221 Immobilized Using Grafted Bioflocculant in Bioethanol Production, The 3rd International Conference on Industrial, Mechanical, Electrical, and Chemical Engineering, published by AIP Publishing