Penentuan Proses Pretreatment untuk Pemanfaatan Limbah Kulit Singkong sebagai Bahan Baku Bioetanol melalui Hidrolisa Enzimatis menggunakan Aspergillus spp.

Abstract

Ketergantungan terhadap bahan bakar fosil ini menjadi masalah besar yang sangat mendesak untuk segera diselesaikan. Salah satu langkah solusi yang bisa dilakukan adalah memanfatkan bioetanol lignoselulosa dari limbah kulit singkong sebagai alternatif pengganti. Permasalahan utama yang menghambat penggunaan kulit singkong sebagai bahan baku utama pembuatan bioetanol adalah belum adanya proses pretreatment dan hidrolisa yang terbukti efektif secara teknis maupun ekonomis untuk mengkonversi lignoselulosa yang terkandung dalam kulit singkong menjadi bentuk gula sederhana. Penelitian ini dilaksanakan untuk mengetahui efektifitas proses pretreatment dan hidrolisa untuk mengkonversi lignoselulosa yang terkandung dalam kulit singkong menjadi bentuk gula sederhana. Metode pretreatment asam (H₂SO₄) dan organosolv (Etanol + CH₃COONa) terbukti dapat meningkatkan yield gula tereduksi hingga 50% dibandingkan dengan proses hidrolisa tanpa pretreatment. Yield hingga 78% dapat diperoleh pada proses pretreatment asam suhu 30^oC, waktu 30 menit yang dilanjutkan dengan hidrolisa enzimatik dengan Aspergillus niger selama 48 jam. Peningkatan yield pada proses pretreatment organosolv (optimum 74% pada suhu 30^oC, waktu 90 menit) masih dapat dilakukan dengan meningkatkan waktu operasi dan meningkatkan suhu operasi. Namun peningkatan suhu maupun penambahan waktu operasi berpengaruh terhadap analisa teknis dan ekonomis dari proses. Secara teknis, pretreatment organosolv lebih mudah dilakukan terutama pada proses dengan kondisi operasi atmosferik dibandingkan dengan pretreatment asam karena sifat bahan kimia yang digunakan dan penanganannya. Secara ekonomis, pretreatment asam lebih baik untuk diaplikasikan dibandingkan pretreatment organosolv, hal ini dikarenakan yield yang dihasilkan lebih tinggi pada kondisi proses atmosferik.

Lignocellulose material derived from cassava peel can be utilized as raw material for bioethanol production. The utilization of this material can be part of solution in order to maintain Indonesia’s energy security which still majority covered by the fossil fuel. The main problem of lignocellulose conversion into bioethanol is their crystalline structures those make them really difficult to be converted into monomeric sugar prior fermentation to produce ethanol. The objective of this research is to find out the effectiveness of pre-treatment process prior enzymatic hydrolysis of lignocellulose contained on cassava peel. The result shows pre-treatment methods both acid (H₂SO₄) and organosolv (Etanol + CH₃COONa) proved to be effective in order to increase the yield of total reducing sugar (TRS) until 50% after enzymatic hydrolysis compared to the sample without pre-treatment. Highest yield 78% can be achieved by applying acid pre-treatment under temperature 30^oC and 30 minutes of process prior enzymatic hydrolysis by Aspergillus niger under temperature 35^oC for 48 hours. Further optimization in organosolv pre-treatment can be conducted by increasing the temperature and prolong the process into certain extent. It should be noted that the above action could influence the feasibility of the organosolv pre-treatment technically and economically. From technical point of view, organosolv pre-treatment can be more feasible compared to acid pre-treatment (under atmospheric condition) as the reagents are easy to handle in terms of safety consideration. However, from economic side acid pre-treatment is more preferable as higher yield of the process and lower volume of chemical can be used in order to achieve the same amount of product.