-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
1/19
MAKALAH BIOLOGI MOLEKULER
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL
MI CROBIAL LI PID-BASED L IGNOCELLULOSIC BIOREFINERY :
FEASIBI LI TY AND CHALLENGES
Oleh:
Kelompok 1
Muhamad Madani (1306405755)
Handrianto Wijaya (1406568154)
Reza Adhitya (1406608006)
Program Studi Teknik Kimia
Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik, Universitas Indonesia
Depok
April, 2016
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
2/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
ii
DAFTAR ISI
HALAMAN MUKA ............................................................................................................................. i
DAFTAR ISI ....................................................................................................................................... ii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................................... iii
BAB I - PENDAHULUAN ................................................................................................................. 1
BAB II – ISI......................................................................................................................................... 2
Lignocellulosic SCO Biorefinery.................................................................................................... 2
Biorefinery Generasi Kedua ........................................................................................................ 2
Potensi Pasar un tuk L ipid M ikrobial .......................................................................................... 4
Mikroba SCO dan Kondisi Kultur ................................................................................................ 6
Mikroba-mikroba berminyak ....................................................................................................... 6
Kondisi Kul tur .............................................................................................................................. 6
Produksi Single Cell Oil (SCO) dari Substrat Lignoselulosa ...................................................... 7
Pengembangan Biorefinery berbasis SCO ................................................................................... 13
Bahan Baku dan Mikroba untuk B iorefi nery berbasis SCO .................................................... 13
Produk Sampingan .................................................................................................................... 14
Ekonomi Teknik ......................................................................................................................... 14
Kesimpulan dan Perspekti f Kedepannya ................................................................................... 14
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................................ 16
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
3/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
iii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.Struktur Lignoselulosa ..................................................................................................... 2
Gambar 2.Skema Pembuatan Biofuel ............................................................................................... 3
Gambar 3.Skema Sintesis Lipid dengan Bahan Dasar Gula .......................................................... 3
Gambar 4.Kegunaan Fatty Acid ........................................................................................................ 5
Gambar 5.Kegunaan Gliserol ............................................................................................................ 5
Gambar 6.Beberapa Mikroorganisme Berminyak dan Besar Konten Lipidnya .......................... 6
Gambar 7. Proses Produksi Lipid dari Biomassa Lignoselulosa dengan Biokimia ...................... 7
Gambar 8. Pretreatment AFEX ......................................................................................................... 8
Gambar 9. Steam Explosion Pretreatment ....................................................................................... 9
Gambar 10. Enzimatic Hydrolisis Selulosa ..................................................................................... 10
Gambar 11. Enzimatic Hydrolisis Hemiselulosa ............................................................................ 11
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
4/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
1
BAB I - PENDAHULUAN
Meskipun studi tentang Single-Cell Oil (SCO) telah dilakukan lebih dari 1 dekade,
produksi lipid dari biomassa lignoselulosa baru memperoleh perhatian beberapa tahun
belakangan, ketika terjadi perkembangan pesat di bidang produksi biofuel.
Makalah ini berisi rangkuman review mengenai peluang dan tantangan-tantangan yang
muncul dalam aplikasi produksi lipid dari biomassa lignoselulosa pada Biorefinery. Aspek-
aspek yang dibahas pada jurnal meliputi teknologi Biorefinery, pasar minyak microbial,
mikroba oleaginous, produksi lipid dengan lignoselulosa, kendala teknis, ekstraksi lipid dan
ekonomi teknik.
Perlu dicatat bahwa Biorefinery berbasis SCO akan memiliki peluang jika terbentuk
produk utama berupa campuran lipid dengan low dan high value dan produk sampingan berupa
lignin dan protein dapat diubah menjadi produk dengan nilai jual tinggi.
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
5/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
2
BAB II – ISI
A.
Lignocellulosic SCO Biorefinery
Biorefi nery Generasi Kedua
Biorefinery Lignoselulosa merupakan biorefinery generasi kedua, dimana
refinery ini menggunakan biomassa lignoselulosa non-edible yang terdapat dalam
jumlah besar sebagai umpan masukan (feedstock). Biorefinery generasi kedua dinilai
menghasilkan emisi gas rumah kaca yang lebih kecil dibandingkan dengan generasi
pertama, tetapi, biomassa lignoselulosa memiliki sifat “bandel” dimana sulit untuk
diubah menjadi gula pembentuknya dikarenakan oleh komposisi kompleks dari
selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Biorefinery yang menggunakan biokimia sebagai
jalan reaksinya memberikan perlakuan yang menyebabkan terjadinya gangguan pada
struktur dinding sel dari biomassa lignoselulosa, sehingga dapat menyebabkan
terjadinya hidrolisis enzimatik untuk mendapatkan gula-gula yang dapat
difermentasikan. Gula-gula tersebut dapat difermentasikan menggunakan banyak
mikroorganisme dimana hasilnya dapat berupa suatu zat kimia maupun bahan bakar.
Gambar 1 - Struktur Lignoselulosa
Contoh bahan bakar yang dihasilkan pada skala pecobaan adalah etanol,
butanol, isobutanol, biofen, bisbolen, asam organik, alkohol rantai panjang, dan lipid
dari mikroorganisme berminyak (SCO, Single-Cell Oil). Walaupun dana yang di
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
6/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
3
keluarkan untuk memproduksi SCO dengan cara ini terbilang cukup tinggi untuk
sekarang, harga tersebut akan diperkirakan turun seiring berjalannya waktu setelah
teknologi ini makin berkembang dan matang.
Gambar 2 - Skema Pembuatan Biofuel
Adapun secara umum, sintesis lipid dengan bahan dasar gula dapat dijelaskan
dengan skema berikut :
Gambar 3 - Skema Sintesis Lipid dengan Bahan Dasar Gula
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
7/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
4
Key asetil dan malonyl-koenzim A (CoA) substrat dan kofaktor NADPH
mendukung konversi karbohidrat menjadi lipid (ditunjukkan dengan persegi panjang
merah). Tahapan enzim yang memiliki dampak yang besar pada peningkatan produksi
triacylglyceride (TAG) yang ditunjukkan dengan lingkaran merah. Tanda panah merahtebal menunjukkan upregulation aktivitas enzim sementara tanda silang merah
menunjukkan downregulation yang menyebabkan peningkatan pembentukan TAG.
Keterangan Akronim :
ACC, asetil-CoA karboksilase; ACL, ATP: lyase sitrat; AMPD, AMP deaminase;
CMT, sitrat-malat translocase; DAG, diacylglycerol; DJPU, diacylglycerol
acyltransferase; DHAP, dihidroksiaseton fosfat; DS, desaturase; E, elongase; FA, asam
lemak; FAS, sintetase asam lemak; GA-3-P, gliseraldehida 3-fosfat; G-3-P, gliserol 3-
fosfat; GPAT, gliserol 3-fosfat acyltransferase; ICDH, dehidrogenase isocitrate; IMP,
monofosfat inosin; LCPUFA, rantai panjang asam lemak tak jenuh ganda; LPA,
lysophosphatidate; LPAT, transferase lysophosphatidate; MDH, dehidrogenase malat;
ME, enzim malic; PA, phosphatidate; PAP, fosfatase phosphatidate; PC, piruvat
karboksilase; TCA, asam trikarboksilat.
Potensi Pasar un tuk L ipid M ikrobial
Lipid yang dihasilkan dari organisme berminyak (oleaginous) biasanya terdapat
dalam bentuk Triasilgliserol (TAG), dengan beberapa dalam bentuk asam lemak bebas
(FA, Fatty Acid). Lipid merupakan umpan masukan yang menjanjikan untuk
memproduksi bahan bakar terbarukan dikarenakan tingginya rasio antara karbon
dengan heteroatom. Produk biofuel yang paling umum menggunakan cara ini adalah
biodiesel (via transesterfikasi TAG) dan diesel terbarukan (via hydrotreatment). Proses
utama untuk mengubah lipid menjadi oleokimia adalah hidrolisis TAG menjadi gliserol
dan FA dalam pengaruh air, suhu, dan tekanan. Lipid Mikrobial yang mengandung
asam lemak esensial (EFA) berguna untuk aplikasi-aplikasi di bidang pangan. Contoh
EFA yang memiliki aplikasi yang penting adalah asam gamma linoelat (GLA), asam
eicosapentanoat (EPA), asam arakidonat (ARA), dan asam dokosaheksanoat (DHA).
Selain itu, produk sampingan dari pemrosesan lipid juga memiliki banyak fungsi.
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
8/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
5
Gambar 4 - Kegunaan Fatty Acid
Gambar 5 - Kegunaan Gliserol
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
9/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
6
B.
Mikroba SCO dan Kondisi Kultur
Mikroba-mikroba berminyak
Mikroorganisme berminyak adalah suatu organisme mikro yang dapat
mengakumulasi lebih dari 20% dari massa kering nya sebagai “minyak” dalam bentuk
lipid, umumnya TAG dan FA. Berikut merupakan tabel dari berbagai macam
mikroorganisme berminyak dengan konten lipidnya:
Gambar 6 - Beberapa Mikroorganisme Berminyak dan Besar Konten Lipidnya
Hasil teoritis dari produksi lipid adalah 0.32 gram/gram gula dari glukosa dan 0.34
gram/gram gula dari silosa. Secara praktis, hasil yang didapat setelah produksi
biomassa dan produk-produk lainnya diperkirakan sekitar 0.22 gram lipid/gram
glukosa.
Kondisi Kultur
Rasio karbon dengan nitrogen yang optimal merupakan kunci yang membuat
sel mencapai kapasitas lipid maksimalnya dan hasil produksinya ( yield ). Akumulasi
lipid per liter kultur biasanya optimal pada rasio molar C:N melebihi 65 dan mendekati
100. Glukosa adalah salah satu sumber karbon untuk mengembangbiakkan semua
mikroba-mikroba berminyak, tetapi tidak menutup kemungkinan monosakarida-
monosakarida lainnya. Limitasi fosfor dan sulfur telah diaplikasikan untuk menambah
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
10/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
7
akumulasi lipid dikarenakan oleh kesulitan potensial dalam menurunkan konten
nitrogen dari sebagian substrat biomassa. Suhu optimal untuk produktivitas lipid adalah
sekitar 3 °C dari suhu optimal untuk pertumbuhan mikroorganisme, tetapi perubahan
pH tidak memiliki dampak yang signifikan. Contohnya untuk alga, suhu optimalnyaadalah 25-35 °C, ragi 25-30 °C, dan jamur (mold) 20-28 °C. pH optimal
pertumbuhannya adalah 6-9 untuk alga, dan 4-7 untuk ragi dan jamur.
C. Produksi Single Cell Oil (SCO) dari Substrat Lignoselulosa
Proses biokimia untuk mengkonversi biomassa lignoselulosa menjadi lipid
Gambar 7 - Proses Produksi Lipid dari Biomassa Lignoselulosa dengan Biokimia
Seperti yang dapat dilihat dari gambar 1 bahwa proses produksi lipid dari
biomassa lignoselulosa dengan biokimia terdiri dari beberapa tahapan yaitu biomass
pretreatment, enzymatic hydrolysis dari biomassa untuk mendapatkan gula sederhana
dan fermentasi gula menjadi lipid. Penjelasan lebih jauh tentang tahapan-tahapan
tersebut akan dijabarkan sebagai berikut :
1.
Pretreatment
Pretreatment adalah tahapan kunci yang penting dengan melibatkan aplikasi
dari fisika, kimia, termal, dan biologi untuk mengganggu ikatan kompleks lignin-
karbohidrat (LCC) pada dinding sel biomassa lignoselulosa dan meningkatkan
Yield dari gula pada saat tahapan enzymatic hydrolysis. Beberapa dari teknologi
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
11/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
8
pretreatment yang telah suskses discale up dalam industry antara lain Ammonia
Fiber Expansion (AFEX), Dilute Acid (DA), Steam Explosion, dan organosolve.
a)
Ammonia Fiber Expansion (AFEX)AFEX adalah pretreatment secara kimia-fisika dengan mengalirkan ammonia
cair ke biomassa lignoselulosa yang telah dipotong kecil-kecil dengan suhu
sekitar 900C dengan tekanan tinggi selama 30 menit. Pretreatment ini akan
menyebabkan lignoselulosa mengalami kenaikan porositas dengan komposisi
yang sama tanpa adanya inhibitor dan mengurangi kekristalan pada
lignoselulosa secara signifikan sehingga dapat menghasilkan gula yang lebih
banyak pada tahapan enzymatic hidrolisis. Akan tetapi pretreatment in i kurang
cocok digunakan pada lignoselulosa yang memiliki kandungan lignin yang
banyak
Gambar 8 - Pretreatment AFEX
b) Dilute Acid (DA)
Dilute Acid merupakan pretreatment yang meggunakan asam kuat seperti asam
sulfat atau asam klorida dengan konsentrasi sekitar 1-1,5%. Dilute Acid
berfungsi untuk mendegradasi hemiselulosa dan mengurangi kekristalan pada
biomassa lignoselulosa. Kerugian dari menggunakan pretreatment ini adalah
asam yang digunakan merupakan bahan korosif dan harus diolah kembali.
c)
Steam Explosion
Steam Explosion merupakan pretreatmen secara kimia-fisika dengan
mengalirkan steam ke biomassa lignoselulosa pada suhu steam sekitar 160-
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
12/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
9
2600C dan tekanan 0,69-4,83 atm selama beberapa detik atau menit.
Pretreatment ini pada suhu tinggi maka hemiselulosa bisa terdegradasi dan
lignin bertransformasi sehingga meningkatkan gula yang dihasilkan pada tahap
enzymatic hydrolysis. Kerugian pretreatment ini adalah memerlukan energylebih dan menyebabkan inhibitor pada hidrolisis.
Gambar 9 - Steam Explosion Pretreatment
d)
Organosolve
Organosolve merupakan pretreatment dengan menggunakan pelarut untuk
memecah ikatan internal lignin-hemiselulosa pada suhu tinggi (>1850C).
Pelarut yang digunakan biasanya adalah methanol, etanol, aseton, atau etilen
glikol. Pada suhu yang rendah maka pelarut ini perlu ditambahkan asam
anorganik seperti asam sulfat atau asam klorida.
2.
Enzimatic Hydrolisis
Setelah biomassa lignoselulosa mengalami pretreatment maka tahapan
selanjutnya adalah enzimatik hidrolisis. Enzimatic hydrolysis merupakan tahapan
dimana selulosa dan hemiselulosa akan dipecah menjadi gula sederhana dengan
bantuan enzim yang dihasilkan dari mikroba. Mikroba yang menghasilkan enzim
dapat dikembangkan atau dibiakan untuk diambil enzimnya yang kemudian
digunakan untuk enzymatic hydrolysis.
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
13/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
10
a) Enzymatic Hydrolisis Selulosa
Secara sederhana hidrolisis selulosa dengan enzim melibatkan 3 enzim penting
yaitu endo-β-1,4-D-glukanase, exo-β-1,4-D-glukanase, dan β-glucosidase.
Tahapannya adalah sebagai berikut enzim endo-β-1,4-D-glukanase akanmenyerang ikatan selulosa dan mengubahnya menjadi fragmen-fragmen kecil
selulosa atau oligosakarida. Selanjutnya enzim exo-β-1,4-D-glukanase akan
menyerang olgiosakarida dan mengubahnya menjadi selobiosa dan selodextrin
dan kemudian selobiosa dan selodextrin akan diubah menjadi glukosa dengan
enzim β-glukosidase.
b)
b)
Enzymatic Hydrolisis Hemiselulosa
Secara sederhana hidrolisis hemiselulosa dengan enzim melibatkan 3
enzim penting yaitu endo-1,4-β-xylanase, exo-xylanase, dan β-xylosidase.
Tahapannya adalah sebagai berikut enzim endo-1,4-β-xylanase akan
menyerang xylan backbone pada hemiselulosa dan mengubahnya menjadi
fragmen-fragmen β-1,4-xlyose.Selanjutnya enzim exo-xylanase akan
menyerang β-1,4-xlyose dan mengubahnya menjadi xylobiosa dan kemudian
xylobiosa akan diubah menjadi xylosa dengan enzim β-xylosidase.
Selulosa
Selobiosa
Fragmen-fragmen kecil Selulosa atau Oligosakiarida
Glukosa
Selodextrin
Endo -β- 1,4-D-glukanase
Exo-β-1,4-D-glukanase
β glucosidase
Gambar 10 - Enzimatic Hydrolisis Selulosa
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
14/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
11
Enzimatic hydrolysis selulosa dan hemiselulosa dapat dilakukan dengan dua
metode yaitu dengan separation hydrolysis fermentation (SHF) atau simultaneous
sacharification fermentation (SSF). Separation hydrolysis fermentation adalah
metode dengan memisahkan tahapan hidrolisis dengan fermentasi . Biomasaterlebih dahulu dihidrolisis kemudian hasil hidrolisis dialirkan ke bioreactor untuk
dilakukan fermentasi. Simultaneous sacharification fermentation adalah metode
dengan melakukan hidrolisis dan fermentasi secara simultan. Ketika biomasa
dihidrolisis menjadi gula, mikroba oleaginous dimasukan untuk memfermentasi
gula sehingga gula tidak menjadi inhibitor pada enzim yang melakukan proses
hidrolisis. Jika gula hasil hidrolisis digunakan pula untuk fermentasi enzim oleh
mikroba maka metode SSF ini menjadi Consoledated Bioprocessing yang dapat
menurunkan cost.
3.
Fermentasi Lipid
Fermentasi lipid adalah fermentasi yang dilakukan oleh mikroba oleogenous
yang menggunakan gula untuk membentuk lipid pada mikroba oleogenous.
Mikroba oleogenous mengkonsumsi glukosa dan xylosa hasil hidrolisis dan
kemudian membentuk lipid. Fermentasi lipid membutuhkan waktu yang lama
dibandingkan fermentasi etanol. Walaupun begitu pada fermentasi etanol mikrobatidak dapat mengkonsumsi xylosa sehingga menjadi masalah utama pada hampir
Hemiselulosa (ikatan xylan backone)
β-1,4-xlyose
xylosa
xylobiosa
Endo - 1,4-β-xylanase
Exo-xylanase
β xylosidase
Gambar 11 - Enzimatik Hydrolysis Hemiselulosa
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
15/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
12
semua kasus selama fermentasi etanol dengan biomassa lignoselulosa. Sebagai
hasilnya waktu yang dibutuhkan fermentasi lipid menjadi tidak jauh beda dengan
fermentasi etanol. Proses konversi karbohidrat menjadi lipid oleh mikroba
oleaginous telah dijelaskan sebelumnya. Besarnya Yield pada proses fermentasisalah satunya bergantung pada mikroba oleaginous yang digunakan dan selebihnya
bergantung pada banyak faktor. Beberapa faktor diantaranya adalah :
a) Untuk mencapai yield yang tinggi dibutuhkan konsentrasi gula yang tinggi,
konsentrasi gula yang tinggi membutuhkan lebih banyak biomassa
lignoselulosa pada tahap hidrolisis enzimatik.Akan tetapi penambahan
biomassa perlu dibarengi dengan extensive detoxification agar penambahan
biomassa tidak menyebabkan penambahan degradasi dari produk atau generasi
dari inhibitor yang pada akhirnya memperkecil yield pada tahap fermentasi.
b)
Terbatasnya kemampuan atau teknik untuk mengkontrol rasio C:N karena
dibutuhkannya selulosa dan hemiselulosa yang kaya nitrogen untuk
ditambahkan. Untuk dapat membuat mikroba oleaginous mengkonversi
karbohidrat menjadi lipid maka dibutuhkan suatu kondisi dimana bakteri
tersebut kekurangan nitrogen.
c)
Terbatasnya konsentrasi gula pada campuran gula, yang paling menyulitkan
adalah adanya inhibitor. Inhibitor adalah produk samping yang terbentuk
selama pretreatment dan bisa termasuk furfural, hidroximetilfurfural (HMF),
asam asetat, fenol asam dan basa, dan spesi kimia lainnya. Untuk mencegah hal
itu dibutuhkan cara untuk mengatur inhibitor yang ada dan mengembangkan
mikroba yang dapat mentolelir adanya inhibitor.
d) Masih kurangnya efisiensi dari mikroba oleaginous untuk diterapkan pada
industri. Cara penanggulangan yang sukses untk dilakukan adalah memperkuat
enzim untuk biosintesis TAG, mengatur rute bypass dari TAG, dan menutup
jalur reaksi yang mengurangi pembentukan TAG.
4.
Lipid Recovery
Setelah gula difermentasi menjadi lipid oleh bakteri oleaginous maka
selanjutnya lipid itu akan diambil dari fermentation broth. Lipid recovery dari
fermentation broth melibatkan pengambilan sel mikroba dari broth dengan cara
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
16/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
13
pengeringan biomassa atau dengan mengganggu sel, dan ekstraksi lipid. Beberapa
cara pengambian lipid diantaranya :
a.
Cell Harvesting
Cell harvesting adalah metode yang menggunakan sentifugasi, filtrasi, ataukoagulasi untuk mendapatkan lipid. Metod ini digunakan untuk sel dengan
densitas yang besar, pada densitas yang kecil metode ini akan menjadi mahal.
b. Drying cell
Sesuai namanya metode ini menggunakan pengeringan untuk mengambil lipid
dari sel. Akan tetapi metode ini menggunakan energi sehingga dibutuhkan cost
lebih untuk metode ini. Untuk itu dikembangkan metode-metode seperti high
pressure homogenization, bead beating, ultrasonication, microwave treatment,
enzymatic hydrolysis pada dinding sel, dan hidrolisis asam agar mikroba sel
tidak terlalu basah dan yield yang dihasilkan dapat meningkat.
c. Lipid Extraction
Untuk melakukan ekstraksi metode tradisional yang sering digunakan adalah
metode Bligh Dryer dan metode Soxhlet yang menggunakan pelarut organic
seperti kloroform, methanol, atau heksana. Walaupun ekstraksi dengan solven
adalah metode yang efisien, solvent-recovery membutuhkan cost energi.
Supercritical fluid digunakan sebagai ganti solven organic untuk menghindari
dibutuhkannya energi pada proses solvent-recovery. Jika lipid dimanfaatkan
untuk biodiesel maka ekstraksi dapat dilakukan secara simultan dengan
transesterifikasi.
D.
Pengembangan Biorefinery berbasis SCO
Bahan Baku dan M ikroba untuk Biorefinery berbasis SCO
Dalam segi profitabilitas, ekstraksi minyak dilakukan dengan menggunakan
substrat dengan harga murah dan dapat menghasilkan produk sampingan dengan nilai
jual. Ekstraksi dengan substrat yang demikian memerlukan teknik konversi dengan
efisiensi yang tinggi. Semua kriteria tersebut terdapat pada teknik pengolahan
( Biorefinery) dengan SCO menggunakan bahan baku lignoselulosa. Teknik pengolahan
dengan SCO memberikan produk dalam jumlah relatif banyak dalam bentuk
Triasilgliserida atau campuran antara Triasilgliserida dengan polimer asam lemak tak
jenuh yang bernilai ekonomi tinggi. Triasilgliserida sebagai produk utama, kemudian
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
17/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
14
dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel , yang bernilai ekonomi
tinggi.
Produk Sampingan
Produk sampingan dari pengolahan dengan SCO paling banyak adalah limbah
lignin. Kebanyakan limbah lignin selama ini dibakar untuk menghasilkan energi untuk
Biorefinery dengan SCO.
Setelah proses fermentasi, mikroba yang digunakan dalam proses fermentasi di
daur ulang dan sebagian dijual sebagai bahan makanan hewan. Limbah organisme
oleaginous dapat dijual menjadi pakan hewan atau diproses lebih lanjut untuk
menghasilkan asam amino atau peptida
Ekonomi Teknik
Management Ekonomi yang baik adalah salah satu kunci kesuksesan dalam
proses Biorefinery dengan SCO. Selain produk utama, produk sampingan pun dapat
dijual untuk memperoleh keuntungan. Keuntungan yang didapatkan bias digunakan
untuk membantu menutupi biaya produksi.
Menurut studi terakhir yang dilakukan oleh Koutinas et al . , keuntungan yang
diperoleh dari penjualan produk utama (Biodiesel) tidak cukup untuk menutupi ongkos
produksi. Berbagai factor harus dipertimbangkan dan disesuaikan agar pengeluaran
dapat seimbang atau lebih kecil daripada pemasukan. Hal-hal yang perlu
dipertimbangkan seperti :
Yield lipid harus ditingkatkan
Produktivitas alat-alat dan sistem harus ditingkatkan
Bahan baku lignoselulosa harus efisien, serta cost nya tidak besar
Kesimpulan dan Perspekti f Kedepannya
Meskipun telah mengalami perkembangan selama beberapa dekade terakhir,
generaasi kedua Biorefinery menggunakan SCO masih memiliki bottleneck , antara lain:
Yield yang rendah
Produktivitas yang rendah
Toleransi yang rendah terhadap pretreatmet produk degradasi
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
18/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
15
Generasi produk sampingan yang bernilai jual, walaupun bernilai jual,
keberadaan produk sampingan mengurangi yield dari produk utama yang
diinginkan
Untuk menyelesaikan masalah-masalah tersebut, diperlukan modifikasi genetic,
dan evolusi terarah dari mikroorganisme oleganious, peningkatan dibidang teknologi
pretreatment , desain proses dan perkembangan teknologi untuk mengatasi masalah
produk sampingan yang bernilai jual.
-
8/18/2019 Rangkuman Dan Penjelasan Jurnal Microbial Lipid-Based Lignosellulosic Biorefinery
19/19
RANGKUMAN & PENJELASAN JURNAL MICROBIAL LIPID-BASED LIGNOCELLULOSIC BIOREFINERY : FEASIBILITY
AND CHALLENGES
16
DAFTAR PUSTAKA
Sims, R.E. et al. (2010) An overview of second generation biofuel technologies.
Bioresour. Technol. 101, 1570 –
1580
Das, U.N. (2006) Essential fatty acids: biochemistry, physiology and pathology.
Biotechnol. J. 1, 420 – 439
Ratledge, C. (2004) Fatty acid biosynthesis in microorganisms being used for single
cell oil production. Biochimie 86, 807 – 815
Tjomsland, Anette. 2015. Tobacco Plants May Boost Biofuel- and Biorefining
Industries. [ONLINE]
http://www.bioforsk.no/ikbViewer/page/forside/nyhet?p_document_id=120047 .
Accessed on 6 April 2016
Li, Shi Lin, Lin, Qiang, Li, Xin Ran, Xu, Hui, Yang, Yun Xi, Qiao, Dai Rong, & Cao, Yi.
(2012). Biodiversity of the oleaginous microorganisms in Tibetan Plateau. Brazilian Journal
of Microbiology, 43(2), 627-634. https://dx.doi.org/10.1590/S1517-83822012000200026
Jin, M, Microbial lipid-based lignocellulosic biorefinery: feasibility and challenges,
Trend in Biotechnology, January 2015, Vol 33, No 1
Yen-Chen, Chun, Microalgae-basedcarbohydrates for biofuel production, March
2013
Bioethanol Production Process, NC State University
https://www.ncsu.edu/biosucceed/courses/documents/EtOHProd.pdf
Azam Khan, Muhammad, Hydrolisis of Hemicellulose by Comercial Enzyme
Mixtures, 2010; Lulea University of Technology
E Wyman, Charles, 43 Hydrolisis of Celullose and Hemicellulose, January 2005