Beras merupakan salah satu makanan pokok yang paling banyak dikonsumsi di Indonesia. Badan Pusat Statistik mencatat pada tahun 2019 Indonesia menghasilkan 54,60 ton beras. Padi memiliki bagian yang salah satunya adalah batang padi, yang disebut sebagai jerami padi. Jerami adalah hasil samping agroindustry berupa tangkai dan batang tanaman serealia yang telah kering dan tidak ikut diambil saat padi dipanen. Jerami padi umumnya belum dimanfaatkan secara optimal, dan sebagian besar dimusnahkan dengan cara dibakar.Pembakaran limbah pertanian dapat menghasilkan gas perusak (CO2, NOx dan SOx) di udara yang berpotensi besar terbentuknya gas rumah kaca yang menimbulkan dampak pemanasan global. Selain itu, dampak negatif pembakaran jerami yaitu parasit dan mikroba pengurai bahan organik akan mati sehingga berpengaruh terhadap ekosistem hayati. Hal tersebut dikarenakan suhu dipermukaan tanah pada saat jerami dibakar mencapai 700°C. Untuk ikut menjaga lingkungan yang sehat serta mendukung tercapainya tujuan pembangunan berkelanjutan (SDGs no 13 dan 15), maka perlu pengembangan green technology di dunia agrobisnis dan agro-industry.
Konsumsi beras yang tinggi pada masyarakat Indonesia menjadikan jerami padi sebagai komponen terbesar hasil samping produksi beras yakni sekitar 55,4%. Limbah jerami padi terdiri dari 35% selulosa, 25% hemiselulosa, dan 12% lignin. Kandungan selulosa dan hemiselulosa yang tinggi pada jerami padi dapat dihidrolisis menjadi gula yang dapat difermentasi. Sehingga jerami padi berpotensi untuk diubah menjadi bioetanol. Bioetanol merupakan cairan hasil proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat (pati) menggunakan bantuan mikroorganisme Produksi bioetanol dari tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat, dilakukan melalui proses konversi karbohidrat menjadi gula atau glukosa dengan beberapa metode diantaranya dengan hidrolisis asam dan secara enzimatis.
Proses konversi limbah jerami padi menjadi bioetanol secara enzimatis berhasil dilakukan di Laboratorium Proteomik, Pusat Riset Rekaya Molekul Hayati, Research Center for Bio-Molecule Engineering (BIOME), Universitas Airlangga dengan menggunakan koleksi konsorsium enzim yang berasal dari isolat lokal Indonesia. Konsorsium enzim tersebut terdiri atas enzim selulolitik yang berperan dalam proses hidrolisis hasil samping produksi pertanian seperti jerami padi. Penggunaan enzim juga memiliki beberapa kelemahan dikarenakan enzim hanya bekerja pada substrat tertentu. Enzim juga memiliki kondisi optimum yang seringkali tidak sesuai dengan kondisi di dalamnya proses industri. Oleh karena itu, konsorsium enzim dapat menjadi solusi untuk menutupi kekurangan penggunaan enzim tunggal. Penggunaan konsorsium enzim memungkinkan beberapa substrat yang sebelumnya diperlakukan secara terpisah diproses secara bersamaan. Pada hidrolisis jerami padi secara enzimatis, enzim konsorsium menjadi pilihan. Enzim konsorsium terdiri dari xilanase dari Bacillus subtilis, selulase dari Acidothermus sellulolyticus, dan xylose isomerase dari Streptomyces griseus. Hidrolisat difermentasi menggunakan Saccaromyces cereviseae BJ1824 untuk mengubah gula pereduksi menjadi bioetanol.
Studi pada penelitian ini berhasil menghidrolisis selulosa dan hemiselulosa pada jerami padi menggunakan enzim konsorsium. Sebelum proses hidrolisis, jerami diperlakukan terlebih dahulu dengan 2% H2SO4 untuk menghilangkan pengotor. Konsentrasi substrat jerami padi yang digunakan adalah 5%, 10%, 15%, dan 20% (b/v) dengan rasio volume 1:1, 1:2, dan 1:3 antara substrat dan enzim. Laju bioetanol tertinggi diperoleh dari 10% (b/v) substrat jerami padi dengan aktivitas enzim dalam konsorsium adalah 0,279 U/mL (xilanase), 0,329 U/mL (selulase), dan 0,024 U/mL (xylose isomerase). Fermentasi hidrolisat oleh Saccharomyces cerevisiae BJ1824 menghasilkan etanol 8,81×10-2 %(v/v) melalui pengukuran dengan Gas Chromatography (GC).
Penulis: Ni Nyoman Tri Puspaningsih
Informasi detail dari riset ini dapat dilihat pada tulisan kami di:
https://doi.org/10.1063/5.0111387
Lailatul Fithri, Luddy Febriyanto, One Asmarani, Rahmat Eko Sanjaya, Ardiana Ilham Nurrohman, Mirni Lamid, Abdul Munir Abd Murad, Ni Nyoman Tri Puspaningsih. (2023). Fermentation of Rice Straw Raw Material to Bioethanol Using Consortium Enzyme. AIP Conference Proceedings 2679, 050006 (2023)
