Asam organik disebut asam lemah karena struktur molekulnya tidak stabil yang terdiri dari bagian alfa-proton dan gugus karboksil negatif (–COOH). Ketika dilarutkan dalam pelarut, mereka menyumbangkan sebagian proton, tidak seperti asam kuat, yang mudah menyumbangkan proton. Asam organik merupakan kelas bahan kimia yang sangat penting karena kemampuannya sebagai bahan penyusun dan bahan awal di beberapa bidang. Seperti pertanian, makanan, dan farmasi. Misalnya, asam sitrat berfungsi sebagai agen antimikroba dalam industri makanan, dan asam itakonat digunakan dalam industri cat dan polimer sebagai perekat, pengikat, dan pengental. Sedangkan asam asetat dapat berfungsi sebagai pengawet makanan dan stimulan dalam proses pengolahan minyak dan gas serta kegunaan lainnya. Selain itu asam organik seperti asam suksinat dan asam akrilat merupakan platform penting untuk produksi poliuretan dan polimer superabsorben.
Asam Oksalat
Asam oksalat adalah asam dikarboksilat alami dengan rumus kimia C2H2O4 dan berat molekul 90 kg/kmol dan merupakan komponen penting dari berbagai spesies tumbuhan, hewan, dan mikroba. Senyawa ini telah memainkan peran yang sangat penting dalam industri. Misalnya, pada jamur dan bakteri, asam oksalat terlibat dalam perolehan nutrisi, toleransi logam, degradasi kayu, pelapukan mineral, dan patogenisitas. Pada tumbuhan, asam oksalat penting dalam regulasi kalsium, detoksifikasi logam berat, pertahanan tanaman, dan homeostasis ion. Sedangkan pada hewan, asam oksalat memfasilitasi fagositosis dan penyerapan air dan ion logam seperti Cl− dan Na+.
Asam oksalat mempunyai beberapa aplikasi industri dan industri farmasi adalah konsumen dominan asam oksalat melalui penggunaannya dalam formulasi obat dan sebagai bahan penyangga, pengkhelat, pembersih, dan sterilisasi juga menggunakan senyawa ini. Industri tekstil, metal recovery, kulit, kimia dan metalurgi. Karena aplikasinya yang luas, permintaan asam oksalat mengalami peningkatan yang signifikan. Pasar asam oksalat global saat ini diperkirakan mencapai US$ 960 juta dan diperkirakan akan tumbuh pada tingkat pertumbuhan tahunan gabungan (compound annual growth rate atau CAGR) sebesar 4,9% hingga mencapai US$ 1,55 miliar pada tahun 2033. Asia menyumbang sebagian besar konsumsi asam oksalat global dengan Tiongkok menempati peringkat pertama. Pasar asam oksalat lainnya terdiri dari Spanyol, Jepang, dan India.
Biosintesis
Kesimpulannya, biosintesis asam oksalat telah mengalami kemajuan yang signifikan selama bertahun-tahun, dengan fokus penting pada berbagai aspek penerapan dan produksinya. Beberapa aplikasi asam oksalat di berbagai industri seperti industri medis, farmasi, makanan, pertanian, biohidrometalurgi, tekstil dan kulit menunjukkan keserbagunaannya. Meskipun metode kimia melibatkan prosedur yang rumit dan intensif sumber daya, fermentasi mikroba sejalan dengan prinsip kimia ramah lingkungan. Sehingga mendorong keberlanjutan. Metode fermentasi mikroba (microbial fermentation methods), termasuk fermentasi permukaan, terendam, dan padat, menawarkan manfaat ekonomi yang besar dibandingkan jalur kimia konvensional. Studi-studi dalam penelitian ini telah menekankan pentingnya memahami jalur biokimia kompleks yang terlibat dalam sintesis asam oksalat. Studi tersebut akan membuka jalan bagi peningkatan strategi dalam mengoptimalkan pengembangan strain dan teknik fermentasi. Eksplorasi substrat dan mikroorganisme alternatif serta integrasinya dengan teknologi ramah lingkungan untuk perolehan asam oksalat yang dihasilkan berpotensi meningkatkan keberlanjutan proses produksi asam oksalat.
Mengatasi Tantangan
Meskipun memiliki prospek yang menjanjikan, di masa depan penelitian harus menargetkan supaya untuk mengatasi tantangan utama yang saat ini menghalangi penurunan potensi penuh dari rantai nilai asam oksalat. Penelitian harus secara khusus menargetkan penjelasan jalur metabolisme produksi asam oksalat. Terutama dalam konteks produksi asam oksalat bakteri (bacterial oxalic acid). Strategi rekayasa genetika dan biologi sintetik dapat bermanfaat untuk mengembangkan mikroorganisme yang lebih tangguh dan efisien dengan produktivitas dan spesifisitas yang lebih tinggi untuk produksi asam oksalat. Selain itu, pengintegrasian ekonomi sirkular dan praktik rekayasa bioproses berkelanjutan akan memainkan peran penting dalam membentuk perspektif biosintesis asam oksalat di masa depan. Hal ini akan dilakukan dengan menekankan pemanfaatan substrat biomassa limbah terbarukan yang dikombinasikan dengan penerapan teknologi pemulihan yang hemat energi dan ramah lingkungan.
Selain itu, terdapat kurangnya penelitian yang berfokus pada analisis tekno-ekonomi (techno-economic analysis atau TEA) dan analisis siklus hidup (life cycle analysis atau LCA) biosintesis asam oksalat. Literatur yang ada tidak mencakup studi tentang kelayakan ekonomi aktual, efektivitas biaya, dan dampak lingkungan dari produksi asam oksalat melalui metode biologis. Penelitian di masa depan harus memprioritaskan melakukan analisis tekno-ekonomi menyeluruh dan penilaian siklus hidup untuk menilai kelayakan ekonomi dan kelestarian lingkungan dari metode mikroba (microbial method). Hal ini akan memberikan pengetahuan berharga untuk mengoptimalkan metode produksi dan mendorong penerapan biosintesis asam oksalat dalam industri, yang ramah lingkungan.
A comprehensive review of recent advances in the applications and biosynthesis of oxalic acid from bio-derived substrates, Environmental Research, 251, 118703, https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.118703
Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0013935124006078
