Bioetanol adalah sumber energi terbarukan yang dapat membantu mengurangi penggunaan bahan bakar fosil. Sebuah studi terkini mengkaji cara hibrida untuk memproduksi bioetanol menggunakan biomassa lignoselulosa, khususnya tandan kosong kelapa sawit atau empty fruit bunches (EFB) yang dicampur dengan arang. Proses ini, yang dioptimalkan menggunakan response surface methodology (RSM), menawarkan pendekatan baru untuk fermentasi syngas dan produksi bioetanol dalam kerangka biorefineri terintegrasi.

Penelitian ini berfokus pada pembuatan syngas melalui kogasifikasi campuran EFB dan arang dengan rasio 75:25. Rasio optimal komponen ini ditentukan melalui desain komposit sentral, sebuah teknik yang membantu eksperimen menjadi lebih efisien. Metodologi ini memungkinkan peneliti menyempurnakan proses gasifikasi untuk memastikan hasil syngas maksimum, yang sangat penting untuk langkah fermentasi berikutnya.

Dua mikroorganisme, Saccharomyces cerevisiae dan Clostridium butyricum, digunakan untuk fermentasi syngas. Kinerja masing-masing, serta kemampuan fermentasinya, dievaluasi berdasarkan colony-forming units (CFU), pH, total organic carbon (TOC), dan laju aliran syngas. Penelitian ini bertujuan menentukan strategi fermentasi yang paling efektif untuk produksi bioethanol. 

Field emission scanning electron microscopy (FESEM) digunakan untuk mengamati fitur morfologi mikroorganisme selama fermentasi syngas. Teknik pencitraan canggih ini memberikan wawasan mendalam tentang adaptasi struktural mikroba, yang penting untuk mengoptimalkan kondisi fermentasi dan meningkatkan hasil bioetanol. Analisis morfologi mengungkapkan perbedaan struktur mikroba di bawah berbagai kondisi fermentasi, menunjukkan kemampuan adaptasi dan ketahanan mikroorganisme dalam lingkungan syngas.

Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa fermentasi bersama Saccharomyces cerevisiae dan Clostridium butyricum menghasilkan konsentrasi bioetanol tertinggi, mencapai 31,20 mmol. Ini secara signifikan lebih tinggi daripada hasil dari fermentasi dengan satu jenis mikroorganisme. Hasil ini menekankan manfaat sinergis dari penggunaan beberapa mikroorganisme dalam proses fermentasi, karena mereka dapat memanfaatkan berbagai komponen syngas dengan lebih efisien. Fermentasi bersama tidak hanya meningkatkan hasil bioetanol tetapi juga meningkatkan ketahanan dan stabilitas keseluruhan proses fermentasi.

Selain itu, peningkatan laju aliran syngas dari 50 mL/menit menjadi 1000 mL/menit menyebabkan peningkatan signifikan dalam produktivitas bioetanol, dengan peningkatan sebesar 3,08%. Ini menunjukkan pentingnya mengoptimalkan parameter operasional, seperti laju aliran syngas, untuk memaksimalkan produksi bioetanol. Studi ini menunjukkan bahwa laju aliran yang lebih tinggi memfasilitasi transfer massa gas-cair yang lebih baik, meningkatkan aktivitas mikroba dan efisiensi fermentasi.

Sebagai kesimpulan, penelitian ini menunjukkan bahwa ko-fermentasi mikroba, dikombinasikan dengan proses gasifikasi yang dioptimalkan, dapat secara signifikan meningkatkan produksi bioetanol dari biomassa lignoselulosa. Dengan menggunakan jalur hibrida dan memanfaatkan kemampuan unik dari berbagai mikroorganisme, para peneliti dapat mengembangkan metode yang lebih efisien dan berkelanjutan untuk produksi bioetanol. Pendekatan inovatif ini tidak hanya memajukan bidang penelitian biofuel tetapi juga berkontribusi pada tujuan yang lebih luas dalam mengembangkan sumber energi terbarukan. Integrasi proses gasifikasi dan fermentasi merupakan langkah maju yang signifikan dalam upaya produksi biofuel yang berkelanjutan dan ekonomis.

Reference

Link: https://doi.org/10.1080/17597269.2024.2371240

Penulis: Tofan Agung Eka Prasetya, S.Kep., M.KKK., Ph.D.

Hybrid pathway of bio-ethanol production employing empty fruit bunches co-gasified with charcoal and mixed culture fermentation: Optimization using response surface methodology. Biofuels.