Potensi Bioethanol dari Biomassa Lignosellulosa

Limbah lignoselulosa memiliki potensi besar sebagai bahan baku bioethanol. Sebagai contoh dari 1 ha sawah dapat diproduksi sebesar 766 hingga 1.148 liter bioethanol. Jika harga ethanol sekarang adalah Rp. 5.500,- maka nilainya adalah Rp. 4,210 juta hingga Rp. 6,316 juta. Jumlah yang tidak sedikit.

Ethanol dari Jerami Padi

Jerami padi mengandung kurang lebih 39% sellulosa dan 27,5% hemiselullosa. Kedua bahan polysakarida ini dapat dihidrolisis menjadi gula sederhana yang selanjutnya dapat difermentasi menjadi ethanol. Potensi produksi jerami padi per ha kurang lebih 10 – 15 ton, jerami basah dengan kadar air kurang lebih 60%. Jika seluruh jerami per ha ini diolah menjadi ethanol (fuel grade ethanol), maka potensi produksinya kurang lebih 766 hingga 1,148 liter/ha FGE (perhitungan ada di lampiran). Dengan asumsi harga ethanol fuel grade sekarang adalah Rp. 5500,- (harga dari pertamina), maka nilai ekonominya kurang lebih Rp. 4,210,765 hingga 6,316,148 /ha. Lumayan besar juga.

Menurut data BPS tahun 2006, luas sawah di Indonesia adalah 11.9 juta ha. Artinya, potensi jerami padinya kurang lebih adalah 119 juta ton. Apabila seluruh jerami ini diolah menjadi ethanol maka akan diperoleh sekitar 9,1 milyar liter ethanol (FGE) dengan nilai ekonomi Rp. 50,1 trilyun. Jika dihitung-hitung ethanol dari jerami sudah cukup untuk memenuhi kebutuhan bensin nasional. Tapi ini hanya teoritis di atas kertas saja lho…… Realitanya….. itu tantangan saya sebagai peneliti.

Ethanol dari Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Kandungan selulosa dan hemiselullosa dari TKKS kurang lebih adalah 45% dan 26%. Sama seperti jerami padi, kedua polysakarida ini dapat dihidrolysis menjadi gula sederhana dan selanjutnya difermentasi menjadi ethanol. Sebuah pabrik kelapa sawit (PKS) dengan kapasitas 60 ton/jam dapat menghasilkan limbah kira-kira 100 ton/hari. Produksi limbah dapat meningkat atau berkurang tergantung pada TBS (Tandan Buah Segar) yang diolah. Jika seluruh TKKS ini diolah menjadi ethanol (fuel grade ethanol) maka potensinya diperkirakan sebesar 8,254 liter/hari. Nilai ekonominya kurang lebih Rp. 45,395,335 /hari.

Sekali lagi ini hanya teoritis di atas kertas. Tapi setidaknya ini memberi gambaran tentang besarnya potensi bioethanol yang bisa dihasilkan dari biomassa.

Sumber Limbah Lignoselulosa yang Lain

Indonesia kaya akan biomassa lignoselulosa. Dua contoh di atas adalah sebagian kecil dari potensi biomassa lignoselulosa yang ada di Indonesia. Masih banyak sumber biomassa yang lain. Sumber-sumber yang cukup besar antara lain: sampah organik kota, limbah industri kayu, limbah industri pulp/kertas, dan limbah-limbah agroindustri yang lain.

Tentunya setiap limbah memiliki karakteristik sendiri-sendiri yang menentukan bagaimana teknologi biokonversi yang tepat. Namun, pada prinsipnya setiap limbah organik lignoselulosa secara teoritis dapat diubah menjadi ethanol. Sekali lagi, potensi yang besar ini akan tetap menjadi potensi di atas kertas saja. Diperlukan upaya yang besar untuk mewujudkannya menjadi kenyataan. Peneliti, pemerintah, pengusaha, dan masyarakat secara bergotong-royong bisa mewujudkannya. Insya Allah.

Tantangan Penelitian

Dari uraian di atas jelas terlihat bahwa biomassa lignoselulosa memiliki potensi yang sangat besar sebagai bahan baku produksi bioethanol untuk bahan bakar (FGE). Yang saya sebutkan di atas baru sebagian kecil dari potensi biomassa lignoselulosa yang ada di Indonesia. Dari sawit saja masih ada: pelepah sawit, batang sawit pada saat replanting. Masih ada lagi bimassa bagase tebu, seresah tebu, limbah industri kayu/hutan, dan lain-lain. Namun ini hanya potensi di atas kertas. Artinya potensi ini tidak akan memiliki pengaruhnya apa-apa kalau tidak direalisasikan.

Seraca umum proses produksi ethanol dari lignoselulosa adalah sebagai berikut:

bahan baku -> pretreatment -> hidrolisis -> fermentasi -> distilasi & dehidrasi -> fuel grade ethanol

Memproduksi ethanol dari biomassa lignosellulosa jauh lebih sulit daripada dari gula atau pati-patian. Proses yang harus dilewati juga lebih panjang. Salah satu tantangannya adalah bahwa secara alami lignoselulosa sulit untuk dihidrolisis. Selulosa secara alami diikat oleh hemiselulosa dan dilindungi oleh lignin, ini yang menyebabkan biomassa ini sulit untuk dihirolisis. Menghilangkan atau merusak pelindung lignin ini tidak mudah dan ini yang menjadi tantangan penelitian pengembangan teknologi produksi ethanol dari lignoselulosa. Karakteristik lignoselulosa sangat bervariasi, hal ini semakin membuat komplek metode untuk melakukan delignifikasi. Berdasarkan pengalaman saya TKKS jauh lebih sulit didelignifikasi daripada jerami.

Tantangan berikutnya adalah menghidrolisis selulosa. Selulosa terdiri dari rantai panjang glukosa yang membentuk rantai dengan pola ikatan tertentu. Untuk memotong-motong ikatan ini bukan juga hal yang mudah. Banyak cara yang sudah dikembangkan untuk melakukan hidrolisis, yaitu berbasiskan asam dan berbasiskan enzym. Penelitian hidrolisis selulosa dengan asam sudah berkembang cukup lama. Permasalahnnya adalah hidrolisis ini menggunakan bahan yang sangat korosif dan produknya pun bisa menghasilkan limbah yang berbahaya. Peralatan yang dibutuhkan untuk proses ini mahal demikian pula untuk mengolah hasil hidrolisis (hidrolisate) agar aman untuk fermentasi juga tidak mudah. Di sisi lain hidrolisis ini membutuhkan energi yang besar.

Hidrolisis dengan enzym lebih aman (enviromental frendly) dan lebih efisien. Namun di sisi lain, biaya untuk memproduksi enzyme tidak murah. Ada kabar bahwa sebuah perusahaan besar di AS sudah dapat memproduksi enzym dengan biaya yang rendah. Setelah lignoselulosa dihirodlisis langkah berikutnya sama seperti teknologi produksi ethanol dari gula atau pati-patian.

Saat ini sedang gencar-gencarnya dilakukan penelitian untuk merakit sebuah teknologi produksi ethanol dari lignoselulosa yang efisien dan ekonomis. Targetnya adalah merakit sebuah teknologi yang efisien dalam menghidrolisis selulosa/hemiselulosa dengan biaya yang kompetitif dengan biaya bahan bakar saat ini.

Indonesia sebenarnya belum terlambat untuk mengejar ketinggalan dengan eropa/amerika dalam hal pengembangan teknologi selulosik ethanol ini. Diperlukan kemauan politik yang kuat dari pemerintah untuk mendorong dan mendukung penelitian-penelitian selulosik ethanol. Demikian pula dukungan dari pihak industri juga sangat diperlukan. Biaya penelitian untuk mengembangkan selulosik ethanol memang tidak murah. Namun, bila penelitian dilakukan secara terarah dan didukung dengan dana yang cukup, maka membuat ethanol dari lignoselulosa yang ekonomis dan ramah lingkungan bisa menjadi kenyataan.