isroi.wordpress.com

.  Silahkan berkunjung.

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.

Posisiku sedang di tengah jalan tol. HP ku ketinggalan.  Blaik….. bagaimana ini.  Sopir dan pak Mustarih sedang habis pulsanya.    Agak sudah juga aku cari jalan keluar tol.  Akhirnya bisa juga aku keluar di Gn. Putri. Aku cari wartel terdekat dan aku telepon kantor.  Aku minta tolong ke pak Djoko untuk mengirimkan file presentasiku.  Meskipun demikian aku kurang tenang, karena file presentasi yang aku berikan ke pak Djoko ukurannya 5 M, kalau dikirim via email pasti sukar masuk.

Benar juga.  Hingga aku nyampai di kantor, ternyata email belum masuk juga.  Kemudian aku minta Irma untuk menelpon Biotrop, apakah aku masih bisa presentasi.  Aku dan Pak Djoko mengatakan kalau memang tidak boleh yo… wis…. biarkan saja.  Proposal itu masih bisa diajukan untuk pendanaan yang lain, kata Pak Djoko.  Aku pun demikian.  Diterima atau tidak diterima itu adalah hasil yang harus diterima.  Tapi aku merasa kalau aku gagal hanya karena aku terlambat mengirimkan file presentasi, rasanya kesel juga.  Ibaratnya aku bertarung, aku gagal tanpa bertarung.  Aku merasa lebih terhormat, lebih tenang kalau aku gagal setelah bertarung.  Aku gagal karena memang proposalku tidak qualified.  Dan ini menjadi pelajaran berharga bagiku.

Tunggu saja besok.  Aku bisa presentasi tidak.  Kalau memang tidak, ya.. sudah…masih ada kesempatan lain menunggu.  Aku sedang menyiapkan 3 proposal penelitian yang lain.

Sebenarnya ide ini muncul saat penelitianku tentang biopulping.  Waktu itu ada diskusi singkat tentang bioethanol.  Awalnya aku tidak terlalu tertarik dengan topik ini, karena aku sedang asik dengan penelitian biopulping.  Tetapi kemudian aku membaca sedikit tentang bioethanol ini.  Ketika aku mulai membacanya aku mulai menyadari bahwa salah satu kendala pembuatan ethanol dari lignoselulosa adalah proteksi lignin dan hemiselulosa. Perbedaan antara tahapan pembuatan ethanol dari gula atau pati dengan lignoselulosa hanya pada bagian awalnya saja, yaitu memecah perlindungan lignin tersebut. Ini sama seperti yang aku lakukan untuk pembuatan biopulping.  Biopulping yang aku lakukan adalah memecah perlindungan lignin untuk menghasilkan serat selulosa agar bisa dibuat kertas.

Aku jadi semakin tertarik dengan bioethanol/cellulosic ethanol.  Dan ketika semakin banyak aku membaca, semakin banyak informasi yang aku dapat, menjadi semakin tertarik aku dengan topik ini.  Kemudian muncul ide untuk menggunakan pengetahuanku tentang biopulping untuk pembuatan bioethanol dari lignoselulosa, khususnya jerami.

Aku sangat bersemangat membuat proposal ini.  Tak kurang aku download 150 patent dan 200 - an paper ilmiah tentang ethanol fuel.  Ada juga beberapa artikel di website, wiki, dan beberapa presentasi yang aku dapatkan.  Akhirnya jadilah sebuah proposal.  Proposal ini aku buat bertiga, aku - Irma - dan Pak Djoko Santoso.

Di awal pengumuman Biotrop disebutkan kalau pengumuman seleksi pertama diumumkan akhir Januari 2007.  Ketika mendekati akhir bulan tidak ada kabar aku mulai resah.  Apa proposalku tidak diterima.  Ternyata ada pemberitahuan jika ada pengunduran jadwal.  beberapa hari kemudian aku dapat email lagi kalau proposalku lolos seleksi tahap 1 (klik di sini).  Ada sekitar 24 proposal yang lolos seleksi 1.  Di pengumuman tersebut aku dijadwalkan untuk presentasi hari selasa.

Aku siapkan presentasiku.  Aku berlatih presentasi. Dan aku berharap proposalku lolos di tahap ini.  Insya Allah.

Meskipun kompos memiliki banyak manfaat, tetapi pemakaian kompos juga memiliki beberapa kendala. Kandungan hara kompos relatif lebih rendah dan lebih lambat tersedia daripada pupuk anorganik. Akibatnya pengaruhnya bagi tanaman akan terlihat dalam jangka waktu lama. Kompos dibutuhkan dalam jumlah yang lebih banyak daripada pupuk kimia. Sifat fisik kompos yang lembam (bulky) dan kandungan air kompos yang tinggi akan meningkatkan biaya transportasi dan biaya aplikasi ke tanaman.

Ada beberapa strategi untuk meningkatkan kualitas kompos agar lebih efektif dan efisien. Salah satunya adalah dengan menambahkan mikroba-mikroba yang bermanfaat bagi tanaman. Beberapa mikroba tanah diketahui memiliki manfaat bagi tanaman dan telah banyak dipergunakan sebagai biofertilizer (pupuk hayati). Mikroba-mikroba tersebut antara lain adalah mikroba pelarut fosfat yang membantu melarutkan fosfat (P) dari sumber-sumber yang sukar larut sehingga menjadi lebih mudah diserap oleh tanaman. Mikroba perangsang pertumbuhan tanaman adalah mikroba yang menghasilkan hormon atau senyawa semacam hormon (hormon like) yang dapat merangsang pertumbuhan tanaman. Mikroba penambat nitrogen (N) dari udara dapat menyediakan hara N bagi tanaman. Beberapa mikroba juga diketahui dapat melindungi tanaman dari serangan hama dan penyakit. Mikroba-mikroba ini berperan sebagai ‘agen biokontrol’ bagi hama dan penyakit tanaman.

Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia telah mengembangkan sebuah formula berbahan aktif mikroba yang berperan sebagai biofertilizer, biokontrol, dan biodekomposer. Mikroba-mikroba tersebut telah diseleksi dan diuji coba dalam skala luas untuk tanaman-tanaman perkebunan, hortikultura, dan padi. Aktivator tersebut diberi nama PROMI yang merupakan singkatan dari Promoting Microbes. Bahan aktif PROMI adalah Trichoderma harzianum DT 38 yang memiliki kemampuan merangsang pertumbuhan tanaman dan agen biokontrol, T. pseudokoningii DT 39 sebagai agen biokontrol dan mikroba pelapuk, Aspergillus sp yang memiliki kemampuan melarutkan P-sukar larut, dan jamur pelapuk putih yang memiliki kemampuan tinggi untuk mendegradasi limbah organik.

Kompos dan biofertilizer bekerja dengan cara yang berbeda dengan pupuk kimia anorganik. Biofertilizer tidak menyediakan hara bagi tanaman tetapi membantu tanaman dalam menyerap hara sehingga pemupukan menjadi lebih efisien. Kompos memiliki kandungan asam humat yang sangat bermanfaat bagi tanaman. Kompos juga berperan sebagai nutrisi bagi mikroba, sehingga aktivitas mikroba tanah yang berada di sekitar perakaran semakin meningkat. Sinergi dari aktivitas biofertilizer dan kompos ini akan meningkatkan efisiensi pemupukan, meningkatkan kualitas hasil panen, dan sekaligus memperbaiki sifat fisik maupun kimia tanah.

PENGAYAAN KOMPOS DENGAN MIKROBA

Peningkatan kualitas kompos tandan kosong kelapa sawit dapat dilakukan dengan cara mengurangi kadar air kompos dan memperkaya kompos dengan PROMI. Kompos yang sudah diperkaya dengan mikroba aktif dikenal dengan sebutan kompos bioaktif.

Kadar air kompos setelah panen umumnya tinggi, yang berkisar antara 50 – 70%. Kadar air kompos ini menyebabkan massa/jumlah kompos yang harus diaplikasikan menjadi lebih banyak dan akan berakibat pada peningkatan biaya transportasi maupun aplikasi. Pengurangan kadar air kompos hingga 35% akan sangat mengurangi jumlah kompos yang diberikan per tanaman dan sekaligus mengurangi biaya transportasi dan aplikasi. Pengeringan kompos dapat dilakukan dengan menggunakan mesin pengering kompos (rotary dryer).

PROMI berbahan aktif mikroba biofertilizer dengan populasi antara 107 – 109 cfu/gr. Dosis PROMI untuk kompos kurang lebih 1-2 kg/ton kompos. Populasi mikroba biofertilizer di dalam kompos kurang lebih adalah 104-106 cfu. Populasi ini cukup efektif untuk membantu penyerapan hara tanaman dan meningkatkan efisiensi pemupukan.

Untuk kegiatan ini aku sengaja membuat isi makalah yang agak banyak.  Tujuannya adalah biar para pelajar ini bisa belajar sendiri.  Ada dua sesi, sesi pertama penyampaian pengantar dan sesi kedua praktek pembuatan kompos. Karena waktunya sangat singkat jadi tidak banyak yang bisa aku berikan.  Targetku hanya sedikit saja.  Pertama, memerikan pemahaman pada para peserta tentang arti pengomposan khususnya untuk mengatasi limbah organik.  Kedua, memberi kesadaran pada mereka  untuk mulai peduli dengan sampah-sampah organik, mencoba untuk mengolahnya menjadi kompos dengan cara yang mudah, murah, dan sederhana.

The major component of lignocelluloses is cellulose, along with lignin and hemicelluloses. Cellulose and hemicelluloses are macromolecules from different sugars; whereas lignin is an aromatic polymer synthesized from phenylpropanoid precursors (Perez et al., 2005). Cellulose or -1-4-glucan is a polymer of glucose made of cellobiose units with about 2,000 to 27,000 glucose residues. These chains are packed by hydrogen bonds in so-called ‘elementary fibrils’ originally considered to be 3 – 4 nm wide and contain about 36 chains. These elementary fibrils are then packed in so-called microfibrils, where the elementary fibrils are attached to each other by hemicelluloses, amorphous polymers of different sugars as well as other polymers such as pectin and covered by lignin. The microfibrils are often associated in the form of bundles or macrofibrils (Taherzadeh & Karimi, 2007). In order to produce ethanol from lignocellulosic materials, we should (a) open the bundles of lignocelluloses in order to access the polymer chains or cellulose and hemicelluloses by a process of so-called pretreatment, (b) hydrolyze the polymers in order to achieve monomer sugar solutions, (c) ferment the sugars to ethanol solution by microorganism, and (d) purify ethanol by distillation and dehydration.

Lynd et al. (2005) has summarized the desirable properties for an ideal lignocellulose material after chemical pretreatment, i.e. it should (a) produce reactive fibers, (b) yield pentose in non-degraded form, (c) not release the compounds that significantly inhibit fermentation, (d) work in reactors of reasonable size with moderate cost, (f) produce no solid residues, (g) have a high degree of simplicity, and (h) be effective at low moisture contents. Pretreatment of lignocellulosic biomass for bioethanol production can be classified into three different type: physical pretreatment, physic-chemical pretreatment, chemical pretreatment, and biological pretreatment (Taherzadeh & Karimi, 2007; Keller, Hamilton, & Nguyen, 2003; Sanchez & Cardona, 2007).
Physical pretreatment of straw includes size reducing by chipping, grinding, or milling usually done in early conversion process. Another physical pretreatment are steam-exploded. It was found that high steam pressure for as short steaming time effectively enhanced enzymatic hydrolysis and alcohol fermentation of rice straw (Moniruzzaman, 1996). Zhu et al. (2005) combine microware/alkali pretreatment to produce ethanol from rice straw. Microwave/alkali pretreatment of rice straw provide high ethanol yield compared by alkali pretreatment alone. Chemical pretreatment was common pretreatment methods for lignocellosic biomass, i.e.: dilute-acid pretreatment (del Campo et al., 2006), acidified steam explosion, ammonia fiber explosion (Vlasenko et al., 1997), sulfuric acid (H2SO4), sodium hydroxide (NaOH), hydrogen peroxide (H2O2) and ozone pretreatment (Silverstein et al., 2007; Sassner et al., 2008).

Microbial pretreatments of lignocelluloses could reduce in degree of polymerization of hemicelluloses and cellulose, and delignification of lignocelluloses (Taherzadeh & Karimi, 2007; Keller, Hamilton, & Nguyen, 2003). Biological agents for biological pretreatment are mostly fungi or actinomycetes. The concept that fungal pretreatment lowers the energy requirements of thermochemical pulping of lignocellulosic biomass could potentially be applied to enzyme-based biomass conversion processes (Akhtar et al., 1998). White-rot fungi such as Coriolus versicolor, Phanerochaete chysosporium, Phlebia radiate, Pleurotus ostreatus, Pleurotus eryngii are known as typical lignin-degrading microorganism by the action of three lignolytic enzymes: lignin peroxidase, manganese peroxidase and laccase (Higuchi, 2004). Taniguchi et al. (2005) found that pretreatment of rice straw with P. oestreatus could improve enzymatic hydrolysis for ethanol fermentation. Biological degradation of rice straw depends on white-rot fungi themselves and physiological features associated with lignin biodegradation (Yu et al., 1994).

Conversion technologies of lignocellulosic biomass to ethanol fuel can be divided into two main categories: biochemical and thermochemical. However, there are considerable numbers of process variation within each of these categories (Wyman, 1994; Szczodrak & Fiedurek, 1996; Badger, 2002; Sanchez & Cardona, 2007; Taherzadeh & Karimi, 2007). Biochemical technologies for production of cellulosic ethanol involve hydrolysis of mostly the cellulose and hemicelluloses fraction of the biomass into their component sugars, fermentation of the resultant sugars into ethanol, and purification of the ethanol by distillation and dehydration. The hydrolysis step is often preceded by a pretreatment step to break up lignin and more readily facilities the hydrolysis of cellulose and hemicelluloses fractions.

There are three primary forms of the biochemical process differ mainly with respect to the hydrolysis step: a) dilute acid hydrolysis, b) concentrated acid hydrolysis, and c) enzymatic hydrolysis. The fermentation step can be essentially the same for all three methods of hydrolysis, but may vary with respect to fermentation organism (Kaylen et al., 2000; Sun & Cheng, 2002).

Fig. 1. A schematic representation of the dilute acid process (Source: http://www1.eere.energy.gov/biomass/dilute_acid.html).

Dilute acid hydrolysis is the oldest process for producing ethanol from biomass and probably the most commonly applied method among chemical hydrolysis methods (Taherzadeh & Karimi, 2007). The dilute acid hydrolysis process proceeds in two stages. In the first stage, hemicellulose is converted to sugar using dilute acid and steam. The second stage hydrolysis converts cellulose to sugar (Karimi, Kheradmandinia, Taherzadeh, 2006; Papatheofanous et al., 1995; Choi & Mathews, 1996). The acid breaks down the hemicelluloses in the biomass to form xylose and other sugar which can be fermented into ethanol. Acid also catalyzes hydrolysis of the cellulose fraction to produce glucose, which can be fermented to ethanol. After hydrolysis, the sugars go through a neutralization process and then are treated much as sugars obtained from the enzymatic hydrolysis process.

Concentrated acid hydrolysis involves decrystalization of cellulose with concentrated sulfuric acid, followed by hydrolysis to sugars with dilute acid. Major challenges in this process include separation of sugars from acid, recovery of acid, and reconcentration of acid. This process is illustrated schematically in Figure 2. As a result, concentrated acid processes achieve the high yields of ethanol critical to economic success. On other hand, because of the large quantities of sulfuric acid required and the relatively high cost of halogen acid, a substantial fraction of this acid must be recovered to achieve economic operation. The major challenge is to recover the acids at a cost significantly less than the price of these inexpensive materials (Wyman, 1994).

Fig. 2. A schematic representation of the concentrated acid process (Source: http://www1.eere.energy.gov/biomass/concentrated_acid.html).

Initial attempts to use enzymes to hydrolysis cellulose simply involved replacement of the cellulose acid hydrolysis step. This is known as separate hydrolysis and fermentation. Enzymatic hydrolysis of cellulose to glucose is carried out by cellulase enzymes that are highly specific catalysts. The hydrolysis is performed under mild conditions e.g. pH 4.5-5.0 and temperature 40-50oC (Taherzadeh & Karimi, 2007). Recent development of cellulosic ethanol mostly focused to the enzymatic hydrolysis or combined by chemical/physical pretreatment (Moniruzzaman, 1996; Dale et al., 1996; Vlasenko et al., 1997; ; Sun & Cheng, 2002; Kadar, Szengyel, & Reczey, 2004; Karimi, Emtiazi, & Taherzadeh, 2006; Pahkala et al., 2007; Xu et al, 2007) .

A major limitation to the economic viability of this process is the high cost of enzyme production. Notwithstanding the improvement in efficiency as a result of SSF and a substantial reduction in the cost of producing enzymes, further improvements in these two factors are still needed. In addition, because enzyme activity varies widely with different feedstocks, considerable work is needed to develop enzymes that can be used in mixtures that will be effective in processing a wide range of feedstocks.

Both bacteria and fungi can produce cellulases for the hydrolysis of lignocellulosic materials. These microorganism can be aerobic or aaerobic, mesophulic or thermophilic. Bacteria belonging to Clostridium, Cellulomonas, Bacillus, Thermomonospora, Ruminococcus, Bacteriodes, Erwinia, Acetovibrio, Microbispora, and Streptomyces can produce cellulases. Fungi that have been reported to produce cellulases include Sclerotium rolfsii, P. chrysosporium, and species of Trichoderma, Aspergillus, Schizophyllum, and Penicillium (Sun & Cheng, 2002). Among the cellulases produced by different microorganisms, cellulases of Trichoderma reesei or T. viride have been the most broadly studied and best characterized (Taherzadeh & Karimi, 2007; Reczey et al., 1996; Wen, Liao, & Chen, 2005; Kaur, Arneja, & Singh, 1998).

Several different strategies for enzymatic hydrolysis and fermentation can be classified into several methods: separated enzymatic hydrolysis and fermentation (SHF), simultaneous saccharification and fermentation (SSF), non-isothermal simultaneous saccharification and fermentation (NSSF), simultaneous saccharification and co-fermentation (SSCF), and consolidated bioprocessing (CBP) (Taherzadeh & Karimi, 2007; Sanchez & Cardona, 2007; Lynd et al, 2005).
Following hydrolysis, fermentation of resultant sugars to ethanol is the next step. The carbohydrate content of lignocellulose is completely hydrolysed, cellulose is converted into glucose, while hemicellulose is transformed into the pentoses xylose and arabinose and the hexoses glucose, galactose, and mannose. After hydrolysis, the predominant monosaccharides from straw and hardwood are glucose and xylose, about 40% glucose and 20% xylose of dry matter (Ahring et al., 1996). A variety of microorganisms, generally either bacteria, yeast, or fungi, ferment hydrolysate to ethanol under oxygen-free condition. They do so to obtain energy and to grow. The most efficient microorganisms for converting glucose into ethanol are industrial yeast strains of Saccharomyces cerevisiae and bacterial strains of Zymomonas mobilis, but none of these are able to utilize xylose and arabinose (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005). Several options have been investigated for the process of conversion of both glucose and xylose to ethanol. (Karimi, Emtiazi, & Taherzadeh, 2006) use three microorganism: Mucor indicus, Rhizopus oryzae, and Saccharomyces cerevisiae which could ferment glucose and xylose from rice straw hydrolysate to ethanol.

A more recent development has been the genetic engineering of several bacteria including Escherichia coli, Klebsiella oxytoca and Erwinia sp. to allow them to directly ferment xylose into ethanol. Key genes from the glucose-fermenting bacterium Zymomonas mobilis have been incorporated into these organisms to allow ethanol production. The result is a single organism that can ferment xylose into ethanol. Similarly, the ethanol-producing bacterium Z. mobilis was metabolically engineered to broaden its range of fermentable substrates to include the pentose sugar xylose. Two operons encoding xylose assimilation and pentose phosphate pathway enzymes were constructed and transformed into Z. mobilis. The recombinant efficiently fermented both glucose and xylose, which is essential for economical conversion of lignocellulosic biomass to ethano1. Currently, bacteria modified by this approach must operate at neutral pH where control of invasion by other organisms is more difficult then at the more acidic pH levels typical of most yeasts (Doran & Ingram, 1993; Szczodrak & Fiedurek, 1996; Ahring et al., 1996).

• 2006. Kumar, Rita, and Anil Kumar. PROCESS FOR THE ISOLATION AND ACCLIMITZATION OF BACTERIA FOR LIGNIN DEGRADATION. United State of America Patent 7,022,511 B2. Arpil 4, 2006.
• 2006. Huang, Jenn-Wen, and Yu-Hsiang Peng. BIOPULPING FOR NON-WOOD FIBRE PLANT AND BIOPULPING METHODS THEREOF. United State of America Patent US 2006/0060316 A1. Mar 23, 2006.
• 2006. Akhtar, Masood, Eric G. Horn, Michael J. Lentz, and Roos E. Swaney. EUCALYPTUS BIOMECHANICAL PULPING PROCESS. United State of America Patent 7,008,505. Mar 7, 2006.
• 2004. Huang, Jenn-Wen. BIOPULPING OF NON-WOOD FIBRE PLANT AND BIOPULPING METHODS THEREOF. Europe Patent EP 1 471 181 A2. Nov 24, 2004.
• 2004. Huang, Jenn-Wen, and Yu-Hsiang Peng. BIOPULP FOR NON-WOOD FIBRE PLANT AND BIOPULPING METHODS THEREOF. United State of America Patent US 2004/0163780 A1. August 26, 2004.
• 2002. Akhtar, Masood, Gary M. Scott, Aziz Ahmed, Michael J. Lentz, and Eric G. Horn. BIOPULPING INDUSTRIAL WOOD WASTE. United State of America Patent 6,402,887. Jun. 11, 2002.
• 2003. Bajpai, Pratima, Pramod K. Bajpai, and Masood Akhtar. PROCESS FOR PRODUCTION BIOKRAF PULP FROM EUCALUPTUS CHIPS. United State of America Patent 6,613, 192. 2003.
• 2000. Lamar, T Richard, Domen Lestan, Cristine E. Smith, and Diane M. Dietrich. FUNGAL INOCULUM PREPARATION. United State of America Patent 6,143,549. November 7, 2000.
• 1998. Baeker, Albin A. W., and Graham D. Shelver. METHOD OF MICROBIAL PRE-TREATMENT WOOD CHIPS FOR PAPER MAKING. United State of America Patent 5,851,351. 1998.
• 1998. Blanchette, Robert A., Todd A., Farrell Roberta L. Burnes, and Sara Iverson. PITCH DEGRADATION WITH WOOD COLONIZING BACTERIA. United State of America Patent 5,766,926. Juny 16, 1998.
• 1998. Akhtar, Masood. METHOD OF ENHANCING BIOPULPING EFFICACY. United State of America Patent 5,750,005. May 12, 1998.
• 1998. Blanchette, Robert A., Sara Iverson, and Chad J. Behrendt. PITCH AND LIGNIN DEGRADATION WITH WHITE ROT FUNGI. United State of America Patent 5,705,383. January 6, 1998.
• 1997. Akhtar, Masood. METHOD OF ENHANCHING BIOPULPING EFFICACY. United State of America Patent 5,620,564. 1997.
• 1997. Rosemberg, Engene, and Yuval Shoham. PREPARATION EXHITIBING ENZYMATIC ACTIVITY, A METHODS OF PRODUCING THE SAME, AND APPLICATION THEREOF. United State of America Patent 5,667,161. October 14, 1997.
• 1995. Blanchette, Robert A., Roberta L. Farrell, and Sara Inverson. PITCH DEGRADATION WITH WHITE ROT FUNGI. United State of America Patent 5,476,790. December 19, 1995.
• 1995. Akhtar, Masood, Michael C. Attridge, jr, John W. Koning, and T. Kent Kirk. METHODS OF PULPING WOOD CHIPS WITH A FUNGI USING SULFITE-SALT TREATED WOOD CHIPS. United State of America Patent 5,460,697. 1995.
• 1995. Blanchette, Robert A., Theressa S. Brash, Robert I. Farrell, Keith A Kriss, and Chittra Mishra. WHITE-FUNGUS AND USES THEREOF. United State of America Patent 5,427,945. Juny 27, 1995.
• 1991. Blanchette, Robert A., Gary F Leatham, Michael Attridge, Masood Akhtar, and Gary C Myers. BIOMECHANICAL PULPING WITH C. SUBVERMISPORA. United State of America Patent 5,055,159. Okt. 8, 1991.

Commonly patent focus on biomechanical pulping of wood or soft wood and uses white-rot fungi for biological agent. The technology not pure biopulping but combine with conventional pulping, like mechanical pulping or chemical pulping. General step for biopulping technology were: chopping wood into little pieces, inoculating wood chips with white-rot fungi or others biological agent, incubationg the woods chips for several days, washing the wood chips, and following with mechanical pulping or chemical pulping. In early research in biopulping (by Akhtar Masood, et.al), they studied about energy saving as the benefit of biopulping technology.

I interest with patent that invented by Jenn-Wen Huang and Yu-Hsiang Peng. This invention patented in USA and Europe, twices in USA. Huang use bacteria, Baccillus licheniformis, as biological agent and non-wood fiber plant. Chemical pulping following the biological treatment use 1% CaO and cooked in adjusted cooking condition. It’s simple and cheap. Paper mill just do little changes in their process if they use this technology.

I think that the ‘important key’ of the technology is the biological agent: microorganisms or enzymes produced by the microorganism. Find the superior biological agent to delignification of wood or lignocelullotic material is the key.
I was isolated many fungus from lignocellulotic biomass. I can use them as biological agent.