Kelompok 4 (Cellulosic Ethanol

Cellulosic Ethanol
Aura Purify
Fida Zahra Hanifa
Indra Chandra P
Sartika Indah
Rizka Dwi Nur Hapsari
10606010
10606015
10606043
10606058
10606061
LATAR BELAKANG
What is Bioethanol??
• Bentuk energi alternatif
• Dihasilkan dari fermentasi gula yang
terdapat pada tumbuhan seperti tebu,
kentang, atau jagung
Penggunaan selulosa lebih unggul
dibandingkan dengan gula dan pati
Kekurangan Selulosa /
Lignoselulosa
Enzim pendegradasi selulosa dan
hemiselulosa
• LIGNOSELULOSA
merupakan materi yang terdiri atas selulosa, hemiselulosa, dan
lignin.
Lignin biasanya menyelubungi selulosa dan hemiselulosa
Sebelum proses pembuatan bioethanol dilakukan, perlu
dilakukan pre treatment yaitu memisahkan hemiselulosa dan
selulosa dengan lignin (delignifikasi) yang biasanya dilakukan
dengan hidrolisis menggunakan asam ( Demirbas, 2005)
Selain dengan asam, dapat juga menggunakan alkali dan proses
biologis, dengan menggunakan jamur yang di alam biasa hidup
di kayu yang busuk atau campuran dari berbagai organism untuk
mendapatkan hasil yang optimal (Mousdale, 2008).
• HEMISELULOSA DAN SELULOSA
merupakan heteropolymer yang tersusun atas
berbagai macam gula, yaitu heksosa dan pentose.
Enzim yang termasuk golongan selulase :
endoglukanase, exoglukanase, dan cellobiose.
Enzim yang termasuk ke dalam hemiselulase : enzim
yang mendegradasi β-1-4-xylan dan rantai samping
lainnya. (Kareemulla, Tyagi, Rawat, Rao, and
Choudary, 2008)
• Berikut ini merupakan contoh enzim golongan
selulase :
1. Endoglucanases (1,4-â-d-glucan-4glucanohydrolases) yang menyerang titik tertentu
yang bisa diakses dan memotong rantai linear
selulosa.
2. Cellodextrinases (1,4-â-d-glucan glucanohydrolases)
yang menyerang rantai ujung polimer selulosa
sehingga menghasilkan glukosa.
3. Cellobiohydrolases (1,4-â-d-glucan
cellobiohydrolases) yang menyerang rantai ujung
polimer selulosa, menghasilkan disakarida
cellobiosa.
4. â-glucosidases yang menghidrolisis cellodextrin
terlarut dan cellobiosa menjadi glukosa.
• Berikut ini merupakan contoh enzim
golongan hemiselulase :
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Endo-β-1,4-xylanase
Exo-β-1,4-xylosidase
Endoarabinose
α-L-arabinofuranosidase
Endo-β-1,4-mannase
Exo-β-1,4-mannosidase
• Contoh mikroba yang digunakan dalam
fermentasi gula adalah s. cerevisiae dan
Pachysolen tannophilus
• Neurospora crassa diketahui mampu
untuk memproduksi etanol langsung dari
selulosa atau hemiselulosa karena
memiliki selulase dan hemiselulase serta
memiliki kemampuan untuk
memfermentasi gula menjadi etanol (
Anish and Rao, 2009).
Proses Industri Cellulosic
Ethanol
• Tahap pertama
Pre treatment yaitu pemisahan lignin dengan hemiselulosa. Hal ini
dilakukan untuk memudahkan hidrolisis lignoselulosa karena lignin
sangat kuat melindungi selulosa.
• Tahap kedua
Proses hidrolisis selulosa dan hemiselulosa menjadi gula sederhana
Proses ini dapat dilakukan secara fisik/kimia dan secara enzimatik
Proses hidrolisis menggunakan enzim berfungsi untuk menghasilkan
monosakarida sehingga bisa difermentasi menjadi etanol.
Hidrolisis enzimatik selulosa dan hemiselulosa dilakukan dengan
menggunakan enzim selulase dan hemiselulase yang diproduksi oleh
bakteri serta fungi.
Setelah proses degradasi selulosa dan hemiselulosa selesai, dihasilkan
gula sederhana yang kemudian difermentasi menjadi etanol dengan
menggunakan bantuan mikroba.
ETANOL SELULOSA
• Diperoleh
dari
serat
selulosa
yang
merupakan komponen utama dinding sel
tumbuhan
• Menurut
International
Energy
Agency,
etanol selulosa akan menjadi sumber
energi alternatif yang besar bagi dunia
Pengembangan Cellulostic
Ethanol
Rekayasa Metabolisme
• Pengembangan engineering microbes
• Synthetic genomics (Craig Venter)
• Biokonversi ethanol dari selulosa dalam
satu reaktor integatif.
Engineering microbes
• S.cereviceae wild type yang biasa digunakan untuk fermentasi
ethanol tidak dapat me-metabolisme xylosa.
• Maka dilakukan insert genetic pathways tak hanya dari mikroba lain,
tapi juga dari tanaman dan hewan.
• Misalnya Introduksi xylose-metabolizing gene, seperti NADPHdependent xylose reductase dari Pichia stipitis
• Dapat juga dilakukan rekayasa genetik dengan menyispkan gen
mikroorganisme yang telah memiliki kemampuan fermentasi
hexosa maupun pentosa.
Synthetic Genomics
• Produksi organisme sintetik yang dapat
merombak selulosa seperti bakteri,
memfermentasi gula seperti ragi, dan
memiliki toleransi konsentrasi ethanol
yang tinggi.
Biokonversi ethanol dari
selulosa dalam satu reaktor
integatif
• Degradasi materi selulosa dengan co-fermentasi
menggunakan dua strain ragi yang berbeda dalam satu
reaktor.
• Strain
pertama
memiliki
mendegradasi selulosa.
kemampuan
untuk
• Strain kedua memiliki kemampuan untuk mendegradasi
xylan.
• Setelah seluruhnya terkonversi menjadi gula, dapat
langsung terfermentasi menjadi ethanol langsung dalam
reaktor itu juga.
• Maka, seluruh proses biokonversi
dilakukan dalam satu tahap
ethanol
dapat
DAFTAR PUSTAKA
•
•
•
•
•
•
•
Koesnandar, Is Helianti, dan Niknik Nurhayati. 2009. Recent Development
in The Bioconservation of Lignoselluloses into Ethanol. Jakarta: BPPT
Review.
DEM Đ RBAŞ, AYHAN. 2005. BIOETHANOL FROM CELLULOSIC
MATERIALS : A RENEWABLE MOTOR FUEL FROM BIOMASS. ENERGY
SOURCES, 27:327-337. TURKEY. TAYLOR AND FRANCIS INC.
Black, Jaquelyn G. 2008. Microbiology 7th edition. John wiley And Sons.
Coombs, J., D.O.Hall., I.J. Higgins. Energy And Biotechnology. Oxford:
Blackwell Scientific Publications. Edited by : I.J.Higgins, D.J.Best, and J.
Jones ( Biotechnology Principles and applications).
Anish, Ramakhrisnan, Mala Rao. 2009. Bioethanol from Lignocellulosic
Biomass : Part III Hydrolysis and Fermentation. Edited by : Ashok Pandey (
Handbook of Plant-Based Biofuels). USA : CRC Press.
Kareemulla, D., Sudha Tyagi, Jaya Rawat, P.V.C. Rao, N.V. Choudary.
2008. Challengs and Opportunities for Producing Bioethanol from
Lignocellulosic Biomass. India : SAE International.
Mousdale, David M. 2008. Biofuels Biotechnologu, Chemistry, and
Sustainable Development. USA : CRC Press.