1 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Krisis energi dunia

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Krisis energi dunia semakin terasa seiring dengan bertambahnya kebutuhan
manusia akan bahan bakar minyak (BBM). Ketersediaan BBM yang semakin
menipis tidak sebanding dengan kebutuhan BBM masyarakat global yang semakin
meningkat. Oleh karena itu perlu dilakukan upaya untuk mengatasi permasalahan
yang melanda dunia ini, salah satunya dengan menggunakan sumber energi
alternatif terbarukan, yaitu etanol. Produksi etanol secara global terus mengalami
peningkatan setiap tahunnya karena kebutuhan BBM hingga saat ini semakin
meningkat. Pada tahun 2000, produksi etanol global mencapai 17,25 milyar liter
dan meningkat hingga 74 milyar liter pada tahun 2009 (Weusthuis et al., 2011).
Pada tahun 2020, produksi etanol diharapkan dapat mencapai angka 125 milyar liter
(Demirbas, 2005). Di Indonesia sendiri, produksi etanol diharapkan mencapai 150
juta liter/tahun. Melihat data-data tersebut, proses produksi etanol perlu terus
dikembangkan agar produksinya semakin tinggi.
Etanol atau etil alkohol (C2H5OH) merupakan cairan tak berwarna yang
mudah menguap serta larut dalam air dan juga eter. Etanol sebagai sumber energi
memiliki beberapa keuntungan, diantaranya yaitu dapat diperbaharui, ramah
lingkungan dan dapat mengurangi emisi akibat karbon monoksida. Proses yang
umum digunakan untuk menghasilkan etanol adalah fermentasi. Fermentasi
merupakan proses perubahan substrat menjadi produk dengan bantuan aktivitas
mikroorganisme sebagai biokatalis. Fermentasi etanol merupakan proses
1
pemecahan asam piruvat menjadi etanol. Substrat yang digunakan untuk fermentasi
etanol harus yang mengandung karbohidrat. Oleh karena itu, keuntungan lain dari
penggunaan etanol yaitu dapat menguntungkan komunitas pedesaan (petani) secara
ekonomi makro, karena kebanyakan etanol yang dihasilkan saat ini berbasis bahan
hasil pertanian yang mengandung banyak karbohidrat. Brazil yang merupakan
negara penghasil etanol terbesar di dunia menggunakan tebu sebagai bahan baku
etanol, sedangkan Amerika Serikat menggunakan jagung (Riyanti, 2009). Selain
substrat, poin penting dalam produksi etanol adalah mikroorganisme yang
digunakan. Mikroorganisme yang umum digunakan untuk memproduksi etanol
dalam skala besar hingga saat ini adalah Saccharomyces cerevisiae.
S. cerevisiae atau lebih dikenal sebagai baker’s yeast merupakan salah satu
spesies khamir. Produk metabolit utama yang dihasilkan khamir ini adalah etanol,
CO2 dan air, sedangkan beberapa produk lain dihasilkan dalam jumlah sedikit.
Penggunaan khamir ini dalam memproduksi etanol telah banyak dipelajari dengan
baik namun terdapat beberapa kelemahan didalamnya. Beberapa diantaranya yaitu
tidak tahan terhadap suhu dan kadar etanol yang tinggi selama proses fermentasi.
Telah dilaporkan bahwa Saccharomyces cerevisiae tidak dapat memfermentasi
pentosa dan juga tidak dapat memfermentasi heksosa dengan baik (Taherzadeh et
al., 2003). Pentosa dan heksosa merupakan gula yang banyak terdapat pada
biomasssa tanaman, khususnya bahan berlignoselulosa, sehingga kelemahankelemahan tersebut kurang menguntungkan apabila diaplikasikan pada skala besar
terutama untuk fermentasi biomassa tanaman berlignoselulosa. Untuk mengurangi
resiko hambatan, perlu dikembangkan penelitian mengenai mikroorganisme lain
2
yang lebih baik sifatnya dalam produksi etanol. Oleh karena itu, dalam penelitian
ini digunakan jamur sebagai alternatif mikroorganisme untuk memproduksi etanol.
Selain yeast, jamur merupakan salah satu mikroorganisme yang mudah
tumbuh pada berbagai substrat. Indonesia yang beriklim tropis dan lembab
memudahkan jamur untuk tumbuh. Iklim tropis menjadi salah satu faktor
melimpahnya buah-buahan di Indonesia. Buah-buahan tentunya mudah busuk atau
ditumbuhi oleh jamur jika disimpan terlalu lama atau karena proses
penyimpanannya yang kurang baik. Salah satu jamur yang mudah tumbuh pada
buah busuk adalah Rhizopus oryzae (Samson et al., 1984).
Dalam penelitian ini digunakan R. oryzae untuk produksi etanol karena
beberapa kelebihannya yaitu memilliki ketahanan yang lebih baik terhadap suhu
dan etanol yang tinggi dibandingkan dengan S. cerevisiae serta dapat
memfermentasi pentosa dan heksosa dengan baik (Taherzadeh et al., 2003). R.
oryzae merupakan jamur yang umumnya digunakan dalam pembuatan tempe.
Pemanfaatan jamur ini tidak hanya sebagai ragi tempe saja, namun juga banyak
diaplikasikan di industri sebagai penghasil enzim-enzim, asam laktat dan etanol.
Asam laktat dan etanol merupakan metabolit primer yang dihasilkan selama masa
pertumbuhan. Belum lama ini penggunaan R. oryzae untuk produksi etanol mulai
diminati oleh para peneliti.
Substrat yang umumnya digunakan dalam memproduksi etanol adalah
glukosa dan atau biomassa tanaman. Substrat tersebut merupakan sumber karbon
untuk dikonversi lebih lanjut menjadi etanol. Beberapa penelitian menggunakan
biomassa tanaman seperti jerami (Abedinifar et al., 2009), hidrolisat kayu (Millati
3
et al. (2005), sedangkan Skory et al. (1997) menggunakan glukosa, xylosa,
selobiosa, selulosa, oat gandum, jagung press, dan serat jagung sebagai substrat
untuk memproduksi etanol. Dalam penelitian ini digunakan media glukosa sintetis
agar diperoleh informasi awal mengenai kemampuan R. oryzae yang diisolasi dari
buah busuk dalam mengkonversi glukosa menjadi etanol, sebelum diaplikasikan
kearah sumber karbon yang berasal dari biomassa tanaman. Kadar glukosa yang
sering digunakan di beberapa penelitian untuk produksi etanol oleh R. oryzae
adalah 100 g/L. Jika kadar glukosa tersebut diaplikasikan dalam skala besar
tentunya sumber glukosa yang dibutuhkan akan sangat tinggi dan meningkatkan
biaya produksi. Dua variasi kadar glukosa telah digunakan dalam penelitian ini,
yaitu 100 g/L dan 80 g/L. Apabila hasil etanol dari kedua kadar tersebut tidak jauh
berbeda, maka kadar glukosa 80 g/L akan menguntungkan jika diaplikasikan dalam
skala besar karena sumber gula yang dibutuhkan menjadi lebih sedikit.
R. oryzae yang diisolasi dari buah busuk merupakan strain lokal yang sangat
berpotensi besar, namun hingga saat ini pemanfaatannya belum ada. Oleh karena
itu, penelitian mengenai kemampuan R. oryzae strain lokal dalam memproduksi
etanol perlu dipelajari agar dapat diaplikasikan dan dimanfaatkan lebih luas
1.2. Rumusan Masalah
Permintaaan
produksi
etanol
yang
tinggi
menyebabkan
upaya
pengembangan proses perlu terus dilakukan. Pada umumnya, etanol dihasilkan oleh
khamir S. cerevisiae namun khamir tersebut memiliki beberapa kelemahan
dintaranya tidak tahan pada kondisi suhu dan kandungan etanol yang tinggi selama
proses fermentasi serta tidak dapat memfermentasi heksosa dan pentosa yang
4
banyak terkandung dalam bahan pangan khususnya bahan pangan berlignoselulosa.
Oleh karena itu pada penelitian ini R. oryzae digunakan untuk produksi etanol
karena memiliki beberapa kelebihan diantaranya yaitu kemudahannya untuk
tumbuh pada buah busuk dan produk metabolit primer yang dihasilkan oleh jamur
tersebut salah satunya ialah etanol. Jamur tersebut juga memiliki kemampuan
memfermentasi heksosa dan pentosa serta tahan pada suhu dan kandungan etanol
yang tinggi dibandingkan S. cerevisiae. Beberapa penelitian yang menggunakan R.
oryzae dalam memproduksi etanol umumnya menggunakan kadar glukosa
sebanyak 100 g/L, namun pada penelitian ini digunakan dua kadar glukosa yaitu
100 g/L dan 80 g/L untuk dilhat perbedaan hasil etanolnya. Dari uraian tersebut,
muncul beberapa pertanyaan, diantaranya yaitu :
1. Bagaimana mengisolasi dan mengidentifikasi R. oryzae dari buah busuk?
2. Seberapa besar kemampuan R. oryzae strain lokal yang diisolasi dari
buah busuk dalam memproduksi etanol dengan menggunakan media
glukosa?
1.3. Tujuan Penelitian
1. Mengisolasi dan mengidentifikasi isolat R. oryzae yang diisolasi dari
buah mangga, pepaya dan sirsak busuk
2. Mengevaluasi kemampuan isolat R. oryzae strain lokal yang diisolasi
dari buah busuk dalam mengkonversi glukosa menjadi etanol dengan
media glukosa 80 g/L dan 10 g/L.
5
1.4. Manfaat Penelitian
Penelitian ini merupakan rintisan yang diharapkan dapat memberikan
informasi dasar mengenai kemampuan R. oryzae strain lokal yang diisolasi dari
buah busuk dalam memproduksi etanol sehingga dapat digunakan sebagai dasar
pemikiran untuk penelitian-penelitin selanjutnya.
6