POTENSI MIKROALGA Tetraselmis Sp SEBAGAI BAHAN BAKU BIOETANOL Amirul Muslimin Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Jenderal Soedirman Jl. Soeparno Komplek GOR Soesilo Sudarman, Karangwangkal, Purwokerto, 53123, Indonesia *Corresponding author, e-mail: [email protected] ABSTRAK Kebutuhan akan sumber energi terbarukan ditengah isu perubahan iklim dan pemanasan global sebuah keniscayaan. Sumber energi berbasis biomassa non-pangan mendorong pengembangan bioetanol. Mikroalga Tetraselmis sp. merupakan salah satu kekayaan hayati potensial karena memiliki produktivitas biomassa tinggi, kandungan karbohidrat yang dapat dikonversi menjadi gula fermentabel, serta tidak bersaing dengan kebutuhan lahan dan pangan. Tulisan ini bertujuan untuk mereview secara kritis potensi mikroalga Tetraselmis sp. sebagai bahan baku bioetanol, dengan menitikberatkan pada karakteristik biomassa, teknologi pretreatment, proses hidrolisis dan fermentasi, serta tantangan pengembangannya pada skala industri. Hasil tinjauan menunjukkan bahwa biomassa Tetraselmis sp., khususnya Tetraselmis chuii, mampu menghasilkan bioetanol pada skala laboratorium setelah melalui proses pretreatment dan fermentasi, meskipun rendemen yang diperoleh masih relatif rendah. Optimalisasi kondisi kultur, pemilihan metode pretreatment yang efisien, serta integrasi konsep biorefinery menjadi kunci pengembangan Tetraselmis sp. sebagai bahan baku bioetanol berkelanjutan. Kata kunci: Tetraselmis sp., bioetanol, mikroalga, energi terbarukan, biomassa non-pangan PENDAHULUAN Perubahan iklim dan pemanasan global menjadi isu penting dunia saat ini. Salah satu penyebab utamanya adalah penggunaan bahan bakar fosil untuk berbagai bidang kehidupan mulai rumah tangga, kendaraan dan industri sehingga meningkatkan emisi gas rumah kaca (Vinsela Jeev, 2024). Oleh karena itu, pengembangan energi terbarukan berbasis biomassa non-pangan menjadi salah satu strategi penting dalam transisi energi berkelanjutan (Demirbas, 2009; Naik et al., 2010). Mikroalga dinilai lebih unggul dibandingkan biomassa terestrial karena produktivitasnya tinggi, siklus panen yang cepat, serta tidak memerlukan lahan subur maupun air tawar dalam jumlah besar (Chisti, 2007). Salah satu mikroalga laut yang memiliki potensi besar adalah Tetraselmis sp., yang secara tradisional dimanfaatkan sebagai pakan alami dalam akuakultur (Assadad et al., 2010; Brown et al., 1997) Dalam beberapa tahun terakhir, Tetraselmis sp. mulai dikaji sebagai bahan baku bioetanol generasi lanjut karena kandungan karbohidratnya yang dapat dikonversi menjadi gula fermentabel (Harun et al., 2010). Oleh karena itu, kajian ini difokuskan pada potensi Tetraselmis sp. sebagai bahan baku bioetanol terbarukan. MIKROALGA Tetraselmis sp. Mikroalga merupakan kelompok alga berukuran mikroskopis yang umumnya dijumpai di perairan tawar maupun laut. Mikroalga bersifat uniseluler dan dapat hidup secara soliter maupun membentuk koloni, serta memiliki kemampuan fotosintesis yang berperan penting dalam ekosistem perairan (Assadad et al., 2010). Salah satu jenis mikroalga adalah Tetraselmis sp yang termasuk dalam mikroalga hijau (Chlorophyta). Biomassa Tetraselmis sp tersusun atas komponen utama berupa karbohidrat, protein, dan lipid dengan proporsi yang bervariasi tergantung kondisi kultur. Kandungan karbohidrat, yang mencakup polisakarida struktural seperti selulosa dan hemiselulosa, menjadikan mikroalga ini berpotensi sebagai bahan baku bioetanol. Selain itu, fraksi organik total biomassa dapat dimanfaatkan sebagai substrat pencernaan anaerob untuk menghasilkan biogas. Keunggulan lain Tetraselmis sp. adalah kemampuannya tumbuh pada air laut atau payau, sehingga tidak bergantung pada sumber air tawar. BIOETANOL Bioetanol adalah etanol atau etil alkohol (C₂H₅OH) yang berbentuk cair, bening, tidak berwarna, bersifat biodegradable, serta relatif tidak menyebabkan korosi sehingga berpotensi digunakan sebagai bahan bakar alternatif ramah lingkungan (Assadad et al., 2010). Bioetanol dapat dihasilkan dari proses fermentasi, yaitu dengan merubah gula menjadi bioetanol dengan bantuan mikroorganisme. Mikroorganisme yang dapat digunakan antara lain bakteri (Zysmomonas mobilis dan Eschericia coli) dan kapang (Saccharomyces cerevisiae). Produksi bioetanol dari mikroalga Tetraselmis sp. umumnya melibatkan tahapan pemanenan biomassa, pretreatment, hidrolisis, dan fermentasi (Negara et al., 2019). Kandungan karbohidrat mikroalga berperan penting dalam menentukan potensi produksi bioetanol (Harun et al., 2009). Namun, struktur dinding sel mikroalga yang kompleks sering menjadi kendala utama dalam pelepasan gula fermentabel. Beberapa penelitian melaporkan bahwa hidrolisis asam encer dan enzimatik mampu meningkatkan kadar gula reduksi dari biomassa Tetraselmis, khususnya Tetraselmis chuii (Markou & Nerantzis, 2013). Gula hasil hidrolisis tersebut selanjutnya difermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae untuk menghasilkan bioetanol (Chen et al., 2011). Meskipun konsentrasi etanol yang dihasilkan masih relatif rendah pada skala laboratorium, hasil ini menunjukkan kelayakan teknis Tetraselmis sp. sebagai bahan baku bioetanol generasi lanjut. Optimalisasi kondisi kultur mikroalga, metode pretreatment berenergi rendah, serta efisiensi fermentasi menjadi faktor kunci dalam meningkatkan rendemen bioetanol dari Tetraselmis sp (Slade & Bauen, 2013). TAHAPAN PRODUKSI BIOETANOL Produksi bioetanol diawali dengan persiapan bahan baku dengan biomassa kaya karbohidrat, pretreatment, Hidrolisis, Fermentasi, Destilasi sehingga menghasilkan bioetanol. Tahapan produksi bioetanol dapat dilihat pada gambar berikut. Sumber. Silva et al., (2023) Kultivasi Proses ini dilakukan dengan membudidayakan mikroalga di media kultur dengan pemberian cahaya, nutrien dan CO2 sehingga dapat berfotosintesis dengan optimal. Ketersediaan kadar nutrien dan yang tinggi akan membentuk klorofil yang berakibat pada pembelahan sel dan fotosintesis yang tinggi (Wardani et al., 2022), sehingga akan menghasilkan biomassa yang kaya karbohidrat. Pemanenan (Sentrifugasi) dan Pengeringan Pemanenan mikroalga terdapat banyak teknik yang dapat diaplikasikan yaitu flokulasi, sentrifugasi, dan filtrasi(Ariyanti et al., 2012). Sentrifugasi merupakan salah satu teknik pemanenan dengan memisahkan padatan dan cairan dengan menggunakan gaya sentrifugal sebagai driving force (Ariyanti et al., 2012). Perbedaan teknik pemanenan dapat memberikan penrbedaan nyata terhadap berat kering biomassa, yang dimana teknik sentrifugasi lebih tinggi dari filtrasi dan lebih rendah dari flokulasi (Djunaedi, 2016). Pengeringan dilakukan setelah didapat biomassa yang telah terpisah dari cairan. Pretreatment Salah satu tantangan utama dalam produksi bioetanol dari mikroalga Tetraselmis sp adalah kebutuhan pretreatment untuk merusak dinding sel dan meningkatkan aksesibilitas karbohidrat. Berbagai metode pretreatment telah dikaji, antara lain perlakuan asam, basa, termal, dan ultrasonikasi. Setiap metode memiliki kelebihan dan keterbatasan, baik dari segi efisiensi pelepasan gula maupun kebutuhan energi dan biaya operasional. Pretreatment asam encer relatif efektif dalam meningkatkan gula reduksi, namun berpotensi menghasilkan senyawa penghambat fermentasi. Sementara itu, pretreatment enzimatik lebih ramah lingkungan tetapi masih terkendala biaya enzim yang tinggi (Padil et al., 2017). Oleh karena itu, penelitian terkini banyak diarahkan pada kombinasi pretreatment berenergi rendah dan proses fermentasi yang lebih toleran terhadap inhibitor, guna meningkatkan efisiensi produksi bioetanol dari biomassa Tetraselmis sp. Hidrolisis Hidrolisis dilakukan untuk mengubah polisakarida menjadi gula sederhana. Hidrolisis umumnya dilakukan dengan menggunakan asam encer, perlakuan termal, atau enzim hidrolitik tergantung dari karakter biomassa (Negara et al., 2019). Meningkatnya jumlah biomassa dan waktu hidrolisis akan memiliki pengaruh terhadap hasil konsentrasi glukosa. Fermentasi Laurtan gula hasil hidrolisis difermentasi pada suhu 29-30 oC dengan menggunakan mikroorganisme, umumnya yang digunakan adalah (Saccharomyces cerevisiae) yaitu jamur yang terdiri dari satu sel berproduksi dengan membentuk tunas, dan melakukan proses glikolisis dengan mengubah gulan menjadi etanol (Negara et al., 2019) Destilasi Tahap akhir adalah distilasi untuk memisahkan dan memurnikan etanol dari campuran hasil fermentasi. PROSPEK PENGEMBANGAN BIOETANOL Pengembangan bioetanol berbasis Tetraselmis sp. memiliki prospek yang menjanjikan dalam konteks energi terbarukan berkelanjutan, terutama sebagai bioetanol generasi lanjut yang tidak bersaing dengan pangan. Integrasi produksi bioetanol dengan pemanfaatan fraksi biomassa lain, seperti protein dan pigmen, memungkinkan penerapan konsep biorefinery untuk meningkatkan nilai ekonomi keseluruhan proses. Namun demikian, penerapan produksi pada skala industri masih memerlukan kajian lanjutan yang meliputi tiga aspek yaitu keseimbangan energi dan karbon, dampak lingkungan dan biaya produksi (Slade & Bauen, 2013). Penelitian yang berfokus pada peningkatan rendemen bioetanol, efisiensi energi pretreatment, serta pemanfaatan air laut sebagai media kultur menjadi kunci untuk mendorong pengembangan bioetanol berbasis Tetraselmis sp. secara komersial dan berkelanjutan. KESIMPULAN Mikroalga Tetraselmis sp. memiliki potensi yang menjanjikan sebagai bahan baku bioetanol generasi lanjut karena produktivitas biomassa yang tinggi, kandungan karbohidrat yang dapat dikonversi menjadi gula fermentabel, serta tidak bersaing dengan pangan dan lahan pertanian (Chisti, 2007; Harun et al., 2010). Meskipun demikian, tantangan utama masih terletak pada kebutuhan pretreatment yang efisien dan peningkatan rendemen fermentasi. Oleh karena itu, penelitian lanjutan yang terintegrasi antara aspek biologi, teknologi proses, dan analisis kelayakan sangat diperlukan untuk mendukung pengembangan bioetanol berbasis Tetraselmis sp. secara berkelanjutan. DAFTAR PUSTAKA Ariyanti, D., Noer, D., & Handayani, A. (2012). Mikroalga Sebagai Sumber Biomasa Terbarukan: Teknik Kultivasi dan Pemanenan. Metana, 6(2), 35–40. https://ejournal.undip.ac.id/index.php/metana/article/view/3431 Assadad, L., Utomo, B. S. B., & Sari, R. N. (2010). Pemanfaatan Mikroalga Sebagai Bahan Baku Bioethanol Volume 5, No.2. 27 januari 2015. Squalen, 5(2), 51–58. Brown, M. R., Jeffrey, S. W., Volkman, J. K., & Dunstan, G. A. (1997). Nutritional properties of microalgae for mariculture. Aquaculture, 151(1–4), 315–331. https://doi.org/10.1016/S0044-8486(96)01501-3 Chen, C. Y., Yeh, K. L., Aisyah, R., Lee, D. J., & Chang, J. S. (2011). Cultivation, photobioreactor design and harvesting of microalgae for biodiesel production: A critical review. Bioresource Technology, 102(1), 71–81. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.06.159 Chisti, Y. (2007). Biodiesel from microalgae. Biotechnology Advances, 25(3), 294–306. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2007.02.001 Demirbas, A. (2009). Biofuels securing the planet’s future energy needs. Energy Conversion and Management, 50(9), 2239–2249. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2009.05.010 Djunaedi, A. (2016). Produksi Biomassa Mikroalga (Tetraselmis chuii) Dengan Sistem Pemanenan Berbeda. Jurnal Kelautan Tropis, 18(2), 107–111. https://doi.org/10.14710/jkt.v18i2.521 Harun, R., Danquah, M. K., & Forde, G. M. (2009). Microalgal biomass as a fermentation feedstock for bioethanol production. Chemical Technology and Biotechnology, December 2010, 23–25. Markou, G., & Nerantzis, E. (2013). Microalgae for high-value compounds and biofuels production: A review with focus on cultivation under stress conditions. Biotechnology Advances, 31(8), 1532–1542. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2013.07.011 Naik, S. N., Goud, V. V., Rout, P. K., & Dalai, A. K. (2010). Production of first and second generation biofuels: A comprehensive review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14(2), 578–597. https://doi.org/10.1016/j.rser.2009.10.003 Negara, B. F. S., Nursalim, N., Herliany, N. E., Renta, P. P., Purnama, D., & Utami, M. A. F. (2019). PERANAN DAN PEMANFAATAN MIKROALGA Tetraselmis chuii SEBAGAI BIOETANOL. Jurnal Enggano, 4(2), 136–147. https://doi.org/10.31186/jenggano.4.2.136147 Padil, P., Syamsiah, S., Hidayat, M., & Kasiamdari, R. S. (2017). Kinerja Enzim Ganda Pada Pretreatment Mikroalga Untuk Produksi Bioetanol. Jurnal Bahan Alam Terbarukan, 5(2), 92–100. https://doi.org/10.15294/jbat.v5i2.7564 Silva, G., Cerqueira, K., Rodrigues, J., Silva, K., Coelho, D., & Souza, R. (2023). Cultivation of Microalgae Chlorella vulgaris in Open Reactor for Bioethanol Production. Phycology, 3(2), 325–336. https://doi.org/10.3390/phycology3020021 Slade, R., & Bauen, A. (2013). Micro-algae cultivation for biofuels: Cost, energy balance, environmental impacts and future prospects. Biomass and Bioenergy, 53(0), 29–38. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2012.12.019 Vinsela Jeev, T. (2024). Causes and Effects of Climate Change in Education. Shanlax International Journal of Arts, Science and Humanities, 11(S2-Feb), 65–68. https://doi.org/10.34293/sijash.v11is2-feb.7423 Wardani, N. K., Supriyantini, E., & Santosa, G. W. (2022). Pengaruh Konsentrasi Pupuk Walne Terhadap Laju Pertumbuhan dan Kandungan Klorofil-a Tetraselmis chuii. Journal of Marine Research, 11(1), 77–85. https://doi.org/10.14710/jmr.v11i1.31732
