Biomas Bahan Baku Etanol

Jurnal Litbang Pertanian, 28(3), 2009 101

Harga bahan bakar minyak yangterus meningkat dan cadangan

minyak dunia yang makin terbatas telahmendorong upaya untuk mendapatkanbahan bakar alternatif (Kerr 1998; Whealset al. 1999; Aristidou dan Penttila 2000;Jeffries dan Jin 2000; Zaldivar et al. 2001;

John 2004; Schubert 2006). Berbagai faktorseperti kenaikan harga bahan bakarminyak, kesadaran akan biosekuriti untukmeningkatkan pendapatan domestik,kesadaran untuk menurunkan emisi gasrumah kaca, dan potensi untuk mening-katkan pengembangan regional sangat

mempengaruhi peningkatan minat untukmemproduksi bahan bakar nabati (BBN)(Rogers 2006).

Bioetanol dan biodiesel adalah energialternatif yang banyak diproduksi di duniasampai saat ini. Laporan menunjukkanbahwa produksi bioetanol dunia meng-

BIOMASSA SEBAGAI BAHAN BAKU BIOETANOL

Eny Ida Riyanti

Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Jalan Tentara Pelajar No. 3A, Bogor 16111Telp. (0251) 8337975, 8339793, Faks. (0251) 8338820, E-mail: [email protected]

Diterima: 25 Agustus 2008; Diajukan: 10 Juni 2009

ABSTRAK

Bioetanol merupakan energi alternatif yang ramah lingkungan dan makin banyak diproduksi dibanding energialternatif lain, seperti biodiesel. Produksi bioetanol dunia meningkat seiring dengan gejolak harga minyak. Minatuntuk memproduksi etanol melalui fermentasi bahan baku yang murah, seperti lignoselulosa dari limbah pertanian,kehutanan, dan tanaman yang mempunyai kandungan biomassa tinggi makin meningkat. Penelitian untukmenurunkan biaya produksi bioetanol terus dilakukan agar dapat bersaing dengan energi dari fosil, meliputi penggunaanbahan baku murah, rekayasa genetik mikroorganisme untuk hidrolisis biomassa dan produksi etanol tinggi danefisien dalam penggunaan substrat, dan teknologi fermentasi yang efisien. Indonesia memiliki potensi biomassayang tinggi dan dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku bioetanol. Pemanfaatan bahan baku ini akan mengurangikekhawatiran akan persaingan penggunaan bahan pangan untuk produksi energi. Energi dari gula sederhana hasilhidrolisis lignoselulosa dapat difermentasi menjadi etanol. Mikroba asli Indonesia untuk produksi enzim pendegradasiselulosa, dan mikroba fermentasi dapat digunakan untuk produksi etanol. Beberapa faktor perlu dipertimbangkanuntuk mendorong produksi etanol sebagai bahan bakar alternatif, baik teknis maupun nonteknis. Faktor teknismeliputi peningkatan kemampuan hidrolis dengan menggunakan enzim selulase yang efisien, serta peningkatankemampuan mikroba dalam memfermentasi campuran gula C5 dan C6 hasil hidrolisis bahan berlignoselulosa.Faktor nonteknis mencakup identifikasi dan pengelolaan limbah pertanian, insentif dari pemerintah untuk risetdan aplikasi teknologi, serta kesadaran masyarakat akan lingkungan.

Kata kunci: Bioetanol, biomassa berlignoselulosa, perbaikan genetik

ABSTRACT

Biomass as raw material of bioethanol

Bioethanol is the world’s most produced alternative biofuel as considered environmentally friendly compared tobiodiesel. World’s production on bioethanol has been increasing due to the fluctuation of fossil fuel price. There isincreasing interest in fermentation for ethanol production from various raw materials including lower costlignocellulosic materials such as agricultural/forestry residues and high yield biomass energy crops. Reports andreviews have been focusing on lowering cost production such as using lignocellulosic biomass feedstock, geneticmanipulation of microorganism for higher ethanol production using lignocellulosic hydrolisat, and efficientfermentation technology. Indonesia has potential of using cellulosic biomass for ethanol production for alternativeenergy. The use of lignocellulosic biomass will reduce the impact of using foodstuff for biofuel production.Abundant lignocellulosic energy is potentially converted into simple sugars and then further converted into biofuelenergy. Other potential factor is the use of indigenous Indonesian microbes for cellulosic enzymes production forlignocellulose hydrolysis and then also potential indigenous microbes for fermentation of these sugars intobiofuels. Several challenges shoud be considered both technology difficulty and non-technique constraints, includingimprovement for hydrolysis process for producing simple sugars and microbe improvement for utilizing all sugarsC5 and C6 produced by lignocellulosic hydrolisate. Agriculture waste management and identification, and governmentsupport is others non-techniques challenge to be considered.

Keywords: Bioethanol, lignocellulosic biomass, genetic engineering

102 Jurnal Litbang Pertanian, 28(3), 2009

ungguli produksi biodiesel karena bio-etanol lebih ramah lingkungan. Gambar 1menunjukkan produksi bioetanol duniayang meningkat tajam pada dekadeterakhir dengan produksi hampir 40 miliarliter per tahun. Brasil merupakan negarapenghasil bioetanol terbesar di duniaselama dekade terakhir, walaupun pro-duksi Amerika Serikat mulai mendekatilevel produksi Brasil. Perbedaan utamanyaadalah struktur biaya produksi yang lebihrendah di Brasil karena menggunakanbahan baku tebu, sedangkan di AmerikaSerikat lebih banyak menggunakan bahanbaku tepung dan jagung (Henniges danZeddies 2006).

Minat untuk mendapatkan bahanbakar alternatif di Indonesia akhir-akhirini juga meningkat, karena Indonesiaadalah negara penghasil sekaligus peng-impor minyak bumi. Oleh karena itu,penelitian untuk mencari energi alter-natif sangat penting untuk menopangkemandirian energi. Produksi etanolnasional ditargetkan 150 juta liter pertahun dengan bahan baku ubi kayu atautebu. Untuk dapat memproduksi bioetanolsebanyak itu, dibutuhkan areal tebuminimal 600.000 ha. Upaya percepatanbisa dilakukan di antaranya di Lampung,Sumatera Selatan, Kalimantan, Sulawesi,dan Papua. Percepatan produksi etanolsekaligus dapat menghemat devisa negarahingga Rp16 triliun per tahun danmenghasilkan pendapatan dari pajakhingga Rp7,50 triliun, serta membuka lebihbanyak lapangan pekerjaan.

PRODUKSI ETANOL

Etanol dapat diproduksi melalui beberapacara, yaitu secara kimiawi dengan bahanbaku dari bahan bakar fosil atau melaluiproses biologi dengan cara fermentasi gulayang hasilnya berupa bioetanol. Minatdunia dalam menggunakan bioetanolsebagai energi alternatif telah mendorongpenelitian yang berkaitan dengan efisiensibiaya dan proses produksi. Etanol dila-porkan dapat menghasilkan paling sedikit20% energi lebih tinggi dibandingkandengan energi yang digunakan dalamproses produksinya. Selain itu, prosesproduksi dan pembakaran etanol dapatmenurunkan 12% gas rumah kaca diban-dingkan dengan bahan bakar fosil (Hill etal. 2006).

Gambar 2 menunjukkan perbandingantingkat biaya produksi bioetanol di Gambar 2. Rata-rata biaya produksi bioetanol di beberapa negara (Herrera 2006).

Harga( €/l)

1,40

1,20

1,00

0,80

0,60

0,40

0,20

0Tebu Jagung Gula Gula Jagung Gandum Gasolin Gasolin

(Ags. '05) (Sept.'05)Brasil AS UE Jerman Spanyol Inggris AS UE

pajak bahan bakar

Gambar 1. Produksi bioetanol dunia, 1975-2005 (Henniges dan Zeddies 2006).

beberapa negara dan bahan baku yangdigunakan. Brasil mempunyai tingkatharga yang paling rendah karena meng-gunakan bahan baku tebu, dan adanyadukungan dari pemerintah berupa insentiftanpa pajak. Harga BBN di negara-negarapenghasil BBN seperti Brasil, Uni Eropa,dan Amerika Serikat dapat bersaingdengan harga bahan bakar dari fosil karenadiberlakukannya insentif tanpa pajak.Untuk menekan biaya produksi, pene-litian intensif dilakukan untuk mendapat-kan organisme pengurai biomassa menjadietanol yang efisien melalui rekayasa

metabolisme, bahan baku/substrat yangmurah, dan kondisi optimum untuk prosesfermentasi (Arato et al. 2005; Berson etal. 2005; Chung et al. 2005; Sassner et al.2005; Steele et al. 2005; Zhu et al. 2005).

SIKLUS METABOLISMEETANOL PADAMIKROORGANISME

Di dalam sel organisme, gula yang dapatdifermentasi akan diubah menjadi senyawa

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Produksi(miliar liter)

Dunia (bioetanol)Uni Eropa (bioetanol)Brasil (bioetanol)

Amerika Serikat (bioetanol)Dunia (biodiesel)Uni Eropa (biodiesel)

1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005Tahun


antara (intermediate) umum, piruvat, me-lalui tiga siklus utama, yaitu Emden-Meyerhoff-Parnas (EMP), Entner-Doudoroff (ED), dan siklus pentosa fosfat(Gambar 3). Siklus metabolisme yangumum digunakan oleh mikroorganismeuntuk memecah gula adalah siklus EMP(atau lebih terkenal dengan nama glikoli-sis). Siklus ini bisa terjadi pada kondisiaerobik maupun anaerobik, dan meng-hasilkan energi dalam bentuk adenosintrifosfat (ATP) melalui fosforilasi substrat(Prescott et al. 2002). Siklus ED sangatmirip dengan EMP, dan kedua siklusberpusat pada piruvat. Namun, siklusEMP menghasilkan 2 mol ATP per molglukosa yang digunakan, sementara siklusED hanya menghasilkan 1 mol ATP.Sebagai konsekuensinya, biomassa lebihbanyak dihasilkan pada siklus EMP. Olehkarena itu, organisme dengan siklus ini

tidak diharapkan untuk produksi etanol.Zymomonas mobilis, misalnya, meng-gunakan siklus ED, menghasilkan etanollebih tinggi (5−10%) dan produktivitasetanol lebih tinggi (2,50 kali), tetapimenghasilkan biomassa yang lebih rendahdibandingkan dengan Saccharomycesscerevisiae, yang mempunyai siklus EMP(Zhang et al. 1995; Dien et al. 2003).Meskipun demikian, kedua mikroorganis-me tersebut mengandung siklus homo-etanol yang sangat efisien, yang meng-ubah piruvat menjadi asetaldehida denganmenggunakan piruvat dekarboksilase(PDC), selanjutnya menjadi etanol denganmenggunakan alkohol dehidrogenase(ADH) (Gambar 3) (Cueger dan Cueger1989; Ingram et al. 1999).

Sebagian besar bakteri mempunyaisiklus EMP dan pentosa fosfat (atauheksosa monofosfat), meskipun beberapa

di antaranya menggunakan siklus EMPdaripada siklus ED. Perbedaan yang nyatadari siklus pentosa fosfat jika bekerjasimultan dengan siklus EMP atau EDadalah pada senyawa antaranya (fruktosa-6-fosfat dan gliseraldehida-3-fosfat) darikatabolisme gula pentosa dari sikluspentosa fosfat dapat masuk ke siklus EMPdan ED, yang kemudian akan diubahmenjadi piruvat (Gambar 3) (Prescott et al.2002). Mikroorganisme yang mempunyaipentosa fosfat dan siklus EMP atau EDdapat menggunakan gula pentosa danheksosa.

Di samping tiga siklus utama, beberapabakteri juga memfermentasi gula menjadietanol dan CO2 melalui siklus fermentasiheterolaktik (atau fosfoketolase). Organis-me yang bersifat homolaktik (sepertibakteri asam laktat) menghasilkan piruvatmelalui siklus EMP dan sebagian besar

Gambar 3. Siklus metabolisme etanol (Dimodifikasi dari Zhang et al. 1995; Ingram et al. 1999; Zaldivar et al. 2001; Prescott et al.2002).

Pentose Phosphate pathwayHeterolactic Fermentation

(Phosphoketolase Pathway)Embden-Meyerhoff-Parnas

(Glycolytic) PathwayEntner-Doudoroft

Pathway

D-Xylose XR L-Xylulose

L-ArabinitolXylinolD-Xylulose

X1

ATFADF

L-Arabinose

XK XDH

D-Xylulose-5-phosphate

Ribulose-5-phosphate

Ribose-5-phosphate

TKL

Sedoheptulose-7-phosphateGlyceraldehyde-3-phosphate

TAL

Orthose-4-phosphate Fructose-4-phosphateFructose-6-phosphate

Glyceraldehyde-3-phosphateTKL

GlucoseATPADP

Glucose-6-phosphate

NADH + H1NAD1

6-phosphogluconic acidNAD1

NADH + H1 CO2

Ribulose-5-phosphate

Xylulose-5-phosphate

Acetyl-phosphateCoA

F1

Acetyl-CoANADH + H1

CoAP1CoA

Acetyl-phosphateADFATF

Acetate

Galactose Glucose

MannoseGlucose-6-phosphate

Glyceraldehyde-3-phosphate

Dihydroxyacetonephosphate

ATPADP

Fructose-6-phosphate

Fructose-1,6-bisphosphate

1,3-bisphosphoglycerate

3-phosphoglycerate

2-phosphoglycerate

Phosphoenolpyruvate

Lactate PYRUVATELDH

PDC

Acetaldehyde

Homo-ethanol Pathway

ETHANOL

ADHNADH + H1

NAD1

CO2

NAD1 NADH + H1

ADPATP

H2O

ATPADP

NAD1

NADH + H1P1

ATPADP

Substrate-levelphosphorylation

Substrate-levelphosphorylation

Glucose

Glucose-6-phosphate

6-phosphogluconate

2-keto-3-deoxy-6-phosphogluconate

ATPADP

ATPADP

H2O

NAD1


mereduksinya menjadi asam laktat denganmenggunakan laktat dehidrogenase(LDH). Organisme yang bersifat hetero-laktik (seperti Bacillus) menghasilkanxilulosa-5-fosfat melalui siklus heterolaktikdan mengubah senyawa antara pentosaterfosforilasi ini menjadi asam laktat danetanol (melalui piruvat) (Gambar 3)(Prescott et al. 2002). Siklus heterolaktikini bersama dengan siklus ED menghasil-kan 1 mol ATP per 1 mol glukosa yangdigunakan (Esser dan Karsch 1984).

PERKEMBANGANPEREKAYASAANMIKROORGANISMEPENGHASIL ETANOL

Etanol umumnya diproduksi denganfermentasi secara batch dan fed batchdengan menggunakan mikroba Saccharo-myces dan dapat menghasilkan etanolyang tinggi, sekitar 12−14% (v/v). Laporandan tinjauan tentang produksi etanolmelalui proses fermentasi dengan meng-gunakan beberapa strain bakteri, kapang,dan jamur telah banyak diterbitkan (Dienet al. 2003; Desai et al. 2004; Demain et al.2005; Chinn et al. 2006; Keating et al. 2006;Stephanopoulos 2007). Namun, kemam-puan organisme tersebut biasanya ter-batas karena hanya dapat menggunakansubstrat gula C6 (heksosa). Mikro-organisme lain yang dapat menggunakangula heksosa (C6) dan pentosa (C5) secarabersamaan biasanya juga menghasilkancampuran produk fermentasi yang tidakdiinginkan dan tingkat produksi etanolrendah (Ingram et al. 1998; Gong et al.1999; Ingram et al. 1999; Zaldivar et al.2001; Dien et al. 2003). Selama dua dasa-warsa terakhir, upaya untuk merekayasaberbagai mikroba mesofilik penghasiletanol intensif dilakukan agar dapatmenggunakan gula pentosa dan heksosa.Caranya, dengan memasukkan dan meng-ekspresikan gen-gen yang berperan dalamasimilasi dan metabolisme gula pentosa(Feldmann et al. 1992; Zhang et al. 1995;Eliasson et al. 2000; Zaldivar et al. 2001;Dien et al. 2003; Lu dan Jeffries 2007).

Toleransi terhadap produk (etanol)yang relatif tinggi sangat penting agarproses produksi etanol dengan fermentasiberkesinambungan dan ekonomis. Namun,beberapa mikroorganisme yang telahditeliti untuk produksi etanol umumnyahanya tahan terhadap etanol pada tingkat

yang rendah, kecuali S. cerevisiae (10−12% b/v) (Walker 1998) dan Z. mobilis(12% b/v) (Rogers et al. 1979; Rogers etal. 1982; Zhang et al. 1995). Hal inidisebabkan oleh mekanisme yang berhu-bungan dengan terganggunya integritasmembran sel dari mikroorganisme sejalandengan meningkatnya konsentrasi etanolpada cairan fermentasi. Struktur membranyang unik pada S. cerevisiae (kaya sterol)dan Z. mobilis (kaya senyawa asamvasenik dan hopanoid) diduga merupakanpenyebab tingginya ketahanan terhadapetanol (Zaldivar et al. 2001).

Sifat lain yang juga diinginkan sebagaipenghasil etanol adalah sifat toleranterhadap lignoselulosa hidrolisat (hasildegradasi lignoselulosa melalui tahappraperlakuan). Beberapa senyawa (hasildegradasi lignoselulosa) bersifat sebagaiinhibitor terhadap pertumbuhan organis-me penghasil etanol, seperti yang berasaldari: 1) degradasi gula (berupa furfural darigula pentosa dan hidroksi-metilfurfuraldari heksosa), 2) kondisi perlakuan awalyang keras (berupa asam asetat dan asamformat), 3) degradasi lignin (berupa alkoholfenol, asam-asam dan aldehida), dan 4)senyawa-senyawa pengontaminasi yangberhubungan dengan perlakuan awaltangki fermentor dan atau biomassa yangmengandung kayu. Cara untuk menang-gulangi masalah tersebut meliputi per-baikan proses perlakuan awal, sepertipenggunaan kondisi perlakuan awal yangsedang (mild), dan kombinasi metodekimiawi dan enzimatik pada tahap detoksi-fikasi, juga penggunaan strain yang tahanterhadap inhibitor melalui adaptasi, mutasiatau rekayasa metabolik. Contoh penggu-naan strain penghasil etanol (etanol-ogenik) yang toleran terhadap inhibitoradalah pembuatan strain mutan Z. mobilisyang tahan terhadap asam asetat(Joachimsthal et al. 1998; Jeon et al. 2002),isolasi Z. mobilis yang dapat tumbuh padahasil hidrolisis (hidrolisat) bahan berkayukeras (Lawford dan Rousseau 2000),adaptasi S. cerevisiae terhadap inhibitoryang dihasilkan bahan berlignoselulosa(Keating et al. 2006), introduksi gen-genuntuk ekspresi asam fenilakrilik dekarbok-silase (yang dapat memecah senyawaaromatik asam ferulik dan sinamik)(Zaldivar et al. 2001) dan laccase (yangdapat memecah senyawa aromatik koni-feril aldehida) pada S. cerevisiae (Zaldivaret al. 2001; Kiiskinen dan Saloheimo 2004).

Pemecahan selulosa pada suhu tinggimemberikan manfaat pada produksi etanol

dari bahan baku berselulosa, sepertimeningkatkan aktivitas selulase, menurun-kan biaya energi untuk pendinginan, danmenurunkan risiko kontaminasi. Organis-me termofilik potensial telah diteliti untukproduksi etanol pada suhu tinggi, sepertiClostridium thermochelum dan Thermo-anaerobacter spp. (Lacis dan Lawford1985; Chan et al. 2001; Demain et al. 2005;Chinn et al. 2006; Williams et al. 2007).Konstruksi yeast thermotolerant yangdapat mengekspresikan selulase termo-stabil juga telah dilaporkan (Hong et al.2007). Tabel 1 menyajikan kelebihan dankelemahan mikroorganisme penghasiletanol alam dan hasil modifikasi melaluiteknik rekayasa genetik.

PENGARUH PENGGUNAANBAHAN BAKU TERHADAPPRODUKSI ETANOL

Sampai saat ini ada dua teknologi utamayang telah mapan untuk produksi etanol,yaitu dengan menggunakan bahan bakutepung atau gula. Sementara teknologiuntuk bahan baku berlignoselulosa masihperlu penyempurnaan agar lebih efisien.

Proses Produksi Bioetanol dariJagung dan Tebu

Biji jagung mengandung tepung sekitar60%. Tepung dapat diekstrak dengan carapenggilingan biji dengan menggunakanproses secara kering atau basah. Tepungkemudian dibuat gelatin melalui prosespemasakan, kemudian dihidrolisis secaraenzimatis untuk memproduksi glukosa danselanjutnya difermentasi untuk menghasil-kan etanol. Proses ini biasanya terdiri atastujuh tahap, yaitu penggilingan, peng-ubahan dalam bentuk cair, sakarifikasi,fermentasi, distilasi, dehidrasi, dandenaturasi. Proses ini banyak digunakandi Amerika Serikat.

Tebu adalah tanaman tropis yangdapat mengakumulasikan sukrosa padabatangnya. Cairan sukrosa dapat diekstrakdengan pengepresan batang yang ke-mudian difermentasi lebih lanjut untukmenghasilkan etanol. Proses ini biasanyamembutuhkan lima tahap, yaitu peng-gilingan, pengepresan, fermentasi, dis-tilasi, dan dehidrasi. Negara penghasiletanol terbesar, Brasil, mengadopsi prosesini. Limbah pengepresan yang biasanya


disebut bagase dimanfaatkan untukmemproduksi panas untuk proses distilasicairan fermentasi melalui pembakaran.Tanah di Brasil cocok untuk pertumbuhantanaman tebu. Teknologi ini sudah sangatlanjut, tidak seperti teknologi produksietanol dari biomassa (materi berbahanlignoselulosa). Sekarang ini hampir semuaetanol diproduksi melalui fermentasiglukosa dari jagung (Amerika Serikat) atausukrosa dari tebu (di Brasil) (Marris 2006;Sanderson 2006; Goldemberg 2007).

Produksi Etanol denganMenggunakan BiomassaBerlignoselulosa

Penggunaan bahan baku berlignoselulosauntuk produksi bioetanol mendapatkanperhatian khusus untuk mendorongpengembangan usaha energi terbarukandan juga untuk menekan biaya produksikarena harganya murah (Knauf danMoniruzzaman 2004; Ragauskas et al.2006; Schubert 2006). Penggunaan

bahan baku ini akan mengurangi kekha-watiran akan persaingan penggunaantanaman untuk pangan. Bahan baku inisering kali tersedia secara lokal.Penggunaan biomassa sebagai bahanbaku energi juga berperan dalam menurun-kan emisi gas rumah kaca, karena CO2yang dilepaskan dari degradasi biomassaalam akan tersedia sebagai karbon dalamenergi, sehingga meniadakan emisi gasrumah kaca (Lynd 1996; Herrera 2006;Schubert 2006; Potoènik 2007). Walaupundemikian, proses produksi bioetanoldengan bahan baku berlignoselulosabelum mapan, karena kandungan ligninyang bersifat rekalsitran terhadap prosesfermentasi. Pengurangan gas rumah kacamelalui produksi etanol dari bahan bakuberlignoselulosa ditampilkan pada Gambar4. Etanol yang diproduksi dari bahan bakuselulosa, tebu, dan penggunaan biodieseldari limbah minyak sayur dapat mereduksigas rumah kaca paling banyak.

Dilihat dari senyawa penyusunnya,biomassa merupakan materi kompleksyang terbentuk dari tiga fraksi organik

utama dengan komposisi berdasarkanbobot keringnya sebagai berikut: selulosa(35−50%), hemiselulosa (20−35%), danlignin (12−20%) (Wyman 1996). Selain itu,bahan berlignoselulosa mengandungmineral dalam jumlah kecil dan berbagaimateri yang disebut ekstraktif. Selulosaterdiri atas glukosa yang berantai pan-jang, yang dapat dipecah melalui reaksihidrolisis dengan air dengan dikatalis olehenzim yang disebut selulosa, atau denganmenggunakan asam. Meskipun demikian,ikatan hidrogen mengikat kuat rantaiselulosa dalam bentuk struktur kristal,yang menghalanginya pecah menjadiglukosa. Hemiselulosa adalah suatu rantaiyang amorf dari campuran gula, biasanyaberupa arabinosa, galaktosa, glukosa,manosa, dan xilosa, juga komponen laindalam kadar rendah seperti asam asetat.Rantai hemiselulosa lebih mudah dipecahmenjadi komponen gula penyusunnyadibandingkan dengan selulosa. Ligninbukan merupakan struktur yang dibentukoleh gula, tetapi merupakan materi yangdibentuk oleh fenol-propena.

Tabel 1. Perbandingan karakter beberapa mikroorganisme penghasil etanol dan kemampuannya dalam menggunakanbahan baku berlignoselulosa. (Dimodifikasi dari Lynd 1996).

Kemampuan

Deskripsi ContohPengguna Pengguna Penghasil Penghasil Produksi

Tumbuh dan

heksosa pentosa selulase etanol tinggi1 fermentasisecara anaerob

Dapat Saccharomyces sp. Ya Tidak Tidak Ya Ya Yamenggunakan Zymomonas mobilis Ya Tidak Tidak Ya Ya Yaheksosa (tidakdimodifikasi/alami)

Dapat Pichia stipitis/ Ya Ya Tidak Ya Tidak Tidakmenggunakan Candida shehataepentosa (tidak Pengguna xilosa Ya Ya Tidak Ya Ya2,3 Yadimodifikasi/ termofilik2

alami)

Pengguna xilosa Escherichia coli Ya Ya Tidak4 Ya Ya3 Ya(hasil modifikasi) Saccharomyces sp. Ya Ya Tidak Ya Ya3 Ya

Zymomonas mobilis Ya Ya Tidak Ya Ya3 Ya

Penghasil selulase Clostridium thermocellum Ya Tidak Ya Ya Tidak Yadan etanol Clostridium papyrosolvens C7 Ya Ya Ya Ya Tidak Ya

Neospora crassa,Fusarium oxysporum Ya Ya Ya Ya Tidak Tidak

1Tidak dihasilkan hasil samping yang mendekati hasil secara teori (theoritical yields).2Mikroorganisme termofilik seperti Thermoanaerobacter ethanoliticus, T. mathranii, T. brockii, T. thermohydrosulfuricus, Thermoanaerobacteriumthermosacharolyticum dalam beberapa kondisi fermentasi.

3Dalam kondisi yang hampir sama.4Rekombinan dan mutasi spontan E. coli yang mengekspresikan gen casAB pengkode protein untuk transpot dan penggunaan selobiose danselotriose (Zaldivar et al. 2001).


Metode perlakuan awal merupakancara untuk pelarutan dan pemisahan satuatau lebih empat komponen utamabiomassa (hemiselulosa, selulosa, lignin,dan ekstraktif lain) untuk membuat kom-ponen biomassa lebih sesuai untuk per-lakuan secara kimiawi atau biologi.Hidrolisis (proses sakarifikasi) memecahikatan hidrogen dalam fraksi hemiselulosadan selulosa menjadi komponen gula:pentosa dan heksosa. Gula-gula inikemudian difermentasi menjadi bioetanol.

Setelah proses perlakuan awal, ada duatipe proses untuk menghidrolisis biomassauntuk fermentasi menjadi etanol. Prosesyang umum digunakan adalah hidrolisissecara kimiawi (hidrolisis secara lemah dankuat) dan hidrolisis secara enzimatis. Adametode lain tanpa menggunakan bahankimia atau enzim, walaupun jarang digu-nakan secara komersial, yaitu penggu-naan sinar gamma atau iradiasi denganelektron, atau iradiasi dengan microwave.

Proses enzimatis dan kimiawi memer-lukan perlakuan awal untuk meningkatkankerentanan materi selulosa. Metodedengan menggunakan kombinasi hidro-lisis asam lemah, suhu tinggi, dan tekananpada selulosa murni akan menghasilkan

50% gula. Kelebihan metode ini adalahreaksi berlangsung cepat. Karena guladengan atom C5 lebih mudah didegradasidibandingkan dengan atom C6, dianjurkanmenggunakan proses dua tahap; tahap

pertama dilakukan dengan menggunakanproses yang lemah (mild), untukmengekstrak gula C5, kemudian meng-gunakan proses yang lebih keras untukmendapatkan atom C6. Pada dekademendatang, diproyeksikan produksibioetanol dengan menggunakan bahanbaku berlignoselulosa akan meningkat.Untuk mencapai tujuan ini diperlukanpemecahan hambatan teknologi yangsignifikan (mengurangi biaya perlakuanawal, meningkatkan kualitas enzim,rekayasa genetik mikroorganisme) yangakan membuka peluang peningkatan nilaiproduk-produk fermentasi dan tanamanpenghasil biomassa yang tinggi (Rogers2006).

Energi yang dihasilkan dari bahanberlignoselulosa bervariasi menurut jenistanaman, karena perbedaan komposisikandungannya. Konversi energi yangdihasilkan oleh etanol dari berbagaitanaman dirangkum dalam Tabel 2.Tanaman yang digunakan tidak hanyaterbatas yang mengandung tepung ataugula sederhana. Walaupun proses inibelum diaplikasikan dalam skala industri,hasil skala pilot plant mengindikasikanbahwa penggunaan bahan dari selulosamemungkinkan dapat menghasilkan etanolsekitar 70 galon per ton berat kering, hanyasedikit lebih rendah dari etanol yangdiproduksi dari jagung (Sheehan et al.2004). Dengan rasio net energy balanceyang lebih besar, peluang untuk meng-gunakan bahan tanaman seperti rumput

Tabel 2. Potensi kandungan energi beberapa bahan tanaman untuk bahanbakar nabati (BBN).

BahanMassa Konversi Energi Rasio net energy Energi

tanaman BBN kotor BBN kotor balance3 BBN bersih4

(ton3/tahun) (GJ/t)1 (EJ/tahun)2 (output/input) (EJ/tahun)

Jagung 696 8 5,80 1,25 1,20Tebu 1.324 2 2,80 8 2,40Selulosa biomassa − 6 − 5,445 −Minyak kedelai 35 30 1 1,93 0,50Minyak kelapa 36 30 1,10 9 1Minyak lobak 17 30 0,50 2,50 0,30(rape oil)

1Energi BBN yang berguna per ton tanaman untuk konversi ke BBN (1GJ = 109J).2Produksi massa bahan dan konversi BBN kasar (1EJ = 1018J).3Rasio energi yang terkandung dalam bahan bakar dari biomassa terhadap input energi yangberasal dari bahan baku fosil.

4Hasil energi di atas energi yang berasal dari fosil yang digunakan dalam pertanaman,transportasi, proses produksi, dihitung sebagai gross energy biofuel x (net energy balanceratio-1)/net energy balance ratio.

5Belum dicapai pada skala industri.Sumber: Field et al. (2007).

Gambar 4. Persentase pengurangan emisi gas rumah kaca dengan penggunaanbahan bakar nabati sebagai pengganti bahan bakar konvensional.Masing-masing tanaman dibandingkan terhadap bahan bakar yangsesuai: etanol terhadap bensin; biodiesel terhadap diesel (Farrell et al.2006).

Jagung, Biodiesel, Selulosa, Tebu, Biodiesel,grain kedelai, etanol etanol limbahetanol kanola minyak goreng

-100

-50

0

(%)


Panicum virgatum, Miscanthus Mis-canthus x gigantenum, dan beberapaspesies tanaman lainnya bergantungpada teknologi untuk memproses bahanselulosa yang masih harus terus dikem-bangkan.

BIOTEKNOLOGI TANAMANUNTUK BAHAN BAKUBIOETANOL

Hal yang tidak kalah menjadi perhatianadalah bahan tanaman sebagai sumberlignoselulosa. Beberapa kendala masihdihadapi dalam penggunaannya sebagaibahan baku etanol, yaitu mahalnya enzimselulase dan biaya perlakuan awal untukmemecah lignoselulosa menjadi senyawaantara dan menghilangkan lignin agarenzim selulase dapat bekerja memecahselulosa. Kombinasi kedua biaya tersebutmenjadikan harga etanol dari bahan bakubiomassa (lignoselulosa tanaman) menjadidua atau tiga kali lebih tinggi dari hargaetanol dari jagung. Hal tersebut mendo-rong perekayasaan tanaman dan kompo-sisi biomassa tanaman untuk bioetanol.

Hasil penelitian komposisi berbagaibiomassa berlignoselulosa, seperti rumput,jerami dan tanaman lain, telah banyakdilaporkan dan dapat mengefisienkanproses produksi etanol dari baku tersebut.Bioteknologi dan pemuliaan tanamanuntuk bahan baku bioetanol telahdilaporkan pula. Genomik dan transgeniktanaman rumput switchgrass (Panicumvirgatum) telah banyak diteliti untukdigunakan sebagai tanaman energi diAmerika Serikat (Bouton 2007). Rekayasagenetik tanaman untuk menghasilkanselulase dan hemiselulase telah puladilakukan untuk menurunkan prosesperlakuan awal (Hood et al. 2007).

Biosintesis lignin (monolignols) telahdipelajari dan gen-gen yang berperandalam menurunkan kadar lignin sepertigen o-metiltransferase telah diekspre-sikan pada beberapa tanaman modelseperti tembakau, alfalva, arabidobsis,poplar, dan aspen. Modifikasi lignin jugabanyak dilakukan dalam rekayasa genetiktanaman. Program ini dilakukan untukmeningkatkan produktivitas dan kompo-sisi kimiawinya, menurunkan rekalsitrankandungan ligninnya, dan meningkatkankadar polisakaridanya (Elkind et al. 1990;Meyer et al. 1998; Li et al. 2003; Ralph etal. 2006).

Pemanfaatan tanaman berlignoselu-losa sebagai bahan baku energi alternatifjuga dapat membuka kesempatan kerjabaru di pedesaan. Hal ini akan berperanpula dalam aspek sosial dan menjagakesinambungan pasokan bahan baku.Aplikasi bioproses untuk menanganilimbah agroindustri tidak hanya akanmenyediakan bahan baku alternatif, tetapijuga membantu memecahkan masalahpembuangan limbah. Dengan keunggulaninovasi bioteknologi, khususnya di bidangenzim dan teknologi fermentasi, beberapakesempatan baru akan tumbuh untukmemanfaatkan biomassa berselulosa.

POTENSI PENGGUNAANBIOMASSA UNTUKPRODUKSI BBN

Produksi etanol nasional pada tahun 2006dilaporkan mencapai 200 juta liter, sedang-kan kebutuhan etanol nasional padatahun 2007 diperkirakan 900 juta kiloliter(Surendro 2006). Pada tahun 1982, BPPTtelah mengawali pembangunan pabriketanol di Tulang Bawang, Lampung,berkapasitas 15.000 liter etanol/hari dansetiap harinya memerlukan sekitar 90 tonubi jalar dan atau ubi kayu (BPPT 2005).Peningkatan kebutuhan BBN juga ikutmendorong berkembangnya industrietanol di Indonesia. Saat ini terdapatsembilan perusahaan dengan kapasitasproduksi total 133.632 kiloliter. Darisembilan perusahaan tersebut, hanya duaperusahaan yang memproduksi etanoldengan spesifikasi untuk bahan bakar/bioetanol, yaitu PT Bukitmanikam SuburPersada di Lampung dan PT Indo AcidamaChemical di Surabaya. Total kapasitas

produksi kedua perusahaan tersebutmencapai 93.282 kiloliter per tahun(Anonim 2008). Saat ini, di Indonesia,bioetanol diproduksi dari tetes tebu, ubikayu maupun jagung, sehingga bersaingdengan kebutuhan untuk pangan, pakan,dan bahan baku industri lain sehinggapasokan bahan baku tidak kontinu. Salahsatu alternatif bahan baku pembuatan bio-etanol adalah biomassa berselulosa.

Biomassa berselulosa merupakansumber daya alam yang berlimpah danmurah dan berpotensi mendukung industriBBN seperti etanol dan butanol. Selaindikonversi menjadi BBN, biomassaberselulosa juga dapat mendukungindustri kimia seperti asam organik,aseton, dan gliserol (Wyman 2002).

Biomassa mempunyai peluang untukdimanfaatkan sebagai BBN dilihat darikandungan energi dari selulosa yang bisadikonversi menjadi gula sederhana dankemudian difermentasi menjadi bioetanol.Potensi limbah pertanian yang tersedia diIndonesia berupa limbah biomassa hasilpertanian (jerami padi, jagung, danlainnya), limbah kehutanan (sisa biomassasetelah diambil kayunya), limbah industrihasil kehutanan dan pertanian (pabrikkertas, pabrik gula, dan lainnya), maupunsampah rumah tangga (hijauan, kertas, danlainnya).

Potensi biomassa sebagai bahan bakuetanol bervariasi sesuai dengan kandung-an bahan penyusun yang dapat dikonversimenjadi gula sederhana, yaitu selulosadan hemiselulosa. Kandungan berbagaijenis biomassa disajikan pada Tabel 3.Berdasarkan rata-rata kandungan selulosa(42%) dan hemiselulosa pada kayu,dengan hasil secara teoritis maksimumdari etanol, diperkirakan akan dihasilkan

Tabel 3. Komposisi berbagai tipe biomassa berselulosa.

JenisKomposisi (% bobot kering)

Selulosa Hemiselulosa Lignin Abu Ekstraktif

Alga hijau 20−40 20−50 − − −Kapas 80−95 5−20 − − −Rumput 25−40 25−50 10−30 − −Kayu keras 45+2 30+5 20+4 0,6+0,2 5+3Kayu lunak 42+2 27+2 28+3 0,5+0,1 3+2Jerami jagung 39−47 26−31 3−5 12−16 1−3Jerami gandum 37−41 27−32 13−15 11−14 7+2Koran 40−55 25−40 18−30 − −Bubur kimia (pulp) 60−80 20−30 2−10 − −

Sumber: Demirbas (2005).


0,32 g etanol per g kayu. Perhitungan iniberdasarkan pada asumsi jika semuakandungan selulosa dan hemiselulosadapat diubah menjadi gula, dan konversigula ke etanol 0,51 g/g (Taherzadeh 1999).

Produk pertanian yang berpotensisebagai penghasil biomassa menurut datadari BPS meliputi tanaman pangan (padi,jagung, kedelai, ubi kayu, ubi jalar, danlainnya), tanaman hortikultura (kentang,tomat, cabai, dan lainnya), tanamanperkebunan (karet, minyak palem, sawit,kakao, kopi, teh, tebu, tembakau), dantanaman kehutanan. Dalam produksibiomassa semua jenis tanaman tersebutbelum tersedia. Namun berdasarkan dataproduksi tanaman tersebut, dapatdiperkirakan jumlah biomassa yangdihasilkan dari indeks panennya.

Salah satu limbah pertanian diIndonesia yang belum dimanfaatkanadalah jerami padi. Sebagian petanimemanfaatkan jerami sebagai mulsa padasaat menanam palawija. Hanya sebagiankecil petani menggunakan jerami sebagaipakan ternak, terutama pada musim keringkarena sulitnya mendapatkan hijauan.Karena itu, jerami sering menjadipermasalahan bagi petani sehingga seringdibakar. Produksi jerami padi dapatmencapai 12−15 t/ha/panen, bervariasibergantung pada lokasi dan varietas padiyang ditanam.

Setiap jenis tanaman bahkan setiapvarietas mempunyai indeks panen yangberbeda. Sebagai contoh, indeks panentanaman padi adalah sekitar 0,50. Untukmemperkirakan total produksi biomassa,uraian berikut akan memberikan sedikit

gambaran. Berdasarkan data BPS,produksi beras nasional pada tahun 2007sekitar 57,15 juta ton GKG (gabah keringgiling) dari 11,90 juta ha sawah. Jikadihitung berdasarkan indeks panen rata-rata tanaman padi 0,50 (dari kisaran 0,40−0,55) maka produksi jerami diperkirakanmencapai 54,70 juta ton. Jika dihitungsecara kasar, dengan asumsi potensikandungan gula dari selulosa danhemiselulosa pada jerami 50% (27,50 ton),dan hasil secara teoritis dari gula keetanol 0,51 g/g, maka potensi etanol darijerami padi sekitar 0,27 g/g atau total 7.425ton. Jumlah itu hanya berasal dari limbahbiomassa tanaman padi. Menghitungproduksi semua limbah biomassapertanian di Indonesia sangat rumit,karena ketiadaan data biomassa, danindeks panen masing-masing tanamanberbeda. Produksi tanaman Indonesiatahun 2007 dan perkiraan produksibiomassanya disajikan pada Tabel 4.

Peluang yang lain adalah memanfaat-kan lahan marginal atau lahan tidur untukmengusahakan tanaman bahan bakubioetanol yang mudah ditanam dan atautanpa harus ada masukan. Sekitar 14%lahan di Indonesia dilaporkan sebagailahan yang tidak diusahakan (DepartemenPertanian 2007).

TANTANGAN PENGGUNA-AN BIOMASSA UNTUKPRODUKSI BIOETANOL

Pencanangan target produksi bioetanol1% dari kebutuhan premium bersubsidi di

Indonesia pada tahun 2010, yaitu sebesar214.541 kiloliter/tahun, sulit dicapaikarena kapasitas produksi semua pro-dusen hanya sekitar 100.000 kiloliter(Detikfinance 2009). Di Indonesia,bioetanol diproduksi bahan berkarbo-hidrat seperti ubi kayu, jagung, dan gula(tebu) atau limbah tebu (molases) se-hingga berkompetisi dengan pemanfa-atannya untuk pangan, pakan, danindustri. Oleh karena itu, bahan baku darilimbah pertanian menjadi pilihan lain.Namun, penggunaan biomassa limbahberbahan lignoselulosa untuk produksietanol skala komersial masih menghadapibeberapa tantangan.

Tantangan pertama adalah teknologikonversi biomassa menjadi etanol yangbelum efisien, baik proses sakarifikasi(pengubahan bahan biomassa lignose-lulosa menjadi gula sederhana), mau-pun proses fermentasi campuran gulasederhana hasil degradasi biomassamenjadi etanol. Proses sakarifikasi masihperlu diperbaiki agar lebih efisien denganmenggunakan enzim hasil rekayasa yanglebih efisien dalam mendegradasi bahanberlignoselulosa. Selain itu, mikroba yangberperan dalam fermentasi masih perluditingkatkan kemampuannya untuk dapatmenggunakan campuran gula sederhanahasil hidrolisis biomassa, dengan men-dorong penelitian di bidang biologimolekuler. Diharapkan tantangan ini dapatdijawab melalui penelitian di bidangbioteknologi dan rekayasa genetik.Ketersediaan biomassa limbah pertaniandalam jumlah yang besar dan kontinu jugamerupakan tantangan tersendiri dalampengelolaan limbah pertanian.

Tantangan nonteknis dapat berupakesadaran akan lingkungan dan kebijakanpemerintah untuk mendorong peng-gunaan bahan bakar terbarukan, sepertikebijakan pajak dan alokasi dana untukpenelitian. Adanya peraturan pelaksanaanyang mendukung penggunaan etanol didalam negeri dapat mempercepat pengem-bangan produksi etanol untuk bahanbakar.

Di Indonesia, sebagian besar etanolmasih digunakan sebagai bahan bakupada industri alkohol, rokok atau plastik.Semestinya ada kebijakan yang mengaturindustri memasok etanol untuk kebutuhandalam negeri atau Domestic MarketObligation (DMO) dan penggunaanetanol untuk menggantikan BBM. DMOakan membantu menstabilkan harga etanoldi dalam negeri. Produsen saat ini lebih

Tabel 4. Produksi komoditas pertanian, indeks panen, dan perkiraanproduksi biomassa, 2007.

Produksi Rata-rataPerkiraan

Tanaman(juta ton) indeks panen1 produksi biomassa

(juta ton)

Padi 57,16 0,50 57,16Jagung 13,29 nd ndKedelai 0,60 nd ndUbi kayu 19,99 nd ndUbi jalar 1,90 nd ndKacang tanah 0,80 nd ndKacang hijau 0,30 nd ndTanaman industri2 17,60 nd nd

1Indeks panen = perbandingan antara hasil dengan biomassa total.2Tanaman industri meliputi karet, minyak palem, kelapa sawit, kakao, kopi, teh, tebu, tembakau.nd = tidak ada data.Sumber: Badan Pusat Statistik.


tertarik menjual etanol ke luar negerikarena harganya tinggi. Sementara itu,penggunaan etanol di dalam negeri jugarendah karena harganya lebih tinggidibanding BBM bersubsidi.

Limbah pertanian perlu dikelola de-ngan baik. Data konkret mengenai jumlahlimbah yang dihasilkan dan pemanfaatan-nya di seluruh Indonesia sulit diperoleh.Demikian pula luas lahan marginal karenadatanya tersebar pada berbagai instansiterkait.

KESIMPULAN DAN SARAN

Sebagai negara agraris, Indonesia mem-punyai limbah biomassa yang berlimpah(walaupun data pasti belum ada), yangdapat dimanfaatkan untuk menghasilkanenergi alternatif bioetanol yang ramahlingkungan. Selain itu, lahan marginaldan lahan kering yang diabaikan jugaberpotensi untuk mengembangkan ta-naman tahan kekeringan, seperti sorgumdan rumput-rumputan, yang dapat di-manfaatkan biomassanya. Peningkatankesadaran akan bahaya polusi ling-kungan, penanganan limbah biomassa,

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 2008. Perkembangan Industri Biofueldi Indonesia. Indonesian Commercial News-letter. http://www.datacon.co.id/Biofuel2008Ind.html. [14 Juli 2009].

Arato, C., E.K. Pye, and G. Gjennestad. 2005.The lignol approach to biorefining of woodybiomass to produce ethanol and chemicals.Appl. Biochem. Biotechnol. 121−124: 871−882.

Aristidou, A. and M. Penttila. 2000. Metabolicengineering applications to renewable resourceutilization. Current Opin. Biotechnol. 11:187−198.

Berson, R.E., J.S. Young, S.N. Kamer, and T.R.Hanley. 2005. Detoxification of actualpretreated corn stover hydrolysate usingactivated carbon powder. Appl. Biochem.Biotechnol. 121–124: 923−934.

Bouton, J.H. 2007. Molecular breeding ofswitchgrass for use as a biofuel crop. Curr.Opin. Genet. Dev. 17: 553−558.

BPPT. 2005. Kajian Lengkap Prospek Peman-faatan Biodiesel dan Bioetanol pada SektorTransportasi di Indonesia. Badan Pengkajiandan Penerapan Teknologi, Jakarta.

BPS. http://www.bps.go.id/sector/agri/pangan/table1_2007.shtml. [20 Mei 2009].

Chan, I.K.O., P.G. Stroot, K.R. Mackie, B.A.White, and R.I. Mackie. 2001. Characteriza-tion of two novel saccharolytic, anaerobicthermophiles, Thermoanaerobacteriumpolysaccharolyticum sp. nov. and Thermo-anaerobacterium zeae sp. nov., and emenda-tion of the genus Thermoanaerobacterium.Int. J. Syst. Evolutionary Microbiol. 51: 293–302.

Chinn, M.S., S.E. Nokes, and H.J. Strobel. 2006.Screening of thermophilic anaerobic bacteriafor solid substrate cultivation on lignocellu-losic substrates. Biotechnol. Prog. 22: 53−59.

Chung, Y.C., A. Bakalinsky, and M.H. Penner.2005. Enzymatic saccharification and fer-

mentation of xylose-optimized dilute acid-treated lignocellulosics. Appl. Biochem.Biotechnol. 121−124: 947−962.

Cueger, W. and A. Cueger. 1989. Organicfeedstocks produced by fermentation.Biotechnology: A textbook of industrialmicrobiology. Sinauer Associates Inc., T.D.Brook. Sunderland, M.A., p.124−133.

Demain, A.L., M. Newcomb, and J.H.D. Wu.2005. Cellulase, clostridia, and ethanol.Microbiol. Mol. Biol. Rev. 69(1): 124–154.

Demirbas, A. 2005. Bioethanol from cellulosicmaterials: A renewable motor fuel frombiomass. Energy Sources 21: 327−337.

Departemen Pertanian. 2007. Statistik Pertani-an 2007. Departemen Pertanian, Jakarta.

Desai, S.G., M.L. Guerinot, and L.R. Lynd. 2004.Cloning of L-lactate dehydrogenase andelimination of lactic acid production via geneknockout in Thermoanaerobacteriumsaccharolyticum JW/SL-YS485. Appl.Microbiol. Biotechnol. 65: 600−605.

Detikfinance. 2009. Kapasitas bioetanol takcukup penuhi mandatori. http://www.detikfinance. com/read/2009/05/27/125557/1137936/4/kapasitas-bioethanol-tak-cukup-penuhi-mandatori. [14 Juli 2009].

Dien, B.S., M.A. Cotta, and T.W. Jeffries. 2003.Bacteria engineered for fuel ethanolproduction: Current status. Appl. Microbiol.Biotechnol. 63: 258−266.

Eliasson, A., E. Boles, B. Johansson, M.Osterberg, J.M. Thevelein, I. Spencer-Martins, H. Juhnke, and B. Hahn-Hagerdal.2000. Xylulose fermentation by mutant andwild-type strains of Zygosaccharomyces andSaccharomyces cerevisiae. Appl. Microbiol.Biotechnol. 53: 376−382.

Elkind, Y., R. Edwards, M. Marandad, S.A.Hedrick, O. Ribak, R.A. Dixon, and C.J.Lamb. 1990. Abnormal plant developmentand down-regulation of phenylpropanoid

biosynthesis in transgenic tobacco contain-ing a heterologous phenylalanine ammonia-lyase gene, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:9057−9061.

Esser, K. and T. Karsch. 1984. Bacterial ethanolproduction: advantages and disadvantages.Proc. Biochem. 19: 116−121.

Farrell, A.E., R.J. Plevin, B.T. Turner, A.D. Jones,M. O’Hare, and D.M. Kammen. 2006.Ethanol can contribute to energy andenvironmental goals. Science 311: 506−508.

Feldmann, S.D., H. Sahm, and G.A. Sperenger.1992. Pentose metabolism in Zymomonasmobilis wild-type and recombinant strains.Appl. Environ. Microbiol. 38: 354−361.

Field, C.B., J.E. Campbell, and D.B. Lobell. 2007.Biomass energy: the scale of the potentialresource. Trends in Ecology and Evolution23(2): 65−72.

Goldemberg, J. 2007. Ethanol for sustainableenergy future. Science 315: 808−810.

Gong, C.S., N.J. Gao, J. Du, and G.T. Tsao. 1999.Ethanol production from renewableresources. Adv. Biochem. Eng./Biotechnol.65: 207−241.

Henniges and Zeddies. 2006. Bioengineering andagriculture: Promises and challenges. Inter-national Food Policy Research Institute.http://www.ifpri.org/2020/focus/focus14/focus1409.pdf.[17 Februari 2008]

Herrera, S. 2006. Bonkers about biofuels. NatureBiotechnol. 24(7): 755−760.

Hill, J., E. Nelson, D. Tilman, S. Polasky and D.Tiffany. 2006. Environmental, economic,and energetic costs and benefits of biodieseland ethanol biofuels. Proceeding of theNational Academy of Science, USA 103:11206−11210.

Hong, J., Y. Wang, H. Kumagai, and H. Tamaki.2007. Construction of thermotolerant yeastexpressing thermostable cellulase genes. J.Biotechnol. 130: 114−123.

penelitian dan pengembangan juga perludidorong untuk dapat menyukseskanproduksi bioetanol di Indonesia.Penelitian dalam bidang bioteknologiperlu didukung untuk membuka peluangpenggunaan dan rekayasa genetik untukperbaikan karakter mikroba penghasiletanol dan pengguna limbah berligno-selulosa. Penelitian untuk mencari danmemperbaiki sifat tanaman yang dapatdimanfaatkan sebagai sumber bahan bakubioetanol juga berperan penting. Semuahal tersebut dapat berjalan dengan lancarbila disertai dukungan dan kebijakanpemerintah.


Hood, E.E., R. Love, J. Lane, J. Bray, R. Clough,K. Pappu, C. Drees, K. R. Hood, S. Yoon, A.Ahmad, and J.A. Howard. 2007. Subcellulartargetting is a key condition for high level.Plant Biotechnol. J. 5(6): 709−719.

Ingram, L.O., H.C. Aldrich, A.C.C. Borges, T.B.Causey, A. Martinez, F. Morales, A. Saleh,S.A. Underwood, L.P. Yomano, S.W. York,J. Zaldivar, and S.D. Zhou. 1999. Entericbacterial catalysts for fuel ethanol product-ion. Biotechnol. Prog. 15: 855−866.

Ingram, L.O., P.F. Gomez, X. Lai, M. Moniruz-zaman, B.E. Wood, L.P. Yomano, and S.W.York. 1998. Metabolic engineering ofbacteria for ethanol production. Biotechnol.Bioeng. 58: 204−214.

Jeffries, T.W. and Y.S. Jin. 2000. Ethanol andthermotolerance in the bioconversion ofxylose by yeasts. Adv. Appl. Microbiol. 47:221−268.

Jeon, Y.J., C.J. Svenson, E.L. Joachimsthal, andP.L. Rogers. 2002. Kinetic analysis ofethanol production by an acetate-resistantstrain of recombinant Zymomonas mobilis.Biotechnol. Letters 24(10): 819−824.

Joachimsthal, L.E., K.D. Haggett, J. Jang, andP.L. Rogers. 1998. A mutant of Zymomonasmobilis ZM4 capable of ethanol productionfrom glucose in the presence of high acetateconcentrations. Biotechnol. Letters 20(2):137−142.

John, T. 2004. Biofuels for transport. http://www.task39.org [20 Februari 2008]

Keating, J.D., C. Panganiban, and S.D. Mansfield.2006. Tolerance and adaptation of etha-nologenic yeasts to lignocellulosic inhibitorycompounds. Biotechnology and Bioengineer-ing. Published online 9 February 2006 inWiley InterScience (www. interscience.wiley.com). [9 December 2008]

Kerr, R.A. 1998. The next oil crisis looms largeand possibly close. Science 281: 1128−1131.

Kiiskinen, L.L. and M. Saloheimo. 2004.Molecular cloning and expression inSaccharomyces cerevisiae of a laccase genefrom the ascomycete Melanocarpus albo-myces. Appl. Environ. Microbiol. 70(1):137−144.

Knauf, M. and M. Moniruzzaman. 2004.Lignocellulosic biomass processing: Aperspective. Intl. Sugar J. 106(1263): 147−150.

Lacis, L.S. and H.G. Lawford. 1985. Thermo-anaerobacter ethanolicus in a comparisonof the growth efficiencies of thermophilicand mesophilic anaerobes. J. Bacteriol.163(3): 1275−1278.

Lawford, H.G. and J.D. Rousseau. 2000.Comparative energetics of glucose and xylosemetabolism in Zymomonas mobilis. Appl.Biochem. Biotechnol. 84−86: 277−292.

Li, L., Y. Zhou, X. Cheng, J. Sun, J.M. Marita, J.Ralph, and V.L. Chiang. 2003. Combi-

natorial modification of multiple lignin traitsin trees through multigene cotrans-formation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 100:4939–4944.

Lu, C. and T. Jeffries. 2007. Shuffling ofpromoters for multiple genes to optimizexylose fermentation in an engineeredSaccharomyces cerevisiae Strain. App.Environ. Microbiol. 73(19): 6072–6077.

Lynd, L.R. 1996. Overview and evaluation offuel ethanol from cellulosic biomass:Technology, economics, the environment,and policy. Ann. Rev. Energy Environ. 21:403−465.

Marris, E. 2006. Sugar cane and ethanol: Drinkthe best and drive the rest. Nature 444: 670−679.

Meyer, K., A.M. Shirley, J.C. Cusumano, D.A.Bell-Lelong, and C. Chapple. 1998. Ligninmonomer composition is determined by theexpression of a cytochrome P450-dependentmonooxygenases in Arabidopsis. Proc. Natl.Acad. Sci. USA 95(1998): 6619–6623.

Potoènik, J. 2007. Renewable energy sourcesand the realities of setting an energy agenda.Science 315: 810−811.

Prescott, A.M., J.P. Harley, and D.A. 2002.Microbiology. McGraw-Hill, New York.

Ragauskas, AJ., C.K. Williams, B.H. Davison, G.Britovsek, J. Cairney, C.A. Eckert, W.J.Frederick Jr., J.P. Hallett, D.J. Leak, C.L.Liotta, J.R. Mielenz, R. Murphy, R. Templer,and T. Tschaplinski. 2006. The path forwardfor biofuels and biomaterials. Science 311:484−489.

Ralph, J., T. Akiyama, H. Kim, F. Lu, M.S.S.Reddy, F. Chen, and R.A. Dixon. 2006.Effects of coumarate 3-hydroxylase down-regulation on lignin structure. J. Biol. Chem.281: 8843−8853.

Rogers, P.L. 2006. Energy and agriculture:bioethanol and biodiesel opportunities, InStrategic Roundtable Conference on FutureAgriculture, Conference Proceedings, 2−3November, Australian Farm Institute,Sydney.

Rogers, P.L., K.J. Lee, and D.E. Tribe. 1979.Kinetics of alcohol production by Zymo-monas mobilis at high sugar concentration.Biotechnol. Letters 1: 165−170.

Rogers, P.L., K.J. Lee, M.L. Skotnicki, and D.E.Tribe. 1982. Ethanol production by Zymo-monas mobilis. Adv. Biochem. Eng. 23: 37−84.

Sanderson, K. 2006. US biofuels: A field inferment. Nature 444: 673−676.

Sassner, P., M. Galbe, and G. Zacchi. 2005. Steampretreatment of salix with and without SO2impregnation for production of bioethanol.Appl. Biochem. Biotechnol. 121−124:1101−1117.

Schubert, C. 2006. Can biofuels finally takecenter stage? Nature Biotechnol. 24(7):777−784.

Sheehan, J., A. Aden, K. Paustian, K. Killian, J.Brenner, M. Walsh, and R. Nelson. 2004.Energy and environmental aspects of usingcorn stover for fuel ethanol. J. Indust. Ecol.7 (3−4): 117−146.

Steele, B., S. Raj, J. Nghiem, and M. Stowers.2005. Enzyme recovery and recyclingfollowing hydrolysis of ammonia fiberexplosion–treated corn stover. Appl.Biochem. Biotechnol. 121−124: 901−910.

Stephanopoulos, G. 2007. Challenges in engi-neering microbes for biofuels production.Science 315: 801−804.

Surendro, H. 2006. Biofuel. Direktorat JenderalListrik dan Pemanfaatan Energi, Depar-temen Energi dan Sumber Daya Mineral,Jakarta.

Taherzadeh, M.J. 1999. Ethanol from Ligno-cellulose: Physiological Effects of Inhibitorsand Fermentation Strategies. PhD Thesis,Department of Chemical Reaction Engin-eering, Chalmers University of Technology,Goteborg, Sweden.

Walker, G.M. 1998. Yeast growth. Yeast: physi-ology and biotechnology. John Wiley andSons, New York. p.101−669.

Wheals, A.E., L.C. Basso, D.M.G. Alves, and H.V.Amorim. 1999. Fuel ethanol after 25 years.Trends Biotechnol. 17: 482−486.

Williams, T.I., J.C. Combs, B.C. Lynn, and H.J.Strobel. 2007. Proteomic profile changes inmembranes of ethanol-tolerant Clostridiumthermocellum. Appl. Microbiol. Biotechnol.74: 422−432.

Wyman, C.E. 2002. Potential Synergies andChallenges in Refining Cellulosic Biomassto Fuels. Biotechnol Progress.

Wyman, C.E., ed. 1996. Handbook on Bio-ethanol: Production and Utilization. AppliedEnergy Technology Series. Taylor & Francis,Washington, DC. 424 pp.

Zaldivar, J., J. Nielsen, and L. Olsson. 2001.Fuel ethanol production from lignocellulose:A challenge for metabolic engineering andprocess integration. Appl. Microbiol.Biotechnol. 56: 17−34.

Zhang, M., C. Eddy, K. Deanda, M. Finkelstein,and S. Picataggio. 1995. Metabolic engineer-ing of a pentose metabolism pathway inethanologenic Zymomonas mobilis. Science267: 240−243.

Zhu, Y., Y.Y. Lee, and R.T. Elander. 2005.Optimization of dilute-acid pretreatment ofcorn stover using a high-solids percolationreactor. Appl. Biochem. Biotechnol. 121−124: 1045−1054.

Biomas Bahan Baku Etanol

Documents

Transcript of Biomas Bahan Baku Etanol